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1、第第第第11111111章章章章 CAD/CAMCAD/CAMCAD/CAMCAD/CAM集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM（4C/P4C/P）一、CAD/CAM技术的定义 CAD/CAMCAD/CAM是是Computer Aided Design and Computer Computer Aided Design and Computer Aided ManufacturingAided Manufacturing的英文缩写，是一项利用计算机帮的英文缩写
2、，是一项利用计算机帮助工程技术人员完成设计与制造任务的新技术。它将传统助工程技术人员完成设计与制造任务的新技术。它将传统的设计与制造彼此分离的任务作为一个整体来规划和开发，的设计与制造彼此分离的任务作为一个整体来规划和开发，实现信息处理的高度一体化。实现信息处理的高度一体化。第1页/共36页一、CAD/CAM技术的定义 计算机辅助设计（计算机辅助设计（CADCAD）是在计算机软）是在计算机软、硬件的支撑硬件的支撑下，通过对产品的描述下，通过对产品的描述、造型、系统分析、优化、仿真、和图形处理的研究，使计算机辅助设计师完成产品的全部设计过程，最后输出满意的设计结果和产品图形。CADCAD技术的应
3、用冲击和改变了传统的经验设计方法，使设计由静态和线性分析向动态和非线性分析过渡；由可行性设计向优化设计方法过渡。第第第第11111111章章章章 CAD/CAMCAD/CAMCAD/CAMCAD/CAM集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM（4C/P4C/P）第2页/共36页一、CAD/CAM技术的定义 计算机辅助制造（计算机辅助制造（CAMCAM）有狭义有狭义CAMCAM和广义和广义CAMCAM。狭义狭义CAMCAM就是指计算机辅助编制数控加工指令；就是指计算
4、机辅助编制数控加工指令；而广义而广义CAMCAM指应用计算机进行制造信息处理的全部工作，主要有编制制造工艺规程和数控加工指令，控制数控机床、机器人等生产设备，安排生产计划和进度，进行车间工段控制和质量控制。第第第第11111111章章章章 CAD/CAMCAD/CAMCAD/CAMCAD/CAM集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM（4C/P4C/P）第3页/共36页方方案案设设计计 总总体体设设计计 工工艺艺设设计计 工工装装设设计计与与规规划划 加加工工数数
5、控控生生成成 N NC C指指令令 质质量量管管理理 制制造造装装备备 详详细细设设计计 狭义狭义CADCAD 狭义狭义CAMCAM 生产管理生产管理 广义广义CAMCAM 广义广义CADCAD 第第第第11111111章章章章 CAD/CAMCAD/CAMCAD/CAMCAD/CAM集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM（4C/P4C/P）第4页/共36页二、CAD/CAM的组成 CAD/CAMCAD/CAM系统的硬件主要由系统的硬件主要由主机主机、输入设备输
6、入设备（键盘、（键盘、鼠标、扫描仪等）、鼠标、扫描仪等）、输出设备输出设备（显示器、绘图仪、打印机（显示器、绘图仪、打印机等）、等）、信息存储设备信息存储设备（主要指外存，如硬盘、软盘、光盘（主要指外存，如硬盘、软盘、光盘等）及等）及网络设备网络设备、多媒体设备多媒体设备等组成。如下图所示：等组成。如下图所示：第第第第11111111章章章章 CAD/CAMCAD/CAMCAD/CAMCAD/CAM集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM（4C/P4C/P）第5页
7、/共36页显示器主机键盘鼠标打印机软盘硬盘光盘第6页/共36页 CAD/CAM CAD/CAM系统的软件系统有系统的软件系统有:系统软件系统软件;支撑软件和应支撑软件和应用软件。用软件。系统软件主要含有操作系统和语言编译系统。系统软件主要含有操作系统和语言编译系统。支撑软件主要有工程分析软件、图形处理软件、数据支撑软件主要有工程分析软件、图形处理软件、数据库管理软件和计算机网络软件。库管理软件和计算机网络软件。应用软件在系统软件、支撑软件基础上，针对某一专应用软件在系统软件、支撑软件基础上，针对某一专门应用领域而研制的软件。门应用领域而研制的软件。第第第第11111111章章章章 CAD/CA
8、MCAD/CAMCAD/CAMCAD/CAM集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM（4C/P4C/P）第7页/共36页三、CAPP CAPP(Computer Aided Process Planning)能迅速编制出完整而详尽的工艺文件，大大提高了工艺人员的工作效率，可以获得符合企业实际条件的优化工艺方案，给出合理的工时定额和材料消耗。CAPP是联接CAD和CAM的桥梁，是实现CAD与CAM以至CIMS集成的一项重要技术。第第第第11111111章章章章 CA
9、D/CAMCAD/CAMCAD/CAMCAD/CAM集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM（4C/P4C/P）第8页/共36页三、CAPP CAPP系统原理是将经过标准化或优化的工艺或编制工艺的逻辑思想通过CAPP系统存入计算机。在计算机生成工艺时，CAPP软件首先读取有关零件的信息，然后识别并检索一个零件组的复合工艺和有关工序，经过删减编辑或按工艺决策逻辑进行推理自动生成具体零件的工艺。第第第第11111111章章章章 CAD/CAMCAD/CAMCAD/CA
10、MCAD/CAM集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM（4C/P4C/P）第9页/共36页三、CAPP CAPP系统组成：1、零件信息输入2、工艺决策3、工艺数据与知识4、人机界面5、工艺文件管理与输出第第第第11111111章章章章 CAD/CAMCAD/CAMCAD/CAMCAD/CAM集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM（
11、4C/P4C/P）第10页/共36页四、CAD/CAM集成技术的发展 CAD/CAPP/CAM/CAE信息集成技术是解决在现有商品化CAD系统下，通过特征技术实现CAD与下游CAPP、CAM等应用系统信息集成的有效方法。这一技术的研究与开发，不仅在CIMS和并行工程中具有广泛的应用前景，而且在一般企业应用计算机辅助设计提高产品开发和生产效率也有广泛的应用前景。这也是国内外CAD/CAM技术的主要研究热点之一，不断有新的研究成果出现。第第第第11111111章章章章 CAD/CAMCAD/CAMCAD/CAMCAD/CAM集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向1
12、1.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM（4C/P4C/P）第11页/共36页四、CAD/CAM集成技术的发展 基于PDM的CADCAPPCAMCAE的集成系统是CADCAM集成技术的发展方向,它使得每个用户都能浏览和存取各种工程信息。通过集中的数据库管理用户可方便地自定义数据的地址、审计和跟踪产品的整个设计和制造过程，实现并行作业，进行虚拟装配。极大地缩短产品的设计生产周期，提高了产品的质量。第第第第11111111章章章章 CAD/CAMCAD/CAMCAD/CAMCAD/CAM集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向
13、集成技术的发展方向11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM11.1 CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM（4C/P4C/P）第12页/共36页11.2 计算机集成制造系统（CIMSCIMS）一、CIMCIM和CIMSCIMS的含义 CIM概念是1974年美国哈灵顿博士提出，它是一种组织、管理、企业生产的新哲理，借助计算机软硬件，综合应用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统技术，把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流与物料流有机地集成并优化运行，以实现高质、低耗、上市快、服务好，从而使企业赢得市场竟争。第第第第11111111章章章章 CAD/C
14、AMCAD/CAMCAD/CAMCAD/CAM集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向第13页/共36页一、CIMCIM和CIMSCIMS的含义 CIMS是基于CIM思想而组成的系统，是CIM的具体体现，是一种工程技术系统。它综合发展了企业生产各环节有关的计算机辅助技术，即：计算机辅助经营决策与生产管理（MISMIS、OAOA、MRPMRPIIII）；计算机辅助分析和设计技术（CADCAD、CAECAE、CAPPCAPP、CAMCAM）；计算机辅助制造技术（CADCAD、DNCDNC、FMCFMC、FMSFMS）；计算机信息辅助技术（网络、数据库）；计算机辅助质
15、量管理与控制。11.2 计算机集成制造系统（CIMSCIMS）第第第第11111111章章章章 CAD/CAMCAD/CAMCAD/CAMCAD/CAM集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向第14页/共36页二、CIMSCIMS的构成 CIMS由管理信息系统（MISMIS）、工程设计自动化系统（CAD/CAMCAD/CAM）、制造自动化系统（柔性自动化系统，FMS）、质量保证系统（CAQCAQ）以及计算机网络（NETNET）和数据库（DBDB）系统6个部分有机集成起来的，其中，MIS、CAD/CAM、FMS和CAQ称为功能分系统，而NET和DB称为支撑分系统。
16、11.2 计算机集成制造系统（CIMSCIMS）第第第第11111111章章章章 CAD/CAMCAD/CAMCAD/CAMCAD/CAM集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向第15页/共36页工程设计自动化分系统工程设计自动化分系统工程设计自动化分系统工程设计自动化分系统制造自动化分系统制造自动化分系统制造自动化分系统制造自动化分系统经营经营经营经营信息信息信息信息管理管理管理管理分系分系分系分系统统统统质量质量质量质量保证保证保证保证分系分系分系分系统统统统售后服务信息技术信息市场信息功能分系统数据库分系统数据库分系统数据库分系统数据库分系统计算机网络分系
17、统计算机网络分系统计算机网络分系统计算机网络分系统支撑分系统第16页/共36页1、经营管理信息系统 经营管理信息系统是CIMS的神经中枢，以MRPII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、人力资源等各项管理信息功能。它将企业的各个管理环节有机地集成，进行统一地管理。11.2 计算机集成制造系统（CIMSCIMS）第第第第11111111章章章章 CAD/CAMCAD/CAMCAD/CAMCAD/CAM集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向第17页/共36页2、工程设计自动化系统 工程设计自动化系统通常包括：CA
18、DCAD、CAPPCAPP、CAMCAM三部分组成，其集成化是CIMS的重要性能指标，使产品数据格式标准化，实现数据的交换与共享。数据交换接口规范标准有：IGES、SET、PDES、STEP等，目前使用最多的为STEP(Standard for the Exchange of Product modeling)。11.2 计算机集成制造系统（CIMSCIMS）第第第第11111111章章章章 CAD/CAMCAD/CAMCAD/CAMCAD/CAM集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向第18页/共36页3、制造自动化系统 制造自动化系统是CIMS的信息流和物料
19、流的结合点，是最终产生经济效益的聚集地，通常有：CNCCNC机床、加工中心、FMC FMC、FMSFMS。CIMS不等于全盘自动化，关键是信息集成。11.2 计算机集成制造系统（CIMSCIMS）第第第第11111111章章章章 CAD/CAMCAD/CAMCAD/CAMCAD/CAM集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向第19页/共36页4、质量保证系统 质量保证系统覆盖生命周期的各个阶段，由以下子系统组成：质量计划子系统、质量检测子系统、质量评价子系统 、质量综合管理与反馈控制子系统。11.2 计算机集成制造系统（CIMSCIMS）第第第第11111111
20、章章章章 CAD/CAMCAD/CAMCAD/CAMCAD/CAM集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向第20页/共36页5、CIMSCIMS数据库与计算机网络系统 数据库与计算机网络系统是CIMS的支撑分系统，是信息集成的关键。数据库采用集中与分布相结合的体系结构，并具有专用的工程数据库系统；计算机网络是CIMS信息集成的工具，包括局域网和广域网。11.2 计算机集成制造系统（CIMSCIMS）第第第第11111111章章章章 CAD/CAMCAD/CAMCAD/CAMCAD/CAM集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向第2
21、1页/共36页FMEEISMISQIS制造计划库存信息制造计划跟踪信息产品质量控制信息产品质检报告产品质量跟踪信息产品质量要求信息质检反馈信息设计生产计划产品工艺信息CIMS分系统之间的信息交换工程信息系统管理信息系统质量信息系统柔性制造设备产品质检报告产品质量管理信息工程及工艺信息工程及工艺更改信息第22页/共36页三、CIMSCIMS递阶控制体系 CIMS通常采用递阶控制体系结构，即将复杂的控制系统按功能分成若干层次，各层次进行独立控制处理，完成各自的独立功能。层间进行信息交换，上层对下层发出命令，下层对上层回送命令执行结果。下图为CIMS的递阶控制结构。11.2 计算机集成制造系统（CI
22、MSCIMS）第第第第11111111章章章章 CAD/CAMCAD/CAMCAD/CAMCAD/CAM集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向第23页/共36页工厂装配车间加工车间2#单元1#单元铣削工作站检验工作站物料储运工作站机器人铣床零件存储站机器人检验机零件存储站机器人机器人小车传送器月/年周/月小时/周分/小时毫秒/秒/分第24页/共36页四、中国在CIMSCIMS方面的进展 863863计划将CIMSCIMS确定为自动化研究领域的主题之一；19941994年，清华大学CIMSCIMS工程中心达到国际先进水平；19951995年，北京第一机床厂CIM
23、SCIMS工程获“工业领先奖”；目前，我国的CIMSCIMS工厂已扩展到6060多家；我国CIMSCIMS技术的发展历程：主题确立的初始阶段 典型CIMSCIMS示范阶段 推广应用阶段 11.2 计算机集成制造系统（CIMSCIMS）第第第第11111111章章章章 CAD/CAMCAD/CAMCAD/CAMCAD/CAM集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向第25页/共36页一、并行工程的定义 并行工程CE（Concurrent Engineering），是近年来国际制造业中兴起的一种新型企业组织管理哲理，旨在提高产品质量，降低产品成本和缩短开发周期。并行工
24、程是对产品及其相关过程进行并行，一体化设计的一种系统化的工作模式。这种工作模式力图使开发者们一开始就考虑到产品全生命周期（从概念形成到产品报废）中的所有因素，包括质量、成本、进度与用户要求。CE包括四方面的内容，称为CE的四“C”性：并行性、约束性、协调性和一致性。11.2 11.2 并行工程（CECE）第第第第11111111章章章章 CAD/CAMCAD/CAMCAD/CAMCAD/CAM集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向第26页/共36页二、并行工程的特性 并行工程与传统生产方式之间的本质区别在于并行工程把产品开发的各个活动看成是一个集成的过程，并从
25、全局优化的角度出发，对集成过程进行管理与控制，同时对已有产品开发过程进行不断的改进与提高，以克服传统串行产品开发过程大反馈造成的长周期与高成本等缺点。下图为串、并行工程时序的比较。11.2 11.2 并行工程（CECE）第第第第11111111章章章章 CAD/CAMCAD/CAMCAD/CAMCAD/CAM集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向第27页/共36页市场分析产品设计工艺设计制造运行T串市场分析产品设计工艺设计制造运行T并第28页/共36页二、并行工程的特性 并行工程的运行一般具有如下的特性:并行特性:生产周期缩短；整体特性:强调全局,覆盖整个生命
26、周期；协同特性:以设计群体为其工作模式,效率高；集成特性:具有人员、信息、功能、技术的多种集成。11.2 11.2 并行工程（CECE）第第第第11111111章章章章 CAD/CAMCAD/CAMCAD/CAMCAD/CAM集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向第29页/共36页三、并行工程与CIMSCIMS的关系 并行工程是CIMS的一种补充，它将并行技术、多功能小组和面向X的设计技术（DFX）运用于CIMS中，使CIMS技术进一步完善，克服了串行设计的缺陷；而CIMS为并行工程提供理想的集成环境，使CE效率大大提高。11.2 11.2 并行工程（CECE
27、）第第第第11111111章章章章 CAD/CAMCAD/CAMCAD/CAMCAD/CAM集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向第30页/共36页一、虚拟制造技术 虚 拟 制 造 技 术（Virtual Manufacturing Technology）是在计算机上模拟产品的制造和装配全过程。换句话说，借助建模和仿真技术，在产品设计时，就可以把产品的制造过程、工艺设计、作业计划、生产调度、库存管理以及成本核算和零部件采购等生产活动在计算机屏幕上显示出来，以便全面确定产品设计和生产过程的合理性。11.2 11.2 虚拟制造系统第第第第11111111章章章章
28、CAD/CAMCAD/CAMCAD/CAMCAD/CAM集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向第31页/共36页一、虚拟制造技术 虚拟制造系统的系统模式如下图所示：11.2 11.2 虚拟制造系统第第第第11111111章章章章 CAD/CAMCAD/CAMCAD/CAMCAD/CAM集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向第32页/共36页二、虚拟制造技术支持 虚拟制造是一种新的制造技术，它以信息技术、仿真技术和虚拟现实技术为支持。虚拟制造技术涉及面很广，诸如环境构成技术、过程特征抽取、集成基础结构的体系结构、制造特征数据集成
29、、决策支持工具、接口技术、虚拟现实技术、建模与仿真技术等。11.2 11.2 虚拟制造系统第第第第11111111章章章章 CAD/CAMCAD/CAMCAD/CAMCAD/CAM集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向第33页/共36页三、虚拟制造系统体系结构 虚拟制造是数字模型的集成，提供了有别于CIMS“物理集成”的虚拟集成方案，将相互孤立的制造技术如CAD、CAM、CAPP等等集成在一个虚拟产品制造环境下，以现实对制造过程的一一对应的模型化映射关系，它相对于物理世界有功能一致性、结构相似性的特点，是对实体制造企业的产品、作业、环境及其评价行为等等四个特征
30、的虚拟实现。11.2 11.2 虚拟制造系统第第第第11111111章章章章 CAD/CAMCAD/CAMCAD/CAMCAD/CAM集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向第34页/共36页四、虚拟制造技术在制造业中的应用 虚 拟 制 造 技 术 VMT（Virtual Manufacturing Technology）首先在飞机、汽车等领域获得成功的应用。目前VMT主要应用在以下几个方面：虚拟企业 ；虚拟产品设计 ；虚拟产品制造 ；虚拟生产过程。11.2 11.2 虚拟制造系统第第第第11111111章章章章 CAD/CAMCAD/CAMCAD/CAMCAD/CAM集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向集成技术的发展方向第35页/共36页感谢您的观赏！第36页/共36页