教学学习课件CADCAM_系统集成.pdf

1 延边大学 工学院 第十章 cad/cam 系统集成第十章 cad/cam 系统集成 ?学习目标学习目标 ? 学习重点：cad/cam 系统的集成技术和方法学习重点：cad/cam 系统的集成技术和方法 理解cad/cam理解cad/cam集成系统的概念集成系统的概念、体系结构体系结构和和基本组成基本组成 掌握 cad/cam 系统的掌握 cad/cam 系统的集成方法集成方法 理解理解 pdm 的基本概念pdm 的基本概念和体系结构，掌握基于 pdm 的 cad/cam 集成系统的集成方式和系统组成 和体系结构，掌握基于 pdm 的 cad/cam 集成系统的集成方式和系统组成 了解了解 cim 与 cims 的内涵及 cims 的组成cim 与 cims 的内涵及 cims 的组成。 2 延边大学 工学院 学习内容学习内容 3 延边大学 工学院 ? cad/cam 集成的概念? cad/cam 集成的概念 cad/cam 集成的概念cad/cam 集成的概念 概念 概念 ? ? 指将基于信息技术的资源及应用（计算机软硬件、接口及机器 ） 指将基于信息技术的资源及应用（计算机软硬件、接口及机器 ）聚集成一个协同工作的整体聚集成一个协同工作的整体，集成包含，集成包含功能交互功能交互、信息共享信息共享 以及以及数据通信数据通信三个方面的管理与控制。三个方面的管理与控制。 ? ? 集成系统的集成系统的三个基本特征：三个基本特征：数据共享、系统集成、开放性数据共享、系统集成、开放性 cad/cam 系统的集成包括两个方面的含义：cad/cam 系统的集成包括两个方面的含义： ? 产品设计与工程设计子系统内部的集成；? 产品设计与工程设计子系统内部的集成； ? cad/cam 系统与制造系统中其它子系统的集成。? cad/cam 系统与制造系统中其它子系统的集成。 4 延边大学 工学院 cad/cam 集成的概念cad/cam 集成的概念 cad/cam 的集成方式cad/cam 的集成方式 ? ? 系统的集成系统的集成 将不同功能、不同开发商的单元系统集成到一起，形成一个完整的 cad/cam 系统。 将不同功能、不同开发商的单元系统集成到一起，形成一个完整的 cad/cam 系统。 ? ? 集成的系统集成的系统 在系统在系统设计一开始，就将系统未来要用的功能都考虑周全，设计一开始，就将系统未来要用的功能都考虑周全，并将这些 功能的实现全都集成到一个系统中。 并将这些 功能的实现全都集成到一个系统中。 cad/cam 集成的作用cad/cam 集成的作用 ? ? 有利于有利于资源共享，资源共享，提高运行效率、降低系统成本提高运行效率、降低系统成本 ? ? 避免避免信息传递误差，信息传递误差，提高了终产品的质量提高了终产品的质量 5 延边大学 工学院 cad/cam 集成的概念cad/cam 集成的概念 cad/cam 集成系统的基本组成 cad/cam 集成系统的基本组成 ? ? 生产管理系统生产管理系统 ? ? 有利于并行工程的作业，有利于并行工程的作业，缩短产品上市周期、缩短产品上市周期、提高产品质量和企业的 市场竞争力. 提高产品质量和企业的 市场竞争力. ? ? 有利于面向制造的设计（dfm: 有利于面向制造的设计（dfm: design for manufacturability）和面向装配 的设计（dfa: ）和面向装配 的设计（dfa: design for assembly），降低成本，提高产品竞争力.），降低成本，提高产品竞争力. ? ? 有益于有益于敏捷制造等先进制造模式的实施敏捷制造等先进制造模式的实施，扩大企业的市场机遇.，扩大企业的市场机遇. ? ? 工程设计系统工程设计系统 ? ? 制造自动化系统制造自动化系统 ? ? 质量管理系统质量管理系统 ? ? 支撑系统支撑系统 6 延边大学 工学院 ? 基于专用接口的 cad/cam 集成? 基于专用接口的 cad/cam 集成 cad/cam 集成方法cad/cam 集成方法 ? 特点：? 特点：集成原理简单，接口程序易于实现，运行效率高，但需要设计 较多的专用格式转换接口， 集成原理简单，接口程序易于实现，运行效率高，但需要设计 较多的专用格式转换接口，适于小范围、结构简单的 cad/cam 系统的信息集成。 适于小范围、结构简单的 cad/cam 系统的信息集成。 7 延边大学 工学院 ? 基于 step 的 cad/cam 集成? 基于 step 的 cad/cam 集成 cad/cam 集成方法cad/cam 集成方法 ? ? step：step：standard for the exchange of product model datastandard for the exchange of product model data ?iso 10303一产品数据的表达与交换?iso 10303一产品数据的表达与交换: : 规定了产品设计、开发、制造，甚至于产品全部生命周期中所包 括的诸如产品形状、解析模型、材料、加工方法、组装分解顺 序、检验测试等 规定了产品设计、开发、制造，甚至于产品全部生命周期中所包 括的诸如产品形状、解析模型、材料、加工方法、组装分解顺 序、检验测试等必要的信息定义和数据交换的外部描述. ? 必要的信息定义和数据交换的外部描述. ? step由一系列step由一系列独立的标准文件组成独立的标准文件组成，可独立地进行开发和发布。，可独立地进行开发和发布。 ? ? 众多软件公司是step标准的制定单位，cad/cam 软件系统均 己把 step 列为 众多软件公司是step标准的制定单位，cad/cam 软件系统均 己把 step 列为数据交换接口数据交换接口，并利用step最新成果不断改进完 善自身系统。 ，并利用step最新成果不断改进完 善自身系统。 8 延边大学 工学院 cad/cam 集成方法cad/cam 集成方法 ? 基于数据库的 cad/cam 集成? 基于数据库的 cad/cam 集成 ? ? 各子系统各子系统通过用户接口直接存取或操作数据库，通过用户接口直接存取或操作数据库，大大提高了集 成系统的运行速度，提高了系统集成化程度。 大大提高了集 成系统的运行速度，提高了系统集成化程度。 9 延边大学 工学院 ? pdm 概念? pdm 概念 基于产品数据管理的 cad/cam 系统集成基于产品数据管理的 cad/cam 系统集成 pdm 的基本原理pdm 的基本原理 ? ? 在逻辑上将在逻辑上将各个 cax 信息化孤岛集成起来各个 cax 信息化孤岛集成起来，利用计算机系统控制整个 产品的开发设计过程，通过逐步建立虚拟的产品模型，最终形成完整的 产品描述、生产过程描述以及生产过程控制数据。 ，利用计算机系统控制整个 产品的开发设计过程，通过逐步建立虚拟的产品模型，最终形成完整的 产品描述、生产过程描述以及生产过程控制数据。 ? ? 产品数据管理（product data management，pdm）是一项以软件 技术为基础，以产品（产品结构、产品订单和供应商状况）为核心， 产品数据管理（product data management，pdm）是一项以软件 技术为基础，以产品（产品结构、产品订单和供应商状况）为核心，管 理所有与产品相关的数据、过程（工作流程、审批与发放过程、工程更 改单）和资源的一体化 管 理所有与产品相关的数据、过程（工作流程、审批与发放过程、工程更 改单）和资源的一体化集成管理思想和技术。集成管理思想和技术。 ? ? 技术信息系统和管理信息系统的有机集成，构成了技术信息系统和管理信息系统的有机集成，构成了支持整个产品形成过 程的信息系统，同时也建立了 cims 的技术基础 支持整个产品形成过 程的信息系统，同时也建立了 cims 的技术基础。 ? ? 通过通过建立虚拟的产品模型，建立虚拟的产品模型，pdm 系统可以有效、实时、完整地控制从产 品规划到产品报废处理的 pdm 系统可以有效、实时、完整地控制从产 品规划到产品报废处理的整个产品生命同期中的各种复杂的数字化信息。整个产品生命同期中的各种复杂的数字化信息。 10 延边大学 工学院 基于产品数据管理的 cad/cam 系统集 成 基于产品数据管理的 cad/cam 系统集 成 pdm 的主要内容pdm 的主要内容 ? ? 工程数据管理 edm (engineering data management)工程数据管理 edm (engineering data management) ? ? 文档管理 dm (document management)文档管理 dm (document management) ? ? 产品信息管理 pim (product information management)产品信息管理 pim (product information management) ? ? 技术数据管理 tdm (technology data management)技术数据管理 tdm (technology data management) ? ? 图像管理 im (image management)图像管理 im (image management) ? ? 技术信息管理 tim (technology information management)技术信息管理 tim (technology information management) pdm 系统的功能 pdm 系统的功能 ? ? 数据和文档管理 - 对产品信息和其他业务数据和文档管理 - 对产品信息和其他业务数据的管理 ? 数据的管理 ? 过程管理 - 对整个产品形成过程管理 - 对整个产品形成过程进行控制 ? 过程进行控制 ? 应用系统的集成应用系统的集成 cad/cam/capp 与 pdm 的集成cad/cam/capp 与 pdm 的集成 11 延边大学 工学院 基于 pdm 的 cad/cam 系统集成基于 pdm 的 cad/cam 系统集成 12 延边大学 工学院 ? cims 的概念? cims 的概念 cims 系统简介cims 系统简介 ? ? 计算机集成制造系统（cims计算机集成制造系统（cimscomputer integrated manufacturing system）是 computer integrated manufacturing system）是当代生产自动化领域的前沿学科当代生产自动化领域的前沿学科，也是集多种高新技术为 一体的现代化制造技术。 ，也是集多种高新技术为 一体的现代化制造技术。 ? ? 欧共体 cim欧共体 cimosa 课题委员会也提出了被认为是最权威最科学的定义：osa 课题委员会也提出了被认为是最权威最科学的定义： “cim是信息技术和生产技术和综合应用，旨在提高制造型企业的生产率 和响应能力，由此，企业的所有功能、信息、管理方面都是一个集成起 来的整体的各个部分”。 ? “cim是信息技术和生产技术和综合应用，旨在提高制造型企业的生产率 和响应能力，由此，企业的所有功能、信息、管理方面都是一个集成起 来的整体的各个部分”。 ? cims是一种组织、管理与企业运行生产的cims是一种组织、管理与企业运行生产的现代制造系统现代制造系统。 cims 的理解 cims 的理解 ? ? cims强调企业生产的各个环节、进而cims强调企业生产的各个环节、进而实现全局优化。 ? 实现全局优化。 ? cims要更加重视发挥人在现代化企业生产中的cims要更加重视发挥人在现代化企业生产中的主导作用。主导作用。 13 延边大学 工学院 特征 特征 ? ? 现代企业中尤其要重视信息的管理、运行以及现代企业中尤其要重视信息的管理、运行以及信息流与物流间 的集成。 信息流与物流间 的集成。 cims 系统简介cims 系统简介 ? ? 在功能上，cims 包含了一个工厂的全部生产经营活动。在功能上，cims 包含了一个工厂的全部生产经营活动。 ? ? cims 涉及的自动化不是工厂各个环节的自动化、计算机及网络 的简单相加，而是 cims 涉及的自动化不是工厂各个环节的自动化、计算机及网络 的简单相加，而是有机的集成。 ? 有机的集成。 ? 借助计算机，把企业中借助计算机，把企业中与制造有关的各种技术系统地集成起来，与制造有关的各种技术系统地集成起来， 以提高企业适应市场竞争的能力。以提高企业适应市场竞争的能力。 ? ? 借助计算机，把企业中与制造有关的各种技术系统地集成起来， 以提高企业适应市场竞争的能力。 借助计算机，把企业中与制造有关的各种技术系统地集成起来， 以提高企业适应市场竞争的能力。 14 延边大学 工学院 ? ? 早期的各种 cad 和 cam 技术毕竟都是一些“自动化孤岛” ，只能带来局部的效益。1973年，美国人joseph harington 博士首次提出了cim 的概念。 早期的各种 cad 和 cam 技术毕竟都是一些“自动化孤岛” ，只能带来局部的效益。1973年，美国人joseph harington 博士首次提出了cim 的概念。 ? ? 进入80年代以来，人们在 cad、cam、( management information systems) 的基础上，开始致力于对 cims 的研究、开发和应用。 进入80年代以来，人们在 cad、cam、( management information systems) 的基础上，开始致力于对 cims 的研究、开发和应用。 ? ? 1986年，我国制定了国家高技术研究发展计划（简称 863 计划），将 cims 作为自动化领域的研究主体之一， 并于1987年成立自动化领域专家委员会和 cims 主体专 家组，建立了国家 cims 工程研究中心和七个单元技术 实验室。 1986年，我国制定了国家高技术研究发展计划（简称 863 计划），将 cims 作为自动化领域的研究主体之一， 并于1987年成立自动化领域专家委员会和 cims 主体专 家组，建立了国家 cims 工程研究中心和七个单元技术 实验室。 cims 系统简介cims 系统简介 cims 的发展过程 cims 的发展过程 15 延边大学 工学院 cims 的发展趋势cims 的发展趋势 ? 以企业集成为特征的阶段（20 世纪 90 年代后）：? 以企业集成为特征的阶段（20 世纪 90 年代后）： cims 进入了一个着重求实，讲究解决实际问题、提高竞争力的迅速发 展阶段，在其内涵与概念上都有了新的内容。 cims 进入了一个着重求实，讲究解决实际问题、提高竞争力的迅速发 展阶段，在其内涵与概念上都有了新的内容。 ? 以过程集成为特征的阶段（进入 20 世纪80年代后）：? 以过程集成为特征的阶段（进入 20 世纪80年代后）： 市场竞争的焦点集中到以更新更快的手段开发并上市新产品，以争取更 多的用户，其制造需求是使产品设计和相关过程并行进行。 市场竞争的焦点集中到以更新更快的手段开发并上市新产品，以争取更 多的用户，其制造需求是使产品设计和相关过程并行进行。 ? 以信息集成为特征的阶段（20世纪7080年代）：? 以信息集成为特征的阶段（20世纪7080年代）： 这一阶段企业发展的需求是产品生产的自动化，随着电子信息技术的发 展，相应的各种单元技术，如cad、cam、工业机器人、fms、mrp- ii 得 到了广泛的应用。 这一阶段企业发展的需求是产品生产的自动化，随着电子信息技术的发 展，相应的各种单元技术，如cad、cam、工业机器人、fms、mrp- ii 得 到了广泛的应用。 16 延边大学 工学院 ? cims 的功能构成? cims 的功能构成 ? ? cims 通常是由管理信息系统（mis）、产品设计与工程设计自动化系 统（edis）、制造自动化（柔性自动化）系统（mas）、计算机辅助质 量保证系统（caq）以及计算机网络（nets）和数据管理系统（dbs） 等 cims 通常是由管理信息系统（mis）、产品设计与工程设计自动化系 统（edis）、制造自动化（柔性自动化）系统（mas）、计算机辅助质 量保证系统（caq）以及计算机网络（nets）和数据管理系统（dbs） 等 6个部分有机地集成起来的。6个部分有机地集成起来的。 cims 系统简介cims 系统简介 ? ? 管理信息系统(cims/mis管理信息系统(cims/mismanagement information system) 目标是 management information system) 目标是通过信息集成通过信息集成，缩短产品生产周期，降低流通资金占用，提高企 业应变能力。 ，缩短产品生产周期，降低流通资金占用，提高企 业应变能力。 ? ? 工程设计集成分系统（cims/edis工程设计集成分系统（cims/edisengineering design integrated syste m） 目标是使 engineering design integrated syste m） 目标是使产品开发活动能够高效、优质、自动地进行产品开发活动能够高效、优质、自动地进行。工程设计集成分系统是 cims中的一个 。工程设计集成分系统是 cims中的一个核心分系统，核心分系统，它包括它包括cadcad（计算机辅助设计）、（计算机辅助设计）、cappcapp（计算机辅 助 工艺规划）、 （计算机辅 助 工艺规划）、camcam（计算机辅助制造）和（计算机辅助制造）和ncpncp（数控程序编制）等子系统，用以 支 承产品的设计和工艺准备等功能，处理有关产品结构方面的信息。 （数控程序编制）等子系统，用以 支 承产品的设计和工艺准备等功能，处理有关产品结构方面的信息。 17 延边大学 工学院 cad/cam 集成的概念cad/cam 集成的概念 ? ? 制造自动化分系统（cims/mas制造自动化分系统（cims/masmanufacturing automation syst em） 目标是 manufacturing automation syst em） 目标是使产品制造活动最优化。使产品制造活动最优化。它包括各种不同自动化程度的制造系 统，如 它包括各种不同自动化程度的制造系 统，如ncnc机床、柔性制造单元机床、柔性制造单元（fmc）、（fmc）、柔性制造系统（柔性制造系统（fmsfms）以及 其他 制造单元，用以实现信息流对物流的控制并完成物流的转换，是 cims ）以及 其他 制造单元，用以实现