12第四章_计算机集成制造系统

第四章制造自动化技术第五节计算机集成制造系统一、计算机集成制造系统概述1974年美国约瑟夫.哈林顿博士提出CIM集成制造概念（ComputerIntegratedManufacturing）：借助计算机，将企业中各种与制造有关的技术系统集成起来，进而提高企业适应市场竞争的能力。CIM概念863/cims主题提出的cim理念：将信息技术、现代管理技术和制造技术相结合，并应用于企业产品全生命周期（从市场需求分析到最终报废处理）的各个阶段。通过信息集成、过程优化及资源优化，实现物流、信息流、价值流的集成和优化运行，达到人/组织、经营管理和技术三要素的集成优化，以改进企业产品(p)开发的t（时间）、q（质量）、c（成本）、s（服务）、e（环境），从而提高企业的市场应变能力和竞争能力。CIMS含义CIMS是一种基于CIM哲理构成的数字化、虚拟化、网络化、信息化、智能化、集成优化的制造系统，是信息时代的一种新型生产制造模式。CIMS技术体系总体技术设计自动化技术加工生产自动化技术经营管理与决策技术支撑平台技术流程企业生产过程控制技术经营管理与技术的集成人/机构与技术的集成人／机构组织与经营管理的集成CIMS三要素的综合集成CIMS三要素构成企业4类集成二、CIMS的构成四个功能子系统和两个支撑子系统：工程设计自动化子系统管理信息子系统制造自动化子系统质量保证子系统计算机网络子系统数据库子系统二、CIMS的构成1、管理信息子系统：以MRPII（制造资源计划）为核心，包括预测、经营决策、各级生产计划、生产技术准备、销售、供应、财务、成本、设备、人力资源的管理信息功能。二、CIMS的构成2、产品设计与制造工程自动化子系统：通过计算机来辅助产品设计、制造准备以及产品测试，即CAD/CAPP/CAM阶段。3、制造自动化或柔性制造子系统：由数控机床、加工中心、清洗机、测量机、运输小车、立体仓库、多级分布式控制计算机等设备及相应的支持软件组成。根据产品工程技术信息、车间层加工指令，完成对零件毛坯的作业调度及制造。二、CIMS的构成4、质量保证子系统：包括质量决策、质量检测、产品数据的采集、质量评价、生产加工过程中的质量控制与跟踪功能。系统保证从产品设计、产品制造、产品检测到售后服务全过程的质量。二、CIMS的构成两个辅助子系统1、计算机网络子系统：即企业内部的局域网，支持CIMS各子系统的开放型网络通信系统。2、数据库子系统：支持CIMS各子系统的数据共享和信息集成，覆盖了企业全部数据信息。三、CIMS递阶控制结构工厂层车间层单元层工作站层设备层四、CIMS的体系结构CIMS／OSA立方体欧共体CIMS／OSA体系结构的基本思想是：将复杂的CIMS系统的设计实施过程，沿结构方向、建模方向和视图方向分别作为通用程度维、生命周期维和视图维三维坐标，对应于从一般到特殊、推导求解和逐步生成的三个过程，以形成CIMS开放式体系结构的总体框架。CIMS／OSA的结构(1)CIMS／OSA的结构层次：在CIMS／OSA的结构框架中的通用程度维包含有三个不同的结构层次．即通用层、部分通用层和专用层，其中的通用层和部分通用层组成了制造企业CIMS／OSA结构层次的参考结构。(2)CIMS／OSA的建模层次：用于说明CIMS生命周期的不同阶段，它包含有需求定义、设计说明和实施描述三个不同的建模层次。(3)CIMS／OSA的视图层：用于描述企业CIMS／OSA的不同方面，有功能视图、信息视图、资源视图和组织视图。五、CIMS的现状及发展美国的先进制造计划、team计划、ngm计划、cals计划欧共体的esprit计划德国的2000计划日本的智能制造系统计划韩国的高级先进技术国家计划五、CIMS的现状及发展●1986年中共中央24号文件，提出了863/CIMS主题计划，主要目标是针对多品种、小批量、高效率、高质量、快速响应市场的自动化技术的需要。●1989年沈阳战略目标审定会上，进一步明确提出了主题的主要目标是跟踪研究计算机综合集成系统的关键技术，建立一个实验工程，建成一条CIMS示范生产线，培养一支能进行工程设计的总体队伍，逐步形成我国CIMS产业；●1997年4月，国家科委召开全国CIMS工作会议，决定加快运用cims推动我国制造产业高技术化和实现CIMS相关高技术产业化。我国CIMS三个工作阶段●第一个台阶(“七五”)—工作重点：建成一批高水平的研究开发基地；技术重点：突破系统信息集成技术。●第二个台阶(“八五”)—工作重点：成功实施一批国内领先效益显著的cims应用示范工程；技术重点：突破以并行工程为代表的系统过程集成技术。●第三个台阶(“九五”)—工作重点：大力促成中国cims产业；使应用示范工程在广度、深度上有新的、更大的发展；技术重点：突破（部分）以敏捷工程为代表的企业间系统集成技术，并发展形成现代集成制造系统的理论、方法、技术与工具，建成具有中国特色的cims研究、开发、应用、推广体系。2000年主题最终实现的目标1）成功实施一批国内领先/国际知名的效益显著的应用示范工程，奠定国内CIMS推广应用的坚实基础；2）突破一批达到或接近世界先进水平，并对经济和社会发展有重要影响的关键技术和应用基础研究成果；3）开发出一批有市场竞争能力的目标产品，促进形成中国CIMS产业中坚力量；4）建成一批高水平的研究开发基地；5）培养一支跨世纪的研究、开发、应用骨干队伍。发展趋势1.以“数字化”为发展核心2.以“精密化”将成为发展的关键3.突出“极端条件”，是发展的焦点4.以“自动化”技术为发展前提发展趋势5.以“成化集”为发展的方法6.以“网络化”为发展道路7.“智能化”是CIMS未来发展的美好前景8.“绿色”是CIMS未来发展的必然趋势9.CIMS的标准化智能制造系统智能制造技术(IMT)是制造技术、自动化技术、系统工程与人工智能等学科相互渗透、相互交织而形成的一门综合技术。图4-27智能制造系统的构成智能制造系统特征自律能力人机一体化虚拟现实(VirtualReality)技术自组织与超柔性学习能力与自我维护能力智能制造系统关键技术人工智能技术并行工程信息网络技术虚拟制造技术自律能力构筑人机一体化自组织和超柔性虚拟制造虚拟制造是一个不断吸收各种高新技术,不断丰富其内涵的动态技术系统，它通过计算机虚拟环境和模型来模拟生产各场景和预估产品功能、性能及可加工性等各方面可能存在的问题，从而提高了人们的预测和决策水平，它为工程师们提供了从产品概念的形成、设计到制造全过程的三维可视及交互的环境，使得制造技术走出主要依赖于经验的狭小天地，发展到了全方位预报的新阶段。虚拟制造技术特征虚拟经营和管理高度集成高效灵活高度合作设计柔性虚拟制造技术内容虚拟制造的理论体系设计信息和生产过程的三维可视化；虚拟环境下系统全局最优决策理论和技术虚拟制造系统的开放式体系结构；虚拟产品的装配仿真；虚拟环境中及虚拟制造过程中的人机协同作业等。信息时代制造业新的工业革命信息技术促进了敏捷制造的发展，形成了以虚拟制造和动态联盟为特征的新型制造模式。网络技术促进了全球化制造的发展，引发了制造业的重新分工和资源的重新配置。计算机技术促进设计制造数字化，提高了产品创新能力，缩短了设计周期，降低了产品开发成本。电子商务技术促进了全球化采购/销售，降低了采购与销售成本，提高了服务质量。