现代制造知识点

制造可以定义为：使用一系列的能量，把原材料的几何、物理和化学性态进行预定变化以获取产

品的过程。制造过程是将制造资源（原材料、劳动力、能源能）转变为有形财富或产品的过程。

现代制造以社会、经济发展需求为目标，以资源和资源转换为对象，以现代制造科学与技术为

基础，以制造系统为载体，以信息化、网络化、生态化和全球化为环境和背景，展现在人类面

前

系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分按一定规律结合而成的具有特定功能的有机

整体。系统的性质：全局性；层次性；抽象性；关联性，动态自适应性；功利性；有序和无序,

不可逆的生命周期性

制造系统：制造过程及其所涉及的硬件包括人员、生产设备、材料、能源和各种辅助装置，

其有关的软件包括制造理论、制造技术（制造工艺和制造方法等）和制造信息等组成一个具有

特定功能的有机整体，称之为制造。制造系统特定定义：结构定义，功能定义过程定义从三

个方面描述制造系统的内涵：资源转换单位，国民经济细胞，开放的系统

制造系统的概念模型：资源输入，资源转换，机制，控制，输出

制造系统的基本特征有：转换特征，过程特征，系统特征，开放特征，进化特征。制造系统

的五流结构论：物料流、信息流、工作流、价值流、资金流。现代制造系统的信息制造观：

制造过程的实质可看作是对制造过程中各种信息资源的采集、输入和加工处理过程，最终形成

的产品是信息的物质表现。

制造系统的发展历程：刚性自动化，数控加工，柔性制造，计算机集成制造系统OMS,智

能制造系统IMS。企业管理的三个核心任务：质量、成本和时间（生产周期）。处于对质量、成

本和时间的控制，企业倾向于扩大自身规模或参股到供应商企业，即表现为“纵向一体化"现代制

造的特点：制造全球化，制造敏捷化，制造网络化，制造虚拟化，制造智能化，制造绿色化。

先进制造技术正向精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、清洁化、集成化、全球化的方

向发展。

设计的类型：开发性设计，适应性设计，变型设计。新产品开发大致可以分为市场分析、产

品设计、产品制造和市场营销四个阶段。新产品开发有两个重要特点：新产品开发过程源于市场,

归于市场，要接受市场的最终检验；另一个是新产品开发过程涉及企业内部众多部门，受企业内外

各种条件的制约。影响新产品开发的核心因素有：产品进入市场的时间，产品质量，成本。对

服务和环境保护提出了新的要求。

所谓设计是将来自市场的顾客需求，经过设计人员的创造性思维，规划和决策过程，最终形成

可以应用于制造的各种信息。工程设计包括产品规划、方案设计、总体设计、施工设计、工艺设

计等内容。

现代设计技术，以满足市场产品的质量，性能，时间，成本，价格综合效益最优为目的，以计

算机复杂设计技术为主体，以知识为依托，以多种科学方法和技术为手段，研究、改进、创造

产品活动过程中所用到的技术群体的总称。

现代设计的目标：功效实用性，系统可靠性，运行稳定性，人机安全性，环境无害性，操作

宜人性，结构工艺性，技术经济型，造型艺术性，设计规范性

设计技术分为基础技术，主体技术，支撑和应用技术

现代制造设计方法学：并行设计，反求工程，模块化设计，价值工程，质量功能配置，工业

设计，计算机辅助设计技术，可信性设计。

并行工程CE作为一种崭新的设计哲理，以缩短产品开发周期，降低成本，提高产品质量和

提高产品设计一次成功率为目标，把先进的管理思想和先进的自动化技术结合，采用集成化和

并行化的思想设计产品以及相关过程。它是对产品及其相关过程（包括制造和支持过程）进行集

成并行设计的系统化工作模式。并行设计的应用产生效益体现在：提高企业对市场需求的响应

速度，提高产品开发的一次成功率，降低产品的开发成本。

反求工程：以已有产品为基础，进行消化、吸收并进行创新改进，使之成为新产品，这种开发

模式即反求工程。

反求工程的基本步骤：分析阶段，再设计阶段，反求产品的制造阶段。反求工程一般可分为以

下四个阶段：零件原形的数字化，从测量数据中提取零件原形的几何特征，零件原形CAD模型

的重建，重建CAD模型的检验与修正。

模块化产品的模式可以用一个简单公式表达：新产品（系统）=通用模块（不变部分）+专

用模块（变动部分）。

模块化设计的定义：根据用户需求和功能分析，划分并设计出一系列通用的标准模块，通过对这

些模块的选择和组合，构造出不同功能或者性态功能，但性能不同，规格不同的产品的过程。

模块的定义：一组具有同一功能和接口要素（指连接方式和连接部分的结构、形状、尺寸、

配合等）的，但性能、规格或结构不同的可以互换的单元。模块的特征：一是模块具有特定的

功能，二是模块具有通用的接口，三是模块是依赖产品平台的存在而存在的，四是模块是有层次

的，并且受观察角度和范围的影响。

模块化系统的分类：按照产品中模块使用的多少分：纯模块化系统；混合系统。按照模块组合

可能多少分：闭式系统；开放系统。对整个产品系列而言，功能和对应模块的类型：基本模块;

辅助模块；特殊模块；适应模块。接口的定义：系统各组成部分之间可传递功能的共享界面。

模块化设计的优点：可以减少设计工作量缩短产品设计周期。将新技术融入所设计的模块有利于

加速产品的更新换代。提高设计的标准化程度有利于实现优化设计。扩大生产批量，降低生产成

本，有利于发展专业化生产，提高生产率。对市场应变能力将，可以在短时间内生产所需产品，满

足顾客需求。可以使生产系统具有较大的柔性，适应市场需求变化。使产品易于维护和更新。

价值工程（VE）是一门管理及设计技术，它以产品的功能分析为核心，以科学的分析方法

为工具，寻求功能与成本的最佳组合以获得最佳的产品价值。

ABC分析法，就是一种根据局部成本在总成本中所占比例的多少及按照“关键的少数，次

要的多数”的思想来选择价值工程对象的方法。

质量功能配置（QFD）是一种面向市场顾客的产品开发工作中的管理、方案设计、零部件

设计、制造工艺计划以及生产组织等一系列过程有机协调的系统化方法，是现代管理和质量工程

的核心技术之一。QFD的基本思想是：注重产品从开始的可行性分析研究到产品的生产都是

以市场顾客的需求为驱动，强调将市场顾客的需求明确转变为产品开发的管理者、设计者、制

造工艺部门以及生产计划部门等有关人员均能理解执行的各种具体信息，从而来保证企业最终生

产出符合市场顾客需求的产品。

工业设计技术是指以工学、美学、经济学为基础，以科技的手段，用艺术的表现方式，对工业

产品在材料、结构、工艺、形态、表面处理及装饰方面进行综合处理，使其具有实用、经济、

美观的优良品质的方法。工业设计的特征：实用性，科学性，艺术性。工业设计基本方法：

设计要素，设计程序，美学法则，色彩设计。

数控技术是指用数字化信号对设备运行及其加工过程进行控制的一种自动化技术，它是一种

可编程的自动控制方式，

在一个基准零件上装上若干部件、组件、套件和零件就构成整台机器，把它们装配成最终整台

机器产品的过程，称为总装。

装配工艺系统图：在装配工艺规程制定过程中，表明产品零、部件间相互装配关系及装配流程

的示意图。

制定装配工艺规程的步骤：研究产品的装配图及验收技术条件。确定装配方法与组织形式。

划分装配单元，确定装配顺序。划分装配工序。编制装配工艺文件。

工业机器人是一种可重复编程和多功能的操作手，用于物料，零件和工具或是一种可完成各种

任务的可编程的专用系统。

柔性制造系统FMS是由计算机集中管理和控制的制造系统，具有多个独立或半独立工位的

一套物料储存运输系统，加工设备主要由数控机床或加工中心等组成，用于高效率地制造中小

批量多品种零件地自动化生产系统。加工系统，物流系统，信息流系统。

FMS的组成（1）从硬件上看，它由三部分：1）两台以上的数控机床或加工中心以及其它的

加工设备，包括测量机、清洗机、动平衡机、各种特种加工设备等2）一套能自动装卸的运

输系统，包括刀具的运储和工件及原材料的运储，具体结构可采用传送带、有轨小车、无轨小

车、搬运机器人、上下料托盘站等3）一套计算机控制系统以及信息通讯网络2）从软件内容

上看：1）FMS运行控制系统2）FMS质量保证系统3）FMS数据管理和通讯网络系统

FMS的功能：1）

能自动管理零件的生产过程、自动控制制造质量、自动故障诊断及处理、自动信息收集及传

输2）简单改变软件和系统参数，便能制造出某一零件族的多种零件3）物料的运输和储存必

须是自动的4）能解决多机床条件下零件的混流加工，且无需额外增加费用5）具有优化调

度管理功能，能实现无人化或少人化加工

FMS特征：保证系统具有一定柔性的同时，还具有较高的设备利用率。减少设备投资。减少

直接工时费用。减少工序中的在制品量，缩短生产准备时间。加工对象具有快速应变能力。维持生

产能力强。产品质量高，稳定性好。运行灵活产量灵活。便于实现工厂自动化。投资高，风险大，管

理水平要求高。

FMS按其规模的大小分成四类：柔性制造模块，柔性制造单元，柔性制造线，柔性制造系

统，柔性制造工厂。

加工系统是满足如下性能：工序集中。控制功能强，扩展性好。高刚度，高精度，高速度。

自保护与自维护性好。使用经济性好。对环境的适应性与保护性好。

物流系统的功能：1）使工件在工作站间随机而独立运动2）能装卸不同形状的工件3）暂存

储功能4）便于工件装卸5）与计算机控制兼容物料运输与存储系统包括：1）物料传输设备2）

物料存储设备3）物流控制系统

FMS控制系统的功能:传送数据，给FMS中物料系统和加工设备。协调FMS各设备的活动，

保证把工件和刀具及时提供给加工设备，使加工设备高效运转。生产控制，包括对零件和各种

工件进入制造系统的输入率的决策。刀具系统控制，监控刀具状态。FMS系统性能的监控及

报告。

产品开发过程管理PDM技术：以软件技术为基础，是一门管理所有与产品相关的信息和所

有与产品相关的过程的技术。即以软件技术为基础，以产品为核心，实现对产品相关的数据、过程、

资源一体化集成管理的技术。

PDM的主要功能：（1）数据和文档管理；（2）过程和工作流管理；（3）产品结构与配置管

理（4）设计检索与零部件分类库管理（5）项目管理

PDM的实施步骤如下：组成一支实施的核心队伍，包括企业管理，工程开发和信息技术等

方面，代表产品开发的主要环节。有一定质量和数量的教育培训。确定目标，明确企业需求。定义

系统功能需求，PDM系统功能，计算机与网络环境需求，分布模式和用户数量。确定系统

实施步骤，系统规模等。试点应用，逐步推广。

成组技术：是将具有相似特征或信息的多种事物，按着一定的准则分类成组，使若干事物能够

采用同一处理方法，以达到节省精力、时间和费用的目的。在机械制造领域定义：成组技术将

多种零件按其相似性进行分类成组，并以这些零件组为基础组织生产，实现多品种，中

小批量生产的产品设计，制造工艺和生产管理的合理化

成组技术的作用：1、提高设计工作的标准化与合理化，减少设计工作量2、减少生产准备时

间3、有利于生产管理科学化4、成组技术是CAD、CAM的基础

零件组的划分目的：1、减少现有零件工艺过程的多样性2、扩大零件的工艺批量3、提高工

艺设计的质量

划分依据：根据零件的结构特征和工艺特征的相似性

特征码位法：选择几位与加工特征直接有关的码位作为形成零件组的依据

码域法：对特征码位上的数据规定某一范围，而不是要求特征码位上的数据完全相同

成组技术的实施步骤

1、确定由领导负责的具有一定工作效率的专业队伍

2、对零件分类编码系统进行研究和完善

3、在生产单位按照成组工艺和成组管理的要求，局部设置成组生产单元，组织成组生产

4、在实践中进行总结，对成组技术存在的问题进

行收集、整理，分析、判断及时反馈，修正成组技术在局部应用中存在的问题

5、在机械加工车间内，推行经过局部试点后，比较成熟的成组加工工艺和成组管理经验成

组工艺的编制方法：复合零件法（回转体）：按照零件族中的复合零件来设计工艺规程的方

法；复合路线法（非回转体）：以组内最复杂零件的工艺路线为基础，添上组内其它零件需

要的工序，最终形成满足全组零件要求的成组工艺。

总结：通过对产品零件进行相似性分类，根据每类零件的生产特点，按不同的方法组

织生产，使生产线上各类生产资源得到了合理的利用，有效地缓解了产品之间抢占关键资

源的情况，各类关键资源加班加点的情况得到一定程度的改善，提升了生产线的生产能力

CIMS:是通过计算机硬软件，并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的人、技术、经营管理3要素及其信息流

与物流有机集成并优化运行的复杂的大系统。CIMS的内容是建立在“企业整体"和“信息

流”这两个最基本的观点上的。

CIMS的核心是集成，这包括：企业各种经营活动的集成、企业各个生产