生产系统工程 教学课件 作者 郑永前 第11章 现代制造系统.ppt

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1、生产系统工程第11章现代制造系统本章内容计算机集成制造并行工程虚拟制造网络化制造1.计算机集成制造CIM/CIMS的概念CIMS的构成CIMS的控制结构CIM相关技术计算机集成制造(CIM)企业各个生产环节是不可分割的，需要统一安排与组织系统的观点信息化的观点产品制造过程实质上是信息采集、传递、加工处理的过程现代集成制造系统(CIMS)ContemporaryIntegratedManufacturingSystems现代集成制造系统在广度和深度上都极大地得到丰富“现代”的含义是计算机化、信息化、智能化。“集成”有更广泛的内容，包括：①信息集成、过程集成及企业集成三个阶段的集成优化；

2、②企业活动的三个要素(即人/组织、经营管理和技术)及三流(信息流、物流和价值流)的集成优化；③CIMS有关技术的集成优化及各类人员的集成优化等。CIMS的构成一个制造企业从功能看，可以简单地分为设计、制造、和经营管理三个主要方面。由于产品质量对于一个制造企业的竞争和生存越来越重要，因此，常常也把质量保证系统作为企业功能主要方面之一。为了实现上述企业功能的集成，还需要一个支撑环境，包括计算机网络、数据库和集成方法—系统技术。如图11-1.根据CIMS的功能组成，CIMS通常由管理信息分系统、工程设计分系统、制造自动化（柔性自动化）分系统、质量保证分系统以及计算机网络和数据库分系统等6个

3、部分有机地集成起来。图11-1CIMS的功能构成管理信息分系统（MIS）ManagementInformationSystem管理信息分系统是企业在管理领域中应用计算机系统的总称。CIMS环境下的管理信息分系统是指以CIM为指导思想并在其制造环境下的管理信息分系统。在CIMS中相当于神经中枢，指挥与控制着各个部分有条不紊地工作。通常以制造资源计划（MRPII）为核心，从制造资源出发，考虑了企业进行经营决策的战略层、中短期生产计划编制的战术层以及车间作业计划与生产活动控制的操作层，其功能覆盖了市场销售、物料供应、各级生产计划与控制、财务管理、成本、库存和技术管理等内容，是以经营生产计划

4、、主生产计划、物料需求计划、能力需求计划、车间作业计划、车间作业调度与控制为主体所形成的闭环一体化生产经营与信息管理系统。工程设计分系统工程设计分系统是在产品开发过程中引入的计算机技术，包括产品的概念设计、功能结构分析、详细设计、工艺设计与数控编程。通常划分为CAD、CAPP、CAM三大部分及产品数据管理等子系统（PDM）。工程设计系统在CIMS中是主要信息源，为管理信息系统和制造自动化系统提供BOM表和工艺路线等信息。CAD系统CAPP系统CAM系统计算机绘图、有限元分析、造型及图象显示、优化设计、动态分析与仿真、生成物料清单(BOM)对原材料加工成产品所需的一系列加工操作和资源的

5、描述刀具路径的规划、刀位文件的生成、刀具轨迹仿真以及NC代码的生成制造自动化分系统制造自动化分系统是在计算机的控制与调度下，按照NC代码将一个个毛坯加工成合格的零件，再装配成部件以至产品，并将制造工况信息实时地反馈到相应部门。制造自动化系统要生成作业计划，进行优化调度控制，生成工件、刀具、夹具需求计划，进行系统状态监控和故障诊断处理，以及完成生产数据采集及评估等。制造自动化系统是CIMS中信息流和物料流的结合点，是CIMS最终产生经济效益的聚集地，可以由数控机床、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支持软件组成。质量保证分系统质量保证分系统主

6、要是采集、存储、评价与处理存在于设计、制造过程中与质量有关的信息，从而进行一系列的质量决策和控制，有效地保证质量并促进质量的提高。包括：质量监测与数据采集、质量评价、质量决策、质量控制与跟踪等功能。CIMS的控制结构美国国家标准与技术研究院NIST建立的CIM实验研究基地AMRF提出著名的CIMS五级递阶控制模型，如图11-2所示。它采用模块式的分级结构，每一模块均接受上一级的命令并将自身状况反馈至上一级，每一模块都具有独立的数据存取接口。通过这种分级式控制结构和模块化系统可将复杂的整体任务逐级分解成更细的具体任务来完成。AMRF将CIMS分为5级：工厂层、车间层、单元层、工作站层和

7、设备层。每一层又可分解为多个模块，都由数据驱动，并可扩展为树状结构。图11-2CIMS的递阶控制结构模型1.工厂层控制系统信息管理生产管理跟踪主要项目制定长期生产计划明确生产资源需求确定所需的投资算出剩余生产能力汇总质量性能数据实现必要的行政或经营管理功能成本估算库存统计用户定单处理、采购人事管理和工资单处理等制造工程CADCAPPCAM功能一般通过用户和数据接口并在人的干预下实现2．车间层控制系统车间层控制系统负责协调车间的生产和辅助性工作以及这些工作的