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鋼結構零件生產CAM/MIS集成制造系統

時間:2011-05-23 08:41:07 來源:未知
據有關資料介紹，焊接鋼結構消耗的鋼材約占全部鋼鐵消費量的45%。因此焊接鋼結構及其零件的生產技術進步具有重大的經濟效益。

    目前在造船廠和重型機械廠生產焊接鋼結構板材零件，采用數控切割工藝（包括火焰，等離子，激光）歷史已經很長。很多工廠把數控切割方法作為主要的板材零件生產工藝。

    在焊接鋼結構生產領域，生產和技術準備工作對提高質量，提高綜合生產效率，提高材料利用率影響很大；具體地說就是放樣，數控切割編程，排料，生產設計和工藝設計工作。

    焊接鋼結構的設計，生產準備的工作流程和一般現狀如圖1 所示：

圖1

    實際工作的情況可以分成幾個類型或階段：

    1。停留在傳統手工操作的方式。除數控切割程序編制和排料使用了孤立的計算機外，設計人員向工藝人員和生產設計人員，工藝人員和生產設計人員向數控切割程序編制排料人員傳遞信息基本上依靠藍圖或手工編制的切割程序清單。

    2。在設計人員，工藝人員和數控切割程序排料人員均已使用了計算機輔助完成工作的情況下，沒有利用網絡和數據庫等實現數據共享。三個工作階段都是孤立地完成的。

    3。在設計人員，工藝人員和數控切割程序排料人員均已使用了計算機輔助完成工作的情況下，利用計算機網絡和數據庫及管理程序實現圖紙信息和屬性數據共享。三個工作階段都是有機結合完成的。在設計，生產設計階段都和管理信息系統緊密結合，形成CAD/CAM/MIS 集成的人機結合的系統。

    在 1 階段，突出的缺點是信息傳遞慢，手工設計焊接鋼結構圖紙比例難于準確,造成圖紙尺寸問題多，理解圖紙，修改補充圖紙和放樣工作量大，周期長，工作不易檢驗復核，差錯多。因此嚴重制約了鋼結構生產效率和效益的提高。

    在 2 階段，缺點是沒有利用網絡和數據庫等實現數據共享。存在大量重復勞動，因此也帶來出錯的機會和技術準備周期難以縮短。由于設計人員提供數據的的主要手段仍然是藍圖，對CAD圖的比例等質量要求不高。放樣或生產設計人員難以直接利用CAD圖，圖紙尺寸工藝問題仍然難以得到根本解決，后道工序難以提高效率。

    第 3 階段和第 2 階段的最主要的區別在于：設計圖紙包括零件圖的 CAD 圖形和各種屬性數據利用計算機網絡和數據庫在設計人員，工藝及生產設計人員，數控切割程序編制人員乃至生產組織管理人員之間共享。因此可以最大限度地減少傳統工作方式數據傳遞過程耗費的時間和產生的差錯。因為后道工序的工作人員需要直接利用前道工序工作人員在計算機內提供的 CAD 圖和各種屬性數據，這樣就對設計圖紙和零件圖提出了嚴格的尺寸比例準確的要求。在設計，生產設計階段都和管理信息系統緊密結合，形成 CAD/CAM/MIS 集成的人機結合的系統，意味著每個工作人員都對計算機內的自己輸入的數據負責，也只有自己負責輸入，修改和刪除。和管理信息系統結合意味著挖掘最后可能存在的生產潛力。為最大限度地提高效益鋪平道路。

    我們在建立鋼結構的計算機輔助 CAM/MIS 集成系統方面做了一些工作。初步開發成功了一個鋼結構及其他板材零件數控切割加工的計算機輔助制造和輔助管理的集成制造系統軟件—— SSCAM 2.0 版。SSCAM 是在一個大型的多品種小批量重型機械類鋼結構生產單位背景下開發的。我們作為從事數控切割加工編程的生產第一線的工作人員，在使用引進的德國 ESAB 公司的數控火焰切割機及其配套軟件 COLUMBUS 時，深入了解了該數控切割機和COLUMBUS 軟件，吸收其優點自行開發了 SSCAM 系統。SSCAM 適合采用火焰，等離子，激光，高壓水等數控切割工藝生產鋼板或其他板材零件的生產廠使用。#p#分頁標題#e#

    SSCAM 的主要結構模塊和輸入輸出如圖 2 所示：

圖2

    SSCAM 的各功能模塊，數據庫可以在網絡上建立，可以是分布式的。通過網關可以和其他管理信息系統或設計部門的圖形庫以及數據庫通訊。

    1。放樣以及零件幾何圖形和工作圖的產生。

    有些較老的數控編程軟件系統采用數控加工專用語言的工作方式。SSCAM 沒有沿用這種效率較低的方法，采用了先進的 CAD 工作方式。SSCAM 設計工作圖是依托通用 CAD  系統 AUTOCAD，具有良好的開放性。可以用 IGES，DXF 等幾種 CAD  圖形交換格式和絕大多數鋼結構設計 CAD 系統連接。因此 SSCAM 可以直接從 CAD 系統接收設計圖文件，并從中讀取鋼結構零件幾何信息。然后繼續完成工藝設計--生產設計--放樣工作，采用交互式和自動參數式設計零件工作圖。由于 SSCAM 集成了管理信息系統，上述工作的計劃，進度檢查，生產配套準備的數據庫建立都在同一系統中完成。SSCAM 設計工作圖效率很高，不易出錯，圖紙正規完善。不論尺寸標注，局部放大，加工坡口標注，冷加工標注，裝配位置標注，公差，用戶定制圖框標題欄等正規圖紙應有的內容都具備了。可以直接用它作為工藝文件指導工人的生產作業。SSCAM 工作圖和其他同類系統相比還有一個特點: 沒有冗余的中間數據文件，工作圖文件就是排料的原始文件，對已經排料的工作圖的任何修改會自動反映在排料圖中，不會出現工作圖修改而排料圖沒有修改的不一致現象。

    SSCAM 的工作圖設計部分同樣可以用于設計鋼結構的型鋼類零件，胎架圖，拼裝工藝，焊接工藝圖等。（見附錄的工作圖和放樣圖）對工作圖增加工時定額，成本計算等內容也不難。這樣就使鋼結構的工藝設計，生產準備工作和技術準備工作完全納入計算機系統了。

    2。設計排料圖。

    SSCAM 的排料圖設計功能十分實用。考慮到采取切割工藝技巧減少切割熱變形對零件加工精度的影響和提高材料利用率，SSCAM 可以任意選擇四種切割引弧方式；可以任意按排零件的旋轉，鏡象，切割方向，引弧位置，零件切割加工順序。排料圖上有必要的標注內容，如切割長度，快速移動長度，切割穿孔點數，所有排料零件的清單，件號標注，材質，板厚，張數，操作人員簽字，設計日期，切割操作的記錄，切割鋼板的爐批號等等。SSCAM 對排料圖上的零件自動記錄數據庫，并顯示在屏幕上方（見附錄的排料圖）。SSCAM 還可以用任意復雜形狀的板材原料進行排料，便于利用邊角料，甚至切割報廢的零件也可以重新作為原料進行排料利用。

    SSCAM 系統具備了靈活的割縫補償計算功能。模擬顯示切割路徑檢驗存儲數據讀寫的正確性。可以輸出兩種主要的數控切割機指令代碼: ESSI，EIA 格式。

    由于工廠為了更經濟地生產各種大小形狀批量的零件，往往采用人工半自動切割，光電跟蹤切割，靠模切割，多頭條形切割等不同切割工藝和設備。但難以得到最優的排料方案，配套管理也困難。SSCAM 對所有待切割的零件根據管理信息系統的生產計劃進行集中排料，可以真正徹底地對在板材上下料的零件實行定額發料，提高了材料管理水平和利用率，加強了切割生產配套的計劃性，使生產更有秩序。

    3。SSCAM 集成了適應多用戶環境要求的生產管理信息系統和 CAD 圖紙文檔管理系統。SSCAM 的管理信息系統的開發是向靠攏 MRP （資源需求計劃）為指導思想的。SSCAM 也特別注意了系統的開放性，互聯性和人機界面的友好性。SSCAM 集成系統版的顯示屏幕和各類報表均有必要的各類圖形，如零件圖，排料圖，放樣圖，裝配圖，工藝圖，胎架圖等，直觀，實用。（見附錄的管理信息系統零件查詢屏幕和生產臺賬）。SSCAM 的集成系統版可以用 1GB 硬盤的中低檔服務器，支持數萬種零件年產萬噸以上的鋼結構件生產及管理的需要。#p#分頁標題#e#

    SSCAM 的 CAD 圖紙文檔管理系統支持 MS Windows 的 對象鏈接與嵌入技術（OLE）。凡是支持 OLE 技術的任何軟件的文檔均可管理。SSCAM 的放樣，工藝設計，排料等所有在 CAD 圖形環境下的操作，都可直接訪問管理信息系統數據庫，自動完成數據錄入，實現了各種 CAD 圖紙檔案和管理屬性數據的統一管理。

    SSCAM 的 CAD 圖紙文檔管理系統不是孤立的，它和生產管理系統無縫地集成在一起。在生產管理信息系統的任何界面和報表上均可直接顯示和打印 CAD 圖。SSCAM 可以和工廠的其他管理信息系統聯網如供應，生產計劃，設計技術，質量跟蹤保證系統等，也可和商品化的資源需求計劃軟件 MRP 集成在一起。SSCAM 的管理信息系統支持開放數據庫互聯協議（ODBC），因此支持多種數據庫，硬件體系，網絡和操作系統。

    通過使用 SSCAM 使鋼結構生產和技術準備工作提高了質量和效率，因此收到了大幅度地提高產量的效果，經濟效益十分顯著。

    過去功能單一的數控切割編程排料軟件已經不能滿足現在的生產發展水平和需要，工廠管理信息或者說資源需求計劃 MRP 也要向緊密結合 CAD/CAM 發展，因此鋼結構的CAD/CAM 軟件和 MRP 軟件會在 CIMS 的目標上會合，產生新一代 CAD/CAM/MIS 系統。我們的 SSCAM 是一個實例。