CAD/CAM應用技術CAD/CAM應用技術1第7章CAD/CAM集成制造系統

7.1CAD/CAM集成概述7.2CAD/CAM的系統信息流7.3CAD/CAM信息集成技術7.4CAD/CAM集成系統總體規劃7.5CIMS計算機集成制造系統第7章CAD/CAM集成制造系統7.1CAD/CAM集21.CAD/CAM集成的基本概念CAD/CAM系統的集成是指借助于公共的工程數據庫、網絡通信技術以及標準格式的中性文件接口技術，把CAD、CAE、CAPP、CAM以致PPS等各種功能不同的軟件系統有機地結合起來，保證各系統之間信息的提取、交換、共享和處理，實現軟硬件資源的共享。7.1CAD/CAM集成技術概述1.CAD/CAM集成的基本概念7.1CAD/CAM集3圖7-1產品設計與制造流程圖7-1產品設計與制造流程4圖7-2集成化制造系統圖7-2集成化制造系統52.CAD/CAM的集成方式從CAD/CAM系統集成技術的實際應用上看，集成有兩種方式：系統的集成集成的系統7.1CAD/CAM集成技術概述2.CAD/CAM的集成方式7.1CAD/CAM集成技63.CAD/CAM集成的作用有利于發揮設計人員的創造性；有利于系統各應用模塊之間的資源共享，提高了系統運行效率，降低系統成本；避免了應用系統間信息傳遞誤差，特別是人為的傳遞誤差，從而提高了產品的質量；有利于實現產品的標準化、通用化和系列化；有利于實現并行作業，縮短產品上市周期、提高產品質量和企業的市場競爭力；有利于實現面向制造的設計（DFM）和面向裝配的設計（DFA），降低成本，提高產品競爭力；有益于先進制造模式的實施，擴大企業的市場機遇。7.1CAD/CAM集成技術概述3.CAD/CAM集成的作用7.1CAD/CAM集成技74.CAD/CAM集成的體系結構CAD/CAM集成系統的結構類型有以下三種：傳統型系統改進型系統數據驅動型系統7.1CAD/CAM集成技術概述4.CAD/CAM集成的體系結構7.1CAD/CAM集8圖7-3CAD/CAM集成體系結構圖7-3CAD/CAM集成體系結構9市場預測生產規劃資源規劃公司層主生產計劃物料需求計劃生產能力需求計劃廠/所層質量檢測計劃質量管理信息任務劃分車間作業調度仿真車間層物料工作站刀具工作站夾具工作站工作站層加工工作站測量工作站物料庫各種加工設備設備層下達任務調控進度下達設計、生產及質量管理任務下達刀夾具、物料調度、加工及質量監測任務反饋各項任務進度反饋車間生產狀態和系統狀態反饋加工、庫存及測量等多類數據反饋各類加工、測量和物料儲運工作完成情況下達加工任務分配檢測任務圖7-4CAD/CAM集成系統遞階控制體系結構市場預測生產規劃資源規劃公司層主生產物料需生產能力廠/所層質10CAD/CAM系統的信息流是指產品信息在CAD/CAM集成系統各模塊間以及CAD/CAM集成系統與其他系統如管理信息系統（MIS）、制造自動化系統（MAS）、質量保證系統（CAQ）等間的流動過程。1.CAD/CAM集成系統模塊間的信息流7.2CAD/CAM的系統信息流CAD/CAM系統的信息流是指產品信息在CAD/11信息流

生產經營決策結構設計與分析總體結構決策概念設計方案決策設計任務規劃工藝設計過程仿真資源需求與分析設計流管理PDMERP市場客戶需求信息產品開發過程信息流7.2CAD/CAM的系統信息流信息流生產經結構設計總體結概念設計設計任務工藝過程資源需求設12信息流產品制造過程信息流

工裝規劃與設計車間調度NC指令生成仿真生產作業計劃質量控制資源需求與分析PPSPDMERP資源需求、工藝設計7.2CAD/CAM的系統信息流信息流工裝規劃車間調度NC指令生產作業質量控制資源需求PPS132.CAD/CAM集成系統與其他系統的信息流

CAD/CAM系統與MIS間的信息流CAD/CAM系統與MAS間的信息流CAD/CAM系統與CAQ間的信息流7.2CAD/CAM的系統信息流2.CAD/CAM集成系統與其他系統的信息流7.2CA14CADCAECAPPCAMCAD/CAM系統MISMASCAQ圖7-6CAD/CAM系統與其他系統間信息傳遞關系圖CADCAECAPPCAMCAD/CAM系統MISMASCA151.CAD/CAM的集成方法CAD/CAM有以下三種集成方法：基于專用接口的CAD/CAM集成；基于STEP的CAD/CAM集成；基于數據庫的CAD/CAM集成。7.3CAD/CAM信息集成技術1.CAD/CAM的集成方法7.3CAD/CAM信息集成16產品設計造型幾何繪圖有限元分析優化設計模擬仿真工程數據庫CADCAE工藝過程設計工夾具設計CAPP數控編程數控加工仿真CAM生產管理系統接口系統接口系統接口系統接口圖7-10基于工程數據庫的CAD/CAM集成產品設計造型幾何繪圖有限元分析優化設計模擬仿真CADCAE工172.CAD/CAM集成的關鍵技術目前，為實現CAD/CAM系統的高度集成，常采用的關鍵技術主要有以下幾方面：新一代基于特征的建模技術數據交換技術工程數據管理技術集成框架(或集成平臺)7.3CAD/CAM信息集成技術2.CAD/CAM集成的關鍵技術7.3CAD/CAM信181．CAD/CAM集成分步實施的步驟各單項計算機應用系統的開發，如CAD、CAE、CAPP、PPC、自動化加工和裝配單元、CAQ等。CAD與CAE、CAPP的集成應用，PPC與PDC的集成應用。這兩項集成可以并行進行或先后進行。CAD/CAM集成模塊與自動化加工和裝配單元集成為狹義的CAD/CAM系統，自動化加工和裝配單元與物料運輸系統集成為自動化制造系統。以上兩項集成也可以并行進行或先后進行。7.4CAD/CAM集成系統總體規劃1．CAD/CAM集成分步實施的步驟7.4C19狹義的CAD/CAM系統，PPC/PDC集成模塊和自動化制造系統集成為廣義的CAD/CAM系統。廣義的CAD/CAM系統與CAQ模塊集成為相當于CIMS的信息流系統。7.4CAD/CAM集成系統總體規劃狹義的CAD/CAM系統，PPC/PDC集成模塊和自動化制造20CADCAECAD/CAECAPPCAD/CAE/CAPP狹義CAD/CAMPPCPDC檢測監控系統物料流裝配單元機械手CNC制造單元自動化制造系統信息流廣義CAD/CAMCIMS系統CAQ輔助設備圖7-11CAD/CAM系統集成步驟CADCAECAD/CAECAPPCAD/CAE/CAPP狹217.4CAD/CAM集成系統總體規劃2．CAD/CAM集成系統總體規劃包括的內容CAD/CAM集成系統的目標功能模塊的組成信息模型系統的總體結構計算機硬、軟件系統的配置方案7.4CAD/CAM集成系統總體規劃2．CAD/CAM集227.5CIMS計算機集成制造系統1.CIM與CIMS的基本概念CIM的提出：1973年美國Dr.Joseph?Harrington提出CIM哲理（ComputerIntegratedManufacturing)，2個要點：企業的各個生產環節是不可分割的，需要統一考慮整個生產過程實質上也是對信息的采集、傳遞和加工處理的過程，在企業中主要存在信息流和物流這兩種運動過程，而物流又是受信息流控制的。7.5CIMS計算機集成制造系統1.CIM23863/CIMS的定義“CIM作為一種組織、管理與進行企業生產的哲理，將信息技術、現代管理技術、系統工程技術和制造技術相結合，并應用于企業產品全生命周期（從市場需求分析到最終報廢處理）的各個階段。通過信息集成、過程優化及資源優化，實現物流、信息流、價值流的集成和優化運行達到人（組織、管理）、經營和技術三要素的集成。以加強企業新產品開發的T（技術）、Q（質量）、C（成本）、S（服務）、E（環境），從而提高企業的市場應變能力和競爭能力?！?.5CIMS計算機集成制造系統863/CIMS的定義7.5CIMS計算機集成制造系統242.CIMS的基本構成

CIMS的基本要素CIMS系統的集成7.5CIMS計算機集成制造系統圖7-12CIMS三要素之間的關系2.CIMS的基本構成7.5CIMS計算25CIMS系統集成的特征①數據共享系統內部各個子系統間可實現信息共享。②功能交互通過統一的執行控制程序來組織和協調系統內部各子系統的運行，實現功能的交互。③開放式結構系統內部各個子系統間易于實現信息交換，系統與外部其他系統之間也能通過外部接口實現信息互通。7.5CIMS計算機集成制造系統CIMS系統集成的特征7.5CIMS計算機集成制造系統26

物理系統互連數據交換規則與慣例系統內部通訊物理系統集成公共（共享）數據資源公共服務執行環境可移式應用與分布系統應用系統集成生產和過程仿真自動化的經營過程監控基于知識的決策支持人的集成經營集成CIMS集成的層次單項技術（自動化孤島）聯系起來相互交換信息和數據整個系統內部各種應用軟件的集成CIMS的最高階段即人的集成。CIMS阻力的70%來源于人，11%對成本的評估，9%的技術元件.7.5CIMS計算機集成制造系統物理系統互連數據交換規則與慣例系統內部通訊物27集成發展階段19851995199921世紀信息集成企業集成制造網絡過程集成7.5CIMS計算機集成制造系統集成發展階段19851995199921世紀信息集成企業集成28客戶CIMS第三版的圓輪圖人員與組織全球組織客戶支持制造產品與工藝雇員責任市場交易物人料工具信息技術供應銷售渠道銷售和促銷顧客服務生命周期過渡系統設計企業定義零部件設計不斷改進文件和發布資源規劃經營計劃零部件制造組裝和測試物料管理共享知識系統商資源投資者團體規章倫理環境制造業基礎設施制造業基礎設施（3）CIMS的基本結構輪圖客戶CIMS第三版的圓輪圖人員與組織全球客戶支持制造產品與工29管理信息分系統MIS質量保證分系統CAQ工程設計分系統CAD/CAE/CAM制造自動化分系統MAS數據庫分系統DBS網絡分系統NETS支撐分系統應用分系統市場信息技術信息服務信息（4）CIMS中的主要功能模塊管質工程設計分系統制造自動化分系統數據庫分系統DBS網絡分系303.CIMS的發展趨勢集成化

智能化

全球化虛擬化柔性化綠色化7.5CIMS計算機集成制造系統3.CIMS的發展趨勢7.5CIMS計31謝謝各位！謝謝各位！32CAD/CAM應用技術CAD/CAM應用技術33第7章CAD/CAM集成制造系統

7.1CAD/CAM集成概述7.2CAD/CAM的系統信息流7.3CAD/CAM信息集成技術7.4CAD/CAM集成系統總體規劃7.5CIMS計算機集成制造系統第7章CAD/CAM集成制造系統7.1CAD/CAM集341.CAD/CAM集成的基本概念CAD/CAM系統的集成是指借助于公共的工程數據庫、網絡通信技術以及標準格式的中性文件接口技術，把CAD、CAE、CAPP、CAM以致PPS等各種功能不同的軟件系統有機地結合起來，保證各系統之間信息的提取、交換、共享和處理，實現軟硬件資源的共享。7.1CAD/CAM集成技術概述1.CAD/CAM集成的基本概念7.1CAD/CAM集35圖7-1產品設計與制造流程圖7-1產品設計與制造流程36圖7-2集成化制造系統圖7-2集成化制造系統372.CAD/CAM的集成方式從CAD/CAM系統集成技術的實際應用上看，集成有兩種方式：系統的集成集成的系統7.1CAD/CAM集成技術概述2.CAD/CAM的集成方式7.1CAD/CAM集成技383.CAD/CAM集成的作用有利于發揮設計人員的創造性；有利于系統各應用模塊之間的資源共享，提高了系統運行效率，降低系統成本；避免了應用系統間信息傳遞誤差，特別是人為的傳遞誤差，從而提高了產品的質量；有利于實現產品的標準化、通用化和系列化；有利于實現并行作業，縮短產品上市周期、提高產品質量和企業的市場競爭力；有利于實現面向制造的設計（DFM）和面向裝配的設計（DFA），降低成本，提高產品競爭力；有益于先進制造模式的實施，擴大企業的市場機遇。7.1CAD/CAM集成技術概述3.CAD/CAM集成的作用7.1CAD/CAM集成技394.CAD/CAM集成的體系結構CAD/CAM集成系統的結構類型有以下三種：傳統型系統改進型系統數據驅動型系統7.1CAD/CAM集成技術概述4.CAD/CAM集成的體系結構7.1CAD/CAM集40圖7-3CAD/CAM集成體系結構圖7-3CAD/CAM集成體系結構41市場預測生產規劃資源規劃公司層主生產計劃物料需求計劃生產能力需求計劃廠/所層質量檢測計劃質量管理信息任務劃分車間作業調度仿真車間層物料工作站刀具工作站夾具工作站工作站層加工工作站測量工作站物料庫各種加工設備設備層下達任務調控進度下達設計、生產及質量管理任務下達刀夾具、物料調度、加工及質量監測任務反饋各項任務進度反饋車間生產狀態和系統狀態反饋加工、庫存及測量等多類數據反饋各類加工、測量和物料儲運工作完成情況下達加工任務分配檢測任務圖7-4CAD/CAM集成系統遞階控制體系結構市場預測生產規劃資源規劃公司層主生產物料需生產能力廠/所層質42CAD/CAM系統的信息流是指產品信息在CAD/CAM集成系統各模塊間以及CAD/CAM集成系統與其他系統如管理信息系統（MIS）、制造自動化系統（MAS）、質量保證系統（CAQ）等間的流動過程。1.CAD/CAM集成系統模塊間的信息流7.2CAD/CAM的系統信息流CAD/CAM系統的信息流是指產品信息在CAD/43信息流

生產經營決策結構設計與分析總體結構決策概念設計方案決策設計任務規劃工藝設計過程仿真資源需求與分析設計流管理PDMERP市場客戶需求信息產品開發過程信息流7.2CAD/CAM的系統信息流信息流生產經結構設計總體結概念設計設計任務工藝過程資源需求設44信息流產品制造過程信息流

工裝規劃與設計車間調度NC指令生成仿真生產作業計劃質量控制資源需求與分析PPSPDMERP資源需求、工藝設計7.2CAD/CAM的系統信息流信息流工裝規劃車間調度NC指令生產作業質量控制資源需求PPS452.CAD/CAM集成系統與其他系統的信息流

CAD/CAM系統與MIS間的信息流CAD/CAM系統與MAS間的信息流CAD/CAM系統與CAQ間的信息流7.2CAD/CAM的系統信息流2.CAD/CAM集成系統與其他系統的信息流7.2CA46CADCAECAPPCAMCAD/CAM系統MISMASCAQ圖7-6CAD/CAM系統與其他系統間信息傳遞關系圖CADCAECAPPCAMCAD/CAM系統MISMASCA471.CAD/CAM的集成方法CAD/CAM有以下三種集成方法：基于專用接口的CAD/CAM集成；基于STEP的CAD/CAM集成；基于數據庫的CAD/CAM集成。7.3CAD/CAM信息集成技術1.CAD/CAM的集成方法7.3CAD/CAM信息集成48產品設計造型幾何繪圖有限元分析優化設計模擬仿真工程數據庫CADCAE工藝過程設計工夾具設計CAPP數控編程數控加工仿真CAM生產管理系統接口系統接口系統接口系統接口圖7-10基于工程數據庫的CAD/CAM集成產品設計造型幾何繪圖有限元分析優化設計模擬仿真CADCAE工492.CAD/CAM集成的關鍵技術目前，為實現CAD/CAM系統的高度集成，常采用的關鍵技術主要有以下幾方面：新一代基于特征的建模技術數據交換技術工程數據管理技術集成框架(或集成平臺)7.3CAD/CAM信息集成技術2.CAD/CAM集成的關鍵技術7.3CAD/CAM信501．CAD/CAM集成分步實施的步驟各單項計算機應用系統的開發，如CAD、CAE、CAPP、PPC、自動化加工和裝配單元、CAQ等。CAD與CAE、CAPP的集成應用，PPC與PDC的集成應用。這兩項集成可以并行進行或先后進行。CAD/CAM集成模塊與自動化加工和裝配單元集成為狹義的CAD/CAM系統，自動化加工和裝配單元與物料運輸系統集成為自動化制造系統。以上兩項集成也可以并行進行或先后進行。7.4CAD/CAM集成系統總體規劃1．CAD/CAM集成分步實施的步驟7.4C51狹義的CAD/CAM系統，PPC/PDC集成模塊和自動化制造系統集成為廣義的CAD/CAM系統。廣義的CAD/CAM系統與CAQ模塊集成為相當于CIMS的信息流系統。7.4CAD/CAM集成系統總體規劃狹義的CAD/CAM系統，PPC/PDC集成模塊和自動化制造52CADCAECAD/CAECAPPCAD/CAE/CAPP狹義CAD/CAMPPCPDC檢測監控系統物料流裝配單元機械手CNC制造單元自動化制造系統信息流廣義CAD/CAMCIMS系統CAQ輔助設備圖7-11CAD/CAM系統集成步驟CADCAECAD/CAECAPPCAD/CAE/CAPP狹537.4CAD/CAM集成系統總體規劃2．CAD/CAM集成系統總體規劃包括的內容CAD/CAM集成系統的目標功能模塊的組成信息模型系統的總體結構計算機硬、軟件系統的配置方案7.4CAD/CAM集成系統總體規劃2．CAD/CAM集547.5CIMS計算機集成制造系統1.CIM與CIMS的基本概念CIM的提出：1973年美國Dr.Joseph?Harrington提出CIM哲理（ComputerIntegratedManufacturing)，2個要點：企業的各個生產環節是不可分割的，需要統一考慮整個生產過程實質上也是對信息的采集、傳遞和加工處理的過程，在企業中主要存在信息流和物流這兩種運動過程，而物流又是受信息流控制的。7.5CIMS計算機集成制造系統1.CIM55863/CIMS的定義“CIM作為一種組織、管理與進行企業生產的哲理，將信息技術、現代管理技術、系統工程技術和制造技術相結合，并應用于企業產品全生命周期（從市場需求分析到最終報廢處理）的各個階段。通過信息集成、過程優化及資源優化，實現物流、信息流、價值流的集成和優化運行達到人（組織、管理）、經營和技術三要素的集成。以加強企業新產品開發的T（技術）、Q（質量）、C（成本）、S（服務）、E（環境），從而提高企業的市場應變能力和競爭能力?！?.5CIMS計算機集成制造系統863/CIMS的定義7.5CIMS計算機集成制造系統562.CIMS的基本構成

CIMS的基本要素CIMS系統的集成7.5CIMS計算機集成制造系統圖7-12CIMS三要素之間的關系2.CIMS的基本構成7.5CIMS計算57CIMS系統集成的特征①數據共享系統內部各個子系統間可實現信息共享。②功能交互通過統一的執行控制程序來組織和協調系統內部各子系統的運行，實現功能的交互。③開放式結構系統內部各個子系統間易于實現信息交換，系統與外部其他系統之間也能通過外部接口實現信息互通。