第2章现代集成制造系统的基本组成-1
江苏开放大学机械cadcam形成性作业1.
江苏开放大学形成性考核作业学号姓名课程代码110046课程名称机械CAD/CAM 评阅教师第 1 次任务共 4 次任务江苏开放大学第1章机械CAD/CAM概述※1. 什么是CAD，什么是CAE，什么是CAPP，什么是CAM，什么是CAD/CAM集成？答：CAD（Computer Aided Design 缩写）：是指设计人员以计算机为工具，运用自身的知识和经验，对产品或工程进行包括方案构思、总体设计、工程分析、图形编辑和技术文档整理等设计活动的总称，是一门多学科综合应用的技术。
CAE(Computer Aided Engineering)是指工程设计中的分析计算、分析仿真和结构优化。
用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法。
CAPP（Computer Aided Process Planning 缩写）是指工艺人员根据产品设计结果进行产品的加工方法设计和制造过程设计。
将企业产品设计数据转换为产品制造数据的技术，通过这种计算机技术辅助工艺设计人员完成从毛坯到成品的设计。
CAPP系统的应用将为企业数据信息的集成打下坚实的基础。
CAM（Computer Aided Manufacturing缩写）是指计算机在制造领域有关应用的统称。
有广义和狭义之分。
广义CAM，一般是指利用计算机辅助完成从生产准备工作到产品制造过程中的直接和间接的各种活动。
包括工艺准备、生产作业计划、物流过程的运行控制、生产控制、质量控制等主要方面。
狭义CAM，通常指数控程序的编制。
包括刀具路线的规划、刀位文件的生成、刀具轨迹仿真以及后置处理和NC代码生成等。
CAD/CAM集成制造就是用CAD软件设计出零件模型，然后直接用CAM进行编程输出代码程序到机床中加工成为成品。
CAD/CAM 集成系统借助于工程数据库技术、网络通信技术、以及标准格式的产品数据接口技术，把分散于机型各异的各个CAD/CAM 模块高效、快捷地集成起来，实现软、硬件资源共享，保证整个系统内的信息流动畅通无阻。
《智能制造概论》习题答案
《智能制造概论》习题答案第一章智能制造及发展 (2)第二章先进制造技术 (4)第三章智能制造系统 (9)第四章智能制造自动化 (11)第五章智能制造关键技术 (14)第一章智能制造及发展1.什么是制造？什么是制造技术，什么是制造系统？1）狭义制造指的是机械加工和装配；广义制造指的是机电产品寿命周期的各个环节，涉及制造业中产品设计、物料选择、生产计划、生产过程、质量保证、经营管理、市场销售和服务的一系列相关活动和工作的总称。
2）制造技术是指根据人们所需的产品，运用知识和技能，利用工具将原材料转化为产品过程中所需的一切技术手段的总和；是将研发、发明与发现等成果转化为实际应用的接口和桥梁，是提高企业产品竞争力的根本保证。
3）制造系统是在制造过程中所涉及的硬件以及软件所组成的具有特定功能的有机整体，具有设计、生产、发运和销售的一体化功能。
硬件包括人员、生产设备、工具和材料、能源及各种辅助装置；软件包括制造理论、制造工艺和方法、各种制造信息等。
2.制造业发展经历了哪几个阶段？制造业的发展大致经历了以下三个阶段：1）机器代替手工，从作坊形成工厂；2）从单件生产方式发展成大量生产方式；3）柔性化、集成化、网络化和智能化的现代制造技术。
3.谈谈你对先进制造技术的认识。
略4.什么是智能制造？实施智能制造的目标是什么？1）面向产品的全生命周期，以新一代信息技术为基础，以制造系统为载体，在其关键环节或过程，具有一定自主性的感知、学习、分析、决策、通信与协调控制能力，能动态地适应制造环境的变化，从而实现某些优化目标。
2）满足客户的个性化定制需求、实现复杂零件的高品质制造、保证高效率的同时，实现可持续制造、创造产品新价值，拓展价值链5.美国工业互联网包括哪几个要素？各有什么含义？美国工业互联网主要包括三大要素，即智能机器、高级分析、工作人员。
智能机器是现实世界中的机器、设备、设施、系统及网络，通过连接、集成构成系统；高级分析是使用基于物理的分析法、预测算法、关键学科积累的专业知识来理解机器和大型系统运作方式的一种方法；并通过建立各种工作场所的人员之间的实时连接，为更加智能的设计、操作、维护以及高质量的服务提供支持与安全保障。
第一章 CIMS概述
生产组织模式的转变
小而全——大而全——全球协作化生产 传统制造模式（橄榄型） 现代制造模式（哑铃型）
CIMS三要素
CIMS三要素
三要素之间的关系
利用计算机、自动化技术、 制造技术及信息技术等来达 到预期的经营目标
市场被迅速分割，产品的生命周期缩短 市场全球化，竞争国际化 客户要求多样化 计算机技术和网络技术的迅速发展
CIMS产生的背景和基础
CIMS产生的背景和基础
20世纪末制造业的重大变化
市场全球化，竞争空前加剧 微电子为基础的信息技术高速发展 竞争要求制造业：
加快新产品开发和上市时间 提高质量 降低成本 完善售前/售后服务 有益于环境
CAM子系统
经营管理分系统
以MRPII为核心，从制造资源出发，考虑了 企业进行决策的战略层、中短期生产计划编 制的战术层以及车间作业计划与生产活动控 制的操作层。
其功能覆盖：市场销售，物料供应，各级生 产计划与控制，财务管理，成本、库存管理 等部分的活动，是以经营生产计划、主生产 计划、物料需求计划、能力需求计划、车间 作业计划、车间调度与控制为主题形成的闭 环系统。
是CIMS的中枢，指挥和控制各部门有条不紊 地工作。
经营管理分系统
制造自动化分系统
制造自动化系统是在计算机的控制与调度下， 按照NC代码将一个毛坯加工成合格的零件， 在装配成部件以至产品，并将制造现场信息 实时地反馈到相应部门。
生成：
车间作业计划，进行优化调度与控制，生成工件、 刀具、夹具需求计划，进行系统状态监控和故障 诊断处理，完成数据采集及评估等。
(完整版)先进制造技术习题答案
第一章制造业与先进制造技术1-1 叙述制造、制造系统、制造业、制造技术等概念，比较广义制造与狭义制造的概念。
制造：把原材料加工成适用的产品。
制造系统：制造过程及其所涉及的硬件、软件和人员组成的一个将制造资源转变为产品（含半成品）的有机整体，称为制造系统。
制造系统还有以下三方面的定义：制造系统的结构定义；制造系统的功能定义；制造系统的过程定义。
制造业：是将制造资源（物料、能源、设备、工具、资金、技术、信息和人力等），通过制造过程，转化为可供人们使用与利用的工业品与生活消费品的行业。
它涉及到国民经济的许多部门，是国民经济和综合国力的支柱产业。
制造技术：是完成制造活动所需的一切手段的总和，制造技术已成为一个涵盖整个生产过程、跨多个学科、高度集成的高新技术。
狭义制造是产品的机械工艺过程或机械加工过程。
广义制造与狭义制造相比，制造的概念和内涵在范围和过程两方面大大拓展。
在范围方面，制造涉及的工业领域远非局限于机械制造，而是涉及机械、电子、化工、轻工、食品、军工等国民经济的大量行业。
在过程发面，广义制造不仅指集体的工艺过程，而是指包括市场分析、产品设计、计划控制、生产工艺过程、装配检验、销售服务和管理等产品整个生命周期的全过程。
1-2 试简述制造技术的发展历程。
制造技术的发展是由社会、政治、经济等多方面因素决定的。
纵观近两百年制造业的发展历程，影响其发展最主要的因素是技术的推动及市场的牵引。
人类科学技术的每次革命，必然引起制造技术的不断发展，也推动了制造业的发展。
另一方面，随着人类的不断进步，人类的需求不断变化，因而从另一方面推动了制造业的不断发展，促进了制造技术的不断进步。
两百年来，在市场需求不断变化的驱动下，制造业的生产规模沿着“少品种大批量的规模生产——多品种小批量生产——个性化弹性批量生产；在科技高速发展的推动下，制造业的资源配置沿着“劳动密集——设备与资金密集——信息密集——知识密集”的方向发展，与之相适应，制造业的资源配置沿着“手工——机械化——单机自动化——刚性流水自动化——柔性自动化——智能自动化”的方向发展。
现代制造技术复习资料.doc
现代制造技术复习资料.doc第⼀章绪论0先进制造技术定义：在传统制造技术基础上不断吸收机械?电⼦?信息?材料?能源和现代管理等⽅⾯的成果, 并将其综合应⽤于产品设计?制造?检测?管理?销售?使甩服务的制造全过程,以实现优质. ⾼效?低耗?清洁?灵活的⽣产，提⾼对动态多变的市场的适应能⼒和竞争能⼒的制造技术总称,也是取得理想技术经济效果的制造技术的总称.1、制造系统：指由制造过程及其所涉及的硬件、软件和⼈员组成的⼀个具有特定功能的有机整体2、制造：是⼈类所⽤经济活动的基⽯，是⼈类历史发展和为名进步的动⼒3、制造技术是制造业为国民经济建设和⼈民⽣活⽣产各类必需物资(包括⽣产资料和消费品)所使⽤的所有⽣产技术的总称，是将原材料和其他⽣产要素经济、合理和⾼效地转化为可直接使⽤的具有⾼附加值的成品/半成品和技术服务的技术群。
这些技术包括运⽤⼀定的知识、技能，操纵可以利⽤的物质、⼯具，采取各种有效的策略、⽅法等。
4、现代制造技术的特点(1)现代制造技术的研究范围更加⼴泛，涵盖了从产品设计、加⼯制造到产品销售、使⽤、维修和回收的整个⽣命周期。
(2)现代制造古城呈多学科、多技术交叉及系统优化集成的发展态势。
(3)现代制造技术的基础是优质、⾼效、低耗、⽆污染或少污染的加⼯⼯艺，在此基础上形成了新的先进加⼯⼯艺与技术(4)现代制造技术从单⼀⽬标向多元⽬标转变，强调优化制造系统的产品上市时间、质量、成本、服务、环保等要素，以满⾜⽇益激烈的市场竞争的要求。
(5)现代制造技术正在从以物质流和能源流为要素的传统制造观向着以信息流、物质流及能源流为要素的现代制造观转变，信息流在制造系统中的地位已经超越了物质流和能源流(6)现代制造技术特别强调以⼈为本，强调组织、技术与管理，制造技术与⽣产管理相互融合、相互促进，制造技术的改进带动了管理模式的提⾼，⽽先进的管理模式⼜推动了制造技术的应⽤。
5、现代制造技术的发展趋势(1)现代设计技术不断现代化(2)现代加⼯技术不断发展(3)柔性化程度不断提⾼(4)集成化成为现代制造系统的重要特征(5)现代制造管理模式发⽣重⼤变化(6)绿⾊制造成为未来制造业的必然选择(7)制造全球化正在加速第⼆章基础理论与⽅法K制造系统的基本构成：制造系统式由众多的要素和⼦系统组成的有机整体，因⽽在⼦系统与要素之间存在着组织、协调等管理问题。
《智能制造技术导论》2.2 智能制造系统系统的自动化
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智能制造技术导论
第二章 智能制造系统
四、自动化制造系统总体设计
制造系统设计过程的输入为用户提出的对未来新系统的 要求，输出为提交给用户使用的新系统和相关文档。为 保证系统设计与实施工作有条不紊地进行，一般需设立 统管全局的机构，如总体组。这样，系统的设计与实施 可在总体组的领导和协调下进行。在进行系统设计与实 施的过程中，每一阶段均需按总体组下达的任务书启动 和进行，该阶段完成后需通过总体组组织的评审，通过 评审后，总体组才能下达下一阶段的任务书。
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（1）CIMS的功能构成 CIMS的功能构成包括下列内容。
①管理功能 ②设计功能 ③制造功能 ④质量控制功能 ⑤集成控制与网络功能
第二章 智能制造系统
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第二章 智能制造系统
CIMS关键技术
信息 集成
过程 集成
企业 集成
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智能制造技术导论
ห้องสมุดไป่ตู้
第二章 智能制造系统
五、自动化制造系统分系统设计
1. 加工设备选择
（1）自动化制造系统对加工设备的要求
一般来说，对自动化制造系统的加工设备应在以下几个方面提出基本要求。
①工序集中 ②质量 ③生产率
④柔性
⑤成本
⑥易控制性
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第二章 智能制造系统
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3. 柔性制造系统
第二章 智能制造系统
柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，FMS）是由两台或两台以上加工中心 或数控机床组成，并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化，其基本组
现代服装生产中的新技术新设备
它们两个系统的结合，将成为服装企业管理信息 系统的最佳方案，也是服装企业实现数字化的唯 一方案。它们的结合也就是将各个模块的信息单 元集成封装起来, 使得它们之间的信息有效共享， 并与外界信息进行互惠交流，形成完整的企业内 部网(Intranet )、企业外部网(extranet)和互联网( Internet ) 体系，从而实现企业管理信息系统的网 络化。特别是对于大规模生产模式的企业, 需要实 现产品的异地定制、采购、配送、生产、电子商 务、企业联盟、网上商店和虚拟公司等,这些就要 求企业有一个完整的数字化网络体系、服装数字 化电子商务系统(图6) 。
（2）降低生产成本。 产品在研制和设计过程中，对其设计、工艺装备、 材料选用等进行技术经济分析和价值分析，以便 用最低的成本使产品达到质量要求，在生产过程 中要求按质量而又低成本地完成生产计划和作业 计划，企业MIS 系统，对原材料及制品的库存， 产品设计，工艺流程中各种物耗、能耗和人耗的 最佳配置等诸多关键环节均实行最佳方案，可以 将产品成本降低到最低程度。
图8 激光裁剪机
工作宽度： 1.6/1.8/2.0/2.2米( 按需求提供其它宽度) 裁割窗口长度： 1.8米 拣料传送带长度: 1.4米 最大裁割速度：真空压缩后75 毫米 最大速度：100米/分钟 最大加速度：1.5g
图9 ZN-CC 智能全自动裁床
第三节 粘合设备
以往，粘衬工艺通常是由工人依靠熨斗完成的， 因为没有办法控制粘合的三个基本条件：时间、 温度和压力，所以粘合效率和质量都很难得到保 证，产品常常出现起泡等现象。
当然，完善的MIS在一个企业投入运行后，其作 用远不止上述这些，它还提高了决策的科学性和 准确性，对整个企业管理概念的革命化都起着积 极的推动作用。
计算机集成制造系统(CIMS)
硬件配置的核心是：服务器和交换机 服务器：小型机、大型机、微机
网络的覆盖范围根据企业大小有局域网、广域网。
支撑系统
INTERNET 防火墙
CIM是一种组织、管理与运行企业生产的新哲理，它借助计 算机硬软件，综合运用现代化管理技术、制造技术、信息技 术、自动化技术、系统工程技术，将企业生产全部过程中有 关人、技术和经营管理三要素及其信息流、物流有机集成并 优化运行，以实现产品高质、低耗、上市快，从而使企业赢 得竞争。
CIMS：按照CIM哲理和技术具体实现的便是计算 机集成制造系统（Computer Intergrated Manufaturing System CIMS)
现代集成制造
我国863专家对CIM的定义：
“CIM是一种组织、管理与运行企业的理念与哲 理，它综合了现代管理技术、制造技术、信息技术 、自动化技术、系统工程技术，并将它们有机的结 合起来，运用计算机技术，通过信息集成、过程集 成、企业间集成及资源优化，实现企业的经营过程 以及产品整个生命周期全过程中三要素（人、技术 、经营管理）和信息流、物流、价值流的均衡运作, 提高企业TQCSE（上市快、质量好、成本低、售后 服务好、环境清洁）特性，增强企业对市场的应变 能力。”
计算机集成制造系统 (CIMS)
2021年8月5日星期四
课程基本信息
第一章 CIMS概论 第二章 CIMS体系结构及系统分析方法 第三章 质量控制 第四章 CIMS环境下的生产经营管理系统 第五章 CIMS信息集成支撑环境 第六章 CAD/CAM集成技术 第七章 CIMS环境下制造自动化信息集成技术
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2） 工程设计自动化系统EDS
用计算机来辅助产品设计、制造准备及产品性能测
试等阶段的工作，即常说的CAD/CAPP/CAM系统， 目的是使产品开发活动更高效、更优质、更自动地 进行。 缩写 EDS(Engineering Design System) CAD( Computer Aided Design) CAM( Computer Aided Manufacturing) CAFD( Computer Aided Frock Design) CAPP( Computer Aided Process Planning) PDM( Product Data Management) PLM( Product Life Management)
Bureaucratize !
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Eradicate Bureaucratize
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现代集成制造系统的 基本组成
863计划现代集成制造系统技术主题
现代集成制造系统
数字化设计 与制造系统
软 构 件 软 构 件 软 构 件 软 构 件 软 构 件
企业管理与电 子商务系统
软 构 件 软 构 件 软 构 件 软 构 件
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EDS功能模型
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EDS与CIMS其他系统的接口
CAPP->QMS（质量管理系统） CAPP->PMS（生产管理系统） CAFP->PMS（生产管理系统） CAM(NC)->MAS（制造自动化系统） 反馈
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EDS发展趋势
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CAM
Computer Aided Manufacturing
计算机辅助制造 起始于上世纪50年代。1952年，美国首先研 制成功数控机床。1958年，随着刀库的发明 ，出现了能在一台机床上通过自动换刀实现 铣、钻、镗、铰及攻丝等多种加工的数控加 工中心。1967年，英国首先研制、美国制造 成功了由数控机床组成名符其实的多品种加 工自动生产线，即柔性制造系统（FMS） 在制造的各个环节，人们反复地使用系统的 一次性输入信息及其处理后的二次信息，从 而使计算机辅助渗透到制造的全过程，这就 是CAM。
第2章 现代集成制造系统的 基本组成
现代制造的产品和生产
产品结构的特点
知识-->技术-->产品的时间越来越来短、结构越来 越复杂
1782年摄影原理到1838年照相机
1831年电机原理到1872年发动机 1948年半导体到1954年半导体收音机
56年
41年 6年
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过程自动 化系统
软 构 件 软 构 件 软 构 件
子系统
子系统
子系统
子系统
子系统
子系统
设计制造子平台
管理与电子商务子平台
过程自动化子平台
现代集成制造系统平台
重点行业现代集 成制造系统 典型区域现代集 成制造系统
现 代 集 成 制 造 系 统 构 成
CIMS输入输出
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CIMS相关技术
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CAD、CAM
CAD和CAM是制造业用得最普遍的信息
化技术，它引发了各个行业设计领域 中的一场革命。计算机的辅助使得工 程设计师们从繁重的脑力劳动中开始 解脱，它使技术人员能有更多的精力 从事创造性的活动。 CAD是为了解决CAM的数控机床的加工 指令才出现的，即CAD是由CAM引发的 。 CAM中所需的信息和数据大都由CAD提 供，CAM离不开CAD的支持；许多信息 和数据又为CAD和CAM所共享。 26 华北电力大学自动化系
将数字化技术用于支持产品全生命周期的制造活动和企
业的全局优化运作就是数字化制造技术； 将数字化技术注入工业产品就形成了数字化产品。
伴随计算机图形学的发展，计算机辅助设计系统，
将实现CAD／CAPP／CAM／CAE的一体化，使产品向 无图纸制造方向发展。 计算机控制加工机床，其特点是把过去利用人工、 行程开关或模板产生的加工信息数字化，并用以控 制机床的加工运动，这就是数控机床，它是数字 化制造的一个十分重要的基础。
CAD/CAPP/CAM系统。 制造自动化或柔性自动化分系统。数控机床等。 质量保证分系统。包括质量检测、评价、控制、跟踪等
两个支撑分系统
计算机网络分系统。实现异种机互联、异构局部网络及
多种网络的互联。 数据库分系统。支撑CIMS各分系统，覆盖企业全部信息 的数据库系统。
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2.1制造企业的功能和 生产组织方式
产品形成过程 昨天-今天-明天
昨天 过程序列
产品规划 概念设计 详细设计 生产准备
今天 过程链
产品规划
概念设计
详细设计
生产准备
PDM
过程管理
明天 过程流
产品规划
概念设计
详细设计
生产准备
PDM 数字模型
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传统的组织结构 面向功能的组织结构
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EDS结构及组成
一般包括计算机辅助设计(CAD),计算机辅助工艺设 计(CAPP),计算机辅助夹具设计(CAFD)和计算机辅助 制造(CAM)四个子系统。 统一、层次、并行、开放 CAD CAPP CAFD CAM
产品数据管理系统PDM
数据库管理系统DBMS 计算机与操作系统
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CAD
Computer Aided Design 计算机辅助设计 起始于上世纪50年代，刚开始主要用于产品
设计计算及计算机绘图，随着计算机性能的 提高和成本的大幅度下降，CAD进入了更多 的应用领域（出现了可绘制2维、3维图形的 交叉绘图系统，可以完成产品设计、材料分 析、制造要求分析等），采用CAD可以大大 节省劳动时间，其设计速度一般是人工的1 至5倍。
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企业信息化技术的5个主要特征
管理数字化 设计数字化
企业数字化
生产过程数字化
制造装备数字化
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2.2 数字化设计与制造系统
1）数字化设计与制造概述
数字化技术是以计算机硬软件、周边设备、协议和
网络为基础的信息离散化表述、定量、感知、传递 、存贮、处理、控制、联网的集成技术。
智能化：AI引入CAD/CAPP/CAM 网络化：共享与协作 集成化：信息集成、功能集成、过程
集成 并行化：并行处理、减少错误 虚拟化：VR
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丰田汽车公司的并行工程系统
规划 车型设计 产品设计
试制评 价
生产准备
生产
规划 Planning
产品 试制 生产 车形 设计 评价 准备 设计 Prototype Engineering Production Styling Fabrication engineering design Design & Testing
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CIMS的功能结构
CIMS包含了一个制造企业的设计、制造、经营管
理三种主要功能，要使这三者集成起来，还需要一 个支持环境，即分布式数据库和计算机网络以及指 导集成运行的系统技术。 四个功能分系统
管理信息分系统。以MRPⅡ为核心。 产品设计与制造工程设计自动化分系统。即
Production engineering Production
开发期 Length of Development Time
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2D 手工绘图和 2D 产品设计描述回顾 CAD
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产品设计描述回顾
3D 手工描绘和 测绘
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CAPP/CAM
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CAE-计算机辅助工程分析
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EDS功能分析
实现产品开发项目的有效管理 实现产品二维CAD/CAPP集成 实现产品信息管理 EDS在CIMS环境下与其他系统集成以解决信 息交互的问题。
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EDS功能树
生产 Production
财务 . 会计 Finance /Accounting 规划 Planning 车形设计 Styling design
产品设计 Engineering Design 试制 . 评价 Prototype 生产准备 Fabrication 生产 & Testing 零部件厂家
Parts suppliers
产品设计描述回顾
3D CAD 实体建模
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现代制造的产品和生产
产品的批量更小 产品价格的特点取决于独占知识的含量 产品的市场特点
顾客对产品功能、性能、质量、服务更高
参与全球竞争更加激烈
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现代制造企业环境的变化
大市场和大竞争； 产品生命周期缩短； 交货期成为主要竞争因素； 用户需求个性化, 多品种小批量生产 比例增大。
销售部门
技术部门
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制造部门
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现代的组织结构 面向过程的组织结构
Teamwork
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