现代集成制造系统总体设计技术

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现代集成制造系统总体设计技术
1.生产经营管理分系统
设计要点
1).分系统的需求分析和目标的制定
从整体和战略的高度出发,企业领导直接参与并起 指导作用,找出影响企业竞争力的主要因素及生产 经营管理系统可以解决的问题。
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1.生产经营管理分系统
2).具体需求和系统设计
根据企业生产经营特点,明确企业的生产销售环境和生 产方式,并进而提出对MRP-Ⅱ软件的具体要求,把选择 软件的工作做细: 软件必须能够正确描述企业的产品结构和工艺流程 确定自行开发与购买商品软件。 MRP-Ⅱ软件进行改造和扩充,通过二次开发使之用户化 要考虑与其它分系统集成的要求:
1)选择原材料或毛坯,包括形状、尺寸、重量、材料 2)选择机械加工方法和顺序,包括选择:①总体加工 方法及顺序一工艺路线;②在一给定工位上的局部加工 方法和顺序一工步。 3)选择机床。 4)辅助功能:①选择夹具;②选择刀具;③确定制造 技术要求;④选择测量仪器。 5)计算制造时间:①进给量和切削速度;②安装时间 ;③准备时间;④加工时间。 6)产生文本,输出工艺规程,包括输出:①工艺规程 标题;②工艺规程参数。
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3.制造自动化分系统
2 )车间功能及层次结构 车间(分厂)的功能分为下列两大类:
直接完成物料的运输、储存、加工处理以及测试检验等 生产制造活动。 在车间范围内围绕生产制造过程所进行的管理、调度和 控制活动,也包括与其它分系统进行的双向信息交换活 动。
按典型的企业5层递阶结构模型,车间占有4层的功 能(对不同性质的车间,其功能会有所不同):
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分系统总体设计的注意事项
1.深入分析企业特点和需求,从全局出发,确定 分系统的目标 2.注意分系统之间及分系统与总体的一致性 3.采用正确的设计方法和技术路线 4.把握总体,防止陷入技术细节 5.避免重复
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CIMS各分系统的总体设计
生产经营管理分系统 工程设计分系统 制造自动化分系统 质量保证分系统 计算机支持分系统
车间层:生产管理、资源管理、质量管理、车间报告 单元层:柔性制造系统FMS、分布式数控单元DNC 工作站层:常见的有各种加工工作站、物流工作站、刀 具工作站以及各种辅助工作站 设备层:主要是各种数控机床、可编程控制器、工业机 器人、及其它各种可控设备和装置。
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2.分系统的总体设计是保证CIMS系统集成的 需要
CIMS的关键是集成,CIMS的集成包括分系统间的集 成分系统内部的集成,而分系统间的集成往往表现 为一个分系统内的子系统与另一个分系统的子系统 间的集成,不对分系统进行深入的分析和设计就难 以保证这些集成。
3.分系统设计更能体现一个CIMS工程的特点
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2.工程设计分系统
4)工装设计
工艺装备(刀具、夹具、量具、辅具、磨具) 设计 从本质上讲,工装设计与产品设计性质是相似 的,工装作为一种装置了可看成为一种不出厂 的产品,要经历相似的设计过程完成相似的工 作。 工装设计与工装所服务的产品、部件、零件密 切相关,有的工装可能很复杂、庞大,有的仅 是一些零件。 为了完成工装设计,建立工装CAD系统,必须 获取相关的产品信息和工艺信息,实现与产品 CAD、CAPP等的集成。
2)技术和生产数据管理模块 它包括企业的技术 标准和产品结构清单等,在单独运行的MRP-Ⅱ中这 是必不可少的模块,数据通过手工输入系统。但在 CIMS系统中,通常在工程设计分系统中处理技术标 准,生成产品结构清单,然后提供给管理系统使用 ,属于全局共享数据,不再是管理信息系统专用。 因此在系统总体设计时必须处理好这一关系。
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2.工程设计分系统
选型设计
针对企业工程设计的需要,目前已有多种成熟的 CAD/CAM软件及一些CAPP软件可供企业选用。工程设计 分系统的总体设计应完成选型设计。 1)实用原则 系统选型应满足企业的实用要求,既满 足当前的要求,又能适当考虑以后的需求。 2)可集成的原则 3)开放性原则 4)充分利用企业的现有资源 为使企业已有的工程设 计资源,能充分利用,应优先选择与企业原有资源易于 集成的系统。 5)经济性原则 要考虑企业的经济实力,量力而行
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2.工程设计分系统
3)数控编程
数控编程包括对所有采用数控的设备如数控机 床、数控检测仪器、数控机器人等进行程序设 计。 为生成数控程序,必须完成以下三项基本工作 :
1)编译以确定的语言格式书写的零件程序; 2)根据刀具、材料和加工信息,计算刀位轨迹和 各种几何、工艺数据; 3)由后置处理器将通用的刀位信息转换成NC代码 ,用以操纵选定的机床。
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例子:某机床厂CIMS工程 设计分系统选型设计
1)硬件:以高中档工作站为主,辅以微机硬件环境,它应能 运行性能优越,价格合理的CAD/CAM一体化软件,能运行多种 数据库,便于开发面向对象的工程数据管理软件,便于建立 工程设计计算机局域网,便于与CIMS主机进行通信;
2)CAD/CAM-体化软件:1)应能满足参数化、特征化的3维造 型要求;2)通过3D实体造型生成2D零件图,作到信息的双向 关联;3)具有一体化的有限元分析软件,或提供与标准有限 元软件的前后处理接口,并作到双向尺寸关联;4)提供2—5 轴数控加工及检测编程能力;5)提供便于使用的通用或专用 程序开发语言,提供使各种用户易于掌握和使用的用户界面 ;6)提供关系数据库,便于开发工程数据库和实现产品的工 程管理,提供点队和矢量汉字库,便于图形和元件的汉字输 出;7)支持产品自上而下的设计方,便于生成装配图,于涉 检测及零件明细表;8)便于工艺特征的生成与抽取,为CAPP 的开发提供文体条件,满足机床设计的特殊要求,如箱体类 零件的展开图生成。此外还考虑了软件所需的内存空间,软 件的价格等等。
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1.生产经营管理分系统
功能范围:与一般企业的管理信息系统(MIS)基 本一致
1)生产预测; 2)销售管理; 3)物资供应; 4)主生产计划; 5)财务管理; 6)成本核算; 7)库存管理; 8)人事管理; 9)设备管理; 10)经营及生产规划; 11)物资需求计划; 12)能力需求计划; 13)技术和生产数据管理。
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2.工程设计分系统
设计要点
(1)深入分析企业特点,明确需求和目标
1)行业的影响 2)企业的产品设计能力及对外合作方式的影响 3)企业自身条件的影响 4)市场竞争环境的影响
(2)努力提高产品的自主开发能力 (3)加强产品开发的过程管理和产品数据管理 (4)提高产品的“三化”水平(通用化、标准化和系列 化)水平 (5)吸收并行工程思想,改进设计过程
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1.生产经营管理分系统
在MRP-Ⅱ基础上进一步提高
一般CIMS工程中增加的主要功能模块有: 1)综合信息查询功能 它可及时提供企业经营管理综 合性信息,供厂级领导使用和参考。 2)生产动态追踪功能 它能及时提供生产过程及物料 流动的动态跟踪信息,为生产调度、生产控制服务。 3)生产优化功能,针对不同的生产过程特点,在管理 中采用优化模块可以加快生产进程、降低生产成本。 4)决策支持功能,利用集成环境提供的企业内外部信 息,建立决策支持系统,将多种可行决策提供给决策者 。 5)产品报价功能,利用信息集成,借助工程设计分系 统提供的技术报价,基于成本核算功能实现财务报价, 最后给出商务报价,可大大提高报价质量和速度。
覆盖范围
企业的所有工程设计部门,覆盖产品设计的过程,包括 产品设计、零部件设计、工艺设计、数控编程以及工装 设计等。 1)产品设计
产品设计过程包括了从产品构思到最终形成图样文件的 所有活动。设计过程可分为下述四个阶段: 1)功能分析;为了寻找最优设计,需要对不同的对象 、不同解决问题的方法,进行调查和分析,对概念进行 周密的论述和评价。 2)产品定义;对功能分析的结果进一步精炼,并仔细 研究几种可供选择的工作原理,从中选择最优方案。 3)总体设计;在产品定义的基础上,进一步在实用性 、经济性甚至美观上予以提高。 4)详细绘图;产生详细的工件图和物料清单,几乎可 以全部由计算机完成。产品设计可分为三种类型:新设 计、修改设计、变型设计。
3)自行开发CAPP系统。
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3.制造自动化分系统
自动化分系统应覆盖企业的所有车间及各种与车间 功能相近的各类部门,覆盖车间内的全部生产经营 活动。由于车间之间的差别很大,具体车间的自动 化系统构成内容也有很大差别。
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3.制造自动化分系统
1)车间的差异
与车间自动化分系统的集成 与工程设计分系统的集成 软件应有扩展的功能,可以实现更大范围的信息集成, 包括管理范围的扩展,企业间的集成。
要进行投资效益分析,确定投资规模,在可用资金的约 束下,选择性能价格比高的软件。 引进先进的管理软件的同时,也将引进先进的管理思想
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2.工程设计分系统
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2.工程设计分系统
设计阶段
新设计 修改设计 变型设计
功能 分析

产品定 义

总体设计 √
详细绘 图





√ຫໍສະໝຸດ Baidu
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2.工程设计分系统
2)工艺过程设计
工艺过程设计(又称工艺过程规划或工艺计划、工艺设 计)的任务是将产品设计信息转换为工艺规程,以便制 造零件或产品,指导工件通过各个制造阶段,包括从选 择原材料开始到制造成零件、形成产品为止的全过程。 主要功能
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分系统总体设计的一般原则
1)分系统设计必须在CIMS总体框架下,即以CIM哲 理为指导,在CIMS环境下考虑本分系统的设计问题 。 2)作为分系统,不但要从本分系统所涉及的企业 经营过程的需要出发,进行功能、信息、资源和组 织设计,解决本分系统内部的集成问题,还要考虑 与其它分系统的分工和联系,解决和其它分系统的 集成问题。 3)要认清分系统的体系结构是CIMS系统的体系结 构的一部分 。
企业根据其生产需要和企业的具体情况 设置若干个 车间,或与车间功能相近的部门。一个企业的各个车间 是不同的,不同企业的车间之间差别更大。 规模不同 职能权限不同 车间的自动化程度不同 车间的组织方式不同 车间的性质不同 在CIMS工程总体设计中一般关心车间 的下述性质:
1)生产过程的离散性,对离散性不同的车间,需采用 不同的计划调度方法。 2)过程的复杂性:离散型车间由于工件数量多,工序 数量多,因而计划调度复杂。流程性车间的车间级计划 调度相对简单,但设备(装置)级的控制功能也是很复 杂的。
现代集成制造系统总体 设计技术
2020/11/23
现代集成制造系统总体设计技术
分系统总体设计在CIMS总 体设计中的作用
由于CIMS的复杂性,CIMS总体方案设计还 须深入到各分系统 。
1.分系统总体设计是CIMS总体设计的组成部 分
不对各分系统进行总体设计,不足以充分说明CIMS 系统的总体方案。
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1.生产经营管理分系统
覆盖范围
覆盖企业的所有管理部门。 1)在层次上覆盖厂级决策层和管理层。 2)在职能范围上包括经营决策、计划、生产、设备、 物资、劳资、人事、后勤等各部门职能及厂级领导职能 。 3)如果质量管理不单独设立分系统,则本分系统也覆 盖厂级质量管理功能。 4)对某些流程行业,如不单独设工程设计分系统,一 般也将技术管理功能纳入本分系统。
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1.生产经营管理分系统
改造MRP-Ⅱ软件,使其适应CIMS集成需要
现有的MRP-Ⅱ软件由于是按单独运行而开发出来的 ,当用于CIMS工程中时,需进行适当的改造:
1)车间作业管理(SFC)MRP-Ⅱ作为企业管理软件 ,如独立运行,当然要给出车间的作业计划供车间 执行。但在CIMS中,我们已有专门的分系统一车间 自动化分系统来完成车间的各项功能。因此可将 SFC功能从生产经营管理分系统中去掉。
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