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1、n15.1 15.1 電腦輔助設計電腦輔助設計 n15.2 15.2 電腦輔助製造電腦輔助製造 n15.3 15.3 電腦輔助製程規劃電腦輔助製程規劃 n15.4 15.4 物料需求規劃與製造資源規劃物料需求規劃與製造資源規劃 n15.5 15.5 彈性製造系統彈性製造系統 n 15.5.1 15.5.1 電腦數值控制工具機電腦數值控制工具機 n 15.5.2 15.5.2 物料處理系統物料處理系統 n 15.5.3 15.5.3 自動檢驗系統自動檢驗系統 n15.6 15.6 管理資訊系統管理資訊系統 n15.7 15.7 電腦整合製造系統電腦整合製造系統 目目 錄錄 簡簡 介介 ( (續續
2、) )n在生產過程中的加工、處理和管理階段中，在生產過程中的加工、處理和管理階段中，將強調以節省能源，注意環境保護和加強工將強調以節省能源，注意環境保護和加強工業安全與衛生為原則。業安全與衛生為原則。nCIMCIM結合了電腦結合了電腦硬體硬體和和軟體軟體的技術，用來支援的技術，用來支援生產系統之製程規劃、物料存取、產品設計、生產系統之製程規劃、物料存取、產品設計、製造控制、製造資源及資訊管理等。製造控制、製造資源及資訊管理等。簡簡 介介 ( (續續) )nCIMCIM包含的主要內容有：包含的主要內容有：n電腦輔助設計電腦輔助設計n電腦輔助製造電腦輔助製造n電腦輔助製程規劃電腦輔助製程規劃n物料
3、需求規劃與製造資源規劃物料需求規劃與製造資源規劃n彈性製造系統彈性製造系統n管理資訊系統管理資訊系統n形成形成電腦整合製造系統電腦整合製造系統(CIMS)(CIMS)。15.1 15.1 電腦輔助設計電腦輔助設計n電腦輔助設計電腦輔助設計(CAD)(CAD)是指利用電腦強大的計是指利用電腦強大的計算能力及速度和記憶體容量，配合相關軟算能力及速度和記憶體容量，配合相關軟體和硬體的支援。體和硬體的支援。n電腦輔助繪圖電腦輔助繪圖(CAD)(CAD)是電腦在輔助設計方面是電腦在輔助設計方面最早的應用，故成為一般人所熟知及接受最早的應用，故成為一般人所熟知及接受之電腦輔助設計。之電腦輔助設計。15.1
4、 15.1 電腦輔助設計電腦輔助設計( (續續) ) n實際上目前之電腦輔助設計已結合了交談實際上目前之電腦輔助設計已結合了交談式電腦繪圖可建構各種形式圖形的功能。式電腦繪圖可建構各種形式圖形的功能。n電腦輔助工程分析電腦輔助工程分析(CAE)(CAE)之計算及最佳化之計算及最佳化的處理特性，而形成功能完備的電腦輔助的處理特性，而形成功能完備的電腦輔助設計系統。設計系統。15.1 15.1 電腦輔助設計電腦輔助設計( (續續) )n硬體設備包括電腦、繪圖螢幕、儲存大量硬體設備包括電腦、繪圖螢幕、儲存大量記憶體之媒介、輸入裝置和輸出裝置。記憶體之媒介、輸入裝置和輸出裝置。n軟體方面包括操作系統、
5、繪圖套裝軟體、軟體方面包括操作系統、繪圖套裝軟體、應用軟體和應用資料庫。應用軟體和應用資料庫。 作業系統：提供基本操作環境，用以控作業系統：提供基本操作環境，用以控制電腦及週邊設備的運作。制電腦及週邊設備的運作。 繪圖套裝軟體：提供設計者創造、展示繪圖套裝軟體：提供設計者創造、展示及修改產品的幾何形狀。及修改產品的幾何形狀。15.1 15.1 電腦輔助設計電腦輔助設計( (續續) )應用軟體：不同工程領域市面上已開發出各應用軟體：不同工程領域市面上已開發出各種類型的應用套裝軟體，用以解決設計時遭種類型的應用套裝軟體，用以解決設計時遭遇到的問題，即為遇到的問題，即為(CAE) (CAE) 。應用
6、資料庫：電腦整合製造系統之資料庫，應用資料庫：電腦整合製造系統之資料庫，可提供設計所需的各種資訊，同時可將其資可提供設計所需的各種資訊，同時可將其資源分享於生產的各個階段。源分享於生產的各個階段。15.1 15.1 電腦輔助設計電腦輔助設計( (續續) )n電腦輔助設計系統的設計過程可分為四個電腦輔助設計系統的設計過程可分為四個階段：階段：1.1.幾何造型：幾何造型：利用繪圖套裝軟體建構出二維利用繪圖套裝軟體建構出二維或三維的幾何模型。或三維的幾何模型。 2.2.工程分析：工程分析：利用相關之應用套裝軟體對已利用相關之應用套裝軟體對已描繪出來的幾何模型進行工程分析，經綜描繪出來的幾何模型進行工
7、程分析，經綜合考量後找出最佳化之設計。合考量後找出最佳化之設計。 15.1 15.1 電腦輔助設計電腦輔助設計( (續續) )3.3.審核及評估：審核及評估：查驗組成產品之各零件間有查驗組成產品之各零件間有無干涉等現象，以免在零件裝配或產品使無干涉等現象，以免在零件裝配或產品使用時發生問題，用時發生問題，4.4.自動繪圖：自動繪圖：當產品設計完成上述階段的工當產品設計完成上述階段的工作後，可將最終之成果自動繪製成工程圖作後，可將最終之成果自動繪製成工程圖呈現出來，並標註適當的文字說明。呈現出來，並標註適當的文字說明。15.1 15.1 電腦輔助設計電腦輔助設計( (續續) )n電腦輔助設計系統
8、的優點有：電腦輔助設計系統的優點有： 1.1.可縮短設計開發之前置時間。可縮短設計開發之前置時間。 2.2.利用完整的設計資訊及分析軟體，可即利用完整的設計資訊及分析軟體，可即時修正缺失或錯誤，得到最佳的設計結果。時修正缺失或錯誤，得到最佳的設計結果。 3.3.可使工程人員的生產力增加，以及產品可使工程人員的生產力增加，以及產品的成本降低。的成本降低。 15.1 15.1 電腦輔助設計電腦輔助設計( (續續) )4.4.可達成資訊的傳輸及共享，也可藉由產可達成資訊的傳輸及共享，也可藉由產品的立體展示有利於和顧客的溝通。品的立體展示有利於和顧客的溝通。 5.5.當設計有任何修改時，可透過共用資料
9、當設計有任何修改時，可透過共用資料庫的功能，讓所有相關部門立即得知。庫的功能，讓所有相關部門立即得知。15.2 15.2 電腦輔助製造電腦輔助製造n電腦輔助製造電腦輔助製造(CAM)(CAM)是指藉由電腦與生產系是指藉由電腦與生產系統共用資料庫的結合，執行與產品製造相統共用資料庫的結合，執行與產品製造相關的各種過程。關的各種過程。 n現代化的製造工廠通常會採用由電腦輔助現代化的製造工廠通常會採用由電腦輔助設計設計(CAD)(CAD)與電腦輔助製造與電腦輔助製造(CAM)(CAM)結合成的結合成的CAD/CAMCAD/CAM系統系統。15.2 15.2 電腦輔助製造電腦輔助製造nCAD/CAMC
10、AD/CAM系統可將系統可將CADCAD發展的資料庫儲存到發展的資料庫儲存到CAMCAM，並進一步處理成生產系統其它部份所，並進一步處理成生產系統其它部份所使需之資訊。使需之資訊。nCAD/CAMCAD/CAM系統也可系統也可編製編製CNCCNC工具機加工之刀工具機加工之刀具路徑程式具路徑程式，並具有群組技術的功能，涵，並具有群組技術的功能，涵蓋相似零件之蓋相似零件之設計特性設計特性和和製造特性製造特性。 15.2 15.2 電腦輔助製造電腦輔助製造( (續續) )nCAD/CAMCAD/CAM系統主要的優點有：系統主要的優點有： 可以製造品質均一的產品。可以製造品質均一的產品。 可快速反應市
11、場的要求，即時修改產品可快速反應市場的要求，即時修改產品設計並加以製造出來。設計並加以製造出來。 可減少物料浪費、降低人員負擔、也能可減少物料浪費、降低人員負擔、也能促進成本的降低和生產率的提升。促進成本的降低和生產率的提升。 15.3 15.3 電腦輔助製程規劃電腦輔助製程規劃n電腦輔助製程規劃電腦輔助製程規劃(CAPP)(CAPP)是針對與製造過程是針對與製造過程有關之機器，工模、夾治具、刀具、工具、有關之機器，工模、夾治具、刀具、工具、模具及加工順序和裝配等的安排。模具及加工順序和裝配等的安排。n目的在避免發生人力浪費或機器閒置的情況，目的在避免發生人力浪費或機器閒置的情況，或不必要的加
12、班趕工等。或不必要的加班趕工等。n尤其少量多樣化的產品或加工流程複雜的時尤其少量多樣化的產品或加工流程複雜的時候，必須藉助電腦之整合規劃方能使製造程候，必須藉助電腦之整合規劃方能使製造程序順利進行，達成準時交貨的目標。序順利進行，達成準時交貨的目標。15.3 15.3 電腦輔助製程規劃電腦輔助製程規劃( (續續) )n電腦輔助製程規劃的形式有兩種：電腦輔助製程規劃的形式有兩種： 1.1.擷取式擷取式(Retrieval type)(Retrieval type)系統系統 又稱為變動式又稱為變動式(Variant)(Variant)系統或衍生式系統或衍生式(Derivative)(Derivat
13、ive)系統，系統，是指以群組技術是指以群組技術(GT)(GT)的觀念為基礎，在原的觀念為基礎，在原先已建立良好的電腦資料庫中找出同一屬先已建立良好的電腦資料庫中找出同一屬性的零件族。性的零件族。若找不到相對應的零件族時，則尋找最類若找不到相對應的零件族時，則尋找最類似的零件編碼，做必要項目的修改，再輸似的零件編碼，做必要項目的修改，再輸入電腦資料庫成為新增的一項標準製程。入電腦資料庫成為新增的一項標準製程。 15.3 15.3 電腦輔助製程規劃電腦輔助製程規劃( (續續) )2.2.創成式創成式(Generative type)(Generative type)系統系統 以以專家系統專家系統
14、(Expert system)(Expert system)所包含之所包含之眾多資料庫為基礎。眾多資料庫為基礎。工程圖及相關資料輸入系統後，系統會工程圖及相關資料輸入系統後，系統會執行一套運算法則和邏輯判斷而規劃出執行一套運算法則和邏輯判斷而規劃出最佳的新製程。最佳的新製程。15.3 15.3 電腦輔助製程規劃電腦輔助製程規劃( (續續) )n電腦輔助製程規劃的優點包括：電腦輔助製程規劃的優點包括： 因製程規劃的標準化，可使製程規劃更因製程規劃的標準化，可使製程規劃更具一致性，更合乎邏輯，而達到最佳化。具一致性，更合乎邏輯，而達到最佳化。 藉由資料庫的協助，可使製程規劃人員藉由資料庫的協助，可
15、使製程規劃人員減少很多工作負擔及錯誤的發生，提升減少很多工作負擔及錯誤的發生，提升其生產力。其生產力。 15.3 15.3 電腦輔助製程規劃電腦輔助製程規劃( (續續) )可縮短製程規劃的時間，因而減少製造可縮短製程規劃的時間，因而減少製造的前置時間。的前置時間。 電腦列印的製程路線單電腦列印的製程路線單(Routing sheet)(Routing sheet)此手工抄寫的整齊易讀，也較不會出錯。此手工抄寫的整齊易讀，也較不會出錯。 可結合其它應用程式，例如成本估價，可結合其它應用程式，例如成本估價，標準作業程序等，增進電腦支援製造自標準作業程序等，增進電腦支援製造自動化的功能。動化的功能。
16、 15.4 15.4 物料需求規劃與製造資源規劃物料需求規劃與製造資源規劃n物料需求規劃物料需求規劃(MRP)(MRP)是指利用電腦統計及規是指利用電腦統計及規劃列出其細部排程，做為庫存管理依據，劃列出其細部排程，做為庫存管理依據，並配合及時並配合及時(Just-in-time(Just-in-time，JIT)JIT)生產的觀生產的觀念，減少不必要的庫存。念，減少不必要的庫存。n物料需求規劃的觀念源自獨立需求與相關物料需求規劃的觀念源自獨立需求與相關需求的區別及預測。需求的區別及預測。 15.4 15.4 物料需求規劃與製造資源規劃物料需求規劃與製造資源規劃( (續續) )n物料需求規劃系統
17、的優點有：物料需求規劃系統的優點有： 可有效降低原料、外購零件、在製品等可有效降低原料、外購零件、在製品等的庫存。的庫存。 可有效減少交貨期的延誤，改進對顧客可有效減少交貨期的延誤，改進對顧客的服務。的服務。 可以迅速回應主要排程及需求的改變。可以迅速回應主要排程及需求的改變。 得到較佳的機器使用率。得到較佳的機器使用率。 提高生產率。提高生產率。 15.4 15.4 物料需求規劃與製造資源規劃物料需求規劃與製造資源規劃( (續續) )n製造資源規劃製造資源規劃(MRP-)(MRP-)，可將物料需求規可將物料需求規劃的特性擴展至整個生產系統的各部門。劃的特性擴展至整個生產系統的各部門。nMRP
18、-MRP-另一重要特點是具有模擬功能，可另一重要特點是具有模擬功能，可用以模擬各種不同的生產規劃及管理決策用以模擬各種不同的生產規劃及管理決策時所可能產生的結果。時所可能產生的結果。 15.5 15.5 彈性製造系統彈性製造系統n彈性製造系統彈性製造系統(FMS)(FMS)是指一個製造系統對是指一個製造系統對產品有關的反應及適應改變的速率具有很產品有關的反應及適應改變的速率具有很高的接受及調整能力。高的接受及調整能力。15.5 15.5 彈性製造系統彈性製造系統( (續續) )n彈性製造系統的效益有：彈性製造系統的效益有： 1.1.可彈性調整製程的變更以適應市場上不可彈性調整製程的變更以適應市
19、場上不斷改變之需求。斷改變之需求。 2.2.利用線上檢測刀具的損壞做即時更換以利用線上檢測刀具的損壞做即時更換以確保品質及減少不良品造成的材料損失。確保品質及減少不良品造成的材料損失。 3.3.有效運用機器設備，以避免機器閒置的有效運用機器設備，以避免機器閒置的浪費並增進其使用率。浪費並增進其使用率。4.4.減少各種生產資源庫存的積壓。減少各種生產資源庫存的積壓。15.5 15.5 彈性製造系統彈性製造系統( (續續) )5.5.降低直接及間接人工成本。降低直接及間接人工成本。 6.6.增強對加工條件的有效控制。增強對加工條件的有效控制。 7.7.增進改變產品生產數量或混合不同的增進改變產品生
20、產數量或混合不同的類似產品製造時的調整能力。類似產品製造時的調整能力。 8.8.達成低成本和高效率之生產目標。達成低成本和高效率之生產目標。15.5 15.5 彈性製造系統彈性製造系統( (續續) )n彈性製造系統是配合彈性製造系統是配合CAD/CAMCAD/CAM的整合，其構的整合，其構成要素包括：成要素包括：主控電腦及系統軟體之控制系統。主控電腦及系統軟體之控制系統。電腦數值控制工具機等組成之工作站。電腦數值控制工具機等組成之工作站。物料自動化搬運及傳送之處理系統。物料自動化搬運及傳送之處理系統。人員參與之程式製作、監控、系統維護人員參與之程式製作、監控、系統維護及操作。及操作。15.5
21、15.5 彈性製造系統彈性製造系統( (續續) )n彈性製造單元彈性製造單元(FMC)(FMC)是大型是大型FMSFMS的一個工作的一個工作站，此站，此FMSFMS的發展更早，甚至成功應用的可的發展更早，甚至成功應用的可能性較大，且成長也比大型能性較大，且成長也比大型FMSFMS更快速。更快速。nFMCFMC和和FMSFMS比較時的主要優點有初期的投資比較時的主要優點有初期的投資成本較低，電腦控制系統較簡易，和操作成本較低，電腦控制系統較簡易，和操作及學習較容易等。及學習較容易等。 15.5.1 15.5.1 電腦數值控制工具機電腦數值控制工具機n工作站工作站(Workstation)(Wor
22、kstation)是彈性製造系統中，是彈性製造系統中，用以執行加工及裝配等生產工作的主要現用以執行加工及裝配等生產工作的主要現場，。場，。n其中電腦數值控制工具機是彈性製造系統其中電腦數值控制工具機是彈性製造系統的製造核心。的製造核心。n可由使用之可由使用之CNCCNC工具機或工具機或DNCDNC工具機之組合工具機之組合等級決定等級決定FMSFMS的彈性程度。的彈性程度。15.5.1 15.5.1 電腦數值控制工具機電腦數值控制工具機nCNCCNC機器本身的主軸數、刀具存取系統的機器本身的主軸數、刀具存取系統的功能、夾具的種類、甚至工件清洗和工件功能、夾具的種類、甚至工件清洗和工件後處理設備的
23、形式，都會影響到後處理設備的形式，都會影響到FMSFMS的功的功能發揮。能發揮。 15.5.2 15.5.2 物料處理系統物料處理系統n物料處理系統物料處理系統(MHS)(MHS)是彈性製造系統中的是彈性製造系統中的動脈。動脈。nMHSMHS的應用可使各個單站工作的的應用可使各個單站工作的CNCCNC工具機工具機和其它處理設施得以連接而形成一個生產和其它處理設施得以連接而形成一個生產系統。系統。 nFMSFMS中所使用的中所使用的MHSMHS設備，彈性程度以設備，彈性程度以自動自動導引搬運車導引搬運車(AGV)(AGV)最大最大，長期以來即被使，長期以來即被使用於工廠和倉庫中。用於工廠和倉庫中
24、。 15.5.2 15.5.2 物料處理系統物料處理系統( (續續) )n機器人根據機器人根據ISOISO的定義為一種由多個自由度的定義為一種由多個自由度的機構所組成的機械。的機構所組成的機械。n機器人適合於工作場所機器人適合於工作場所：三三D D場合場合: :無聊無聊(Dull)(Dull)、骯髒、骯髒(Dirty)(Dirty)或危險或危險(Dangerous) (Dangerous) 三三H H情況情況: :高溫高溫(Hot)(Hot)、沉重、沉重(Heavy)(Heavy)或冒險或冒險(Hazardous)(Hazardous)15.5.2 15.5.2 物料處理系統物料處理系統( (
25、續續) )n今日機器人的角色已從單純的今日機器人的角色已從單純的3D3D或或3H3H工作，工作，演進到提高生產力、增進產品品質和降低演進到提高生產力、增進產品品質和降低人工成本等功能發展。人工成本等功能發展。 n自動存取系統自動存取系統(AS/RS)(AS/RS)是使彈性製造系統之是使彈性製造系統之自動化加工機器設備得以完全發揮其功能自動化加工機器設備得以完全發揮其功能的重要輔助裝置。的重要輔助裝置。15.5.2 15.5.2 物料處理系統物料處理系統( (續續) )n利用電腦的管理能力，可精確的控制物料，利用電腦的管理能力，可精確的控制物料，工具和成品等的庫存數量和放置位置，以工具和成品等的
26、庫存數量和放置位置，以及取用的順序和方式。及取用的順序和方式。nAS/RSAS/RS系統系統即所謂的即所謂的自動倉儲自動倉儲，其中物料存，其中物料存放的方式有拖板放的方式有拖板(Pallet)(Pallet)和箱型和箱型(Box)(Box)兩種，兩種，運送則可配合運送則可配合AGVAGV和和RobotRobot等的使用。等的使用。 15.5.3 15.5.3 自動檢驗系統自動檢驗系統n自動檢驗系統是彈性製造系統用來達成品自動檢驗系統是彈性製造系統用來達成品質保持一致的工作項目，基本的方式有質保持一致的工作項目，基本的方式有生生產線上檢驗產線上檢驗和和生產線外檢驗生產線外檢驗兩種。兩種。n生產線
27、上檢驗需利用靈敏的電子探針、雷生產線上檢驗需利用靈敏的電子探針、雷射或視覺系統設備，檢測加工誤差，減少射或視覺系統設備，檢測加工誤差，減少不合格產品的繼續被製造。不合格產品的繼續被製造。15.5.3 15.5.3 自動檢驗系統自動檢驗系統( (續續) )n生產線外檢驗則是在獨立的的專門檢驗設生產線外檢驗則是在獨立的的專門檢驗設備時再進行測量。備時再進行測量。優點優點為可用於檢驗不同製造來源的工件。為可用於檢驗不同製造來源的工件。缺點缺點為無法在製造時立即發現瑕疵並立為無法在製造時立即發現瑕疵並立即改進。即改進。 15.6 15.6 管理資訊系統管理資訊系統n管理資訊系統管理資訊系統(MIS)(
28、MIS)是指與生產系統有關的是指與生產系統有關的人員管理、物料管理等，均為利用電腦做人員管理、物料管理等，均為利用電腦做統一的控制，以達成一致性的管理目標。統一的控制，以達成一致性的管理目標。n除了需要功能強大的共用資料庫外，必須除了需要功能強大的共用資料庫外，必須有良好的通訊管道可以有效地執行各部門有良好的通訊管道可以有效地執行各部門之間數據及資訊的傳送及溝通。之間數據及資訊的傳送及溝通。 15.6 15.6 管理資訊系統管理資訊系統( (續續) )n由於自動化是結合機械化和電腦智慧的成由於自動化是結合機械化和電腦智慧的成果，而彈性製造系統可說是大規模的自動果，而彈性製造系統可說是大規模的自
29、動化應用。化應用。n利用電腦管理各階層所執行的工作，形成利用電腦管理各階層所執行的工作，形成各階層的控制系統。而各個階層之自動控各階層的控制系統。而各個階層之自動控制系統和電腦廠牌並不一定相同，因此需制系統和電腦廠牌並不一定相同，因此需區域網路。區域網路。 15.7 15.7 電腦整合製造系統電腦整合製造系統n電腦整合製造系統電腦整合製造系統(CIMS)(CIMS)是將電腦輔助製是將電腦輔助製造相關的技術和觀念整合應用而成，是自造相關的技術和觀念整合應用而成，是自動化層次最高的生產方式。動化層次最高的生產方式。nCIMSCIMS的核心是共用資料庫，經由資料擷取的核心是共用資料庫，經由資料擷取系
30、統系統(DAS)(DAS)自動收集及分析各部門的資訊，自動收集及分析各部門的資訊，並將處理過的資訊傳輸給相關部門，如圖並將處理過的資訊傳輸給相關部門，如圖15.115.1所示。所示。15.7 15.7 電腦整合製造系統電腦整合製造系統( (續續) )nCIMSCIMS的共用資料庫包含管理、財務、市場、的共用資料庫包含管理、財務、市場、規劃、設計和生產等六種主要資訊來源。規劃、設計和生產等六種主要資訊來源。n人工智慧人工智慧(AI)(AI)的應用可促進的應用可促進CIMSCIMS的發展更的發展更趨完善，使之進入知識工程的境界。趨完善，使之進入知識工程的境界。 15.7 15.7 電腦整合製造系統
31、電腦整合製造系統( (續續) )15.7 15.7 電腦整合製造系統電腦整合製造系統( (續續) )15.7 15.7 電腦整合製造系統電腦整合製造系統( (續續) )n理想的工廠生產模式是理想的工廠生產模式是無人化工廠無人化工廠又稱為又稱為工廠自動化工廠自動化(FA)(FA) 。n機器設備的使用率能充分達成，並以最低機器設備的使用率能充分達成，並以最低生產成本，最高生產率的方式，生產品質生產成本，最高生產率的方式，生產品質穩定的產品。穩定的產品。15.7 15.7 電腦整合製造系統電腦整合製造系統( (續續) )n人類扮演的角色則是有關生產資訊的收集人類扮演的角色則是有關生產資訊的收集和處理，然後對此無人化工廠的組成做適和處理，然後對此無人化工廠的組成做適當的規劃、安排和調整。當的規劃、安排和調整。n無人化工廠是電腦整合製造系統之功能發無人化工廠是電腦整合製造系統之功能發揮到極致的成果，將是製造業追求的理想揮到極致的成果，將是製造業追求的理想境界。境界。