自动化制造系统 第3版 教学课件第一章 自动化制造系统概论

第一章自动化制造系统概论第一节基本概念第二节自动化制造系统的定义、组成及学科特点第三节自动化制造的意义及其发展历程第四节自动化制造系统的特点、适用范围及实现原则第五节自动化制造系统的评价指标第六节系统工程技术与自动化制造系统方法论第一节基本概念制造及制造业系统制造系统制造自动化制造规模制造系统的分类一、制造及制造业制造是人类按照市场需求，运用主观掌握的知识和技能，借助于手工或可以利用的客观物质和工具，采用有效的方法，将原材料转化为最终物质产品并投放市场的全过程。

制造业是所有与制造有关的企业机构的总体。机械工业大致分为三部分：1.机器制造--拖拉机、轧钢机、炼油厂成套设备、发电机组、各种机床；汽车、飞机船舶、柴油机；各种家用电器、自行车、缝纫机等；各种仪器仪表。2.金属制品制造--各种配件、备品、工具、容器等，生产消费资料中日用金属制品，如各类金属结构件、集装箱、水暖管道、铝制品、铁丝、标准件、不锈钢制品、五金工具等。3.机械产品的修理业--即对机电设备和金属制品的修理。如对汽车、船舶、飞机、农业机械的修理。二、系统系统是具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素所构成的一个不可分割的整体。一般的系统具有如下性质：目的性整体性集成性层次性相关性环境适应性三、制造系统制造系统是为了达到预定的制造目的而构造的物理或组织系统。制造系统信息原材料能量资金成品废品污染控制支持条件制造资源输入制造系统输出四、制造自动化制造自动化是在广义制造过程的所有环节采用自动化技术、实现制造全过程的自动化。

侧重点在自动化物流处理技术方面，所涉及的制造自动化仅局限在狭义制造范畴以内，仅包括物流和物料处理的适度自动化和与物流有关的信息流处理自动化。五、制造规模

产品品种、生产批量大规模制造（大于５０００，标准件、自行车、汽车等）大批量制造（５００～５０００，大型汽车、工程机械等）多品种小批量制造（５００以下，飞机、大型轮船）六、制造系统的分类按人在系统中的作用分人机一体化的制造系统无人化制造系统按品种和批量分多品种、小批量制造系统少品种、大批量按工艺类型分连续型制造系统离散型制造系统六、制造系统的分类按系统柔性分刚性制造系统柔性制造系统可重构制造系统按自动化程度分手动制造系统半自动制造系统自动化制造系统按智能程度分智能制造系统常规制造系统第二节自动化制造系统的定义、组成及学科特点自动化制造系统的定义自动化制造系统的功能组成自动化制造系统的寿命周期自动化制造系统与企业其他系统的关系自动化制造系统的学科特点和学科体系一、自动化制造系统的定义自动化制造系统是由一定范围的被加工对象、一定的制造柔性和一定自动化水平的各种设备和高素质的人组成的一个有机整体，它接受外部信息、能源、资金、配套件和原材料等作为输入，在人和计算机控制系统的共同作用下，实现一定程度的柔性自动化制造，最后输出产品、文档资料、废料和对环境的污染。人机一体化自动化制造系统的概念模式一、自动化制造系统的定义自动化制造系统具有五个典型组成部分具有一定技术水平和决策能力的人（FMS,DNC,teamwork）一定范围的被加工对象(GT)信息流及其控制系统(automation/flexible/integration)能量流及其控制系统(using/consume,badaffection/optimization)物料流及物料处理系统二、自动化制造系统的功能组成自动化制造系统主要由以下子系统组成：毛坯制备自动化子系统（锻压、铸造、焊接、切割）热处理过程自动化子系统储运自动化子系统（工件、刀具、其他物料）机械加工自动化子系统（上下料、装夹、换刀、加工、零件检验）装配过程自动化子系统（装配过程、零部件供应）辅助过程自动化子系统（排屑、清洗、切削液系统、涂装过程、包装过程）质量控制子系统（零件检验、产品测试、刀具检测）系统控制子系统（故障诊断、环境及安全监测、运行状态监控、生产计划与调度、系统外部接口）三、自动化制造系统的寿命周期系统设计阶段制造阶段安装、调试、验收阶段应用和维护阶段报废及回收处理阶段四、自动化制造系统与企业其它系统关系技术系统产品研发与设计、工艺设计、生产准备活动管理系统质量管理、营销管理、物资供应管理、财务管理、成本管理、生产计划管理、人力资源管理、设备管理、能源管理……信息系统五、自动化制造系统的学科特点和学科体系自动化制造系统自动化技术系统工程技术制造科学与技术系统工程学材料科学设计与制造学质量控制工程信息科学计算机科学环境保护学人机工程学生产管理自动控制理论运筹学电气工程…第三节自动化制造的意义及其发展历程自动化制造的意义发展里程及现状一、自动化制造的意义提高生产率缩短生产周期提高产品质量提高经济效益降低劳动强度有利于产品更新提高劳动者素质带动相关技术的发展体现一个国家的科技水平二、发展里程及现状第一阶段（1870～1950）1870年，美国，自动制造螺钉的机器；1895年，美国，发明多轴自动车床（纯机械控制）；1924年，英国morris汽车公司，第一条采用流水作业的机械加工自动线；1935年，前苏联，GT第二阶段（1952～1965）1952，MIT，NC；1953，MIT，APT(AutomaticallyProgrammedTools)；1958，USA，MC（Machiningcentre）；1959，USA，polarcoordinatesIR（IndustrialRobot）

；1960，USA，ACM（AdaptiveControlMachineTools）；1962，USA，cylindercoordinatesIR；1963，USA，CAD(ComputerAidedDesign)；1965，USA，CNC(ComputerNumericalControl)第三阶段（1967～20.80中期）1967，EnglandMolinsCorp，DNC(DirectNumericalControl)；1967，USAandJapan，研制出计算机控制系统1969，Japan，basedonGTIKEGAIchangeablemanufacturingsystem；1969，USA，工业机器人操作的焊接自动线；20.70初，USA，FMC&FMS(FlexibleManufacturingCell/system)；1980，Japan，富士工厂；20.80初，Japan，无人工厂第四阶段（20.80～今）1974，USA，CIMS(ComputerIntegratedManufacturingSystem)；20.80初，世界各国纷纷投入巨资研究CIMS；20.90后，CIMS观念发生巨大变化，开始提出以人为中心的CIMS思想；（CE/LP/AM/ER）自动化制造技术在我国的发展历程1956，第一条机械加工自动线投入使用；1958，研制出数控立铣床；1959，第一条加工环套类零件的生产线建成（轴承内外环）；1969，第一条加工轴类零件的自动线建成（电动机转子轴）；1964后10年间，二汽，57条自动线，8000多台自动化制造设备；1973，集中力量研制NC,MC,CNC；1985，50多种，并远销国外；1986，第一个FMS投入运行；863,robot,CIMS(清华，华中科大，北京一机床)1987后，引进10余套FMS

富士数码相机组装工厂生产线superCCD制造车间第四节自动化制造系统的特点、适用范围及实现原则自动化制造系统的分类及其特点自动化制造系统的适用范围自动化制造系统的实现原则一、自动化制造系统的分类及其特点刚性自动化设备及系统刚性半自动化单机除上下料外，机床可以自动完成单个工艺过程的加工循环，这样的机床称为刚性半自动化单机。机械或电液控制，多刀多面加工。刚性自动化单机增加自动上下料装置。刚性自动线刚性综合自动化系统一、自动化制造系统的分类及其特点柔性自动化设备及系统数控机床NC加工中心MC混合成组制造单元（采用GT原理布置加工设备，包括成组单机、成组单元和成组流水线）分布式数控系统DNC柔性制造单元FMC柔性制造系统FMS柔性制造线FML柔性制造车间计算机集成制造系统CIMS二、自动化制造系统的适用范围普通数控机床加工中心FMC

FMSFML批量品种数二、自动化制造系统的实现原则产品设计方面通用化、系列化、标准化、模块化面向制造的设计，面向装配的设计采用先进的毛坯制备方法：精密铸造、精密锻造、冷挤压、精密轧制等少无切削工艺。工艺技术方面GT制造系统本身第五节自动化制造系统的评价指标一、自动化制造系统评价的特点二、自动化制造系统评价指标一、自动化制造系统评价的特点全面性完整性真实性尽量量化二、自动化制造系统评价指标生产率经济性质量可持续发展制造柔性可靠性自动化制造系统评价的六要素第六节系统工程技术与自动化制造系统方法论一、系统工程技术与方法概述二、自动化制造系统功能建模的基本概念三、自动化制造系统信息建模的基本概念四、人在自动化制造系统中的作用一、系统工程技术与方法概述定义问题因素分析目标选择方案设计模型设计定义问题最优化决策系统实施评价与改进二、自动化制造系统功能建模的基本概念一个好的建立功能模型的工具必须满足以下条件：能够从各个侧面全面描述系统系统描述简单明了，容易读懂，便于理解具有严格的建模规则，不会产生多义性所建立的模型应能够被用来进行系统的分析与设计模型可以借助于计算机来处理三、自动化制造系统信息建模的基本概念建立自动化制造系统信息模型的目的是为了全面描述和分析它的信息