Concepts de base de la conception et de la fabrication assistées par ordinateur La conception et la fabrication assistées par ordinateur (CFAO) est une discipline complète et techniquement complexe de l'ingénierie des systèmes qui intègre divers domaines tels que l'informatique et l'ingénierie, les mathématiques computationnelles, la modélisation géométrique, l'affichage graphique, les structures de données et les bases de données, la simulation, la commande numérique, la robotique et les technologies d'intelligence artificielle, ainsi que [...]
La conception et la fabrication assistées par ordinateur (CFAO) est une discipline complète et techniquement complexe de l'ingénierie des systèmes qui intègre divers domaines tels que l'informatique et l'ingénierie, les mathématiques computationnelles, la modélisation géométrique, l'affichage graphique, les structures de données et les bases de données, la simulation, la commande numérique, la robotique et les technologies de l'intelligence artificielle, ainsi que des connaissances spécialisées liées à la conception et à la fabrication de produits.
Il s'agit d'une nouvelle technologie qui permet aux concepteurs de produits et au personnel chargé de la technologie des procédés de concevoir et de fabriquer des produits avec l'aide de systèmes informatiques, en suivant les procédures de conception et de fabrication du produit.
Il s'agit d'une combinaison organique de techniques traditionnelles et de technologies informatiques. Actuellement, la technologie CFAO est non seulement largement utilisée dans les secteurs de l'aérospatiale, de l'électronique et de la fabrication mécanique, mais elle s'étend également progressivement à des domaines tels que l'habillement, la décoration, l'ameublement et la cordonnerie.
En ce qui concerne le processus de fabrication d'un produit, il implique généralement le dessin ou la modélisation 3D et la conception du processus avant de commencer l'usinage. La CAO/FAO peut donc être subdivisée en CAO/PAO/FAO, où la planification des processus assistée par ordinateur (PPAO) sert de pont entre la CAO et la FAO.
La conception assistée par ordinateur est un système composé d'humains et d'ordinateurs dans lequel les ingénieurs utilisent les ordinateurs comme outils auxiliaires pour mener à bien l'idéation et la validation de la conception du produit, la conception globale du produit, la conception technique et la conception des composants.
Elle comprend l'analyse et le calcul de la résistance, de la rigidité, de la chaleur, de l'électricité et du magnétisme des composants, ainsi que la production d'informations sur la fabrication des composants (dessins techniques ou informations sur l'usinage par commande numérique, etc. L'objectif est d'améliorer la qualité de la conception des produits, de raccourcir les cycles de développement des produits et de réduire les coûts des produits.
Les principales caractéristiques d'un système de CAO sont, entre autres, la conception d'esquisses, la conception de composants, la conception d'assemblages, la conception de surfaces complexes, le dessin technique, l'analyse technique, le réalisme et le rendu, et les interfaces d'échange de données.
La planification des processus assistée par ordinateur implique un système composé d'humains et d'ordinateurs où, sur la base des informations fournies au stade de la conception du produit, les méthodes d'usinage du produit et le déroulement du processus sont déterminés de manière interactive ou automatique.
Dans un environnement intégré de CAO/FAO, les concepteurs de processus peuvent généralement contrôler le processus d'usinage des composants et simuler les conditions d'usinage sur la base des informations fournies par le processus de CAO et des capacités du système de FAO, générant ainsi des informations pour contrôler le processus d'usinage des composants.
Les fonctions de base du CAPP comprennent principalement la conception des pièces brutes, la sélection des méthodes d'usinage, l'acheminement du processus, la conception des opérations et des étapes, ainsi que la conception des outils et des montages.
Dans l'industrie de la fabrication mécanique, la fabrication assistée par ordinateur fait référence à l'utilisation d'ordinateurs pour compléter automatiquement les processus de fabrication de produits discrets, y compris l'usinage, l'assemblage, l'inspection et l'emballage par le biais de diverses machines-outils et équipements à commande numérique. La FAO peut être définie de manière large ou étroite.
D'une manière générale, la FAO fait référence à l'utilisation d'ordinateurs pour assister les activités allant de la préparation de la production à la fabrication du produit, y compris la conception des processus, la conception des montages, la programmation automatique CNC, la planification des tâches de production, le contrôle de la production et le contrôle de la qualité. Au sens étroit, la FAO fait généralement référence à la programmation CNC, qui comprend la planification de la trajectoire de l'outil, la génération du fichier de localisation de l'outil, la simulation de la trajectoire de l'outil et la génération du code CNC.
L'architecture des systèmes de CFAO peut être divisée en trois couches : la couche de base, la couche de support et la couche d'application. La couche de base se compose d'ordinateurs, de périphériques et de logiciels système, qui comprennent divers logiciels d'assistance, des outils pour le développement et la maintenance du système.
La couche de support comprend le logiciel de support CAO/FAO, la gestion des données produit, l'affichage graphique, etc. Avec l'utilisation généralisée d'Internet/intranets, la conception et la fabrication collaboratives distribuées dans l'environnement CFAO deviennent une partie importante de la couche de support. La couche d'application se compose de divers systèmes d'application de CFAO développés en fonction des besoins des différents domaines d'application.
La conception de produits, en tant qu'activité créative, a évolué vers une technologie globale avec le développement des sciences naturelles, des sciences techniques, des sciences de l'environnement et des sciences humaines.
Le concept de CIMS est apparu en introduisant des perspectives de système et d'information dans la fabrication. Avec plus de 40 ans de développement de la technologie CAO/FAO, ses technologies individuelles (telles que la CAO, le CAPP, la FAO, le PDM, l'ERP, etc.) ont mûri et jouent un rôle de plus en plus important dans leurs domaines respectifs.
Toutefois, ces sous-systèmes indépendants ne peuvent pas transmettre et échanger automatiquement des informations, ce qui entraîne un travail répétitif entre les sous-systèmes. Par exemple, un modèle de caractéristiques de produit doit être établi dans le CAPP, et le modèle de produit doit être rétabli dans le système de FAO, alors que le modèle CAO ordinaire est principalement utilisé pour la génération de dessins et la simulation de produits.
L'intégration fait généralement référence à l'intégration transparente des systèmes et des modules en permettant la transmission d'informations, la réponse, l'analyse et le retour d'information sur la base d'un modèle de données produit unifié et d'une base de données d'ingénierie.
Les systèmes de fabrication intelligents intègrent l'intelligence artificielle dans tous les aspects du processus de fabrication, en remplaçant ou en élargissant les activités généralement réalisées par des experts. Dans un système de fabrication intelligent, le système possède une partie de l'"intelligence" des experts humains.
Par exemple, le système peut surveiller automatiquement son état de fonctionnement et ajuster ses paramètres pour s'adapter à l'environnement externe, garantissant ainsi des performances optimales. La recherche et l'application des systèmes de fabrication intelligents dépendent largement du développement de la technologie de l'intelligence artificielle.
La technologie des réseaux comprend la mise en œuvre de matériel et de logiciels, de divers protocoles de communication et de protocoles d'automatisation de la fabrication, d'interfaces de communication et de stratégies de contrôle du fonctionnement du système. Elle constitue la base de l'automatisation de divers systèmes de fabrication.
En particulier depuis les années 1990, avec le développement de l'internet/intranets, il a fourni une plate-forme pour la recherche et l'application de la conception à distance et en collaboration, et la technologie CAO/FAO a évolué vers la mise en réseau. La recherche actuelle dans ce domaine se concentre principalement sur les aspects suivants :
1) Mise en place de plates-formes de conception collaborative à distance dans des environnements internet/intranet.
2) Principes et technologies de mise en œuvre du travail collaboratif parallèle (y compris la résolution collaborative de problèmes, les mécanismes de fonctionnement coopératif et le contrôle de gestion).
3) Questions relatives à la modélisation des produits dans un environnement de travail collaboratif.
4) Gestion des ressources de fabrication des entreprises en réseau.
Les technologies de la réalité virtuelle, du multimédia et de la simulation informatique permettent de réaliser des simulations géométriques, des simulations physiques, des simulations de processus de fabrication et des simulations de processus de travail dans le cadre de la conception de produits et de processus de fabrication.
Différents médias sont utilisés pour stocker, exprimer et traiter diverses informations, en intégrant du texte, de la voix, des images et des animations pour donner un sentiment de réalité et d'immersion. Les applications typiques comprennent la fabrication virtuelle et la réalité virtuelle. Elle se reflète spécifiquement dans les aspects suivants :
1) Affichage numérique et graphique dynamique des données des résultats du calcul scientifique.
2) Simulation géométrique et simulation du processus d'assemblage des produits et de leurs pièces.
3) Simulation physique et mécanique de la performance des produits.
4) Simulation du processus de fonctionnement du produit pour donner un sentiment d'immersion et de contrôlabilité.
En résumé, le degré d'automatisation du processus de fabrication est l'un des principaux indicateurs de l'avancement de la technologie de fabrication et l'un des liens les plus actifs de la technologie de fabrication moderne au XXIe siècle. Le développement de l'automatisation de la fabrication répondra à l'évolution rapide des exigences du marché grâce à ses caractéristiques de flexibilité, d'intégration, d'agilité, d'intelligence et de globalité.
Le développement de l'automatisation de la fabrication dans notre pays est basé sur les conditions nationales, visant à atteindre le niveau avancé du monde et à améliorer la compétitivité.
Elle adopte une technologie d'automatisation modérée qui combine l'homme et la machine, organise efficacement les équipements à haut degré d'automatisation (tels que les machines-outils à commande numérique, les robots industriels) et les équipements à faible degré d'automatisation, et réalise un système d'automatisation de la fabrication centré sur l'homme et l'ordinateur en tant qu'outils importants, qui est flexible, intelligent, intégré, à réponse rapide et à reconfiguration rapide.
Il est clair que la technologie de l'automatisation de la fabrication est un domaine technologique important que notre pays doit développer vigoureusement.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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