集成制造系统优秀课件

集成制造系统
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。
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。
2) 物料储运系统 FMS中的物料主要指的是工件(毛坯)、刀具、夹具、
切屑以及切削液等。 物料储运系统就是实现对物料的自动识别、存储、分配、 输送、交换和管理的系统。
3) 计算机控制系统 通过主控计算机或分布式计算机系统实现，大多采
用3级分布式体系结构，它们是： 第一级：设备层 第二级：工作站层 第三级：单元层 单元级控制系统是FMS控制系统核心。
2. 柔性制造技术的类型
1) FMC柔性制造单元
通常配置有零件缓冲区、刀具自动更换装置的数控 机床或加工中心与工件存储运输装置组成。
柔性制造单元中数控机床数量约1--3台，具有加工 多品种,中小批量灵活的生产能力。
可以作为FMS中的基本单元,也可视为小规模的 FMS。
它的自动化程度略低于FMS,但其投资比FMS少得 多，而经济效益相接近。这是中小型企业优先发展的机 型,当生产规模扩大时,FMC可以重组和扩展,以适应生产 规模的需求。
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。
源自文库
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。
“自动化孤岛”
1+1=2?
将“自动化孤岛”集成在一起
将“自动化孤岛”集成在一起
CIM和CIMS的定义
CIM是一种组织、管理与运行企业的哲理。它将传统的制 造技术与现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程 技术等有机结合，借助计算机(硬、软件)，使企业产品全生 命周期——市场需求分析、产品定义、研究开发、设计、制 造、支持(包括质量、销售、采购、发送、服务)以及产品最 后报废、环境处理等各阶段活动中有关人/组织、经营管理和 技术三要素及其信息流、物流和价值流有机集成并优化运行， 实现企业制造活动的计算机化、信息化、智能化、集成优化， 以达到产品上市快、高质、低耗、服务好、环境清洁，进而 提高企业的柔性、健壮性、敏捷性，使企业赢得市场竞争。
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
2) FMS柔性制造系统
柔性制造系统是由数控加工设备(或FMC),物料运储 装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统。
一个柔性制造系统一般可概括为由下列三个部分组 成，一是可编程控制的加工系统，二是自动化的物料储 运系统，三是计算机控制系统。
三个系统的有机结合，构成了一个制造系统的能量 流(通过制造工艺改变工件的形状和尺寸)、物料流(主要 指工件流和刀具流)和信息流(制造过程的信息和数据处 理)。
3. 柔性制造系统的组成
1) 加工系统 加工系统实际是完成改变物性任务的执行系统，主
要由数控机床、加工中心等加工设备(有的FMS还带有 工件清洗、在线检测等辅助与检测设备)构成。
对加工箱体类零件为主的FMS而言,通常配置数控 加工中心,CNC铣床等；对于加工轴类零件为主的FMS, 则配有CNC车削中心,CNC车床和CNC磨床；对于加工 复杂零件的FMS,由于数控机床的刀库容量有限,必要时 要增加机外自动交换刀库。
3) FMF柔性制造工厂
FMF是FMS扩大达到全厂范围内的生产管理过程。机械加工过 程和物料储运过程全盘自动化。它的主要特点是：
1) 分布式多级计算机系统，生产计划、日生产进度计划的生产管 理的主计算机，它与CAD/CAM系统相联，以取得自动编制加工用 的数控程序数据。
2) FMF全部的日程计划进度和作业可以由主计算机和各级计算 机通过在线控制系统进行调整，并可以进行无人化加工。
3) CNC机床的数量一般在十几台到几十台。可以是各种形式的 加工中心、车削中心、CNC机床等。
4)系统可以全自动地加工各种形状、尺寸和材料的工件。全部刀 具可以自动交换、自动检测磨损或损坏的刀具，能自动更新废旧刀 具。
5) 物料储运系统必须包括自动立体仓库，以满足存取为数众多的 工件和刀具的需求。系统可以从自动立体仓库中提取所需的坯料， 并以最有效的途径实现物流和进行加工。
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
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。