計(jì)算機(jī)集成制造(CIM)

1、計(jì)算機(jī)集成制造（計(jì)算機(jī)集成制造（CIM）目錄1.引言2.CIM發(fā)展歷史3.CIM輪圖4.CIM的優(yōu)勢5.CIM的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)6.CIM和成組技術(shù)7.計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃（CAPP）8.CIM和制造資源規(guī)劃（MRP）9.總結(jié)引言CIM(Computer Integrated Manufacturing)是在信息技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)與制造的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)把分散在產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過程中各種孤立的自動(dòng)化子系統(tǒng)有機(jī)地集成起來，形成適用于多品種、小批量生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)整體效益的集成化和智能化制造系統(tǒng)。CIM涵蓋了CNC,CAD/CAM, robotics ,JIT等。包括產(chǎn)品生產(chǎn)、產(chǎn)品投向市場和技術(shù)支持的所有活動(dòng)和過程

2、。活動(dòng)包括：確定產(chǎn)品需求、設(shè)計(jì)產(chǎn)品、獲取原材料、產(chǎn)品生產(chǎn)加工、產(chǎn)品進(jìn)入市場和產(chǎn)品維護(hù)等。CIM的優(yōu)點(diǎn)：CIM 可以實(shí)現(xiàn)對(duì)組織各種資源的最大限度地集成。這種集成之所以能在采用CIM 的企業(yè)實(shí)現(xiàn)在于它的并行性。由于智能化下的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的協(xié)調(diào), 工程進(jìn)度的幾乎任何一個(gè)環(huán)節(jié)都可以同時(shí)進(jìn)行, 這大大縮短了工期, 提高了整體的反應(yīng)速度。CIM發(fā)展歷史 CIM最早由美國約瑟夫哈林頓（Joseph Harrington）博士于1974年在其論文 Computer Integrated Manufacturing中提出。在CIM被認(rèn)同時(shí)，制造業(yè)已經(jīng)歷了四個(gè)不同的階段 ：1.手工制造2. 機(jī)械化/專業(yè)化3. 自動(dòng)

3、化4. 集成化手工制造機(jī)械化/專業(yè)化自動(dòng)化集成化使用簡單手工工具。也是集成制造。提出質(zhì)量控制。優(yōu)點(diǎn)：互換性、不同層次的精度和均勻性。缺點(diǎn)：缺乏集成，導(dǎo)致浪費(fèi)。提高產(chǎn)品性能和人的工作能力。（CAD/CNC）現(xiàn)代集成制造過程是專業(yè)化，自動(dòng)化的CIM輪圖 美國制造工程師學(xué)會(huì)計(jì)算機(jī)與自動(dòng)化系統(tǒng)協(xié)會(huì)（CASA/SME）提出了CIM輪圖，包括7個(gè)內(nèi)容。制造管理/人力資源管理市場戰(zhàn)略計(jì)劃資金產(chǎn)品設(shè)計(jì)/工藝規(guī)劃制造計(jì)劃與控制工廠自動(dòng)化CIM輪圖CIM的優(yōu)勢產(chǎn)品質(zhì)量提高200%500%生產(chǎn)率提高40%70%設(shè)備利用率提高200%300%生產(chǎn)周期縮短20%60%在制品減少30%60%工程設(shè)計(jì)費(fèi)用減少15%30%人

4、力費(fèi)減少5%20%提高工程師的工作能力300%350%CIM的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)不相容性抑制了CIM的充分發(fā)展，所以人們提出標(biāo)準(zhǔn)來克服這一問題：1.制造自動(dòng)化協(xié)議（MAP）2.技術(shù)和辦公室協(xié)議 （TOP）3.初始圖形交換規(guī)范（IGES）4.產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)（STEP）5.1Manufacturing Automation Protocol (MAP) 為了提高不同供應(yīng)商生產(chǎn)的自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)的相容性。實(shí)現(xiàn)制造業(yè)的全面自動(dòng)化集成。通用汽車公司提出，基于開放系統(tǒng)互連（OSI）7層結(jié)構(gòu)模型。于1982年出版MAP首版。MAP的各層功能MAP具有如下優(yōu)勢：a.解決了設(shè)備之間的通訊問題b.降低了安裝風(fēng)險(xiǎn)c.降低了成

5、本d.減少了安裝時(shí)間e.方便設(shè)備更新與擴(kuò)展工廠各層的通訊5.2 Technical and Office Protocol (TOP) 為了促進(jìn)辦公室環(huán)境下的集成，提出了TOP的概念。TOP也是基于7層結(jié)構(gòu)模式，主要用于促進(jìn)商業(yè)和辦公組件的集成。而MAP是促進(jìn)制造組件間的集成。TOP提出的3階段：1.一階段包括文件傳輸標(biāo)準(zhǔn)和有限基礎(chǔ)上的文件管理 2.二階段包括覆蓋文件訪問的標(biāo)準(zhǔn)、信息處理和改進(jìn)的文件管理。3.最后階段包括覆蓋文檔修訂的標(biāo)準(zhǔn)、文檔交換、目錄服務(wù)、圖形和數(shù)據(jù)庫管理。5.3 IGES (Initial Graphics Exchange Specification ) 為了促進(jìn)不同廠

6、商制造的CAD系統(tǒng)之間的交流。人們提出了IGES的概念，其核心技術(shù)是：兩個(gè)CAD系統(tǒng)之間的翻譯（格式轉(zhuǎn)換）。 主要缺點(diǎn)：不能處理三維實(shí)體模型、電子設(shè)計(jì)、和非圖形數(shù)據(jù)管理。（正在開發(fā)PDES）CIM和成組技術(shù)6.1 成組技術(shù)的歷史背景 工業(yè)革命以來，制造業(yè)開始尋找優(yōu)化生產(chǎn)的方法。至今仍有很多是3000件以下的小批量生產(chǎn)，而且小批量生產(chǎn)沒有標(biāo)準(zhǔn)化。 阻礙小批量生產(chǎn)的潛在問題：各種標(biāo)準(zhǔn)是適用于通用件的工藝和設(shè)計(jì)原則，不適用于小批量的特定產(chǎn)品（有隨機(jī)性）。 二戰(zhàn)結(jié)束，趨向于小批量生產(chǎn)。近年來，小批量生產(chǎn)開始受到關(guān)注。擁有相似設(shè)計(jì)的零件6.2零件族 根據(jù)設(shè)計(jì)因素和加工工藝對(duì)零件分組零件族。同一零件族可以

7、用相似的工藝過程來加工。通常在柔性制造單元（FMC）上加工制造。設(shè)計(jì)或制造工藝相似的一組零件，設(shè)計(jì)可能相似，但需求領(lǐng)域可能截然不同，反之亦然。同一零件族 零件分組有利于削減加工過程中的材料和工時(shí)的浪費(fèi)。形狀不同，工藝相似的零件也可組成零件族。6.3零件分組方法零件分組要求專門的有經(jīng)驗(yàn)的制造人員。一般有以下幾類分組方法：1.視覺查看：（零件、照片、圖紙）簡單，精度低。根據(jù)設(shè)計(jì)屬性分類時(shí)簡單。2.查看工序流程圖：(產(chǎn)品流程分析方法)比方法1精確。3.零件分類編碼：最難，最費(fèi)時(shí)；最精密。很多分類和編碼系統(tǒng)可歸為以下幾類：1.設(shè)計(jì)組常用屬性：尺寸、公差、形狀、表面處理、材料2.制造組常用屬性：生產(chǎn)工藝

8、、操作工序、生產(chǎn)時(shí)間、工具需求、夾具需求、批量大小3.組合屬性組兼?zhèn)涠邇?yōu)勢計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃（CAPP） 工藝規(guī)劃是為了減少加工零件所需時(shí)間的系統(tǒng)方法。而柔性批量生產(chǎn)的出現(xiàn)大大增加了工藝規(guī)劃員工作的復(fù)雜性。所以，將計(jì)算機(jī)用于工藝規(guī)劃過程中CAPP。 產(chǎn)品設(shè)計(jì)完成后工序組合方案多，CAPP幫助確定最佳工序。收集儲(chǔ)存信息，以確定最佳方案（工序、工具、速度等）。 CAPP工作原理：CAD/CAM中的數(shù)學(xué)模型以電子方式傳到CAPP系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)匹配零件特性和車間可用的機(jī)器 CAPP系統(tǒng)打印出工藝規(guī)劃的工藝流程圖和加工路線圖。CAPP系統(tǒng)分類： 派生式：（應(yīng)用更廣泛）基于群組技術(shù)，在相似零件分類編碼的基礎(chǔ)上工藝設(shè)計(jì)。把以前的工藝設(shè)計(jì)適當(dāng)修改來設(shè)計(jì)新的工藝。 創(chuàng)成式：（研究階段）數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、推理邏輯等信息。輸入新零件有關(guān)信息，系統(tǒng)生成最佳工藝過程。 設(shè)計(jì)中派生和創(chuàng)成兩種方法結(jié)合起來，工藝路線設(shè)計(jì)用派生法而工序設(shè)計(jì)用創(chuàng)成法，就能開發(fā)出一種半創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng) 。 CIM和制造資源規(guī)劃（MRP） MRP是與CIM直接聯(lián)系的重要部分，它給制造管理者和主計(jì)劃的安排提供有效信息。完全實(shí)現(xiàn)MRP可以：1.減少庫存2.快速回應(yīng)需求變化3.降低成本4.提高機(jī)器利用率5.快速回應(yīng)主計(jì)劃的變化物料需求規(guī)劃（