制造系统自动化技术

制造系统自动化技术机电学院机械制造及自动化系制造系统自动化水平是衡量一个国家科学技术水平的重要标志。第1章绪论内容：制造系统自动化包括设计、制造、管理、控制自动化。目的：1）提高劳动生产率2）缩短生产周期3）提高产品质量4）提高经济效益5）降低劳动强度6）改善市场响应能力7）提高市场竞争力8）带动相关学科发展1.1.1制造1.1制造系统自动化定义与概念制造：一般是指将原材料转变为产品的过程。机械制造：将材料或毛坯加工成零件部件或产品的过程。机械：由零部件组成的，可实现运动、能量、信息传递或转换的，具有某种功能的机器、设备或仪器。

机器：是以通过某种方式实现能量传递和转换为主的技术系统。设备：是以通过某种方式实现物料传递和转换为主的技术系统。仪器：是以通过某种方式实现信息传递和转换为主的技术系统。1.1.2系统1.1制造系统自动化定义与概念系统：是由相互联系、相互依赖、相互制约和相互作用的若干组成部分结合的，具有某种特定功能的有机整体。

系统的共同特征1.目的性2.集合性3.相关性4.层次性5.环境适应性1.1.3自动化及自动化系统1.1制造系统自动化定义与概念自动化：是针对应用对象用某种控制方法和手段，通过执行机构来实现其动作，使其按预先规定的程序自动地进行操作，而无需人直接干预的过程。

自动化系统：是自动地实现某种功能的有机整体。这一整体实际上是自动地实现了物料的流动变换、能量的传递转换和信息的传输交换。

1.1.4机械制造系统及机械制造系统自动化1.1制造系统自动化定义与概念机械制造系统：是由相互作用和相互依赖的可实现运动、能量、信息传递或转换的若干机器、设备或仪器组成的，具有某种特定功能的有机整体。机械制造系统自动化：是机械系统用某种控制方法和手段，通过执行机构来实现其功能，使其按预先规定的程序自动地进行操作，而无需人直接干预的过程。1.1制造系统自动化定义与概念工业农业交通航空纺织矿业化工建筑食品印刷动力医疗..…石油产品结构机械制造系统所涉及的领域设计制造管理机械制造系统生产过程产品工艺伺服驱动控制系统辅助系统加工检测装配质量库存生产计划1.1制造系统自动化定义与概念1.1.4机械制造系统及机械制造系统自动化机械制造系统基本要素被控制对象执行元器件检测元器件调节控制装置1.2.1机械制造系统自动化发展过程自动化系统应以实现TQCSE功能为目标

T(Time)——时间缩短，生产率提高

Q(Quality)——质量提高

C(Cost)——成本降低，提高经济效益

S(Service)——服务水平提高

E(Environment)——环境保护1.2机械制造系统自动化发展过程、现状及趋势1.2.1机械制造系统自动化发展过程1870螺丝制造自动机（美国）1913福特：流水装配线（美国）1924自动生产线（英国Morris汽车公司）1936D.S.Harder提出“自动化”的术语，（美国）1946成组加工工艺，第1台电子管计算机（前苏联）1950全自动锻压机（美国：福特公司）；全自动活塞生产（前苏联）第一阶段：刚性自动化单元、机械控制方式1.2.1机械制造系统自动化发展过程1952帕森斯（Parsons）：三轴数控立式铣床（美国MTT）；第1台数控机床（美国麻省理工学院）1953NC（NumericalControl）数控加工自动编程语言（美国麻省理工学院）1957C.П米特洛凡诺夫提出成组技术GT（GroupTechnology前苏联）；系统工程（美国H.Goode,R.Machol）1958自动编程系统（美国）；F.Roserblatt引进模糊控制拟人脑感知和学习能力的感知器概念；NC加工中心（美国）；1962工业机器人（圆柱坐标型）（美国）；二维CAD（ComputerAidedDesign美国）；B.Widrow提出自适应线性元件1965低成本自动化（美国：宾州大学）；生产过程的计算机直接数字控制（DNC）（DirectNumericalControl美国）第二阶段：数控技术、单机数控1.2.1机械制造系统自动化发展过程1966自动编程语言EXAPT（德国）1967CAD/CAM软件：CAD-CAM（美国）；计算机控制的6台数控机床的可变制造系统（FMS）（英国：Molins公司）1968直接数控DNC系统（美国）1969CAM（ComputerAidedManufacturing美国）；阿波罗宇宙飞船登月（美国）；工业机器人操作的焊接自动线（美国）1970IMS：机器人生产线作业（本体焊接）（美国）；FMS专利（英国）1973哈林顿（Harrington）：计算机集成制造CIM概念；三维实体模型CAD（英国、日本）第三阶段：柔性自动化1.2.1机械制造系统自动化发展过程1974JosephHarrington提出计算机集成制造系统CIMS（ComputerIntegratedManufacturingSystem美国）1980制造自动化协议（MAP）（美国）；无人化机械制造厂（日本：富士工厂）；计算机辅助工程CAE（美国）1982提出Hopfield新神经网络模型（美国：生物物理学家J.J.Hopfield）1988提出并行工程（ConcurrentEngineering）的概念（美国：R.I.Winner在美国国家防御分析研究所报告中）1991智能制造系统IMS研究（日、美、欧共体）；全球制造（日、美、欧共体）；敏捷制造（美）；虚拟制造（美）1994先进制造技术计划（美国）；“21世纪制造企业战略”中提出敏捷制造AM的概念第四阶段：计算机集成制造、智能集成自动化例1：计算机集成制造系统（CIMS）1.2.1机械制造系统自动化发展过程实时数据收集和监控、分单元控制的工序计划、工作站控制、通讯、库存控制、物料单、生产计划、定单登记(定单登录)、工作成本分析/评估例2：并行工程（CE）1.2.1机械制造系统自动化发展过程传统的产品开发模式是串行的.设计工程师与制造工程师之间互相不了解，互相不交往，中间有如隔了一堵墙。例2：并行工程（CE）1.2.1机械制造系统自动化发展过程产品设计工艺设计装配设计检验设计维修设计时间例3：精益生产（LP）1.2.1机械制造系统自动化发展过程例3：精益生产（LP）1.2.1机械制造系统自动化发展过程日本丰田例3：精益生产（LP）1.2.1机械制造系统自动化发展过程例4：快速原型制造（RPM）1.2.1机械制造系统自动化发展过程1.2.2机械制造系统自动化技术所涉及的领域及发展的影响因素1.自动化技术涉及的技术领域计算机技术算法及软件数据采集与处理接口技术网络技术机械制造系统自动化技术信息技术信息网络信息的获取信息的处理机械技术设计与制造测试与诊断系统动力学系统可靠性自动控制控制原理控制系统设计系统性能分析微电子技术数字与模拟集成电路新型安装技术电子技术电机设计与制造电磁兼容技术电力电子器件功率变换技术1.2.2机械制造系统自动化技术所涉及的领域及发展的影响因素2.自动化技术发展的影响因素：(1)客观的需求是自动化发展的前提(2)基础理论研究是自动化发展的基础(3)科学技术的发展是自动化发展的保证1.2.3机械制造系统自动化发展的趋势国际关系多极化消费多样化市场竞争多元化市场响应要快应变能力要强适应能力要广1.市场环境稳定型动态的、多变型图1-3产品生命周期1.2.3机械制造系统自动化发展的趋势1.2.3机械制造系统自动化发展的趋势以产品为中心以顾客为中心以市场为中心2.社会环境图1-4美国劳动力在各行业分布的统计与预测1.2.3机械制造系统自动化发展的趋势3.发展趋势（1）制造敏捷化（2）制造网络化（3）制造虚拟化（4）制造智能化（5）制造全球化（6）制造绿色化虚拟现实虚拟设计虚拟制造虚拟产品开发虚拟企业1.2.3机械制造系统自动化发展的趋势1.3