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第八章 集成制造系统 教学目的及要求 了解制造系统的构成，系统集成的要求、方式，掌握“集成”的思想 了解柔性制造系统、CIMS系统的基本概念 了解其它先进制造技术 第一节 基本概念 1. 制造系统的构成 1) 机械制造系统的特征 结构方面：制造过程涉及的硬件及相关软件的统一整体 功能方面：将制造资源转变为成品或半成品的输入输出系统 过程方面：制造生产的运行过程，多个制造环节的统一共同体 2) 机械制造系统内部的三个组成部分： 物料流：加工过程是物料输入和输出的动态过程，这些物料(包括各种材料、工具、量具、夹具以及其他辅助材料)在系统内的运动，构成了物料流。 信息流：加工过程中静态信息与动态信息和机械加工过程的各个组成部分之间的交换、交流以及相互作用，构成了信息流。 能量流：机械制造系统内各部件的运转所消耗的能量以及加工过程中发生的能量转移构成了系统的能量流。 三个组成部分相互联系、相互影响，不可分割。 2. 集成的概念 集成来源于企业的实际需求，是系统概念的延伸，它强调组成系统各部分之间的有机、协调工作已发挥整体效益，达到整体优化的目的。 企业实现集成的收获： ? 减少数据冗余，实现信息共享 ? 便于合理的规划和分布数据 ? 便于进行规模优化 ? 便于实现并行工程，提高效率和效益 3. 集成的要求和方式 集成的要求： ? 应包括各种加工设备以及通信设备在内的部分或全部硬件资源 ? 应包括软件资源 ? 应建立企业信息模型，做到信息共享 ? 企业各部门应协调一致，各职能紧密联系 ? 强调人的地位和作用 方式： 硬件集成、软件集成、数据和信息集成、各功能集成、人和组织的集成，尤其是要注意人和组织的集成。 第二节 柔性制造技术 应用计算机辅助制造技术，将数控机床、加工中心、物料自动储存传送装置和辅助控制装置等在计算机的统一控制下，形成柔性加工自动生产线，既柔性制造系统。 1. 柔性制造技术中“柔性”的概念 1) 设备柔性：指制造系统中能加工不同类型零件所具备的转换能力，其中包括刀具转换、夹具转换等。 2) 工艺柔性：能以多种工艺方法加工某一零件组的能力。如镗、铣、钻、铰、攻螺纹等加工。 3) 工序柔性：能自动改变零件加工工序的能力。 4) 路径柔性：能自动更变零件加工路径。如遇到系统中某台设备的故障,能自动将工件转换到另一台设备上加工。可以根据负荷,自动改变加工路线,提高利用率,减少等待时间。 5) 产品柔性：产品改变时能经济、迅速的转产。 6) 批量柔性：能在不同批量下运行都能获取经济效益。 7) 扩展柔性：能根据生产的需要组建和扩展生产能力。 第三节 计算机集成制造系统 美国学者Joseph Harrington博士1973年首先提出“计算机集成制造” (Computer Integrated Manufacturing, CIM)概念，其基本思想是： ? 企业的各个生产环节是不可分割的，应该加以统一处理； ? 整个生产过程实质上也是对信息的采集、传递和加工处理的过程，在企业中主要存在信息流和物流这两种运动过程，而物流又是受信息流控制的。 CIMS输入输出 CIMS相关技术 CIMS的组成及其功能 CIMS包含了一个制造企业的设计、制造、经营管理三种主要功能，要使这三者集成起来，还需要一个支持环境，即分布式数据库和计算机网络以及指导集成运行的系统技术。 组成： 四个功能分系统 管理信息系统(MIS)：以MRPII为核心，CIMS的神经中枢，指挥与控制其它部分的运行。 工程设计自动化系统：含CAD、CAPP、CAM三部分。CIMS的主要信息源。 制造自动化系统：CIMS信息流与物料流的结合点，CIMS最终产生经济效益的聚集地。 质量保证系统：采集CIMS内与质量有关的数据，保障企业生产目标的实现。含决策、检测与数据采集、评价、控制与跟踪几个子系统。 两个支撑分系统 CIMS数据库系统：支撑系统，CIMS信息集成的关键之一，实现企业数据的集成与共享。一般采用集中与分布相结合的方式。 CIMS计算机通信网络系统：CIMS的另一个主要支撑技术，实现各分系统之间的通信、交流，完成系统的集成。 CIMS面向功能构成的系统结构 为控制CIMS控制系统的复杂性和简化实施，采用横向或纵向的分解与集成，形成多层递阶