智能制造技術(shù)鄭重說(shuō)明課件制作不易，請(qǐng)尊重本課件制作者的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，本課件僅限教學(xué)使用，不得發(fā)布到網(wǎng)上，不能拿來(lái)參加教學(xué)比賽、申報(bào)教學(xué)成果等！智能制造信息系統(tǒng)智能制造信息系統(tǒng)概述

信息化時(shí)代背景下,智能制造的發(fā)展速度不斷加快,在這一過(guò)程中信息所發(fā)揮的作用越來(lái)越突出,強(qiáng)化智能制造信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力成為工作重點(diǎn)。智能制造信息系統(tǒng)智能制造信息系統(tǒng)定義智能制造信息系統(tǒng)(Smart

Manufacturing

Information

System,SMIS)是由人、計(jì)算機(jī)和其他外圍設(shè)備等組成的對(duì)制造信息進(jìn)行收集、傳遞、分析、存儲(chǔ)、加工、維護(hù)和使用的管理系統(tǒng)。SMIS,可以實(shí)現(xiàn)用戶、制造企業(yè)與制造過(guò)程的信息交互,使制造企業(yè)在計(jì)劃、開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、物流直至經(jīng)營(yíng)管理的全過(guò)程中,做到各種生產(chǎn)裝備和生產(chǎn)線生產(chǎn)作業(yè)的協(xié)調(diào)和集成,進(jìn)而提高生產(chǎn)效率,減少資源浪費(fèi)。智能制造信息系統(tǒng)SMIS可視為若干不同功能的子系統(tǒng)相融合形成的一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng),包括ERP系統(tǒng)、MES、MRP系統(tǒng)、MRPⅡ系統(tǒng)、DRP系統(tǒng)、SCM系統(tǒng),以及與輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)的接口。從功能的角度來(lái)看智能制造信息系統(tǒng)定義

智能制造信息系統(tǒng)SMIS的發(fā)展歷程智能制造信息系統(tǒng)智能制造信息系統(tǒng)的組成SMIS最基本的功能之一就是收集制造活動(dòng)中各種有用的數(shù)據(jù),并利用起支撐作用的軟硬件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸、分析、存儲(chǔ)和管理,從而實(shí)現(xiàn)資源利用最大化。(1)制造數(shù)據(jù)(2)硬件環(huán)境(3)軟件基礎(chǔ)組成

智能制造信息系統(tǒng)智能制造信息系統(tǒng)的組成(1)制造數(shù)據(jù)在SMIS中,支撐制造活動(dòng)的各種指令、數(shù)據(jù)、圖形、文件等被稱為制造數(shù)據(jù),它們以二進(jìn)制數(shù)據(jù)的形式在SMIS的網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳遞,是SMIS運(yùn)行的重要驅(qū)動(dòng)源,也是連接SMIS中各子系統(tǒng)的紐帶。

智能制造信息系統(tǒng)1)市場(chǎng)客戶信息:如市場(chǎng)需求信息、市場(chǎng)供應(yīng)信息、客戶信息等。2)產(chǎn)品數(shù)據(jù):如產(chǎn)品圖紙、物料清單數(shù)據(jù)、零件幾何特征編碼等。3)生產(chǎn)控制數(shù)據(jù):如生產(chǎn)計(jì)劃、調(diào)度命令、控制指令等。4)質(zhì)量信息:如質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告、質(zhì)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。5)工藝信息:如工藝文件、數(shù)控程序、加工過(guò)程狀態(tài)等。6)生產(chǎn)狀況數(shù)據(jù):如設(shè)備數(shù)據(jù)、物料數(shù)據(jù)、人員信息數(shù)據(jù)等。7)經(jīng)營(yíng)管理信息數(shù)據(jù):如預(yù)測(cè)信息數(shù)據(jù)。智能制造信息系統(tǒng)的組成(1)制造數(shù)據(jù)從宏觀上看,制造信息數(shù)據(jù)主要包括:還包括決策信息數(shù)據(jù)、財(cái)務(wù)信息數(shù)據(jù)和企業(yè)狀況信息數(shù)據(jù)等。智能制造信息系統(tǒng)可看作是對(duì)制造過(guò)程中各種信息數(shù)據(jù)資源進(jìn)行采集、傳輸和加工的過(guò)程,最終形成的產(chǎn)品是信息數(shù)據(jù)的物質(zhì)表現(xiàn),即信息數(shù)據(jù)的物化。制造過(guò)程的實(shí)質(zhì)智能制造信息系統(tǒng)的組成(1)制造數(shù)據(jù)

智能制造信息系統(tǒng)SMIS的硬件環(huán)境包含服務(wù)器、控制系統(tǒng)、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等硬件。(2)硬件環(huán)境智能制造信息系統(tǒng)的組成硬件環(huán)境是構(gòu)建SMIS的基礎(chǔ),為SMIS的運(yùn)行提供必要的支持。智能制造信息系統(tǒng)1)服務(wù)器:運(yùn)行SMIS軟件的載體。2)控制系統(tǒng):包括可編程控制器、集散控制系統(tǒng)等。3)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備:包括傳感器、RFID設(shè)備、工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床等。4)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備:包括現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)和工業(yè)無(wú)線等各方式的通信設(shè)備。(2)硬件環(huán)境智能制造信息系統(tǒng)的組成

智能制造信息系統(tǒng)各硬件在SMIS中發(fā)揮的作用(2)硬件環(huán)境智能制造信息系統(tǒng)的組成

智能制造信息系統(tǒng)除了必要的硬件支持,SMIS的正常運(yùn)行還需要完善的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)庫(kù)軟件。(3)軟件基礎(chǔ)智能制造信息系統(tǒng)的組成

智能制造信息系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是指將地理位置不同且具有獨(dú)立功能的多臺(tái)計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備通過(guò)通信線路連接起來(lái),在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理軟件及網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的管理和協(xié)調(diào)下實(shí)現(xiàn)資源共享和信息傳遞。(3)軟件基礎(chǔ)智能制造信息系統(tǒng)的組成1)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)智能制造信息系統(tǒng)(3)軟件基礎(chǔ)智能制造信息系統(tǒng)的組成1)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)最重要的三個(gè)功能是數(shù)據(jù)通信、資源共享和分布處理。在SMIS中,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)主要用作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)。

智能制造信息系統(tǒng)(3)軟件基礎(chǔ)智能制造信息系統(tǒng)的組成1)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò):用來(lái)執(zhí)行企業(yè)的計(jì)劃、組織、人員管理、指導(dǎo)與領(lǐng)導(dǎo)等工作,實(shí)

現(xiàn)企業(yè)管理信息化,提高工作效率。生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò):用來(lái)執(zhí)行制訂生產(chǎn)計(jì)劃、管理生產(chǎn)資源、調(diào)控生產(chǎn)過(guò)程、設(shè)計(jì)

工藝工程、保證生產(chǎn)質(zhì)量等工廠級(jí)任務(wù)?，F(xiàn)場(chǎng)工業(yè)網(wǎng)絡(luò):用來(lái)執(zhí)行監(jiān)控車間生產(chǎn)、控制設(shè)備、管理車間信息等任務(wù)。智能制造信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)按照一定的模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行組織、描述和存儲(chǔ),具有較小的冗余度、較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性和易擴(kuò)展性,并支持用戶共享。(3)軟件基礎(chǔ)智能制造信息系統(tǒng)的組成2)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)是指長(zhǎng)期存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)、有組織、可共享的大量數(shù)據(jù)的集合。在數(shù)據(jù)庫(kù)中,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的主要載體是表,也可以是相關(guān)數(shù)據(jù)組,有一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)多三種表關(guān)系。

智能制造信息系統(tǒng)層次數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)(3)軟件基礎(chǔ)智能制造信息系統(tǒng)的組成2)數(shù)據(jù)庫(kù)按數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的邏輯結(jié)構(gòu)分

智能制造信息系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn):方便進(jìn)行快速數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)管理。缺點(diǎn):數(shù)據(jù)存儲(chǔ)存在冗余，用戶必須十分熟悉數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)。(3)軟件基礎(chǔ)智能制造信息系統(tǒng)的組成2)數(shù)據(jù)庫(kù)①

層次數(shù)據(jù)庫(kù):數(shù)據(jù)組織形式：一對(duì)多、父結(jié)點(diǎn)對(duì)子結(jié)點(diǎn)的方式。

智能制造信息系統(tǒng)(3)軟件基礎(chǔ)智能制造信息系統(tǒng)的組成2)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)組織形式：連接指令或指針。數(shù)據(jù)間為多對(duì)多的關(guān)系。用于矢量數(shù)據(jù)描述。優(yōu)點(diǎn)：快速訪問(wèn)數(shù)據(jù)、可以從任何表開(kāi)始訪問(wèn)其他表數(shù)據(jù)、便于開(kāi)發(fā)更復(fù)雜的查詢方式來(lái)檢索數(shù)據(jù)。缺點(diǎn)：不便于用戶修改數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)。用戶必須掌握數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)②

網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù):

智能制造信息系統(tǒng)(3)軟件基礎(chǔ)智能制造信息系統(tǒng)的組成2)數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)點(diǎn)：快速訪問(wèn)數(shù)據(jù)、易修改數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)、邏輯表示數(shù)據(jù)、無(wú)需知道存儲(chǔ)方式、易設(shè)計(jì)復(fù)雜查詢、保證數(shù)據(jù)完整性、準(zhǔn)確性高、支持SQL。③

關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù):關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中表的關(guān)聯(lián)是通過(guò)引用完整性來(lái)定義的,主要通過(guò)主碼和外碼(主鍵或外鍵)約束條件來(lái)實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)：用戶必須熟悉表之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系并掌握SQL。智能制造信息系統(tǒng)(3)軟件基礎(chǔ)智能制造信息系統(tǒng)的組成2)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)：對(duì)象和字面量。對(duì)象是一種具有標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),可以通過(guò)標(biāo)識(shí)明確對(duì)象之間的相互關(guān)系。字面量是對(duì)象的值,它沒(méi)有標(biāo)識(shí)符。④

面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù):允許用對(duì)象的概念來(lái)定義與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的交互。優(yōu)點(diǎn)：程序員需掌握面向?qū)ο蟾拍睿瑢?duì)象可繼承屬性，自動(dòng)化處理應(yīng)用軟件工作。缺點(diǎn)：不支持傳統(tǒng)編程，需理解面向?qū)ο?，無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，穩(wěn)定性不確定。智能制造信息系統(tǒng)(3)軟件基礎(chǔ)智能制造信息系統(tǒng)的組成2)數(shù)據(jù)庫(kù)SMIS一般使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)組織、描述和存儲(chǔ)數(shù)據(jù),這樣的數(shù)據(jù)也稱為SQL數(shù)據(jù),這部分?jǐn)?shù)據(jù)的價(jià)值密度很高。

智能制造信息系統(tǒng)SMIS按功能結(jié)構(gòu)可分五層：智能制造信息系統(tǒng)的功能架構(gòu)智能制造信息系統(tǒng)智能制造信息系統(tǒng)的功能架構(gòu)企業(yè)為識(shí)別用戶需求而建設(shè)的各類平臺(tái),包括面向用戶的電子商務(wù)平臺(tái)、產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)平臺(tái)、制造運(yùn)行平臺(tái)、服務(wù)平臺(tái)等都需要以該層為基礎(chǔ),方能完成各類應(yīng)用軟件的交互工作,從而實(shí)現(xiàn)全體子系統(tǒng)的信息共享。1)企業(yè)計(jì)算與數(shù)據(jù)中心層:該層包括網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理系統(tǒng)、應(yīng)用軟件等,可提供企業(yè)需要的計(jì)算資源、數(shù)據(jù)服務(wù)及應(yīng)用,并具備可視化的應(yīng)用界面。智能制造信息系統(tǒng)該層有許多子系統(tǒng)軟件,包括用于完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)的CAD軟件、制訂機(jī)械加工工藝過(guò)程的CAPP軟件、對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制的CAM軟件及對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的PDM軟件等。智能制造信息系統(tǒng)的功能架構(gòu)2)生產(chǎn)設(shè)計(jì)單元系統(tǒng)層:

該層位于SMIS功能架構(gòu)的中間位置,具有承上啟下的作用。智能制造信息系統(tǒng)該層包含戰(zhàn)略管理、投資管理、財(cái)務(wù)管理、人力資源管理、資產(chǎn)管理、庫(kù)存管理、銷售管理等系統(tǒng)功能。智能制造信息系統(tǒng)的功能架構(gòu)3)企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)層:

智能制造信息系統(tǒng)智能制造信息系統(tǒng)的功能架構(gòu)該層的基本功能有資源分配及狀態(tài)管理、工序詳細(xì)調(diào)度管理、生產(chǎn)單元分配管理、過(guò)程管理、人力資源管理、維修管理、計(jì)劃管理、文檔控制、生產(chǎn)跟蹤、歷史狀態(tài)記錄與查詢、執(zhí)行分析、數(shù)據(jù)采集等。4)制造執(zhí)行系統(tǒng)層:

智能制造信息系統(tǒng)智能制造信息系統(tǒng)的功能架構(gòu)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備主要包括傳感器、智能儀表、PLC、機(jī)器人、機(jī)床、檢測(cè)設(shè)備、物流設(shè)備等,控制系統(tǒng)主要包括適用于流程制造的過(guò)程控制系統(tǒng)、適用于離散制造的單元控制系統(tǒng)和適用于運(yùn)動(dòng)控制的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)。5)生產(chǎn)控制單元系統(tǒng)層:該層主要包括生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及其控制系統(tǒng)。

智能制造信息系統(tǒng)智能制造信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.功能分析(1)數(shù)據(jù)管理功能(2)資源管理功能(3)數(shù)據(jù)可視化功能(4)控制預(yù)警功能

智能制造信息系統(tǒng)1.功能分析(1)數(shù)據(jù)管理功能智能制造信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)為保證智能制造有效性,生產(chǎn)基地車間應(yīng)被互聯(lián)網(wǎng)覆蓋,系統(tǒng)捕捉生產(chǎn)線信息。系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)建模、圖像捕捉,展現(xiàn)生產(chǎn)情況,并基于分布式架構(gòu)儲(chǔ)存、追溯數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分析應(yīng)展現(xiàn)大數(shù)據(jù)挖掘功能。

智能制造信息系統(tǒng)智能制造信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)(2)資源管理功能1.功能分析資源管理包括人力資源管理、財(cái)務(wù)管理等,需要發(fā)揮系統(tǒng)的過(guò)程性、全面性控制功能,做好多元業(yè)務(wù)信息的采集與處理。

智能制造信息系統(tǒng)智能制造信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)(3)數(shù)據(jù)可視化功能1.功能分析合理規(guī)劃數(shù)據(jù)可視化功能,在使用中,系統(tǒng)應(yīng)能夠基于可視化圖表直觀展現(xiàn)數(shù)據(jù),推動(dòng)抽象數(shù)據(jù)與可視化圖表之間的有機(jī)轉(zhuǎn)換。而且,基于這一功能,系統(tǒng)還應(yīng)能夠完成數(shù)據(jù)的初步分類和整合。

智能制造信息系統(tǒng)(4)控制預(yù)警功能1.功能分析智能制造信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)為保證系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,系統(tǒng)須具有智能控制與預(yù)警功能。系統(tǒng)的信息采集與處理功能應(yīng)覆蓋所有生產(chǎn)線,監(jiān)控所有生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài),并且,系統(tǒng)應(yīng)能夠?qū)Ξ惓Ｐ畔⒖焖僮龀鲞m當(dāng)反應(yīng)。

智能制造信息系統(tǒng)1)基礎(chǔ)設(shè)施層:該層作為制造企業(yè)建設(shè)智能化信息系統(tǒng)的基礎(chǔ),應(yīng)包括企業(yè)的硬件環(huán)境與軟件環(huán)境。硬件環(huán)境包括工作站、服務(wù)器、傳感器、機(jī)房等,軟件環(huán)境則主要由信息處理的各種軟件構(gòu)成。2.分層設(shè)計(jì)智能制造信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)SMIS一般應(yīng)采用分層體系：2)數(shù)據(jù)支撐層:該層能夠?yàn)橹圃炱髽I(yè)提供生產(chǎn)信息方面的數(shù)據(jù)服務(wù),能夠采用合理的數(shù)據(jù)架構(gòu)將制造業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中出現(xiàn)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)及時(shí)存儲(chǔ),并保障完整性,當(dāng)企業(yè)的生產(chǎn)業(yè)務(wù)改變時(shí),該層能夠及時(shí)變更數(shù)據(jù)。

智能制造信息系統(tǒng)3)技術(shù)支撐層:該層的主要作用是提供技術(shù)支持,幫助