دانلود مقاله سیستم های تولیدی کامپیوتری

تاریخچه
Cad/Cam شامل دو بخش جداگانه با نام های ذیل می باشد:
1 طراحی به کمک کامپیوتر
2 تولید به کمک کامپیوتر
این دو بخش در طی 30 سال گذشته به طور مستقل رشد کرده اند و هم اکنون هر دوی آنها با هم تحت عنوان سیستم های Cad/Cam یکپارچه شده اند.

معنای یکپارچگی این است که کلیه عملیات طراحی و تولید می تواند در یک سیستم واحد مورد نظارت و کنترل قرارگیرد.
طراحی به کمک کامپیوتر اساساً بر یک تکنیک متنوع و قدرتمند به نام گرافیک کامپیوتری استوار است.

گرافیک کامپیوتری عبارت است از ایجاد و دستکاری اشکال بر روی یک دستگاه نمایش به کمک کامپیوتر.

گرافیک کامپیوتری در سال 1950 در دانشگاه ام.آی.تی آمریکا پایه ریزی شد و اولین تصاویر ساده بر روی کامپیوتر «ویرل ویند1» نمایش داده شد.
با ظهور سخت افزار پیشرفته که حافظه و سرعت آن بالا و ارزان نیز بود، نرم افزارهای جدیدتری نیز در زمینه گرافیک بوجود آمدند.

نتیجه چنین تحولی، کاربرد روز افزون Cad در صنعت بود.

در آغاز، سیستم های Cad به صورت ایستگاه های نقشه کشی خودکاری بودند که در آن رسام های تحت کنترل کامپیوتر نقشه های مهندسی را تولید می نمودند.

امروزه سیستم های Cad می توانند به مراتب بیشتر از نقشه کشی عادی کار انجام دهند.

برخی از سیستم ها دارای قابلیت های تحلیلی نیز هستند.

برای نمونه نرم افزارهایی از Cad وجود دارند که با روش المان محدود می توانند قطعات را از نظر مسائل تنش، حرارت و مسائل مکانیکی مورد تجزیه و تحلیل قرار دهند.

همچنین نرم افزارهایی از Cad وجود دارند که می توانند حرکت قطعات را نیز مورد مطالعه قرار دهند.
تولید به کمک کامپیوتر اساساً با ظهور کنترل عددی یا NC مطرح شد.

در اواخر دهه40 فردی به نام جان پارسونز روشی خاص برای کنترل یک ماشین ابزار ابداع کرد.

در روش او کارت های سوراخ شده به کار برده شده بود تا اطلاعات مختصاتی حرکت ماشین با آن ارائه گردد.

در این حالت، امکان انجام ماشین کاری روی سطوح مورد نظر توسط ماشین میسر می شد.

با مشخص شدن مقادیر عددی برای حرکت محور ماشین ابزار، تحولی در حرکت مکانی ماشین ابزار ایجاد شد.

اولین نمونه ماشین NC در سال 1952 ساخته شد تا بتواند توانایی های آن را بیان کند.

سپس، سازندگان ابزار و صنایع تولیدی متحداً ماشین های NC جدیدی متناسب با نیازهایشان ساختند.

در اواخر دهه 50 کامپیوترها در دسترس بودند و مسلم شده بود که آنها می توانند مقادیر عددی مورد لزوم ماشین های کنترل عددی را تولید نمایند.
در این مرحله، نیروی هوایی آمریکا با پرداخت مبالغ زیادی به دانشگاه ام.آی.تی خواستار طراحی یک برنامه نویسی قطعه شد که بتواند برای تعریف حرکات هندسی ابزار، در ماشینهای کنترل عددی به کار گرفته شود.

نتیجه این کار پیدایش زبان APT شد که امروز بعنوان زبان استاندارد ماشین NC شناخته شده است.

چرخه محصول و Cad/Cam
برای اینکه قلمرو Cad/Cam در عملیات یک شرکت تولیدی درک گردد، لازم است فعالیتها و عملکردهای گوناگونی که باید در طراحی و ساخت یک محصول انجام گیرد، مورد بررسی قرار گیرند.

چرخه مذکور از مشتریان و بازارهایی که متقاضی محصول هستند، شروع می گردد.

اگر مشتریان و بازارها به عنوان مجموعه بزرگی از صنایع و بازارهای مصرفی تلقی گردند، واقعی تر از تلقی آن به عنوان یک بازار انحصاری است.

با توجه به گروه خاص مشتریان، تفاوت هایی در روش فعال کردن چرخه محصول وجود خواهد داشت.

در برخی موارد وظایف طراحی توسط مشتری صورت پذیرفته و تولید نیز توسط یک شرکت دیگر انجام می گیرد.

در برخی موارد دیگر، طراحی و تولید توسط یک شرکت صورت می گیرد.

مورد هرچه که باشد، چرخه محصول با یک مفهوم با یک ایده محصول شروع می شود.

این مفهوم پرورانده می شود، پالایش می یابد، تجزیه و تحلیل می گردد، بهبود می یابد و در طی فرآیند مهندسی طراحی به یک نقشه برای تولید ترجمه می گردد.

نقشه مذکور توسط ترسیم مجموعه ای از نقشه های مهندسی که چگونگی تولید را نشان می دهد، مستند سازی می شود.

این مستندات مجموعه ای از مشخصات را نشان می دهد که چگونگی انجام تولید را بیان می کنند.

فعالیت های مهم بعدی ساخت محصول است.

یک «برنامه فرآیند ساخت» توالی یا ترتیب عملیات مورد نیاز برای ساخت محصول را مشخص می کند.

برخی اوقات تجهیزات و ابزار جدیدی لازم است تا محصول جدید ساخته شود.

گام«زمانبندی» زمان طراحی محصول و تکمیل تولید را ارائه می دهد و شرکت را متعهد می سازد تا مقادیر مشخصی از محصول را در زمان های مشخصی تولید کند.

وقتی تمام این طرح تدوین شد، محصول تولید می شود و به دنبال آن آزمایش کیفیت بر روی آن صورت می پذیرد و به مشتری تحویل داده می شود.

تأثیر Cad/Cam در تمام فعالیتهای گوناگون چرخه محصول آشکار است.

مزایای Cad/Cam 1 Cad می تواند تعداد مراحل لازم در فرآیند طراحی یک محصول را به طور فاحشی کاهش دهد و هر مرحله از طراحی را برای طراح محصول بسیار آسان سازد.

در نتیجه، خروجی کاری طراح زیاد شده و از شروع ایده اولیه محصول تا آماده شدن طرح آن، زمان بسیاری صرفه جویی می گردد.

2 Cad موجب می شود تا یک طرح به طور صحیح ارائه گردد و ابزارهای گسترده ای برای طراح آماده گردد تا طرح را به طور گرافیکی متناسب با نقطه نظرات ذهنی اش دستکاری نماید.

با این انعطاف پذیری در دستکاری نقشه یک طرح، طراح به راحتی می تواند نگرش عمیقی بر روی مسائل پیچیده ناشی از طرح داشته باشد.

این امر موجب می شود که طراح تصمیمات بهتری اتخاذ کند و به سوی واقعیت های مورد نظر در ایده نزدیکتر شود و احتمال خطا کم گردد.

3 Cam می تواند از طرق گوناگون بهره وری کارگاه را شدیداً افزایش دهد.

Cam می تواند برنامه های NC را به طور خودکار تولید کند؛ بگونه ای که خطایی در آن نباشد.

4 با Cam ، زمان بندی قطعات کار و ابزارها در طول ایستگاه های تولید ساده تر صورت می پذیرد.

کاربرد Cad/Cam گرافیک کامپیوتری محاوره ای که نوعی ارتباط متقابل انسان و کامپیوتر در ترسیم خواستگاه های مهندسی روی صفحه تصویر است و در واقع اساس کار سیستم های Cad می باشد، بطور گسترده ای در بسیاری از زمینه های گوناگون علوم و تکنولوژی به کار گرفته شده است.

مخصوصاً وقتی شرح یک ایده یا طرح علمی مطرح است، «نقشه هایی» که با گرافیک کامپیوتری ترسیم شده اند، اهمیت حیاتی پیدا می کنند برخی کاربردهای گرافیک کامپیوتری را می توان در قالب های ذیل طبقه بندی کرد: مطالعه ساختارهای مولکولی در شیمی تحقیقات پزشکی انیمیشن شبیه سازی پرواز هواپیما طراحی ساختاری در هواپیما صنایع کشتی و اتومبیل سازی طراحی مدارهای مجتمع و تخته مدارهای چاپی در صنعت الکترونیک برنامه ریزی شهری و طراحی معماری مسیردهی و تهیه جانمای لوله ها در طراحی کارخانه شیمیایی آماده سازی اطلاعات مش بندی شده، برای تجزیه و تحلیل و ترسیم المانهای محدود.

پیاده سازی یک سیستم Cad دلایل عدیده ای برای پیاده سازی یک سیستم طراحی به کمک کامپیوتر در جوار توانمندیهای بشری وجود دارد که اهم آنها عبارتند از: افزودن بهره وری طراح: این بهره وری از طریق کمک کردن به طراح برای تصور محصول و قطعات زیر مجموعه آن و کم کردن زمان ترکیب، تجزیه و تحلیل و مستندسازی طرح صورت می پذیرد.

بهبود کیفیت طرح: یک سیستم Cad تجزیه و تحلیل مهندسی بهتری را ممکن می سازد و تعداد شق ها و تنوعات طرح را بیشتر میکند.

علاوه بر آن ، خطاهای طراحی نیز در طول کار کاهش می یابد.

این عوامل موجب به وجود آمدن طرح بهتری از دید صحت و دقت می گردد.

بهبود ارتباطات: استفاده از سیستم Cad نقشه کشی مهندسی، استاندارد سازی در نقشه ها، مستند سازی بهتر طرح، خطاهای اندک ترسیم و خوانایی را به ارمغان دارد.

ایجاد بانک اطلاعاتی برای تولید: در فرآیند ایجاد مستندات طرح محصول که شامل هندسه و ابعاد طرح و مؤلفه های آن، مشخصات مواد برای مؤلفه ها، لیست مواد، و غیره است، اکثر اطلاعات مورد نیاز برای تولید محصول نیز ایجاد می گردد.

فرآیند طراحی فرآیند طراحی محصول عملی تکراری می باشد، و دارای شش مرحله زیر است: تشخیص نیاز تعریف مسئله ترکیب تجزیه و تحلیل و بهینه سازی ارزیابی ارائه با ارائه تصویری مختصر، به شرح ذیل می توان نقش و عملکرد هر یک از این مراحل شش گانه را بیان کرد: وقتی فردی درک کند که مسئله یا مشکلی وجود دارد و باید اقدام درستی برای حل آن اتخاذ گردد، «تشخیص نیاز» صورت گرفته است.

مثلاً وقتی فروشنده ای به این درک رسید که محصول جدید باید به بازار عرضه گردد، نیاز تشخیص داده شده است.

«تعریف مسئله» مستلزم تعریف مشخصه کامل محصولی است که باید طراحی گردد.

این مشخصه شامل ویژگی های فیزیکی، عملکردی، هزینه، کیفیت، و کارایی عملیاتی است.

«ترکیب» و «تجزیه و تحلیل» بسیار به همدیگر مربوط بوده و شدیداً در فرآیند طراحی تکراری هستند.

مؤلفه یا زیر سیستمی از کل یک سیستم توسط طراح تصور می شود، تجزیه و تحلیل می گردد و در این تجزیه و تحلیل بهبود می یابد و مجدداً طراحی می شود.

این فرآیند تا بهینه شدن طرح با توجه به محدودیت های موجود برای طراح تکرار می شود.

مؤلفه ها و زیر سیستم ها درون سیستم نهایی با روش مشابه و تکراری ترکیب می شوند.

«ارزیابی» مربوط است به اندازه گیری طرح با توجه به مشخصه های ایجاد شده در مرحله تعریف مسئله.

آخرین مرحله فرآیند طراحی، «ارائه طرح» است.

این مرحله شامل مستند سازی طرح با ابزارهایی چون نقشه ها، مشخصه های مواد، لیست های مجموعه و غیره است.

اساساًَ مستند سازی نیازمند ایجاد یک پایگاه اطلاعاتی طرح است.

کاربرد کامپیوترها برای طراحی کارهای گوناگون طراحی را که به وسیله یک سیستم مدرن طراحی به کمک کامپیوتر انجام می گیرند، می توان به چهار زمینه عملیاتی زیر گروه بندی نمود: مدلسازی هندسی تجزیه و تحلیل مهندسی مرور و ارزیابی طرح نقشه کشی خودکار زمینه های چهارگانه اشاره شده در فوق دربرگیرنده چهار فاز نهایی فرآیند طراحی اند.

کاربرد کامپیوترها در فرآیند طراحی مدلسازی هندسی را می توان در ارتباط با مراحل ترکیب دانست که در آن پروژه طراحی فیزیکی بر روی سیستم گرافیک کامپیوتری شکل می گیرد.

تجزیه و تحلیل مهندسی مربوط است به مرحله چهارم یا تجزیه و تحلیل و بهینه سازی طرح.

مرور و ارزیابی طرح، پنجمین مرحله در رویه عمومی طراحی است.

ترسیم خودکار شامل رویه ای است برای تبدیل اطلاعات تصویری طرح موجود در حافظه کامپیوتر به یک نوشته کتبی.

این مرحله روش مهمی را برای ارائه طرح یا مرحله ششم نشان می دهد.

در زیر به تشریح عملکردهای چهارگانه فرآیند طراحی توسط کامپیوتر می پردازیم مدلسازی هندسی در طراحی به کمک کامپیوتر، فرآیند مدلسازی هندسی در برگیرنده شرح ریاضی و هندسی قطعه مورد طراحی است؛ به گونه أی که کامپیوتر بتواند آن را درک کند.

این شرح ریاضی اجازه می دهد که تصویر قطعه کار بر روی یک ترمینال گرافیکی نمایش داده شده و دستکاری گردد.

نرم افزاری که قابلیت های مدل سازی سه بعدی را فراهم می آورد باید به گونه أی طراحی شده باشد که کامپیوتر و طراح بتوانند با هم ارتباط متقابل و خوبی داشته باشند.

برای به کارگیری مدلسازی سه بعدی، طراح تصویر گرافیکی قطعه را روی صفحه نمایش سیستم Cad با بهره گیری از سه نوع فرمان مختلف ایجاد می کند.

اولین نوع فرمان، اجزای بنیادی هندسی مانند نقاط، خطوط و دوایر را تولید می کند.

دومین نوع فرمان، برای انجام اندازه گذاری، دوران، یا تبدیلات این اجزاء به کار می رود.

سومین نوع فرمان، موجب می شود که اجزای گوناگون به هم پیوسته و شکل مطلوب قطعه را روی سیستم Cad ایجاد کند.

در طول این فرآیند مدلسازی هندسی، کامپیوتر فرامین را به مدل ریاضی تبدیل می کند ، به صورت یک پرونده ذخیره می نماید، و آن را به شکل یک تصویر بر روی صفحه نمایش نشان می دهد.

مدل مذکور بعداً می تواند جهت مرور، تجزیه و تحلیل، یا تغییر فراخوانده شود.

روش های گوناگونی برای نمایش یک قطعه در مدل هندسی وجود دارد.

مبنایی ترین و ساده ترین روش از قاب های سیم بندی یا اسکلت خطی جهت نمایش قطعه استفاده می کند در این روش که تصویری از عملکردش در شکل ارائه شده، قطعه کار توسط خطوط متقاطع یک پرسپکتیو نمایش داده می شود.

مثالی از قطعه ای که با روش قاب سیم بندی طراحی و ترسیم شده است این روش مدلسازی بر اساس قابلیت سیستم گرافیکی به سه نوع تقسیم می شود.

2D: نمایش دو بعدی برای نمایش یک قطعه به صورت مسطح.

2.5D: در این روش با استفاده از موضوعات دو بعدی می توان یک سری اجسام سه بعدی تهیه نمود.

اگر چه مدل دارای ویژگی های یک جسم سه بعدی است اما سادگی هندسی دیواره های کناری آن، موجب می شود که مدل به صورت 5/2 بعدی تلقی شود.

3D: مدلسازی کامل سه بعدی یک قطعه با هندسه پیچیده.

برخی اوقات حتی نمایش قاب سیم بندی و اسکلت گون سه بعدی یک قطعه برای اشکال پیچیده کافی نیست.

مدل های سیم بندی می توانند توسط چندین روش گوناگون بهبود یابند.

شکل همان قطعه قبلی با دو امکان بهبود را نشان می دهد.

اولین بهبود خطوط تیره را استفاده می کند تا لبه های جلوی قطعه را به تصویر بکشد.

به عبارتی لبه هایی را که از نمای روبرو نامرئی هستند، را مد نظر دارد.

دومین بهبود، خطوط پنهان را کاملاً پاک می کند.

از این رو تصویر کمتر شلوغ می گردد.

مدل سیم بندی و حذف خطوط پنهان برخی سیستم ها این خطوط پنهان را به طور خودکار حذف می کنند.

بهبود دیگر مدل سیم بندی مستلزم ارائه نمایش«سطوحی» است که قطعه را ظاهراً«توپر» و صلب نشان می دهد.

پیشرفته ترین روش مدلسازی، مدلسازی هندسی جامد یا «مدلسازی توپر» در ابعاد سه گانه است.

این روش نوعاً از اشکال هندسی توپر متشکل از عناصر اولیه استفاده می کند تا قطعه را بسازد .

مدل توپر یک قطعه تجزیه و تحلیل مهندسی در تدوین یک طرح مهندسی، برای دستیابی به اهداف خاص فنی برخی تجزیه و تحلیل های علمی ضروری است.

گونه هایی از این تجزیه و تحلیل ها ممکن است شامل محاسبات فشارـ کشش، محاسبات انتقال حرارت، یا به کارگیری معادلات برای شرح رفتار دینامیکی سیستم در حال طراحی باشد.

بدین منظور نرم افزارهای تحلیل مهندسی همه منظوره ای وجود دارد.

سیستم های Cad/Cam غالباً دارای چنین نوع نرم افزارهایی هستند و یا می توانند به آنها مرتبط شوند.

تجزیه و تحلیل مهندسی دوگانه عبارتند از: تجزیه و تحلیل خصوصیات جرمی تجزیه و تحلیل المان محدود قدرتمندترین ویژگی تحلیلی یک سیستم Cad را می توان روش المان محدود ذکر نمود.

با این روش، قطعه مورد نظر به تعداد زیادی المان های محدود که معمولا به اشکال مستطیلی یا مثلثی هستند و یک شبکه متداخل از گره های متمرکز را شکل می دهند، تقسیم می گردد.

با استفاده از کامپیوتری که قدرت محاسباتی خوبی داشته باشد، کل قطعه برای درک فشار _ کشش، انتقال حرارت، و سایر ویژگی ها از طریق محاسبه رفتار هر گره مورد تجزیه و تحلیل قرار میگیرد.

با مشخص کردن رفتار این گره های مرتبط، رفتار کل قطعه به دست می آید.

برخی سیستم های Cad دارای این قابلیت هستند که می توانند گره ها و ساختار شبکه ای یک قطعه مشخص را به طور خودکار تعریف کنند.

کاربر فقط پارامترهای مشخصی را برای مدل المان محدود تعریف می کند و سیستم Cad محاسبات را انجام می دهد.

خروجی تحلیل المان محدود نیز به طور گرافیکی و رنگی نمایش داده می شود.

ایجاد پایگاه اطلاعاتی تولید دلیل مهم دیگر به کارگیری CAD این است که سیستم CAD پایگاه اطلاعاتی مورد نیاز تولید محصول را به وجود می آورد .

در گذشته ، طراحی محصول از فعالیتهای مربوط به تولید جدا بود در یک سیستم منسجم CAD/ CAM رابطه مستقیمی میان طراحی محصول و تولید وجود دارد .CAD/ CAM نه تنها فازهای طراحی و تولید را خود کار کرده است ، بلکه سبب خودکاری انتقال از طرح به تولید نیز شده است .

گونه هایی از سیستم کامپیوتری ایجاد شده اند تا اطلاعات و مستندات مورد نیاز برای برنامه ریزی و مدیریت عملیات تولید محصول را بوجود آورند .

در این فعالیتها ، پایگاه اطلاعاتی تولید گونه ای از پایگاه های اطلاعاتی CAD/ CAM می باشد .

این پایگاه شامل تمام اطلاعات مربوط به محصول از دید طراحی است ، از اطلاعات هندسی ، لیست مواد و قطعات ، مشخصات مواد و غیره گرفته تا اطلاعات اضافی مورد نیاز برای تولید .

مزایای طراحی به کمک کامپیوتر ( CAD) 1 ـ بهره وری مهندسی 2 ـ کاهش زمان طراحی و تولید 3 ـ کاهش تعداد پرسنل حوزه مهندسی 4 ـ سهولت انجام تغییرات مورد نظر مشتری 5 ـ کاهش خطاهای طراحی و تولید 6 ـ بهبود صحت طراحی 7 ـ تشخیص آسان روابط اجزای قطعه در مرحله تحلیل 8 ـ کمک به آماده سازی مستندات 9 ـ بهبود یا بیشتر شدن استاندارد طراحی 10 ـ آماده سازی طرح های بهتر 11 ـ بهبود بهره وری در طراحی ابزار 12 ـ دانش بهتر در مورد هزینه طرح و تولید 13 ـ کاهش زمان آموزش نقشه کشی و برنامه نویسی NC 14 ـ کاهش خطا در برنامه نویسی NC 15 ـ ایجاد تناسب میان نقشه و روش های تولید 16 ـ کاهش زمان ماشین کاری و مواد از طریق بهینه سازی الگوریتم ها 17 ـ کارایی بیشتر در مدیریت پرسنل طراحی 18 ـ ایجاد ارتباط بیشتر و هماهنگی میان مهندسان ، طراحان ، نقشه کشان ، مدیریت و سایر گروه های پروژه .

بهبود بهره وری در طراحی افزایش بهره وری برای یک شرکت می تواند به معنای کاهش نیازمندی های پرسنلی بر روی یک پروژه و قرار گرفتن شرکت در یک موقعیت رقابتی مطلوب باشد .

تغییر در بهره وری موجب کاهش هزینه و بهبود زمان پاسخ به پروژه ها می گردد .

این بهبود میتواند واحدهای مختلف شرکت از جمله طراحی را نیز در بر گیرد .

بهبود بهره وری در طراحی و تولید به کمک کامپیوتر نسبت به فرآیند طراحی سنتی به عوامل زیر بستگی دارد : ـ پیچیدگی نقشه مهندسی ـ میزان جزئیات مورد نیاز در نقشه کشی ـ درجه تکرار پذیری در قطعات طراحی شده ـ درجه تقارن در قطعات مورد طراحی بدیهی است هرچه عمق و گستردگی عوامل فوق افزایش یابند امتیاز بهره وری CADبیشتر می گردد .

مساعدتی که طراحی به کمک کامپیوتر میتواند به فرآیند ساخت بدهد فعالیتهای ساخت قطعات نیز می توانند بهره فراوانی از توانمندیهای CAD بگیرند از جمله اینکه پایگاه اطلاعاتی CAD / CAM برای برنامه ریزی و کنترل ساخت به علاوه طراحی به کار می رود .

استفاده های متنوعی که ساخت می تواند از CAD ببرد ، عبارتند از : ـ طراحی ابزار و قید و بست برای ساخت ـ برنامه نویسی NC ـ برنامه ریزی فرآیند ساخت به کمک کامپیوتر ـ تدارک لیست زیر مجموعه های لازم برای ساخت که توسطCAD تهیه شده اند ـ بازرسی به کمک کامپیوتر ـ برنامه ریزی فعالیتهای روباتیک ـ تکنولوژی گروهی ـ کوتاهترین زمان تولید از طریق زمانبندی بهتر .

استفاده فوق عمدتا از پایگاه اطلاعاتی CAD CAM که چهار چوب آن به هنگام طراحی به کمک کامپیوتر پی ریزی شده ،حاصل می شود مثالی از کاربرد CAD در معماری CAD می تواند برای حل مسائل طراحی و مهندسی در معماری و کاربرد های ساختمانی نیز مورد استفاده قرار گیرد .

کاربرد CAD در پزشکی امروزه استفاده از CAD منحصر به طراحی و تولید نیست ، بلکه در سایر زمینه ها از جمله در دنیای پزشکی نیز مصارف بسیاری دارد .

اطلاعات به دست آمده از طریق برخی سی تی اسکن ها توسط کامپیوتر های CAD مورد استفاده قرار می گیرد و پزشک معالج می تواند نمای سه بعدی فوق را از تمامی جنبه ها ارزیابی قرار دهد و بررسی های قبل از عمل جراحی را تحقق بخشد .

سیستم های تولیدی یکپارچه کامپیوتری در صنایع تولیدی که محصولات قطعه تولید می کنند ، خودکارترین شکل تولید ، سیستم تولیدی یکپارچه شده کامپیوتری است .

در گذر زمان نامهای گوناگون دیگری مثل سیستم تولیدی با انعطاف FMS تولید با ماموریت متغیر VMM و سیستم تولیدی کامپیوتری شده CMS نیز به این سیستم ها داده شد .

عناوین گوناگون فوق همگی به یک سیستم تولیدی اشاره می کنند که حاوی گروهی از ماشین های NC مرتبط با یکدیگر است .

این NC ها توسط کامپیوتر کنترل شده و در درون آنها مواد نیز به کمک یک سیستم حمل و نقل میان آنها توزیع می گردد .

سیستم های تولیدی یکپارچه کامپیوتری CIMS بسیاری از تکنولوژی های CAD/CAM را به اشکال مختلف بکار می گیرند .

این تکنولوژی ها عبارتند از : کنترل عددی کامپیوتری CNC کنترل عددی مستقیم DNC کنترل فرایند کامپیوتری CPC مدیریت یکپارچه کامپیوتری تولید CIPM روشهای بازرسی خودکار AIN روبات های صنعتی هر یک از سیستم های یکپارچه شده کامپیوتری بگونه ای طراحی شده اند که نیازمندیهای تولیدی خاصی از شرکت را تامین کند .

از این رو تفاوتهایی میان طراحی های این سیستم ها می توان مشاهده کرد .

برای مثال بسیاری از سیستم های فعلی CIM ، از روبات ها بهره گیری مستقیم نمی کنند .

بکارگیری روبات های صنعتی بعنوان یک جزء کار در این سیستم های تولیدی نوعی تلاش جدید به شمار می رود .

این سیستم ها بگونه ای طراحی شده اند که فاصله میان خطوط انتقال تولید و ماشین های NC با تولید اندک را پر کنند .

موقعیت مربوط به این سیستم ها در مقایسه با سایر گونه های تولیدی در شکل به تصویر کشیده شده است .

راهنمایی های کاربردی برای سیستم تولیدی منسجم شده کامپیوتری خطوط انتقال وقتی کارا هستند که قطعات در حجم زیاد و نرخ خروجی بالا تولید شوند ضرورت مشابهت قطعات محدودیت این حالت تولید به شمار می رود .

این خطوط کاملاً مکانیکی و غیر قابل انعطاف بوده و نمی توانند تغییر در طراحی قطعات را تحمل کنند .

تغییر در طراحی قطعه نیازمند تغییر خط یا تجهیز آن است .

اگر تغییرات طراحی وسیع باشد ، ممکن است خط قدیمی شود .

از طرف دیگر ، ماشین هایNC برای«تولید دسته ای» کوچک مناسب هستند چون آنها می توانند براحتی تغییر برنامه دهند تا تغییرات طراحی قطعه را تحمل کنند .

بر حسب کارآیی و بهره وری تولیدی ، یک فاصله خالی میان ماشین های تولید با نرخ بالا و ماشین های NC قابل انعطاف وجود دارد.

این فاصله شامل قطعاتی است که در حجم های متوسط تولید می شوند .

این قطعات دارای هندسه نسبتاً پیچیده هستند و تجهیزات باید بطور کافی قابل انعطاف باشند تا تنوع طراحی های قطعه را تحت پوشش قرار دهند .

خطوط انتقال به دلیل عدم انعطافشان برای این کاربرد مناسب نیستند .

ماشین های NC نیز برای این کاربرد مناسب نیستند چون نرخ تولیدشان بسیار پایین است .

راه حل این مشکل ، تولید متوسط سیستم های CIM است .

در ادامه انواع و اجزاء سیستم های CIM بعلاوه منافع کاربردی آنها مد نظر قرار می گیرند .

انواع سیستم های تولیدی محدوده میانی در شکل قبل تنوع متوسط قطعه و تنوع متوسط تولید را تحت پوشش قرار می دهد و می تواند به مقوله هایی مجزا تقسیم گردد .

این مقوله ها سطوح متفاوت سازش میان هدف انعطاف پذیر در مقابل ظرفیت تولید را بیان می کنند .

شرکت کرنی و تروکر سه سیستم تولیدی تعریف می کند تا تنوع نیازهای پردازشی در محدوده میانی را تامین کند .

این سیستم ها عبارتند از : 1 ـ سیستم تولیدی خاص 2 ـ سلول تولیدی 3 ـ سیستم تولیدی قابل انعطاف خطوط راهنمای کاربرد عمومی هر سه نوع سیستم فوق در شکل زیر شرح داده شده است.

راهنمایی های کاربردی برای سه نوع تولید منسجم کامپیوتری سیستم تولیدی خاص کم انعطاف ترین سیستم CIM به شمار می رود .

این سیستم برای این منظور طراحی شده است ، تا تعداد بسیار محدود قطعات مثلاً 2 تا 8 قطعه را در یک خانواده تولیدی بسازد .

در نقطه مقابل محدوده حجم متوسط ، سلول تولیدی است .

این سیستم انعطاف پذیرترین نوع به شمار می رود ولی پایین ترین نرخ تولید را دارد.

تعداد قطعات متفاوت تولید شده در سلول ممکن است 40 تا 800 باشد .

سیستم CIM محدوده ای از تولید را نشان می دهد که حجم تنوع در آن « متوسط» است .

یک FMS بکار می رود تا خانواده های خاصی از قطعات را پردازش کند .

4 تا 100 شماره قطعه متفاوت معمول این سیستم است.

نرخ تولید 40 تا 2000 قطعه در سال است .

نمونه یک FMS در شکل زیر نشان داده شده است .

در سیستم FMS قطعات کار در یک مکان مرکزی بارگیری یا پیاده می شوند .

از سینی هایی برای انتقال قطعات ما بین ماشین ها بهره گرفته می شود .

وقتی قطعه در سیستم حمل قطعه بارگیری شد ، بطور خودکار به ایستگاههای خاص مورد نیاز در پردازش آن هدایت مسیر می شود .

برای هر نوع قطعه متفاوت ، مسیر دهی ممکن است متفاوت بوده و عملیات و ابزار مورد نیاز هر ایستگاه نیز تغییر کند .

هماهنگی و کنترل فعالیت های حمل قطعات و پردازش آنها تحت فرمان کامپیوتر صورت می گیرد .

نیروی انسانی لازم است تا CIM را راه اندازی کند .

در میان وظایف آنها سوار و پیاده کردن قطعات ، تعویض ابزارها ، آماده سازی ابزارها ، برنامه نویسی سیستم کامپیوتری را می توان نام برد .

یک سیستم CIM شامل اجزاء اساسی زیر است : 1 ـ ماشین های ابزار و تجهیزات مربوطه 2 ـ سیستم حمل کننده مواد 3 ـ سیستم کامپیوتری 4 ـ نیروی انسانی که هر یک به نوبه خود بخشی از توانمندهای مجموعه را بعهده می گیرند .

ماشین های ابزار و تجهیزاتی که یک سیستم CIM را تشکیل می دهند عبارتند از : ماشین های ابزار استاندارد CNC ماشین های ابزار تک منظوره آماده سازی ابزار برای این ماشین ها حساسه های بازرسی که برای مقاصد کسب اطلاعات همراه با ماشین ها بکار می روند .

انتخاب ماشین های خاص که سیستم CIM را تشکیل دهند به نیازمندیهای پردازشی که باید توسط سیستم انجام شود بستگی دارد .

این نیازهای پردازشی بر نوع سیستم حمل کننده قطعات نیز تأثیر دارند.

برخی عوامل که نیازهای پردازشی را تعریف می کنند عبارتند از : اندازه قطعه ، شکل قطعه ، تنوع قطعه ، چرخه عمر محصول ، قطعات آینده عملیاتی غیر از ماشین کاری .

سیستم حمل قطعات مکانیزم حمل قطعاتی که در یک سیستم CIM باید طراحی شود غالباً دو وظیفه جابجایی و تنظیم را به عهده می گیرد : اولین وظیفه ، جابجا کردن قطعات مابین ماشین ها می باشد .

میزان کردن و قرار دادن قطعات برای پردازش در مقابل ماشین هاست .

به این دو وظیفه سیستم حمل اولیه و سیستم حمل ثانویه نیز می گویند .

سیستم حمل اولیه برای جابجایی قطعات مابین ماشین های ابزار CIM بکار می رود .

سیستم حمل ثانویه قطعات باید قطعات را به ماشین های ابزار مستقل در سیستم CIM ارائه دهد .

سیستم حمل ثانویه عموماً حاوی مکانیزم انتقال برای هر ماشین است .

ابتکار نسبتاً جدید که در طراحی سیستم های انعطاف پذیر تولیدی بوجود آمده است شامل بکارگیری روبات های صنعتی برای انجام کار مشکل جابجایی قطعات است.

هندسه قطعات مورد پردازش در سیستم CIM تاثیر بزرگی بر نوع سیستم حمل دارد .

قطعات استوانه ای برای جابجایی بوسیله روبات ها بسیار مناسب هستند.

روبات در مرکز گروهی از ماشین های ابزار قرار می گیرد و قطعات را از یک ماشین به ماشین بعدی جابجا می کند.

قطعات منشوری را که معمولاً سنگین نیز هستند را نمی توان توسط روبات جابجا کرد برای آنها از سینی یا سیستم های دیگر حمل استفاده می شود .

باید میان فعالیتهای سیستم حمل مواد و ماشین های ابزار سیستم CIM هماهنگی وجود داشته باشد .

این هماهنگی توسط سیستم کنترل کامپیوتری صورت می گیرد.

هشت وظیفه مهم سیستم کنترل کامپیوتری CIM عبارتند از : 1 ـ کنترل ماشین 2 ـ کنترل عددی مستقیم 3 ـ کنترل تولید 4 ـ کنترل ترافیک 5 ـ کنترل رفت و برگشتی 6 ـ نظارت سیستم حمل قطعه 7 ـ کنترل ابزار 8 ـ نظارت و گزارش دهی کارآیی سیستم .

نیروی انسانی در سیستم تولید سیستم CIM را می توان یک تسهیلات تولیدی کاملاً خودکار دانست با این حال منابع انسانی گوناگونی برای راه اندازی سیستم مورد نیاز است .

اصولاً برای اداره نگهداری و سرویس سیستم CIM پرسنل لازم است نیازمندی های پرسنلی زیر برای یک سیستم تولیدی منسجم کامپیوتری وجود دارد .

1 ـ مدیریت سیستم 2 ـ تکنسین الکترونیک 3 ـ تکنسین مکانیک / هیدرولیک 4 ـ تدارک کننده ابزار 5 ـ آماده کننده قید و بست 6 ـ سوار / پیاده کننده قطعات 7 ـ کاربر سیار .

علاوه بر این هفت وظیفه عملیاتی ، برنامه نویسان قطعه برای ماشین NC ، برنامه نویسان کامپیوتر و پرسنل مورد نیاز برای آماده سازی برنامه ها نیز لازم هستند تا سیستم کامپیوتری تولید را کنترل و کارآیی را نظارت کنند .

مزایای سیستم های CIM سیستم های CIM وقتی در شرایط مناسب بکار روند منافع زیر را در بر دارند : 1 ـ افزایش بهره گیری از ماشین .

2 ـ کاهش نیروی انسانی مستقیم یا غیر مستقیم .

3 ـ کاهش زمان تولید .

4 ـ کاهش موجودی در جریان .

5 ـ قابلیت انعطاف پذیری با زمانبندی تولید .