第一章自動化制造系統(tǒng)概論第一節(jié)基本概念第二節(jié)自動化制造系統(tǒng)的定義、組成及學(xué)科特點第三節(jié)自動化制造的意義及其發(fā)展歷程第四節(jié)自動化制造系統(tǒng)的特點、適用范圍及實現(xiàn)原則第五節(jié)自動化制造系統(tǒng)的評價指標(biāo)第六節(jié)系統(tǒng)工程技術(shù)與自動化制造系統(tǒng)方法論第一節(jié)基本概念制造及制造業(yè)系統(tǒng)制造系統(tǒng)制造自動化制造規(guī)模制造系統(tǒng)的分類一、制造及制造業(yè)制造是人類按照市場需求，運用主觀掌握的知識和技能，借助于手工或可以利用的客觀物質(zhì)和工具，采用有效的方法，將原材料轉(zhuǎn)化為最終物質(zhì)產(chǎn)品并投放市場的全過程。

制造業(yè)是所有與制造有關(guān)的企業(yè)機(jī)構(gòu)的總體。機(jī)械工業(yè)大致分為三部分：1.機(jī)器制造--拖拉機(jī)、軋鋼機(jī)、煉油廠成套設(shè)備、發(fā)電機(jī)組、各種機(jī)床；汽車、飛機(jī)船舶、柴油機(jī)；各種家用電器、自行車、縫紉機(jī)等；各種儀器儀表。2.金屬制品制造--各種配件、備品、工具、容器等，生產(chǎn)消費資料中日用金屬制品，如各類金屬結(jié)構(gòu)件、集裝箱、水暖管道、鋁制品、鐵絲、標(biāo)準(zhǔn)件、不銹鋼制品、五金工具等。3.機(jī)械產(chǎn)品的修理業(yè)--即對機(jī)電設(shè)備和金屬制品的修理。如對汽車、船舶、飛機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械的修理。二、系統(tǒng)系統(tǒng)是具有特定功能的、相互間具有有機(jī)聯(lián)系的許多要素所構(gòu)成的一個不可分割的整體。一般的系統(tǒng)具有如下性質(zhì)：目的性整體性集成性層次性相關(guān)性環(huán)境適應(yīng)性三、制造系統(tǒng)制造系統(tǒng)是為了達(dá)到預(yù)定的制造目的而構(gòu)造的物理或組織系統(tǒng)。制造系統(tǒng)信息原材料能量資金成品廢品污染控制支持條件制造資源輸入制造系統(tǒng)輸出四、制造自動化制造自動化是在廣義制造過程的所有環(huán)節(jié)采用自動化技術(shù)、實現(xiàn)制造全過程的自動化。

側(cè)重點在自動化物流處理技術(shù)方面，所涉及的制造自動化僅局限在狹義制造范疇以內(nèi)，僅包括物流和物料處理的適度自動化和與物流有關(guān)的信息流處理自動化。五、制造規(guī)模

產(chǎn)品品種、生產(chǎn)批量大規(guī)模制造（大于５０００，標(biāo)準(zhǔn)件、自行車、汽車等）大批量制造（５００～５０００，大型汽車、工程機(jī)械等）多品種小批量制造（５００以下，飛機(jī)、大型輪船）六、制造系統(tǒng)的分類按人在系統(tǒng)中的作用分人機(jī)一體化的制造系統(tǒng)無人化制造系統(tǒng)按品種和批量分多品種、小批量制造系統(tǒng)少品種、大批量按工藝類型分連續(xù)型制造系統(tǒng)離散型制造系統(tǒng)六、制造系統(tǒng)的分類按系統(tǒng)柔性分剛性制造系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)可重構(gòu)制造系統(tǒng)按自動化程度分手動制造系統(tǒng)半自動制造系統(tǒng)自動化制造系統(tǒng)按智能程度分智能制造系統(tǒng)常規(guī)制造系統(tǒng)第二節(jié)自動化制造系統(tǒng)的定義、組成及學(xué)科特點自動化制造系統(tǒng)的定義自動化制造系統(tǒng)的功能組成自動化制造系統(tǒng)的壽命周期自動化制造系統(tǒng)與企業(yè)其他系統(tǒng)的關(guān)系自動化制造系統(tǒng)的學(xué)科特點和學(xué)科體系一、自動化制造系統(tǒng)的定義自動化制造系統(tǒng)是由一定范圍的被加工對象、一定的制造柔性和一定自動化水平的各種設(shè)備和高素質(zhì)的人組成的一個有機(jī)整體，它接受外部信息、能源、資金、配套件和原材料等作為輸入，在人和計算機(jī)控制系統(tǒng)的共同作用下，實現(xiàn)一定程度的柔性自動化制造，最后輸出產(chǎn)品、文檔資料、廢料和對環(huán)境的污染。人機(jī)一體化自動化制造系統(tǒng)的概念模式一、自動化制造系統(tǒng)的定義自動化制造系統(tǒng)具有五個典型組成部分具有一定技術(shù)水平和決策能力的人（FMS,DNC,teamwork）一定范圍的被加工對象(GT)信息流及其控制系統(tǒng)(automation/flexible/integration)能量流及其控制系統(tǒng)(using/consume,badaffection/optimization)物料流及物料處理系統(tǒng)二、自動化制造系統(tǒng)的功能組成自動化制造系統(tǒng)主要由以下子系統(tǒng)組成：毛坯制備自動化子系統(tǒng)（鍛壓、鑄造、焊接、切割）熱處理過程自動化子系統(tǒng)儲運自動化子系統(tǒng)（工件、刀具、其他物料）機(jī)械加工自動化子系統(tǒng)（上下料、裝夾、換刀、加工、零件檢驗）裝配過程自動化子系統(tǒng)（裝配過程、零部件供應(yīng)）輔助過程自動化子系統(tǒng)（排屑、清洗、切削液系統(tǒng)、涂裝過程、包裝過程）質(zhì)量控制子系統(tǒng)（零件檢驗、產(chǎn)品測試、刀具檢測）系統(tǒng)控制子系統(tǒng)（故障診斷、環(huán)境及安全監(jiān)測、運行狀態(tài)監(jiān)控、生產(chǎn)計劃與調(diào)度、系統(tǒng)外部接口）三、自動化制造系統(tǒng)的壽命周期系統(tǒng)設(shè)計階段制造階段安裝、調(diào)試、驗收階段應(yīng)用和維護(hù)階段報廢及回收處理階段四、自動化制造系統(tǒng)與企業(yè)其它系統(tǒng)關(guān)系技術(shù)系統(tǒng)產(chǎn)品研發(fā)與設(shè)計、工藝設(shè)計、生產(chǎn)準(zhǔn)備活動管理系統(tǒng)質(zhì)量管理、營銷管理、物資供應(yīng)管理、財務(wù)管理、成本管理、生產(chǎn)計劃管理、人力資源管理、設(shè)備管理、能源管理……信息系統(tǒng)五、自動化制造系統(tǒng)的學(xué)科特點和學(xué)科體系自動化制造系統(tǒng)自動化技術(shù)系統(tǒng)工程技術(shù)制造科學(xué)與技術(shù)系統(tǒng)工程學(xué)材料科學(xué)設(shè)計與制造學(xué)質(zhì)量控制工程信息科學(xué)計算機(jī)科學(xué)環(huán)境保護(hù)學(xué)人機(jī)工程學(xué)生產(chǎn)管理自動控制理論運籌學(xué)電氣工程…第三節(jié)自動化制造的意義及其發(fā)展歷程自動化制造的意義發(fā)展里程及現(xiàn)狀一、自動化制造的意義提高生產(chǎn)率縮短生產(chǎn)周期提高產(chǎn)品質(zhì)量提高經(jīng)濟(jì)效益降低勞動強度有利于產(chǎn)品更新提高勞動者素質(zhì)帶動相關(guān)技術(shù)的發(fā)展體現(xiàn)一個國家的科技水平二、發(fā)展里程及現(xiàn)狀第一階段（1870～1950）1870年，美國，自動制造螺釘?shù)臋C(jī)器；1895年，美國，發(fā)明多軸自動車床（純機(jī)械控制）；1924年，英國morris汽車公司，第一條采用流水作業(yè)的機(jī)械加工自動線；1935年，前蘇聯(lián)，GT第二階段（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)第三階段（1967～20.80中期）1967，EnglandMolinsCorp，DNC(DirectNumericalControl)；1967，USAandJapan，研制出計算機(jī)控制系統(tǒng)1969，Japan，basedonGTIKEGAIchangeablemanufacturingsystem；1969，USA，工業(yè)機(jī)器人操作的焊接自動線；20.70初，USA，F(xiàn)MC&FMS(FlexibleManufacturingCell/system)；1980，Japan，富士工廠；20.80初，Japan，無人工廠第四階段（20.80～今）1974，USA，CIMS(ComputerIntegratedManufacturingSystem)；20.80初，世界各國紛紛投入巨資研究CIMS；20.90后，CIMS觀念發(fā)生巨大變化，開始提出以人為中心的CIMS思想；（CE/LP/AM/ER）自動化制造技術(shù)在我國的發(fā)展歷程1956，第一條機(jī)械加工自動線投入使用；1958，研制出數(shù)控立銑床；1959，第一條加工環(huán)套類零件的生產(chǎn)線建成（軸承內(nèi)外環(huán)）；1969，第一條加工軸類零件的自動線建成（電動機(jī)轉(zhuǎn)子軸）；1964后10年間，二汽，57條自動線，8000多臺自動化制造設(shè)備；1973，集中力量研制NC,MC,CNC；1985，50多種，并遠(yuǎn)銷國外；1986，第一個FMS投入運行；863,robot,CIMS(清華，華中科大，北京一機(jī)床)1987后，引進(jìn)10余套FMS

富士數(shù)碼相機(jī)組裝工廠生產(chǎn)線superCCD制造車間第四節(jié)自動化制造系統(tǒng)的特點、適用范圍及實現(xiàn)原則自動化制造系統(tǒng)的分類及其特點自動化制造系統(tǒng)的適用范圍自動化制造系統(tǒng)的實現(xiàn)原則一、自動化制造系統(tǒng)的分類及其特點剛性自動化設(shè)備及系統(tǒng)剛性半自動化單機(jī)除上下料外，機(jī)床可以自動完成單個工藝過程的加工循環(huán)，這樣的機(jī)床稱為剛性半自動化單機(jī)。機(jī)械或電液控制，多刀多面加工。剛性自動化單機(jī)增加自動上下料裝置。剛性自動線剛性綜合自動化系統(tǒng)一、自動化制造系統(tǒng)的分類及其特點柔性自動化設(shè)備及系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床NC加工中心MC混合成組制造單元（采用GT原理布置加工設(shè)備，包括成組單機(jī)、成組單元和成組流水線）分布式數(shù)控系統(tǒng)DNC柔性制造單元FMC柔性制造系統(tǒng)FMS柔性制造線FML柔性制造車間計算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS二、自動化制造系統(tǒng)的適用范圍普通數(shù)控機(jī)床加工中心FMC

FMSFML批量品種數(shù)二、自動化制造系統(tǒng)的實現(xiàn)原則產(chǎn)品設(shè)計方面通用化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化面向制造的設(shè)計，面向裝配的設(shè)計采用先進(jìn)的毛坯制備方法：精密鑄造、精密鍛造、冷擠壓、精密軋制等少無切削工藝。工藝技術(shù)方面GT制造系統(tǒng)本身第五節(jié)自動化制造系統(tǒng)的評價指標(biāo)一、自動化制造系統(tǒng)評價的特點二、自動化制造系統(tǒng)評價指標(biāo)一、自動化制造系統(tǒng)評價的特點全面性完整性真實性盡量量化二、自動化制造系統(tǒng)評價指標(biāo)生產(chǎn)率經(jīng)濟(jì)性質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展制造柔性可靠性自動化制造系統(tǒng)評價的六要素第六節(jié)系統(tǒng)工程技術(shù)與自動化制造系統(tǒng)方法論一、系統(tǒng)工程技術(shù)與方法概述二、自動化制造系統(tǒng)功能建模的基本概念三、自動化制造系統(tǒng)信息建模的基本概念四、人在自動化制造系統(tǒng)中的作用一、系統(tǒng)工程技術(shù)與方法概述定義問題因素分析目標(biāo)選擇方案設(shè)計模型設(shè)計定義問題最優(yōu)化決策系統(tǒng)實施評價與改進(jìn)二、自動化制造系統(tǒng)功能建模的基本概念一個好的建立功能模型的工具必須滿足以下條件：能夠從各個側(cè)面全面描述系統(tǒng)系統(tǒng)描述簡單明了，容易讀懂，便于理解具有嚴(yán)格的建模規(guī)則，不會產(chǎn)生多義性所建立的模型應(yīng)能夠被用來進(jìn)行系統(tǒng)的分析與設(shè)計模型可以借助于計算機(jī)來處理三、自動化制造系統(tǒng)信息建模的基本概念建立自動化制造系統(tǒng)信息模型的目的是為了全面描述和分析它的信息