计算机辅助生产和控制系统方案

1、计算机辅助生产和控制系统(CAPACS)制造技术已经存在很多年了。人们渴望改善衣食住行等基本需求。这种方法从简单地开发生产设备作为获取食物的武器，发展到蓬勃发展的现代制造系统，该系统使用计算机生产电视和航天器等产品。计算机在制造系统中的作用越来越重要。基于已建立系统的制造生产控制和物理过程的计算机应用 CAD/CAM，例如 NC、AC、机器人、自动导引车系统 (AGVS)、自动仓储/检索系统 (/RS) 和柔性制造系统 (FMS)。许多相关的生产活动组合在一起，形成一个特殊的应用系统，可以看作是一个生产和控制系统（PACS）。许多相关的生产活动组合在一起，形成一个特殊的应用系统，可以看作是一个

2、生产和控制系统（PACS）。 PACSA 制造活动的分组因制造环境而异。 PACS 被定义为全球制造环境中的一个子系统。志愿者机会用于制造系统。PACS图 1.1 系统生产中的交互 A PACS 系统必须采用按时间顺序排列的方法，原因如下：防止重复劳动能够将重要信息有效地传递到整个经济系统让每个 PACSA 了解它与他人的关系以及它如何影响他人使整个生产系统更高效、更有创意地运作计算机将制造技术带入“智能”机器。计算机技术和制造技术的基础是计算机辅助生产和控制系统（CAPACS）智能机器的作用越来越大，需要与设计、财务会计、生产、人员和销售等功能进行更密切的沟通和互动。典型的CAPACS生产如

3、下：计算机辅助设计CAD Kane 计算机辅助考试 CAM 计算机辅助制造 CAPP 计算机辅助工艺规划 CAQC 计算机辅助质量控制 CIPM -计算机集成生产管理 DNC -直接数控 GT 组技术CAPACS 是生产的中心轮图 1.2 制造系统中的 CAPACS 交互将CAPACS应用到生产过程中，可以使整个系统提高生产力，减少浪费，否则就不会生产出可以做出来的东西。自动化概念自动化可以定义为相对自运行的系统。包括复杂的机械和电子设备以及计算机系统，它们取代了操作员的观察、努力和决策。展览性质的人类遵循预先确定的计算或针对代码的指令。计算机过程控制计算机作为控制机构，自动控制连续工作。两种

4、控制系统的开环和闭环。开环系统本身并不自动化该过程。没有自主纠正。留在运营商的直接领导下。从各种来源读取信息，例如仪器、设置过程规范的校准刻度盘、更改控制介质。闭环系统是直接负责的主管的过程。反馈的作用是衡量实际结果与预期结果之间的差异，并利用这些差异将实际结果驱动到预期结果。过程控制系统的典型功能是监控、数据记录、质量控制、增加输出、最大化给定输出的利润、监控和工厂信息系统 (FIS)。计算机化过程控制系统的好处是提高生产力、提高产品质量、提高效率、安全性、舒适性和便利性。管理信息系统 (MIS)信息管理系统 (MIS) 的概念是一个设计目标，其目的是在正确的时间将正确的信息提供给正确的经理

5、。每个机构的角色、生产类型、可用信息资源和组织承诺。 .项目典型工程功能是设计、流程规划、分析和优化、综合方法、评估和文档、模拟、模型和质量控制计划。计算机工程师将一个概念从原始 CAD 设计通过测试，再到数控 (NC) 输出，或在两者之间结合步骤。他们快速、高精度地完成复杂的科学和工程计算，提供了一种快速简便的方法来计算物理特性，在实际零件之前，甚至是盒模型中最复杂的零件。生产计算机在生产过程中的应用包括计算机监控、监控计算机控制、直接数字控制（DDC）、物料搬运、产品加工、装配和测试/检验操作等功能。计算机自动化有助于在所有生产操作中使用的通用数据库系统中组织、访问和提供重要信息。图 1.

6、3 概念计算机自动化工厂计算机辅助工程与生产CAD /CAM 循环-产品定义、翻译、构建和支持。图 1.4 制造业中的 CAD/CAM系统论文的基础阶段结合了一个管理控制系统，提供调度、预算、工作跟踪、商店装载控制、写订单、采购和库存控制等。该系统内容所涉及的所有功能从设计制造到共享数据。集成的计算机辅助工程和生产系统（CAD/CAM 系统）简化了公司运营。最完整的 CAD/CAM系统执行以下关键生产功能：准备工作的初步设计和详细设计实体几何建模进行测试和分析模型；有限元建模切割线为 CNC 机床生成输出文件过程规划和组织技术通过计算机集成制造 (CAD/CAM) 系统，工厂自动化、过程控制、

7、工艺设计、设施工程设计和数据处理系统以及质量控制系统通过通用数据库系统集成。商业计算机辅助业务（出租车） 制造企业生产计划与控制、财务与会计、销售管理、维修调度与控制、管理信息系统、数据处理和产品计划等典型关键业务功能。孤立地生长的微环境设施是商业信息中独立小型计算机的大杂烩。问题：岛屿自动化当一个概念被卖给客户时，项目开发进度和预算控制着所有功能的主工程。产品设计提出了身体骨架的概念。准备工具制造工程计划和流程的计划。Procurer 订单配置文件定义的清单物料。准备设计工具设计实施生产计划构建工具制造工具。然后对订单进行加工和组装，并解决生产控制问题，以确保正确的工具在正确的时间、正确的地

8、点放置并生产出产品。质量保证检查符合产品工程定义并交付给客户完成的零件和组件。整个过程的中心工程设计参考。与概念设计师沟通的能力非常重要。主图纸文件必须锁定，但对所有下游用户开放。集成需要工程设计的所有用户，甚至工程本身，与在导致最终项目的事件链中掌握轮廓提取数据文件功能进行交互。此类工具的典型代表是 CNC 处理器、图形系统、工程/科学处理器、CAD/CAM 工作站和用于求解的有限元求解器。计算机控制制造系统用于机器人焊接、喷漆、加工规划和加工的控制系统和其他独立系统。复杂系统，例如控制自动化仓库/检索系统 (/RS)、自动导引车系统 (AGVS) 和柔性制造系统 (FMS)。许多操作在整个

9、制造周期中受到控制，运行生产线以控制整个工厂。更多挑战、控制数据通信、数据库管理组合以及整个企业中许多孤岛的自动化。电脑一体机控制系统IC（集成控制系统）子系统的理念将业务、工程和生产联系在一起，以创建一个完整的制造周期，从而顺利生产商用机器。计算机系统、通信系统、可编程逻辑控制器 (PLC)、分布式控制系统和面向用户的信息系统等技术正在发展，完善的计算机芯片正在进入市场。监测和测量设备控制水平设计：自上而下执行：自下而上图 1.5 分级自动化系统Level 3：初级控制级别，通常是最快的性能级别。第 2 级：控制对行动的响应时间比第 3 级（以人为本）要长。级别 1：通常是缓慢的日子。分布式

10、控制分布式控制意味着集中。图 1.6 分布式控制的概念工厂通讯通信是情报的传输，以及在起源点之间的一系列变化或结构中接收到的信息。它们连接到主机和终端、集中器、远程处理器、机器、调制解调器和多路复用器等的完整网络，形成一个复杂的系统。一个关键问题是如何访问在控制系统和所有其他工厂的操作中交换的最新数据，以消除代价高昂的错误、提高产品质量并提高生产效率。网络架构网络包括硬件、软件、数据链路控制、标准、拓扑和协议。图 1.7 典型系统结构模型硬件计算机、调制解调器、终端、机器、控制器等。软件通讯软件、应用软件、网络控制程序、操作系统、数据库管理系统。协议握手和线条纪律数据链路控制目前使用两大类数据

11、链路控制：异步同步网络上典型的 DLC 功能如下：同步的致者和接收者控制致和接收的数据检测和恢复两点之间的传输错误保持意识状态拓扑图 1.8 的典型网络局域网局域网的具体特点如下：在中等规模的地理区域（办公室、实验室、建筑物、工厂、工业园区或校园）从属中高速数据通道提供可靠的通信由组织拥有和使用独立设备连接，不与外围设备连接LAN 有四个主要组成部分：用户工作站协议控制逻辑媒体界面物理路径用户工作站从文字处理器到大型计算机图 1.9 典型网络拓扑第二章自动化生产2.1 计算机辅助设计和计算机辅助制造 (CAD/CAM)纵观我们工业社会的电影历史，许多发明都获得了专利，新技术也不断发展。惠特尼的

12、概念、可互换的零件、瓦特改进的高效蒸汽机和福特的装配线在我们当之无愧的历史书籍中获得了这些个人认可。也许比以往任何时候都发展得更快、更显着的单一技术就是数字计算机。自从计算机技术出现以来，制造专业人士一直希望过程能够自动化数据库的设计和使用，以开发自动化的生产过程循环。 CAD/CAM，当你成功实施它时，应该把传统上存在的“墙”放在部件的设计和生产之间。在设计和制造过程中使用计算机 CAD/CAM 方法。自 CAD/CAM 出现以来，已经开发了其他术语：计算机图形学 (CG)计算机辅助工程（CAE）计算机辅助设计与开发 (CADD)计算机辅助工艺规划（C用于存储数据的产品电子成分的图形图像。图

13、形图像可以以二维 (2D)、三维 (3D) 或实体格式存储。由此确定图像的基本几何特征是点、线、圆和曲线。一旦加冕，这些图像可以很容易地以各种方式进行编辑，包括放大、降低、旋转和移动。一个系统具有三个主要组件，因此：硬件：电脑及各种外围设备，软件：计算机程序和技术手册系统； 人体设计师；三个最重要的元素。2.1.1 原理制造（CAD/CAM）公司可能成为可转换的操作 CAD/CAM 流程还有其他原因。提高生产率 更好的质量 更好的沟通通用数据库和制造降低建设成本原型客户 更快的响应1. 提高生产力诸如数学计算、数据存储和检索以及设计可视化等耗时的任务是由计算机处理的，这是设计师花更多时间进行概

14、念化和最终确定设计的时间。此外，使用 CAD/CAM 可以显着减少文档设计所需的大量时间。2.更好的质量因为 CAD/CAM 内容设计人员更多地关注实际设计问题，而不是将大量时间浪费在非生产性任务上，所以 CAD/CAM 可以提高产品质量。此外，由于完成了劳动密集型任务3. 更好的沟通设计工具使用设计文档（例如图纸、零件清单、材料成本和规格）与制造商进行沟通。4. 通用数据库这种共用数据库的共享有助于消除由来已久的分隔设计和生产功能的“墙” 。5. 原型成本降低借助 CAD/CAM，3D 计算机模型可以减少，在某些情况下，无需构建昂贵的原型。6. 客户反应更快通过缩短设计周期并改善设计和生产组

15、件之间的整体沟通，CAD/CAM 可以提高公司的响应时间。2.1.2 CAD/CAM发展历程重大发展导致 CAD/CAM 在 1950 年代末和 1960 年代初开始出现。MIT Tendency（自动编程工具）趋势代表了在生产过程中促进语言自动化的一个重要过程。CAD/CAM 历史上的另一个重要发展紧随其后，也是在麻省理工学院形成的，被称为 Sketchpard 项目。计划是伊万。萨瑟兰就是带着这个概念诞生的。该项目是第一次使用计算机实时创建和操作平面图像显示。在 1960 年代和 1970 年代剩下的时间里，计算机辅助设计 (CAD) 继续发展，一些供应商以自己的名字命名，生产和销售交钥匙

16、工程 CAD 系统。这些早期的系统是围绕大型机和小型机配置的。结果，它们太昂贵而无法被中小型制造企业广泛接受。在 1970 年代后期，很明显微型计算机最终将在 CAD/CAM 的进一步发展中发挥作用。1983年推出IBM-PC IBM，第一台具有处理能力、内存和平面能力的微型计算机应用于CAD/CAM。到 1989 年，基于数字的 CAD/CAM 设备是基于微机的，具有基于主机和最小数量的发布硬件 2.1.5 (CAD/CAM)2.1.6 CAD/CAM 软件1.生产图形图片所有设计文件，无论是图纸、材料清单、零件清单还是规格，都由几何特征（点、线、圆、图形的另一部分）和字母数字数据（字母、数

17、字和其他一些特殊的键盘数据）。2.图形图像处理图形图像处理是指扩展、缩小、旋转或移动图像或部分。3.控制终端显示这样做的优点之一是一种称为 windows 的功能。删除了另一个显示隐藏线控制功能。图 2.12 是一个典型的复杂 3D 图，如果不移除隐藏线，则很难阅读。4.执行编辑功能编辑图片意味着通过删除、替换或以其他方式更改图片的某些部分来重新修改或更正图片。5.执行输入功能计算机图形软件包决定了用户交互系统、输入数据和发布指令。它还指定了可用于用户友好的输入设备。2.1.7 CAD/CAM 数据库这就是共享公共数据库的潜力，这是 CAD/CAM 的核心。该数据库包含以下内容：1.这个软件系

18、统指令菜单输出程序2.本软件使用的文件绘画设计资料账单信息备份清单规格其他项目的文件.2.1.8 2D 和 3D 软件图 2.13 是一个典型的 2D 图，只显示一个视图。问题： 没有包含足够的信息 人眼看不到二维，也有二维思维 强化训练学习，多年经验不断提升这种趋势在 CAD/CAM 中体现为向 3D 图形图像发展。该软件是计算机图形学两种类型的 3D 线框和实体 3D 模型。1.线架如此复杂 不需要实体模型2.1.10 动画与CAD /CAM运动学模拟和动画在某些设置中都是非常重要的 CAD/CAM 功能。通过动画，用户可以设计涉及移动部件的产品或流程，分析其行为，而无需构建原型和现场测试

19、。动画的其他有用应用是分析车间中机器人或自动导引车 (AGVS) 的性能。通过模拟计划行为或 AGV 机器人，工程师和生产人员能够识别和纠正以前现场设置的问题。2.1.11 CAD/CAM 的选择标准为给定的 CAD/CAM 设置选择最佳硬件和软件可能很困难，但它是 CAD/CAM 成功的关键。建议使用没有经验的、完善的售后方法。这意味着购买 CAD/CAM 系统与实施所需的一切相关，包括硬件设计、软件设计、安装和培训。在联系供应商之前，最好建立一个应用程序清单。如果一家电子公司正在开发一份应用清单，它可能包括以下内容：1. 设计文件示意图电路原理图逻辑图图集成电路印刷电路板图备料单 设计规则

20、检查2. 证明文件规格技术手册 图表和文章流程图申请清单完成后，可能会联系供应商进行投标或报价。第一步当然是排除系统清单无法处理的所有内容。在此步骤中，使用以下类别的标准来选择要购买的系统：初始投资成本 持续成本服务与支持质量 送货安装2.2 数控使用冲床或磁带存储控制机床的程序称为数字控制 (NC)。数字控制被电子工业协会 (EIA) 定义为“一个系统，它使动作控制能够将数字数据直接插入到某种程度的障碍物中。系统必须自动解释至少包含部分数据的部分数据。 ”所需的数字数据生产零件是称为零件的编组。CNC 机床系统由机床控制单元 (MCU) 和机床本身组成（图 2.16）。使用单片机可以进一步分

21、为两个部分：数据处理单元（产品总数除外）和控制回路单元（CLU）。除了产品总数、加工过程中的编码数据或介质上的其他信息外，通过各轴的位置、运动方向的要求、进给速度的要求以及CLU控制信号的辅助功能。 CLU驱动机构运行机器，遵循每个轴的实际位置和速度的反馈信号，这表明操作完成。将顺序读取的数据除以产品总数。当每一行都挂完是CLU通知，另一行数据被读取。由以下部分或全部组件组成的数据处理单元：数控机床也比手动操作的前辈更广泛地操作。数控机床可以自动生产各种部件，每个部件都涉及各种复杂的加工过程。 CNC 使制造商能够使用手动控制的机器和工艺生产经济上不可行的产品。2.2.1 NC的历史发展CNC

22、 加工的概念是在 1950 年代初在空军提供的资金下出现的。然而，曲线是一个问题，因为机床编程要经过一系列水平和垂直步骤来编译曲线。这个问题导致了 1959 年自动编程工具 (APT) 语言的开发。这是一种特殊的 NC 编程语言，它使用类似于零件几何定义的英语语句，描述工具配置，并指定必要的运动。机器具有逻辑电路的特性。教案的目的是在打孔纸上写字，后来取代了磁性塑料胶带。磁带阅读器是用于解释写在磁带上的指令的机器。这是最重要的，很难或不可能更改指令记录。也有必要将磁带穿过阅读器，因为要制作的零件数不胜数。l.直接数字控制的到来一种称为直接数字控制 (DNC) 的开发概念解决了与纸带和塑料带相关

23、的问题，无需 NC 带来编写介质处理指令。当大型机出现故障时，就像所有大型计算机一样，机床也会出现停机时间。2.公司出现奇偶校验数据读取电路和逻辑。控制轴内的销售数据解码电路。 为数据点之间的工具运动提供机器运动命令的解释器。最现代的精密数控机床编程方法是利用零件在3D模型中提供的数据来指导数控机床进行零件的生产。2.2.4数控加工机床的分类早期的方法要么将它们分类为点对点（图 2.1）或连续路径机器（图 2.22）。对它们进行分类的另一种方法是CNC机器是定位机或成型机。定位机（图 2.23），只有两个轴：X 轴和 Y 轴。建模机必须至少有三个轴：X、Y 和 Z 轴（图 2.24）。一些更复

24、杂的机器能够执行称为坡道的定位角度切割。这些切口与通过在提交 X 或 Y 轴外以 90 度角相交 X 和 Y 轴形成的象限相交（图 2.25）。方便的优缺点主要是因为手工操作的机器每小时使用的消耗性工具更少，但它们也需要更多的时间来生产相同的工作量。MDI 控制 2.2.6通过 MDI 控制，操作员可以通过计算机将数据输入到车间的机器中。手动数据输入易于使用，不需要专业零件程序员的技能。2.2.7 计算机辅助数控编程使用计算机编写CNC程序时，操作员的操作是由机床使用类似英语的命令来描述的。这些命令被翻译成CNC机器可以被后处理器理解的语言，后处理器是一种特殊的计算机程序，可以摘要特定机器上的

25、指令。计算机辅助数控编程中使用最广泛的语言是一种学习语言。2.2.8 收益和收益的数值控制CNC 已经使用了将近 40 年。人们普遍认为，CNC 对制造业专业人员的主要好处如下： 更好的规划更大的灵活性轻松调度设置更少，交货和处理时间 更好的机器效率 降低整体加工成本在切割中切割更精准 高度通用的可互换零件和工具更准确的成本估算我的记忆永久部分2.2.9 直接数字控制概述直接数字控制技术是数字控制的一种高级形式（图2.26）。除了消除繁琐的程序指令磁带加载之外，CNC 机器的直接数字控制还内容将远程位置连接到主机。2.2.10 直接数字控制发展历程直接数字控制起源于 1960 年代中期。其初衷

26、是提供 CNC 以减少硬件需求的数量。1.直接计算机和分布式CNC在分布式数控中，直接数控中有一台上位机，以便与个人电脑数控机床控制器进行通讯（图2.27）。2.DNC系统数据传输可靠的数据传输是DNC成功的关键。拥有一个有效的数据传输网络以确保数据传输接口兼容是至关重要的，不仅在主机中，而且在每个微机控制器和CNC机器中。3. 利用 DNC一个关键优势是能够生成 DNC 和打印报告，为系统管理员提供有价值的信息。可由 DNC 系统生成的此类报告包括以下内容：生产进度报告时代运行各种报告用于生产所需零件的库存工具操作说明节目列表包含一个 4. DNC 的最佳应用在为需要管理报告类型的应用程序进

27、行最佳设置时，该系统能够进行生产和 DNC 灵活的制造设置。2.2.11数控机床概述随着时间的推移和技术的发展，CNC 机床的优势之一将变得越来越占主导地位，它将内容数据库过程生成设计，以用作 CNC 程序制定的一部分。1.元素数控CNC系统由三部分组成（Flg228）：控制元件输入组件输出组件输入组件内容系统接收输入操作员作为系统一部分的机器作为反馈使用。控制组件提供与任何 CPU 在计算机控制系统中提供的相同类型的服务，这些服务包括 CNC 加工程序的内存存储、算术和逻辑决策以及输入和输出组件的通信。输出组件是承载将执行工作的实际设备的控制组件的指示。这些机器在闭环系统中运行，并且对控制的

28、反馈使它们能够被持续监控。在图 2.28 中，粗箭头从左向右移动，表示数据的转换。箭头的虚线通过控制器连接输入和输出组件，代表输出和输入之间的时序和控制信号组件。二、数控机床的发展历史数控机床的发展历史和计算机技术特别是个人计算机的发展。个人计算机的存储容量可能是最重要的发展。 PC 可以偏移写入的部分，而不是专门使用变量值。这使得变量的值基于程序中的分支。这使得制造各种零件成为可能，而无需为每个零件编写新的零件程序。3.CNC和直接数字控制在直接数控系统中，主计算机控制许多机器。然而，用CNC微电脑控制的只有一台或几台机器。通过直接数字控制，主机可能位于远程位置。在工作站处或附近配备CNC、

29、微电脑控制器。最后，通常编写用于 CNC 加工和直接数控的软件，以便它可以支持各种制造基地活动，而 CNC 软件往往更针对机器和工作。4.CNC操作界面操作员界面是 CNC 系统中用于致和接收控制信息的任何设备。在现代 CNC 系统中，可以使用六种类型的操作员界面：阅读器纸带、磁盘或鼓上的磁带、穿孔卡、操作员站、主机和调制解调器（图 2.29）。2.2.12 加工中心加工中心可以定义为具有自动换刀功能和刀库的多功能数控机床。自 1950 年代后期推出以来，它们已成为最常见的金属切削机床之一。提高生产力和多样化的优势是主要的由于减少了原材料的处理、固定成本和地面距离要求，从而节省了额外的费用。在

30、花费大量时间正常工作的机器中，移动机器进行救援，吞吐量比以前快得多。此外，代表绘画工件的工艺库存通常出现在多台机器上，而不是只在一台机器上工作。保持大多数机器的中心接近并重复公差可以提高产品质量，降低检测成本和废品率。在特殊情况下，几个面的加工特征之间的关系更容易在工件公差中保持。将生成的工件转换为另一个工件可以非常快速地完成。实际加工中心的加工时间可能比一次性手动机床好两倍或更多倍。预计每工时的生产率提高范围从 500% 到 300 或更多，尤其是在需要许多工具和频繁更换的应用中。在初始投资成本高于许多其他机床的加工中心中，保守估计每年的投资回报率在 30% 左右。更小、更紧凑的型号使这些机

31、器可用于小型工作负载，甚至是商店。图230 一楼帐篷的两个不同加工中心。类型、建设和运营加工中心，如旋转中心，要么是立式的，要么是卧式的。立式加工中心继续得到广泛推广和应用，主要零部件和平面三轴加工处于模具等需要面对工作的部位。卧式加工中心也得到了广泛的推广和使用，特别是对于大型、方形和重型零件，因为它们可以轻松方便地将它们从托盘转移到梭子或 FMS 应用程序中。各有其独特的优缺点，如图2Flg31。加工按照今天的定义，加工中心必须包含一个自动更换器。在刀库机构中，换刀方式因机床供应商的不同而不同，有的有前装式、侧装式或顶装式。现代加工中心需要更多刀具，这意味着需要更大的刀具存储容量。加工要求

32、和系统要求 单元备份工具可用于更换损坏的在线工具或在损坏之前更换损坏的工具。将刀具存放在加工中心的刀库或适合机床各个口袋的刀具矩阵中。2.3 柔性制造在现代制造的背景下，灵活性是一个重要特征。它意味着一个多功能和灵活的制造系统，同时还能够处理相对较高的生产运行。灵活的制造系统是一种可以生产各种零件的多功能系统。适应性强，因为它可以快速修改以产生完全不同的线段。柔性制造系统 (FMS) 是用于自动化材料处理系统的单台机器或一组机器，该系统由计算机控制并具有工具处理能力。由于其处理能力和计算工具，这样的系统可以不断地被改造以生产各种各样的零件。这就是为什么它被称为柔性制造系统。通常包含一个配置：机

33、床、装配站、机器人等工艺设备物料搬运设备，例如机器人、传送带和 AGV通讯系统电脑控制系统柔性制造向集成多个自动化生产概念的完全集成制造的目标迈出了一大步： 计算机数控（CNC）个人机床分布式数控（DNC）制造系统自动化原料处理系统 集团技术（家庭的一部分）在其成功和发展的其余部分仍然是一个学术概念。然而，随着 1990 年代后期和初期先进计算机控制技术的出现，柔性加工成为一个可行的概念。美国汽车、卡车和拖拉机制造商中柔性加工的第一大用户。原因 2.3.2 柔性制造生产力和生产灵活性之间总是需要权衡取舍。另一方面是一条产量高但灵活性低的生产线。另一端是独立的 CNC 机床，可提供最大的灵活性，

34、但只能以低速率生产。柔性制造处于中间位置。一直需要制造一种系统，该系统可以生产比独立于机器的更高的产量和生产运行，同时仍保持灵活性。该生产线能够以高产量生产大量零件。电线将大量准备好，但相同的零件可以大量生产。它的主要缺点是即使很小的设计更改也可能导致整个产品线部分关闭和重新配置。这是一个非常关键的弱点，因为这意味着生产线无法生产不同的零件，甚至不能生产来自同一个系列的零件，而无需进行昂贵且耗时的停机和重新加工。物料搬运系统操作员1.机床柔性制造系统使用与其他制造系统相同类型的机床，可以自动或手动操作。这些包括车床、铣刀、钻头、锯子等。 FMS 中实际包含的机床类型取决于使用机床的设置。一些

35、FMS 计划旨在满足特定的、明确定义的需求。在这种情况下，系统中包含的机床将只有那些必要的计划动作。这样的系统称为专用系统。在车间环境或任何其他环境中，时间在实际应用之前是未知的，或者必然包括能够执行至少标准制造动作的机器的广泛可能性。这些系统称为通用系统。2.控制系统FMS 控制系统为系统提供多种不同的控制功能：部分仓储配送计划工作流程控制和监控 产品控制 系统/工具控制FMS 控制系统的一些典型功能如图2.33 所示。3.物料搬运系统物料搬运系统必须能够在一个工位卸下一个工件，然后将另一个工件运送到下一个工位。它必须适应计算机控制，并与柔性制造系统中的其他组件完全兼容。最后，FMS 的物料

36、搬运系统必须能够承受严格的车间环境的要求。一些 FMS 部署自动导引车 (AGV) 作为物料搬运的主要手段。4. 操作员最后一部分是人类的 FMS 组件。虽然柔性制造作为一个概念减少了很多人在制造中的参与，但它并没有完全消除它。此外，角色扮演的人类灵活制造也很重要。这些包括规划、操作、监控、控制和维护系统。2.3.4 分级自然生产控制在描述和讨论生产控制和工厂自动化时，先进制造技术在 FMS 和 CIM（计算机集成制造）技术中的应用可以很容易地将许多计划和控制活动级别放在开头，将全面的战略规划放在顶部并运行控制生产过程在底部 。这种分层模型有几个候选者（见图 2 35）。典型的任务和职责。不同

37、层次如下：l) 公司治理包括对公司工作的总体战略规划。这是产品组合计划、市场战略和业务部门之间的分工。2）设备控制负责实施企业战略。它包括生产和产品工程的许多方面、信息管理、生产管理和其他长期活动的控制等功能，运行制造现场。3）区域控制负责资源配置，与生产车间密切配合。这种级别的控制通常使用它自己的事工几天或几周的时间范围。后一层通常也称为“商店层” ，而“具有控制权”一词涵盖了控制权和层以下的区域。4) 单元控制负责通过工作站在生产单元中的工作方向。这包括工作调度的资源分配决策、在单个工作站上安排工作以及监控工作站的工作和工作条件。5）工作站控制负责协调b工作站的任务，完成分配给工作站的工作

38、。6) 配备一台实际执行任务的机器。2.4 计算机集成制造（CIM）现代制造业包括必须将原材料转化为成品、将其交付给市场并在现场为它们提供支持的所有活动和过程。这些活动包括：1）确定您需要的产品2）设计产品以满足他们的需求3) 需要获取原材料来生产产品4）使用适当的工艺将原材料转化为成品5) 运输产品进入市场6) 维护产品以确保在现场时的正常性能的发展历程计算机集成制造一词是约瑟夫哈灵顿于 1974 年在他写的一本书中提出的一个标题，他写的关于连接在一起的岛屿，通过使用计算机实现自动机。它吸收了很多很多年的“CIM开发”理念，但是集成制造确实不是什么新鲜事。事实上，集成是制造真正开始的地方。制

39、造业经历了四个缺点：手工制作的机械化/专业化自动化融合的1.手工制作手工制造实际上是使用简单的手工工具进行集成制造。设计、生产和交付产品所需的所有信息都是现成的，因为它存在于人类脑海中以完成所有必要的任务。2.机械化/专业化随着工业革命的兴起，制造过程和机械化都变得专业化。工人和/或机器不是一个人设计、开发、生产和交付产品，而是专门从事每个如此广泛的领域的任务。这些独立实体之间的沟通以图纸、规范、工作单、工艺计划和各种其他沟通辅助工具的形式实现。为确保成品与计划产品相匹配，引入了质量控制的概念。积极的一面是，机械化/专业化阶段可以批量生产通用的可互换零件，具有不同级别的精度和一致性。缺点是缺乏

40、集成会导致大量浪费。3.自动化自动化提高了性能并增强了人类和机械专家生产组件的能力。例如，计算机辅助设计 (CAD) 功能改进了设计绘图员。 CNC 增强型机械师和计算机辅助规划师。但是改进自动化的孤立的独创性4 .整合随着计算机时代的到来，造了一个圈子。它一开始只是一个完全集成的概念，而随着 CIM，它再次成为一个概念。然而，今天的制造集成与手工时代已经过去之间存在重大差异。首先，该仪器集成在手工时代的人脑中。仪器仪表的现代制造一体化是计算机。其次，在现代制造过程中仍然是专业化和自动化的。设计过程从使用此工具的手册、滑动规则、三角形、铅笔、刻度和文具演变为识别计算机辅助设计 (CAD) 的自

41、动化过程。流程计划的手动过程从使用计划表、图表和图表演变为称为计算机辅助流程计划 (CAPP) 的自动化流程。生产中演变的手动过程涉及手动控制机器进入称为计算机辅助制造 (CAM) 的自动化过程。这些单独组件的制造发展成为自动化孤岛。但是，这些岛屿之间的通信也处理操作。这种有限的生产力水平提高并可以完成整个制造过程。当这些岛和其他自动化组件的制造通过计算机网络连接在一起时，可以克服这些限制。2.4.2 CIM轮计算机和自动化系统协会 (CASA) 制造工程师协会 (SME) 开发了 CIM 轮（图 237）作为简要描述 CIM 的综合概念。近距离空中支援飞机 CIM round/SME 开发包

42、括几个不同的部分：生产管理/人力资源管理营销策略计划金融 产品/工艺设计与策划生产计划与控制.工厂自动化2.4.3 CIM 的好处 产品质量提升缩短从订单到交货的时间 直接人工成本降低产品开发时间也将减少 减少库存 整体生产力提升 提高设计质量2.4.4 CIM相关标准CIM 的全面发展是一种不相容的抑制剂。已经制定了标准来帮助解决这种不兼容问题。三人组一定产生了积极的影响。 制造自动化协议（图）科技与办公协议（TOP）初始图形交换规范 (IGES)1. 制造自动化协议制造自动化协议 (MAP) 是一种通信标准的开发，可促进不同供应商对制造系统兼容性问题的生产自动化。它内容不同的机器相互交谈。

43、它最初是由通用汽车开发的，旨在帮助他们提高生产力，以便与外国汽车制造商竞争。现在，国际地图的用户群正在不断发展和改进地图。该地图基于七层开放系统互连 (OSI) 模型（图 238）。该模型被通用汽车采用，因为它在世界范围内获得了高度认可。拥有广泛的支持和认可基础对于拟议标准的成功至关重要。该地图的总体目标是自动化生产完全集成的岛屿，而不管生产中使用的硬件和软件系统如何。一个完全开发和映射的地方，用户可以在其中使用任何计算，生产设备中的其他计算设施，无论型号或供应商的计算机如何。该地图为 CIM 环境中的制造商提供了多种不同的好处。这些包括：工作坊更好的沟通在安装过程中，风险降低了低成本 减少安

44、装时间易于维护和扩展(l) 更好的车间沟通如果没有地图，车间设备和系统就无法完全集成和定制，没有困难和昂贵的工作，然后地图，集成是可能的，这反过来又会导致最佳的机器使用，更快地响应设计和/或生产变化，以及持续监控产品和工艺参数 (2)在安装过程中，风险降低它内容在 CIM 设置中安装标准的现成硬件和软件，这一事实可以显着降低风险。(3) 低成本由于几个不同的原因，地图上的结果降低了成本。它降低了推动车间通信、运营成本和支持成本所需的硬件和软件成本。运营和支持成本较低。因为不需要定制硬件和软件。(4) 减少安装时间除了减少与 CIM 安装相关的风险外，地图的数量还减少了完成安装所需的时间。较短的

45、时间归因于使用现成的硬件和软件，而不是经过大量修改的定制硬件和软件。维护和扩展现有的硬件和软件以保持其定制的硬件和软件并不难。这在很大程度上要归功于模块化和更简单的故障和维修。除了这些好处 (5) 之外，它更易于维护和扩展它的地图还内容在工厂系统的各个级别之间进行通信。这是另一个漏洞利用图。制造公司将其职能安排在六个不同的层次上。这些层被视为一个倒三角形的层，图 239。6从低到高（宽）：机器级车站楼层 在细胞层面店铺等级设施标准公司层面机器水平伸展，该装置充当传感器、电机速度控制器和限位开关。站级与可编程逻辑控制器 (PLC)、微机控制器和视觉系统等设备进行通信，例如可以与机器人协作的设备。

46、蜂窝级别的通信是本设备微机控制器，plc，微机控制器。诸如可以与机器人结合使用的视觉系统也用于细胞水平。来自这些设备的信息必须传送到站级。店内通信主要在小型机层面进行。来自这些设备的信息必须向下传送到蜂窝级别。例如，生产调度信息被下载到蜂窝级别。与设施标准人员沟通所需的信息。商店是层次结构的第一层，可以相对自主地运作。通信设施水平处于大小计算机和计算机主机的水平。在这些公司中，只有一个工厂（设备）、设施和企业级别是相同的。工艺设计、库存管理、生产欺诈2. 技术和办公协议技术和办公协议 (TOP) 是为促进与办公环境集成而开发的标准。在地图中用于方便生产组件的集成，上面是为了方便业务和办公之间的

47、组件集成而开发的。技术和办公协议也基于类似于图 2 中的插图的七层模型。 39。技术和办公协议分三个阶段进行开发。第一阶段包括标准文件传输和有限的文件管理。第二阶段包括文件访问、消息处理和改进的档案管理的标准覆盖。该标准的最后阶段包括文件修改、文件交换、目录服务、图形和数据库管理。在 1985 年努力的顶峰开始融合地图，最终，它们将成为一个单一的网络。3.原图互换最初的图形交换指标 (IGES) 是有限的地图或顶部。中央技术的 IGES 是一个翻译器，安装在两个 CAD 系统中，是一种通信工具。系统数据传输被转移到系统 B 到这个转换器，在那里它被转换为中性 IGES 格式。然后将该格式转换为

48、 CAD 系统 B 可以理解的格式（图 240）。一个关键的弱点是它的 IGES 无法处理 3D 实体模型、电子设计和非图形数据管理。美国国家标准与技术研究院正在开发一种新的产品数据交换标准，称为标准（针对偏微分方程理论），该标准将能够处理实体数据建模、非图形数据管理和电子设计。2.4.5 集团技术与CIM团队技术是 CIM 深处的一个概念。 CIM 应该让制造商在不牺牲生产力的情况下灵活地生产定制产品，而组技术的一个关键要素是使其成为可能的更大公式。 CIM淡水使大规模生产受益。组技术部分包括基于组设计、在生产过程中使用或这些组合的功能。图 241 是根据两个设计特征（形状和材料）将相似零件

49、组合在一起的示例。这个类似的部分属于家庭部分。房屋可以使用类似的工艺以零件的形式生产，通常是在一个灵活的制造单元（板）中。一、集团技术的历史背景自工业革命以来，生产和工程人员一直在寻找优化生产流程的方法。自工业革命开始，机械化生产以来，这些年来出现了许多新的发展。 1800 年代可互换零件的大规模生产提出了优化制造的主要步骤。然而，即使在大批量生产和装配线上，大多数工业工作也是小批量完成的，从一个工件到两两三千。即使在今天，超过 70% 的制造都涉及不到 3000 个工件的批次。从历史上看，少做比优化装配线已经完成的小批量生产工作要好。已经有很多尝试来安排各种设计任务和一些工作以在制造中排队和

50、排序，但直到最近，设计和制造设置还是有些随机的。历史上阻碍生产实质性改进的潜在问题是任何必须应用于一般生产过程和原则而不是特定p的小解决方案随着生产进入自动化和计算机化时代，用于改进生产的调度软件、排序软件和物料需求计划 (MRP) 系统等开发成为小批量和大批量。尽管这些发展并没有优化生产很多小问题已经变得更加重要，因为自二战结束以来，趋势已经朝着更小和更难生产的方向发展。近年来，对小批量生产问题的担忧终于开始接受所带来的必要改进。一大步是集团技术的不断发展。2.一些家庭在生产的制造过程中设计和/或使用类似的零件。一组零件称为此类零件的族。对于同一家族中的零件，其设计非常相似，但该地区的生产需

51、求却根本不同，这是可能的。反之亦然。图 242 包含来自同一家族的两个零件的示例。这些零件根据设计特征放置在同一族中。它们确实具有相同的形状和大小。但是，它们在该地区有不同的生产工艺。第 l 部分，在钻孔后，走到两层底漆的支架上。它的尺寸必须保持 0.125 英寸的公差。第二部分，在钻孔后，去基础砂纸和抛光机的工位。其尺寸公差要求更严格，为 0.003 英寸。零件采用不同的材料：第一部分和第二部分是铝的冷轧硅钢片。图 2.43 有来自另一个系列的两个部分。虽然这两个部分的设计特点有很大不同（即不同的尺寸和形状），但仔细检查会发现它们与该地区的生产过程相似。如 2.42 节所示，由于它们具有相似

52、的设计特征，组每个工作单元都可以进行特殊配置，以生产给定的零件系列。当这些完成后，这些数量就定下来了，大量的物料搬运、交货时间的长短和大量的在制品库存都减少了。家庭组件的部分分组不是一个简单的过程。您已经了解标准使用：相似性和生产设计相似性。可以使用三种方法对主页小部件进行分组： 即时检查路由列表检查零件分类代号这三种方法都需要经验丰富的专业制造人员。检查是最简单直接、最简单的方法。它涉及 1 看零件、零件照片或零件图纸。通过这样的检查，有经验的人员能够识别具有相应组织部分的相似特征。这是最简单的方法，尤其是对于设计属性的零件分组，但也是三种方法中最不准确的。第二种方法涉及通过可以执行的不同作

53、业路由到路由表组件。这可以有效地组织部分家庭的生产，前提是路由表是正确的。如果是，则此方法是一种更准确的测试方法。这种方法有时被称为生产过程分析 (PFA) 方法。最广泛使用的零件分组方法是第三种方法：零件分类和编码。这也是最复杂、最困难、最耗时的方法。3.零件分类代号零件分类编码是一种方法，其中识别零件的不同设计和/或加工特性，列出并分配代码。请记住，这些属性称为属性。这是一个通用方法的分类和编码部分。许多不同的系统已被开发成实际的实现，所有这些都已成为标准。在许多不同的分类编码系统中，已经开发了这样的系统，可以分为三组：设计属性组制造属性组 组合属性组设计地产集团使用为属于该组的属性设计的

54、资格标准的分类编码系统。常见的设计属性包括：方面宽容形状结束材料制造物业组一种分类编码系统，它使用属于该组的制造属性的资格标准。常见的制造属性包括：生产工艺 操作顺序生产时间所需工具设备要求 批量大小联合属性组使用设计属性有优势，使用生产属性也有优势。系统设计属性分组对于设计检索特别有利。那些在制造业协会是更好的目标是市场上的特点。但是，我们需要一个结合了这两个功能的优点的系统。使用两个这样的系统设计和制造属性。群体技术是一种有利的技术。它内容设计、制造和其他分类数据以通用语言收集和交流信息。其应用包括CIM环境设计检索、工艺规划、CNC、制造资源规划、机床选择问题和商店布局。2.4.6 工艺

55、规划和 CIM最有效的方法之一是提高生产率并减少制造加工过程的离散零件所涉及的灌溉时间。制造专业人士的共识是，在 CIM 中，一个典型的零件在两次操作之间花费了 90% 的时间等待。工艺规划是一种减少加工零件所需时间的系统方法。随着大规模生产的出现，CIM通过复杂性的灵活性将决策者的工作流程增加了数倍。机器的流程规划和调度涉及需要完成的工作。要理解如此复杂的任务，请考虑以下内容。在街对面的五六台机器上运行的流程规划工作有近三万亿的调度可能性，而且处理的数量是不可能的。然而，有了 CIM，计算机减少了这个小任务。使用基于计算机的计划流程称为计算机辅助流程计划或 CAPP。2.4.7 计算机辅助工

56、艺规划一旦设计了零件，就必须计划生产过程。在传统的制造环境中，两者之间的差距在于组件的设计和生产。通过设计和制造由从初始设计到完成生产的工作组成的零件，可以提高生产力和质量。计算机辅助工艺规划 (CAPP) 代表间隙设计和组件生产之间的一个步骤。如您所见，在设计产品时，可以在各种流程中使用许多序列来生产所需的零件。事实上，数字的组合序列通常非常大，以至于在以前，计算机、工艺规划实际上只是一个猜谜游戏。然而，使用 CAPP，制造商可以轻松确定生产零件的最佳操作顺序。 CAPP 专家系统计算机系统信息的收集和存储都在一个清晰的制造环境中，按照许多通用制造和工程原理进行。然后使用此信息来确定给定零件

57、的最佳生产计划。这样的计划指定服务器可用于生成部分操作序列，工具将用于优化速度和进给设置工具，以及生成此角色所需的任何其他数据。两个核心概念是 CAD 和 CAPP Group 技术。CAPP 的工作原理：“W let h CAPP，目标设计 CAD/CAM 系统的一部分。描述从 CAD/CAM 系统到 CAPP 系统的电子零件传输的数学模型。使用存储在 CAPP 系统中的信息，计算机功能和过程部分机器可用于铺设地板。由印刷CAPP系统的工艺流程表和路由表组成的工艺计划。有两种类型的 CAPP 系统可用：这种变体系统和生殖系统。这种变体系统是使用更广泛的系统之一。该变体系统基于组技术的概念。在

58、其开发过程中，创建了基于其他类似零件分类和编码的新零件方案。该计划包括生产新零件，以识别数据库中过去零件最相似的变体。在之前的计划过程中产生的零件被适当的生产计划修改成新的零件。生成式流程设计系统每次都必须从头开始。这样的系统有一个数据库，其中包含制造各种规格、标准、逻辑和能力的机器和设备的各种机器和设备。描述和规范部分进入 CAPP 系统。制定系统的优化方案，生产部分。2.4.8 制造资源计划和 CIM物料需求计划 (MRP) 是一个与 CIM 直接相关的重要概念。这是一个过程，可用于计算为制造给定数量的特定产品而必须首先获得的原材料数量。 MRP 涉及使用物料清单、生产计划和库存记录来为工

59、作所需的原材料和组件制定全面、详细的计划。随着自动化集成在制造技术中的发展，MRP 也在发展。首字母缩略词 MRP 现在制造了一种资源计划方法。这个广泛的概念超越了确定材料要求，还包括财务跟踪和会计。现代版本的 MRP 最适合以集成方法为代表的 CIM。这种方法可以成为库存 MRP 计划和控制的有效工具。与 MRP 相关的关键概念包括： l) 独立和相关的要求； 2) 交货时间； (3) 常用物品。需要独立资源的资源是与其他资源不相关的资源。他们独自站立。依赖需求的资源直接与其他资源紧密相连。接受从属资源没有其他资源需求几乎没有什么好处。在制造业中，资源依赖更有可能变得相对独立。原材料、在制品

60、零件、组件和组件都是整个生产库存的一部分。有两种提前期：l) 订单提前期，和 2) 制造提前期。订单提前期是从发起采购订单到收到订单之间的总时间。总生产提前期是完成生产给定零件所需的所有准备步骤所需的时间交货时间很重要，因为它们用于开发由计划材料生产的产品。它们也很可能是 MRP 分解。依赖资源的提前期计划者提供他们自己的人员。如果这些时间被填充或不正确，则 MRP 结果将同样不准确。通用项目用于生产项目的一种以上所需产品。例如，同一类型的铝板可以用于生产几个不同的零件。通用 MRP 的集成方法内容计划人员确定许多不同产品的项目数量，并使用此信息来节省资金。命令除了主生产计划之外，制造资源计划