1 延邊大學 工學院 第十章 cad/cam 系統集成第十章 cad/cam 系統集成 ?學習目標學習目標 ? 學習重點：cad/cam 系統的集成技術和方法學習重點：cad/cam 系統的集成技術和方法 理解cad/cam理解cad/cam集成系統的概念集成系統的概念、體系結構體系結構和和基本組成基本組成 掌握 cad/cam 系統的掌握 cad/cam 系統的集成方法集成方法 理解理解 pdm 的基本概念pdm 的基本概念和體系結構，掌握基于 pdm 的 cad/cam 集成系統的集成方式和系統組成 和體系結構，掌握基于 pdm 的 cad/cam 集成系統的集成方式和系統組成 了解了解 cim 與 cims 的內涵及 cims 的組成cim 與 cims 的內涵及 cims 的組成。 2 延邊大學 工學院 學習內容學習內容 3 延邊大學 工學院 ? cad/cam 集成的概念? cad/cam 集成的概念 cad/cam 集成的概念cad/cam 集成的概念 概念 概念 ? ? 指將基于信息技術的資源及應用（計算機軟硬件、接口及機器 ） 指將基于信息技術的資源及應用（計算機軟硬件、接口及機器 ）聚集成一個協同工作的整體聚集成一個協同工作的整體，集成包含，集成包含功能交互功能交互、信息共享信息共享 以及以及數據通信數據通信三個方面的管理與控制。三個方面的管理與控制。 ? ? 集成系統的集成系統的三個基本特征：三個基本特征：數據共享、系統集成、開放性數據共享、系統集成、開放性 cad/cam 系統的集成包括兩個方面的含義：cad/cam 系統的集成包括兩個方面的含義： ? 產品設計與工程設計子系統內部的集成；? 產品設計與工程設計子系統內部的集成； ? cad/cam 系統與制造系統中其它子系統的集成。? cad/cam 系統與制造系統中其它子系統的集成。 4 延邊大學 工學院 cad/cam 集成的概念cad/cam 集成的概念 cad/cam 的集成方式cad/cam 的集成方式 ? ? 系統的集成系統的集成 將不同功能、不同開發商的單元系統集成到一起，形成一個完整的 cad/cam 系統。 將不同功能、不同開發商的單元系統集成到一起，形成一個完整的 cad/cam 系統。 ? ? 集成的系統集成的系統 在系統在系統設計一開始，就將系統未來要用的功能都考慮周全，設計一開始，就將系統未來要用的功能都考慮周全，并將這些 功能的實現全都集成到一個系統中。 并將這些 功能的實現全都集成到一個系統中。 cad/cam 集成的作用cad/cam 集成的作用 ? ? 有利于有利于資源共享，資源共享，提高運行效率、降低系統成本提高運行效率、降低系統成本 ? ? 避免避免信息傳遞誤差，信息傳遞誤差，提高了終產品的質量提高了終產品的質量 5 延邊大學 工學院 cad/cam 集成的概念cad/cam 集成的概念 cad/cam 集成系統的基本組成 cad/cam 集成系統的基本組成 ? ? 生產管理系統生產管理系統 ? ? 有利于并行工程的作業，有利于并行工程的作業，縮短產品上市周期、縮短產品上市周期、提高產品質量和企業的 市場競爭力. 提高產品質量和企業的 市場競爭力. ? ? 有利于面向制造的設計（dfm: 有利于面向制造的設計（dfm: design for manufacturability）和面向裝配 的設計（dfa: ）和面向裝配 的設計（dfa: design for assembly），降低成本，提高產品競爭力.），降低成本，提高產品競爭力. ? ? 有益于有益于敏捷制造等先進制造模式的實施敏捷制造等先進制造模式的實施，擴大企業的市場機遇.，擴大企業的市場機遇. ? ? 工程設計系統工程設計系統 ? ? 制造自動化系統制造自動化系統 ? ? 質量管理系統質量管理系統 ? ? 支撐系統支撐系統 6 延邊大學 工學院 ? 基于專用接口的 cad/cam 集成? 基于專用接口的 cad/cam 集成 cad/cam 集成方法cad/cam 集成方法 ? 特點：? 特點：集成原理簡單，接口程序易于實現，運行效率高，但需要設計 較多的專用格式轉換接口， 集成原理簡單，接口程序易于實現，運行效率高，但需要設計 較多的專用格式轉換接口，適于小范圍、結構簡單的 cad/cam 系統的信息集成。 適于小范圍、結構簡單的 cad/cam 系統的信息集成。 7 延邊大學 工學院 ? 基于 step 的 cad/cam 集成? 基于 step 的 cad/cam 集成 cad/cam 集成方法cad/cam 集成方法 ? ? step：step：standard for the exchange of product model datastandard for the exchange of product model data ?iso 10303一產品數據的表達與交換?iso 10303一產品數據的表達與交換: : 規定了產品設計、開發、制造，甚至于產品全部生命周期中所包 括的諸如產品形狀、解析模型、材料、加工方法、組裝分解順 序、檢驗測試等 規定了產品設計、開發、制造，甚至于產品全部生命周期中所包 括的諸如產品形狀、解析模型、材料、加工方法、組裝分解順 序、檢驗測試等必要的信息定義和數據交換的外部描述. ? 必要的信息定義和數據交換的外部描述. ? step由一系列step由一系列獨立的標準文件組成獨立的標準文件組成，可獨立地進行開發和發布。，可獨立地進行開發和發布。 ? ? 眾多軟件公司是step標準的制定單位，cad/cam 軟件系統均 己把 step 列為 眾多軟件公司是step標準的制定單位，cad/cam 軟件系統均 己把 step 列為數據交換接口數據交換接口，并利用step最新成果不斷改進完 善自身系統。 ，并利用step最新成果不斷改進完 善自身系統。 8 延邊大學 工學院 cad/cam 集成方法cad/cam 集成方法 ? 基于數據庫的 cad/cam 集成? 基于數據庫的 cad/cam 集成 ? ? 各子系統各子系統通過用戶接口直接存取或操作數據庫，通過用戶接口直接存取或操作數據庫，大大提高了集 成系統的運行速度，提高了系統集成化程度。 大大提高了集 成系統的運行速度，提高了系統集成化程度。 9 延邊大學 工學院 ? pdm 概念? pdm 概念 基于產品數據管理的 cad/cam 系統集成基于產品數據管理的 cad/cam 系統集成 pdm 的基本原理pdm 的基本原理 ? ? 在邏輯上將在邏輯上將各個 cax 信息化孤島集成起來各個 cax 信息化孤島集成起來，利用計算機系統控制整個 產品的開發設計過程，通過逐步建立虛擬的產品模型，最終形成完整的 產品描述、生產過程描述以及生產過程控制數據。 ，利用計算機系統控制整個 產品的開發設計過程，通過逐步建立虛擬的產品模型，最終形成完整的 產品描述、生產過程描述以及生產過程控制數據。 ? ? 產品數據管理（product data management，pdm）是一項以軟件 技術為基礎，以產品（產品結構、產品訂單和供應商狀況）為核心， 產品數據管理（product data management，pdm）是一項以軟件 技術為基礎，以產品（產品結構、產品訂單和供應商狀況）為核心，管 理所有與產品相關的數據、過程（工作流程、審批與發放過程、工程更 改單）和資源的一體化 管 理所有與產品相關的數據、過程（工作流程、審批與發放過程、工程更 改單）和資源的一體化集成管理思想和技術。集成管理思想和技術。 ? ? 技術信息系統和管理信息系統的有機集成，構成了技術信息系統和管理信息系統的有機集成，構成了支持整個產品形成過 程的信息系統，同時也建立了 cims 的技術基礎 支持整個產品形成過 程的信息系統，同時也建立了 cims 的技術基礎。 ? ? 通過通過建立虛擬的產品模型，建立虛擬的產品模型，pdm 系統可以有效、實時、完整地控制從產 品規劃到產品報廢處理的 pdm 系統可以有效、實時、完整地控制從產 品規劃到產品報廢處理的整個產品生命同期中的各種復雜的數字化信息。整個產品生命同期中的各種復雜的數字化信息。 10 延邊大學 工學院 基于產品數據管理的 cad/cam 系統集 成 基于產品數據管理的 cad/cam 系統集 成 pdm 的主要內容pdm 的主要內容 ? ? 工程數據管理 edm (engineering data management)工程數據管理 edm (engineering data management) ? ? 文檔管理 dm (document management)文檔管理 dm (document management) ? ? 產品信息管理 pim (product information management)產品信息管理 pim (product information management) ? ? 技術數據管理 tdm (technology data management)技術數據管理 tdm (technology data management) ? ? 圖像管理 im (image management)圖像管理 im (image management) ? ? 技術信息管理 tim (technology information management)技術信息管理 tim (technology information management) pdm 系統的功能 pdm 系統的功能 ? ? 數據和文檔管理 - 對產品信息和其他業務數據和文檔管理 - 對產品信息和其他業務數據的管理 ? 數據的管理 ? 過程管理 - 對整個產品形成過程管理 - 對整個產品形成過程進行控制 ? 過程進行控制 ? 應用系統的集成應用系統的集成 cad/cam/capp 與 pdm 的集成cad/cam/capp 與 pdm 的集成 11 延邊大學 工學院 基于 pdm 的 cad/cam 系統集成基于 pdm 的 cad/cam 系統集成 12 延邊大學 工學院 ? cims 的概念? cims 的概念 cims 系統簡介cims 系統簡介 ? ? 計算機集成制造系統（cims計算機集成制造系統（cimscomputer integrated manufacturing system）是 computer integrated manufacturing system）是當代生產自動化領域的前沿學科當代生產自動化領域的前沿學科，也是集多種高新技術為 一體的現代化制造技術。 ，也是集多種高新技術為 一體的現代化制造技術。 ? ? 歐共體 cim歐共體 cimosa 課題委員會也提出了被認為是最權威最科學的定義：osa 課題委員會也提出了被認為是最權威最科學的定義： “cim是信息技術和生產技術和綜合應用，旨在提高制造型企業的生產率 和響應能力，由此，企業的所有功能、信息、管理方面都是一個集成起 來的整體的各個部分”。 ? “cim是信息技術和生產技術和綜合應用，旨在提高制造型企業的生產率 和響應能力，由此，企業的所有功能、信息、管理方面都是一個集成起 來的整體的各個部分”。 ? cims是一種組織、管理與企業運行生產的cims是一種組織、管理與企業運行生產的現代制造系統現代制造系統。 cims 的理解 cims 的理解 ? ? cims強調企業生產的各個環節、進而cims強調企業生產的各個環節、進而實現全局優化。 ? 實現全局優化。 ? cims要更加重視發揮人在現代化企業生產中的cims要更加重視發揮人在現代化企業生產中的主導作用。主導作用。 13 延邊大學 工學院 特征 特征 ? ? 現代企業中尤其要重視信息的管理、運行以及現代企業中尤其要重視信息的管理、運行以及信息流與物流間 的集成。 信息流與物流間 的集成。 cims 系統簡介cims 系統簡介 ? ? 在功能上，cims 包含了一個工廠的全部生產經營活動。在功能上，cims 包含了一個工廠的全部生產經營活動。 ? ? cims 涉及的自動化不是工廠各個環節的自動化、計算機及網絡 的簡單相加，而是 cims 涉及的自動化不是工廠各個環節的自動化、計算機及網絡 的簡單相加，而是有機的集成。 ? 有機的集成。 ? 借助計算機，把企業中借助計算機，把企業中與制造有關的各種技術系統地集成起來，與制造有關的各種技術系統地集成起來， 以提高企業適應市場競爭的能力。以提高企業適應市場競爭的能力。 ? ? 借助計算機，把企業中與制造有關的各種技術系統地集成起來， 以提高企業適應市場競爭的能力。 借助計算機，把企業中與制造有關的各種技術系統地集成起來， 以提高企業適應市場競爭的能力。 14 延邊大學 工學院 ? ? 早期的各種 cad 和 cam 技術畢竟都是一些“自動化孤島” ，只能帶來局部的效益。1973年，美國人joseph harington 博士首次提出了cim 的概念。 早期的各種 cad 和 cam 技術畢竟都是一些“自動化孤島” ，只能帶來局部的效益。1973年，美國人joseph harington 博士首次提出了cim 的概念。 ? ? 進入80年代以來，人們在 cad、cam、( management information systems) 的基礎上，開始致力于對 cims 的研究、開發和應用。 進入80年代以來，人們在 cad、cam、( management information systems) 的基礎上，開始致力于對 cims 的研究、開發和應用。 ? ? 1986年，我國制定了國家高技術研究發展計劃（簡稱 863 計劃），將 cims 作為自動化領域的研究主體之一， 并于1987年成立自動化領域專家委員會和 cims 主體專 家組，建立了國家 cims 工程研究中心和七個單元技術 實驗室。 1986年，我國制定了國家高技術研究發展計劃（簡稱 863 計劃），將 cims 作為自動化領域的研究主體之一， 并于1987年成立自動化領域專家委員會和 cims 主體專 家組，建立了國家 cims 工程研究中心和七個單元技術 實驗室。 cims 系統簡介cims 系統簡介 cims 的發展過程 cims 的發展過程 15 延邊大學 工學院 cims 的發展趨勢cims 的發展趨勢 ? 以企業集成為特征的階段（20 世紀 90 年代后）：? 以企業集成為特征的階段（20 世紀 90 年代后）： cims 進入了一個著重求實，講究解決實際問題、提高競爭力的迅速發 展階段，在其內涵與概念上都有了新的內容。 cims 進入了一個著重求實，講究解決實際問題、提高競爭力的迅速發 展階段，在其內涵與概念上都有了新的內容。 ? 以過程集成為特征的階段（進入 20 世紀80年代后）：? 以過程集成為特征的階段（進入 20 世紀80年代后）： 市場競爭的焦點集中到以更新更快的手段開發并上市新產品，以爭取更 多的用戶，其制造需求是使產品設計和相關過程并行進行。 市場競爭的焦點集中到以更新更快的手段開發并上市新產品，以爭取更 多的用戶，其制造需求是使產品設計和相關過程并行進行。 ? 以信息集成為特征的階段（20世紀7080年代）：? 以信息集成為特征的階段（20世紀7080年代）： 這一階段企業發展的需求是產品生產的自動化，隨著電子信息技術的發 展，相應的各種單元技術，如cad、cam、工業機器人、fms、mrp- ii 得 到了廣泛的應用。 這一階段企業發展的需求是產品生產的自動化，隨著電子信息技術的發 展，相應的各種單元技術，如cad、cam、工業機器人、fms、mrp- ii 得 到了廣泛的應用。 16 延邊大學 工學院 ? cims 的功能構成? cims 的功能構成 ? ? cims 通常是由管理信息系統（mis）、產品設計與工程設計自動化系 統（edis）、制造自動化（柔性自動化）系統（mas）、計算機輔助質 量保證系統（caq）以及計算機網絡（nets）和數據管理系統（dbs） 等 cims 通常是由管理信息系統（mis）、產品設計與工程設計自動化系 統（edis）、制造自動化（柔性自動化）系統（mas）、計算機輔助質 量保證系統（caq）以及計算機網絡（nets）和數據管理系統（dbs） 等 6個部分有機地集成起來的。6個部分有機地集成起來的。 cims 系統簡介cims 系統簡介 ? ? 管理信息系統(cims/mis管理信息系統(cims/mismanagement information system) 目標是 management information system) 目標是通過信息集成通過信息集成，縮短產品生產周期，降低流通資金占用，提高企 業應變能力。 ，縮短產品生產周期，降低流通資金占用，提高企 業應變能力。 ? ? 工程設計集成分系統（cims/edis工程設計集成分系統（cims/edisengineering design integrated syste m） 目標是使 engineering design integrated syste m） 目標是使產品開發活動能夠高效、優質、自動地進行產品開發活動能夠高效、優質、自動地進行。工程設計集成分系統是 cims中的一個 。工程設計集成分系統是 cims中的一個核心分系統，核心分系統，它包括它包括cadcad（計算機輔助設計）、（計算機輔助設計）、cappcapp（計算機輔 助 工藝規劃）、 （計算機輔 助 工藝規劃）、camcam（計算機輔助制造）和（計算機輔助制造）和ncpncp（數控程序編制）等子系統，用以 支 承產品的設計和工藝準備等功能，處理有關產品結構方面的信息。 （數控程序編制）等子系統，用以 支 承產品的設計和工藝準備等功能，處理有關產品結構方面的信息。 17 延邊大學 工學院 cad/cam 集成的概念cad/cam 集成的概念 ? ? 制造自動化分系統（cims/mas制造自動化分系統（cims/masmanufacturing automation syst em） 目標是 manufacturing automation syst em） 目標是使產品制造活動最優化。使產品制造活動最優化。它包括各種不同自動化程度的制造系 統，如 它包括各種不同自動化程度的制造系 統，如ncnc機床、柔性制造單元機床、柔性制造單元（fmc）、（fmc）、柔性制造系統（柔性制造系統（fmsfms）以及 其他 制造單元，用以實現信息流對物流的控制并完成物流的轉換，是 cims ）以及 其他 制造單元，用以實現