生产制造信息化应用

第七章生产制造信息化应用知识掌握点了解计算机辅助制造的内涵；了解计算机辅助制造的系统结构；熟悉产品数据管理的基本内容；了解先进制造生产的各种方式与理念；7.1计算机辅助制造概述制造系统分：•物质子系统：这个子系统的流动是实在的物质在流动。而负责物料存储、运输、加工、检验的各元件的总称制造系统分：•信息子系统：信息流：指加工任务、加工顺序、加工方法及物质流所要确定的作业计划、调度和管理指令都属于信息范畴；而负责这些信息存储、处理和交换的有关软件资源称为信息系统；制造系统分：•能量子系统：能量流：指在常规的制造系统中，制造过程的能量转换、消耗及其流程；而负责能量传递、转换的有关元件称为能量系统；计算机辅助制造（computeraidedmanufactureCAM)•计算机辅助辅助制造：指利用计算机来进行产品制造的通称；•计算机辅助制造的定义分：广义和狭义计算机辅助制造的定义：•广义的CAM是指利用计算机辅助完成从原材料到产品的全部制造过程，包括直接制造过程和间接制造过程。•狭义的CAM就是计算机辅助机械加工，更明确地讲就是数控加工；数控编程和数控加工则是计算辅助制造的核心内容；计算机辅助制造的应用范畴•计算机辅助制造的应用可分：直接应用间接应用计算机辅助制造直接应用是计算机直接与制造过程联接，对制造过程进行监视和控制，这种应用可以人为计算机过程监视系统和计算机过程控制系统两种；计算机过程监视系统：计算机通过与制造系统的直接接口来监视系统的制造过程及其辅助装备的工作情况，并随时采集制造过程中的数据，以监视制造系统的运行状况；计算机辅助制造直接应用计算机过程控制系统：这种系统不仅对制造进行监视，而且还对制造系统的制造过程和辅助装备实行控制。如：数控机床上的计算机数字控制系统，加工过程的适应控制系统就是属于这类系统；计算机辅助制造间接应用计算机辅助制造的间接应用：计算机不直接与制造过程联接，只是用来提供生产计划、作业调度计划、发出指令及有关信息，以便使生产资源的管理更为有效；7.2计算机辅助生产管理概述生产管理：指企业日常生产流动的计划、组织和控制，是与产品制造密切相关的各项管理工作的总称；计算机辅助生产管理系统的组成生产活动信息产品基本信息数据库需求预测生产计划订货选择库存管理净需要量计算计划项目展开作业计划综合平衡成本控制速度控制质量控制历史需求量产品结构生产周期零部件库存生产条件状况加工工艺路线材料、零部件、产品库存计算机辅助生产管理（CAPM）系统中的信息种类生产管理系统中利用的信息可分为：管理信息：有需求预测信息、用户信息、订货信息、生产计划信息、库存管理信息、作业计划信息、质量管理信息、设备维修信息、劳务管理信息、成本管理信息等；技术信息：有产品设计信息、设计图样信息、工艺设计信息、作业设计信息、机械设备信息、材料和零部件信息、加工信息、装配信息等；所有这些信息通过CAPM中的数据库和应用程序进行存储和调用，对生产管理系统的有效运行。7.3PDM的功能PDM是：管理与产品相关的信息和过程的技术与产品相关的所有信息：也就是对这些过程的定义和管理，包括部件信息、结构配置、文件、CAD数据文档、审批信息等；与产品相关的所有过程：也就是说对这些过程的定义和管理，包括审批各分配等；PDM系统一般具有以下功能：1、文档管理：•归档管理：是对文档进出电子仓库进行管理；•文档检索/导航：为用户提供的快速查询手段；•文档的处理：主要功能是查看、批注、扫描、绘图及文件格式转换等；PDM系统一般具有以下功能：2、结构化产品数据管理：•产品结构管理：使产品结构的管理和文档的管理更加简洁直观；•零件族管理：根据零件特征来管理零件的方式；•产品配置管理：是PDM系统有别于工程文档管理等系统；PDM系统一般具有以下功能：3、工作流程管理：是对已建立的工作流程进行运行、维护、控制工作状态以及对工作历史过程进行记载的管理方式；4、项目管理与电子协作功能：由于在一个平台上可实现与具体数据相结合和数据共享，因此可实现真正的电子协作，提高项目管理的准确性；PDM系统一般具有以下功能：5、组织与资源管理：对涉及人员和设备等资源进行建模，也是对产品数据实施有效管理。6、PDM系统与应用软件的集成：在一个企业内，经常会使用多种应用软件，这些软件产生的数据大多是需要统一管理的，由于应用软件的种类及版本具有多样性，因此一个PDM系统无法同时与各种应用系统进行互操作，所以PDM系统需向用户提供可与应用软件进行集成的能力；PDM的实施一般分几个阶段进行：•企业过程重组：通过对企业各过程及组织等方面的分析，对过程进行改进并建立过程模型；•建立电子仓库：根据企业所涉及的各种数据类型和其用途合理配置电子仓库，建立企业数据共享的基本环境。•建立工程流程：在PDM系统中建立企业内部各种工作流程，优化的工作规范；•建立产品配置：通过对产品及其相关数据的分析，在PDM系统中建立产品结构树、零件库和产品配置项，按企业需求实施一定的应用软件集成；7.4先进制造生产计算机集成制造系统（CIMS）的概念含有两个基本观点：•系统的观点：企业生产活动是一个不可分割的整体，要紧密连接，统一考虑。•信息化的观点：是用信息技术对制造系统进行全局优化计算机集成制造系统的内涵对CIMS的内涵可阐述为：•CIMS是一种组织、管理与运行企业的生产哲理。•企业生产的各个环节的集成优化。•企业生产过程的要求，包括人、组织、技术、及经营管理间的集成优化。•生产活动中信息流各物流间的集成优化；•CIMS技术是基于传统制造相应技术的一种综合性技术。•CIMS主要特征是“四化”，即计算机化、信息化、智能化和集成优化。•CIMS的哲理及有关技术不公适用于离散型制造业，还适用于流程及混合型制造业；计算机集成制造系统的构成计算机集成制造系统组成：•集成化工程设计与制造系统。•集成化生产管理信息系统。•柔性制造系统。•数据库与网络；计算机集成制造系统的结构体系•1.工厂级控制系统：这一级系统主要功能又为3个子系统（生产管理、信息管理、制造工程）；•2.车间级控制系统：它一般有两个主要模块（任务管理模块、资源分配模块）；•3.单元级控制系统：负责相似零件分批。•4.工作站级控制：负责和协调车间中一个设备小组活动。•5.设备级控制系统：是机床、测量仪、传送装置等各种设备的控制器；敏捷制造（AM）简介AM的主要概念：•全新企业概念：将制造系统空间扩展到全国乃至全世界，通过企业网络建立信息交流高速公路，建立“虚拟企业”，以竞争能力和信誉为依据选择合作伙伴，组成动态公司；•全新的组织管理概念：简化过程，不断改进过程。提倡以“人”为中心，用分散政策代替集中控制，用协商机制代替递阶控制机制；敏捷制造（AM）简介AM的主要概念：•全新的产品概念：敏捷制造的产品进入市场以后，可以根据用户的需要进行改变，得到新的功能和性能；•全新的生产概念：产品成本与批量无关，从产品看是单件生产，而从具体的实际和制造部门看却是大批量生产；敏捷制造AM的基本特点•（1）、AM是自主制造系统：每个工件和加工过程、设备的利用以及人员的投入都由本单元自己掌握和决定；•（2）、AM是虚拟制造系统：是一种以适应不同产品为目标而构造的虚拟制造系统。敏捷制造AM的基本特点AM虚拟制造系统其特色：在于能够使环境的变化迅速地动态重构，对市场的变化做出快速的反应，实现生产的柔性自动化。实现该目标的主要途径是组建虚拟企业，其主要特点：•功能的虚拟化：企业虽具有完备的企业职能，但没有执行这些功能的机构；•组织的虚拟化；企业组织是动态的，倾向一分布化，讲究轻薄和柔性，呈扁平网状；•地域的虚拟化：企业中的产品开发、加工、装配营销分布在不同地点，通过计算机网络加以联结；敏捷制造AM的基本特点•（3）、AM是可重构的制造系统：AM系统设计不是预先按设定的用途范围建立某过程，而是使制造系统从组织结构上具有可重构性、可重用性和可扩充性3方面的能力；敏捷制造AM技术的实施实施敏捷制造的技术分为：•产品设计和企业并行工程：是按照客户需求进行产品设计、分析和优化，并在整个企业内实施并行工程；•虚拟制造：是在计算机上模拟制造业的全过程；具体说，虚拟制造将提供一个功能强大的模型和仿真工具集，并且在制造过程分析和在企业模型中使用这些工具；敏捷制造AM技术的实施•制造计划与控制：是描述一个集成的宏观和微观计划环境；•智能闭环加工：是应用先进的控制和计算机系统以改进车间的控制过程。以达到改进车间生产的目的；•企业集成：是开发和推广各种集成方法，在适应市场多变的环境下运行虚拟的、分布式的敏捷企业；智能制造系统（IMS）简介智能制造系统（IMS）的定义及特征智能制造系统（IMS）的定义：•智能制造包括智能制造技术和智能制造系统。•智能制造系统是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统；智能制造系统（IMS）的特征：•自组织能力：是指在IMS中的各种智能设备，能够按照工作任务的要求，自行集结成一种最合适的结构，并按照最优的方式进行。•自律能力：IMS能根据周围环境和自身作业状况的信息进行监测和处理并根据处理结果自行调整控制策略以采用最佳行动方案。这种自律能力使整个制造具备抗干扰、自适和容错等能力；智能制造系统（IMS）的特征：•自学和维护能力：IMS能以原有专家知识为基础，在实践中不断进行学习，完善系统知识库，并删除库中有误的知识，使知识库趋于最优，同时，还能对系统故障进行自我诊断、排除和修复。•整个制造环境的智能集成：IMS涵盖了产品的市场、开发、制造、服务与管理的整个过程，把它们集成为一个整体，系统地加以研究，实现整体的智能化。智能制造系统（IMS）的支撑技术：•人工智能技术：IMS的目标是用计算机模拟制造业人类专家的智能活动，取代或延伸人的部分肢体劳动，而这些正是人工智能技术研究的内容。•并行工程：针对制造业而言，并行工程作为一种重要的技术方法学，将应用于IMS中，并最大限度地减少产品设计的盲目性和设计的重复性。智能制造系统（IMS）的支撑技术：•虚拟制裁技术：用虚拟制造技术在产品设计阶段就模拟出该产品的整个生命周期。•信息网络技术：是制造过程的系统和各个环节智能集成的支撑，也是制造信息和知识流动的通道。•自律能力构筑：即搜集与理解环境信息和自身的信息并进行分析判断和规划自身行为的能力。智能制造系统（IMS）的支撑技术：•人机一体化：IMS不单纯是人工智能系统，而是人机一体化智能系统，是一种混合智能。在智能机器的配合下，更好地发挥出人的潜能，使人机之间表现出一种平等共事、相互协作的关系，使二者在不同的层次上各显其能、相辅相成。•自组织与超柔性智能制造系统中的各组成单元能够依靠工作任务的需要，自行组成一种最佳结构，使其柔性不仅表现在运动方式上，而且表现在结构形式上，所以称这中柔性为超柔性，如同一群人类专家组成的群体，具有生物特征。