计算机集成制造技术-柔性制造系统
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CIMS的理念
CIMS是英文Computer Integrated Manufacturing Systems或contemprorary的缩写,直译就是计算机/现代集成制造系统。计算机集成制造----CIM的概念最早是由美国学者哈林顿博士提出的,其基本出发点是:
1)企业的各种生产经营活动是不可分割的,要统一考虑;
2)整个生产制造过程实质上是信息的采集、传递和加工处理的过程。
CIMSd 定义:CIMS是通过计算机硬软件。并综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术。将企业生产全部过程中有关的人、技术、经营管理三要素及其信息与物流有机集成并优化运行的复杂的大系统。
因此,企业作为一个统一的整体,必须从系统的观点、全局的观点广泛采用计算机等高新技术,加速信息的采集、传递和加工处理过程,提高工作效率和质量,从而提高企业的总体水平。
制造业的各种生产经营活动,从人的手工劳动变为采用机械的、自动化的设备,并进而采用计算机是一个大的飞跃,而从计算机单机运行到集成运行是更大的一个飞跃。作为制造自动化技术的最新发展、工业自动化的革命性成果,CIMS代表了当今工厂综合自动化的最高水平,被誉为是未来的工厂。
图中所示为正在工作的堆垛机器人。 未来工厂中的操作工人将会由这些机器人来代替,实现工厂无人化。
从CIM的概念的提出到现在已有20余年了。20多年来,CIM的概念已从美国等发达国家传播到发展中国家,已从典型的离散型机械制造业扩展到化工、冶金等连续或半连续制造业。
CIM概念已被越来越多的人所接受,成为指导工厂自动化的哲理,有越来越多的工厂按CIM哲理,采用计算机技术实现信息集成,建成了不同水平的计算机集成制造系统。
CIMS与计算机综合自动化制造系统是同义词,后者是CIMS在中国早期的另一种叫法,虽然通俗些,但因此无法表达集成的内涵,使用得较少。
柔性制造技术
一、 基本概念
柔性制造技术可以表述为两个方面:一是系统适应外部环境变化的能力,可用系统满足新产品要求的程度来衡量:二是系统适应内部变化的能力。“柔性”是相对于“刚性”而言的。传统的“刚性”自动化生产线主要实现单一品种的大批量生产,优点是生产率高,设备利用率高,单件产品成本低。但只能加工一种或几种相类似的零件,难以应付多品种中小批量的生产。随着批量生产时代逐渐被适应市场动态变化的生产所替换,一个制造自动化系统的生存能力和竞争能力在很大程度上取决于它是否能在很短的开发周期内生产出较低成本、较高质量的不同品种产品的能力。在现实社会中,人们通常将用以生产产品的制造系统根据其一次投产的数量而分为大量、批量和单件生产3种类型。
二、 柔性的概念
“柔性”是一个柔性制造设备或系统应付各种可能变化或新情况的应变能力。这种应变能力表现在空间兼容性和时间兼容性两个方面。空间兼容性是指要求制造系统适应多种操作,有能力适应多种不同类型结构、尺寸的零件加工制造.表现出在一定加工制造宽度范围内的兼容性:时间兼容性是指要求制造系统有能力应付短期、中期或长期内可能发生的情况变化。
三、柔性制造系统
柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成,能适应加工对象变换的自动化机械制造系统(Flexible Manufacturing System),英文缩写为FMS,是在成组技术的基础上,以多台(种)数控机床或数组柔性制造单元为核心,通过自动化物流系统将其联接,统一由主控计算机和相关软件进行控制和管理,组成多品种变批量和混流方式生产的自动化制造系统。 FMS的工艺基础是成组技术,它按照成组的加工对象确定工艺过程,选择相适应的数控加工设备和工件、工具等物料的储运系统,并由计算机进行控制,故能自动调整并实现一定范围内多种工件的成批高效生产(即具有“柔性”),并能及时地改变产品以满足市场需求。
柔性制造的现状及其发展趋势
随着社会的发展与科技水平的提高,传统的制造技术已经不能满足人们日益增长的生活需求,许多人对产品的样式和功能都有了更高层次追求。在计算机技术、微电子技术、机械制造自动化技术与通信技术日趋成熟的今天,柔性制造技术已经在国内外得到了广泛的认可并有着良好的发展趋势。
1.柔性制造的基本概念
柔性制造技术是在自动化技术、信息技术及制造技术的基础上,将以往企业中相互独立的工程设计、生产制造及经营管理等过程,在计算机及其软件的支撑下,构成一个覆盖整个企业的完整而有机的系统,以实现全局动态最优化,总体高效益、高柔性,并进而赢得竞争全胜的智能制造技术。柔性制造一方面是系统适应外部环境变化的能力,可用系统满足新产品要求的程度来衡量;另一方面是系统适应内部变化的能力,可用在有干扰(如机器出现故障)情况下,系统的生产率与无干扰情况下的生产率期望值之比来衡量。“柔性”是相对于“刚性”而言的,传统的“刚性”自动化生产线主要实现单一品种的大批量生产。
柔性可以表述为两个方面,一个方面是指生产能力的柔性反应能力,也就是机器设备的小批量生产能力。其优点是生产率很高,由于设备是固定的,所以设备利用率也很高,单件产品的成本低。但价格相当昂贵,且只能加工一个或几个相类似的零件,难以应付多品种中小批量的生产。随着批量生产时代正逐渐被适应市场动态变化的生产所替换,一个制造自动化系统的生存能力和竞争能力在很大程度上取决于它是否能在很短的开发周期内,生产出较低成本、较高质量的不同品种产品的能力。另一个方面,指的是供应链的敏捷和精准的反应能力。在柔性制造中,供应链系统对单个需求做出生产配送的响应。从传统“以产定销”的“产——供——销——人——财——物”,转变成“以销定产”,生产的指令完全是由消费者独个触发,其价值链展现为“人——财——产——物——销”这种完全定向的具有明确个性特征的活动。在这个过程中不仅对生产的机器提出了重大的挑战,也对传统的供应链提出了革命性的颠覆。
生命是永恒不断的创造,因为在它内部蕴含着过剩的精力,它不断流溢,越出时间和空间的界限,它不停地追求,以形形色色的自我表现的形式表现出来。
--泰戈尔
一、名词解释
广义制造;狭义制造;先进制造技术(AMT);制造系统;工业机器人;柔性制造技术;柔性制造系统(FMS);绿色产品(GP);高速加工技术;制造业;计算机集成制造(CIM);计算机集成制造系统(CIMS);敏捷制造(AE);并行工程(CE) ;广义制造自动化; 特种加工技术;微型机电系统(MEMS); 模型重构;超精密切削加工;反求工程(RE);精益生产(LP);物料需求计划(MRP);制造资源计划(MRPⅡ)。
二、填空题
1. 非接触式测量主要是基于_____、_______磁学等原理,来获得样件表面点的坐标。
2. 超精密切削加工主要指_______超精密车削,主要用于加工__________。
3.先进制造技术(AMT)分类为_____技术、_____技术、_____技术、_____技术、_____技术。
4. 工业机器人按结构形式分为______坐标机器人、_____坐标机器人、____坐标机器人、____坐标机器人。
5. 反求工程设计的三个阶段是_____、_______、_______。
6. 工业机器人一般由______、______、______以及______等部分组成。
7. 制造自动化的发展历程分为_____、_______、_______三个阶段。
8. 设计根据其活动中创造性大小,可分为_________,__________,_________三类。
9. .柔性制造系统主要由以下4个部分组成:______系统、______系统、______系统和______系统。
10高速切削主要使用的刀具材料有_____、_______、_______和______。
11. 根据产品信息的来源不同,可将反求工程分为:_____、_______、_______。