计算机集成制造课件chapter2.

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1、第2章现代集成制造系统的基本组成,2020/9/6,中南大学,2,3） 制造自动化或柔性制造系统(MAS),它是CIMS中信息流和物流的结合点，是CIMS最终产生经济效益的聚集地。 对于离散型制造业， 可以由数控机床、加工中心、清洗机、测量机、运输小车、立体仓库、多级分布式控制（ 管理） 计算机等设备及相应支持软件组成。 对于连续型生产过程， 可以由DCS(集散控制系统)控制下的生产设备, 通过管理与控制， 达到提高生产率、优化生产过程、降低成本和能耗的目的。 MAS由不同生产车间组成，车间是MAS的核心，因此MAS又称车间制造自动化系统。,2020/9/6,中南大学,3,2020/9/6,中

2、南大学,4,MAS的组成,由完成产品制造加工的设备、装置、工具、人员、相应信息数据以及体系结构和组织管理模式等组成。 车间控制系统 加工系统 物料运输与存储系统 刀具准备与储运系统 检测和监控系统,2020/9/6,中南大学,5,MAS的车间控制系统,包括车间控制器、单元控制器、工作站控制器和自动化设备本身的控制器以及车间生产、管理人员组成。,车间控制系统的递阶控制体系结构,2020/9/6,中南大学,6,车间层 是车间控制系统的最高级，主要任务是根据工厂下达的生产计划进行车间作业分解和作业调度，并反馈车间有关的生产信息。是车间控制系统与外界交换信息的核心与枢纽。三大功能： 计划 调度 监控,

3、2020/9/6,中南大学,7,单元层 兼有计划和调度的功能，完成任务的实时分解、调度、资源需求分析，向工作站分配任务及监控任务的执行情况，并向车间控制器报告作业完成情况和单元状态。 必须考虑设备的加工能力和加工任务的均衡分配。 控制周期从几小时到几周。,2020/9/6,中南大学,8,工作站层 负责指挥和协调车间中设备小组的活动，并根据单元控制器下达的命令完成各种工作。 控制周期从几分钟到几小时。 设备层 包括机床、加工中心、机器人和测量机、引导车等。,2020/9/6,中南大学,9,MAS的加工系统,以机械制造为例，包括专用自动化机床、组合机床及自动线、数控机床、加工中心(MC)、分布式数

4、控系统(DNC)、柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)等。,加工中心,2020/9/6,中南大学,10,MAS的物料运输与存储系统,负责制造过程的各种物料的流动； 将工件、毛坯或半成品即使准确的送到指定的加工地点；将加工好的成品送进仓库或装卸站； 工件输送设备:传送带、运输小车、工业机器人、托盘及托盘交换装置； 物料存储系统：工件进出站、托盘站和自动化立体仓库。 自动化立体仓库：主要由库房、货价、堆垛起重机、外围输送设备、自动控制装置等组成。是一种先进的仓储设备，目的是将物料存放在正确的位置，以便随时向制造系统提供物料。,2020/9/6,中南大学,11,MAS的刀具准备与储运系统,

5、由刀具组装台、刀具预调仪、刀具进出站、中央刀库、机床刀库、刀具输送装置和刀具计算机管理系统等组成 为加工设备及时提供所需的刀具，并能按照要求在各个机床之间进行刀具交换，对刀具具有运输、管理和监控的能力。,2020/9/6,中南大学,12,MAS的检测和监控系统,保证MAS正常可靠运行及加工质量。 检测和监控的对象 加工设备、工件储运系统、刀具及储运系统、工件质量、环境及安全参数; 检测和监控的目的 主动控制质量，防止生产废品，为质量保证体系提供反馈信息，构成闭环质量控制回路。,2020/9/6,中南大学,13,2020/9/6,中南大学,14,MAS的功能模型,2020/9/6,中南大学,15

6、,MAS与CIMS其他部分接口,2020/9/6,中南大学,16,数字控制（Numerical Control NC）是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行编程控制的自动化方法。 数控技术（Numerical Control Technology）采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。,数字控制与数控技术,2020/9/6,中南大学,17,数控机床（Numerical Control Machine Tools） 是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。它是数控技术典型应用的例子。 数控系统（Numerical Control

7、System）实现数字控制的装置。 计算机数控系统（Computer Numerical Control CNC ）以计算机为控制核心的数字控制系统。,数字控制与数控技术,2020/9/6,中南大学,18,自从本世纪中叶数控技术创立以来，它给机械制造业带来了革命性的变化。 现在，数控技术已成为制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础技术，现代的CAD/CAM，FMS和CIMS、敏捷制造和智能制造等，都是建立在现代数控技术之上； 数控技术是提高产品质量、提高劳动生产率必不可少的物质手段； 专家们预言: 二十一世纪机械制造业的竞争，其实质是数控技术的竞争。,2020/9/6,中南大学,19,制造

8、自动化技术的发展趋势,“六化” 即制造全球化、制造敏捷化、制造网络化、制造虚拟化、制造智能化和制造绿色化。 制造全球化 市场的国际化，产品销售的全球网络正在形成。 产品设计和开发的国际合作。 产品制造的跨国化。 制造企业在世界范围内的重组与集成，如动态联盟公司 制造资源的跨地区、跨国家的协调、共享和优化利用。 全球制造的体系结构将要形成。 制造敏捷化 柔性：包括机器柔性、工艺柔性、运行柔性和扩展柔性 重构能力：能实现快速重组重构，增强对新产品开发的快速响应能力。 快速化的集成制造工艺：如快速原型制造RPM，是一种CAD/CAM的集成工艺。,2020/9/6,中南大学,20,制造自动化技术的发展

9、趋势,制造网络化 制造环境内部的网络化，实现制造过程的集成。 制造环境与整个制造企业的网络化，实现制造环境与企业中工程设计、管理信息系统等各子系统的集成。 企业与企业间的网络化，实现企业间的资源共享、组合与优化利用。 通过网络，实现异地制造。 基于Internet/Intranet的制造已成为重要的发展趋势 制造虚拟化制造虚拟化主要指虚拟制造，又称拟实制造。虚拟制造(Virtual manufacturing) 将现实制造环境及其制造过程通过建立系统模型映射到计算机及其相关技术所支撑的虚拟环境中，在虚拟环境下模拟现实制造环境及其制造过程的一切活动和产品制造全过程，并对产品制造及制造系统的行为进

10、行预测和评价。,2020/9/6,中南大学,21,制造自动化技术的发展趋势,制造智能化 是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，它在制造过程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思和决策等。智能制造技术的宗旨在于通过人与智能机器的合作共事，去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动，以实现制造过程的优化。 制造绿色化 绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，其目标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中，对环境的影响(负作用)最小，资源效率最高。绿色制造是可持续发展战略在制造业中的体现，或者说绿色制造是现代制造业的可

11、持续发展模式。,2.3企业管理与电子商务系统,管理信息系统MIS 企业资源计划ERP 敏捷供应链ASC 客户关系管理CRM 全面质量管理TQM 电子商务,2020/9/6,中南大学,23,现代集成制造系统的管理技术体系,以先进的管理模式与方法为核心，研究管理与控制权企业生产经营活动。,企业为实现其经营目标，组织资源和生产经营活动的基本框架和方式。,2020/9/6,中南大学,24,管理信息系统(MIS),MIS的发展 1954年美国通用电气公司第一次用计算机计算职工的工资，是计算机首次进入管理业务。 随着计算机技术、网络技术的迅速发展，计算机在管理上的应用也由初期的单项数据处理阶段发展到数据综

12、合处理阶段，进而发展到现在的数据系统处理和管理信息系统（MIS）阶段。 MIS定义 它是以MRP II为核心， 包括预测、经营决策、各级生产计划、生产技术准备、销售、供应、财务、成本、设备、工具、人力资源等管理信息功能，通过信息集成， 达到缩短产品生产周期、降低流动资金占用、提高企业应变能力的目的。,2020/9/6,中南大学,25,企业MIS的基本结构,2020/9/6,中南大学,26,ERP系统,ERP概念的提出从MRP-发展而来 企业在使用MRP-管理后，可明显改善库存管理、减少库存资金占用、提高资金周转次数、提高劳动生产率、有效降低成本，从而提高经济效益和企业的市场竞争力。 但MRP-

13、仅能管理企业内部的物流和资源流。 随着全球经济一体化的加速，企业与外部环境的关系越来越密切， MRP-已不能满足需求。 于是新的企业管理理念和软件应运而生。,2020/9/6,中南大学,27,ERP把原来的制造资源计划拓展为围绕市场需求而建立的企业内外部资源计划系统。 ERP给出了新的结构，把客户需求和企业内部的经营活动以及供应商的资源融合到一起，体现了完全按用户需求为中心的经营思想。,2020/9/6,中南大学,28,ERP的基本思想: 将企业的业务流程看作是一个紧密联系的供应链，其中包括供应商、制造工厂、分销网络和客户等；将企业内部划分为几个相互协同作业的支持子系统、如财务、市场营销、生产

14、制造、质量控制、服务维护、工程技术等，还包括企业的融资、投资以及对竞争对手的监视管理。 ERP应用的范围: ERP打破了MRP-只局限于传统制造业的旧的观念和格局，把触角伸向各个行业，特别是金融业、通信业、高科技产业、零售业等。ERP的应用范围大大扩展了。,供应链,子系统,2020/9/6,中南大学,29,ERP系统的结构,ERP的基本构架和基本逻辑与MRP-并没有本质的不同。ERP从功能上看仍是以制造过程为中心，其核心是MRP，它体现了制造业的通用模式。 ERP在MRP-原有功能的基础上，向内、外两个方向延伸， 向内主张以精益生产方式改造企业生产管理系统， 向外则增加战略决策功能和供需链管理

15、能力。,2020/9/6,中南大学,30,ERP的五个基本功能,生产规划系统 物料管理系统 财务会计系统 销售、分销系统 企业情报系统 四个扩展模块 SCM（供应链管理） CRM(客户关系管理) SFA（销售自动化） EC(电子商务),2020/9/6,中南大学,31,BOM 库存管理 MRP MPS CRP,批量控制,定单管理,财务管理,后勤管理,MRP-,仓库管理系统,市场营销,质量系统,多地点供应商管理,过程控制,研发管理,票证管理,人力资源,实验室信息系统,ERP,ERP系统结构图,2020/9/6,中南大学,32,供应链管理系统,产生和发展 在高科技为主导的时代，管理的指导思想从着重

16、分工转为集成。 激烈竞争所带来的高风险，使企业通过虚拟组织取得领先优势 通用汽车公司业务外包 把运输和物流业务外包给理斯维物流公司 集中力量于核心业务制造轿车和卡车 节约运输成本10 缩短18的运输时间 减少了库存,2020/9/6,中南大学,33,供应链的定义,供应链是指产品在到达消费者手中之前所涉及的原材料供应商、生产商、批发商、零售商以及最终消费者组成的供需网络，即由物料获取、物料加工、并将成品送到用户手中这一过程所涉及的企业和部门组成的一个网络。 供应链管理：是为了满足顾客的需求，在从原材料到最终产品的过程中，为了获取有效的物资运输和储存，以及高质量的服务和有效的相关信息所作的计划、操作和控制。,2020/9/6,中南大学,34,对定义的理解,供应链管理把对成本有影响和在产品满足顾客需求的过程中的每一方都考虑在内，从供应商和制造工厂经过仓库和配送中心到零售商和商店。 供应链管理的目的在于追求效率和整个系统的费用有效性，使系统总成本达到最小。 供应链管理包括公司从战略层次到战术层次一直到作业层次的活动。,2020/9/6,中南大学,35,供应链管理产生和发展的阶段