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1、自动化制造系统自动化制造系统本门课程的主要内容：本门课程的主要内容：第一章第一章 自动化制造系统概论自动化制造系统概论第二章第二章 自动化制造系统的人机一体化设计与评价自动化制造系统的人机一体化设计与评价第三章第三章 自动化制造系统的组成自动化制造系统的组成第四章第四章 自动化制造系统的总体设计自动化制造系统的总体设计第五章第五章 自动化制造系统各分系统的设计自动化制造系统各分系统的设计第六章第六章 自动化制造系统的计算机仿真自动化制造系统的计算机仿真第七章第七章 自动化制造系统的技术经济分析自动化制造系统的技术经济分析第八章第八章 先进生产模式与自动化制造系统的发展趋势先进生产模式与自动化制
2、造系统的发展趋势第一章第一章 自动化制造系统概论自动化制造系统概论本章主要内容如下：本章主要内容如下：第一节第一节 自动化制造系统有关的一些基本概念和定义；自动化制造系统有关的一些基本概念和定义；第二节第二节 自动化制造系统的组成及其学科特点；自动化制造系统的组成及其学科特点；第三节第三节 自动化制造系统的意义及其发展历程；自动化制造系统的意义及其发展历程；第四节第四节 自动化制造系统的分类、适用范围及实施原则自动化制造系统的分类、适用范围及实施原则；第五节第五节 自动化制造系统的评价指标；自动化制造系统的评价指标；一、制造及制造业一、制造及制造业 制造制造 (manufacturing) (
3、manufacturing) ：是人类按照市场需求，运用主：是人类按照市场需求，运用主观掌握的知识和技能，借助于观掌握的知识和技能，借助于手工或可以利用的客观物质工具手工或可以利用的客观物质工具，采用采用有效的方法有效的方法( (人类的劳动技能和劳动方法人类的劳动技能和劳动方法) )，将原材料转化，将原材料转化为最终物质产品并为最终物质产品并投放市场投放市场的全过程。（人类制造的根本目的的全过程。（人类制造的根本目的是获得商品）是获得商品）第一节第一节 与自动化制造系统相关的基本概念与自动化制造系统相关的基本概念加深理解：加深理解：制造不是指单纯的加工和装配过程，而要包括制造不是指单纯的加工和
4、装配过程，而要包括市市场调研和预测场调研和预测、产品设计、选材和工艺设计产品设计、选材和工艺设计、生产准备、生、生产准备、生产加工、质量保证、生产过程管理、市场营销、售前售后服产加工、质量保证、生产过程管理、市场营销、售前售后服务以及报废后的回收处理等产品寿命循环周期内一系列相互务以及报废后的回收处理等产品寿命循环周期内一系列相互联系的活动。联系的活动。制造业：制造业： 是所有与制造有关的企业机构的总体。是所有与制造有关的企业机构的总体。制造业是一个国制造业是一个国家国民经济的基础，是一个国家自立于世界民族之林的基石家国民经济的基础，是一个国家自立于世界民族之林的基石。在工业化国家中，约有在工
5、业化国家中，约有l l4 4的人口从事各种形式的制造活动，的人口从事各种形式的制造活动，在非制造业部门中，约有半数人的工作性质与制造业密切相在非制造业部门中，约有半数人的工作性质与制造业密切相关。纵观世界各国，如果一个国家的制造业发达，它的经济关。纵观世界各国，如果一个国家的制造业发达，它的经济必然强大。大多数国家和地区的经济腾飞，制造业功不可没。必然强大。大多数国家和地区的经济腾飞，制造业功不可没。二、系统二、系统 系统系统(System)(System)是具有特定功能的、相互间具有有机联系是具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素所构成的一个的许多要素所构成的一个不可分割不可分割的整体
6、。虽然一个系统可的整体。虽然一个系统可以进一步划分成一些更小的分系统（以进一步划分成一些更小的分系统（subsystemsubsystem），而且这些），而且这些分系统也可以单独存在并对外呈现一定的特性，但这些分割分系统也可以单独存在并对外呈现一定的特性，但这些分割开来的分系统都不具备原有系统的整体性质。另外，这些分开来的分系统都不具备原有系统的整体性质。另外，这些分系统的简单叠加也不构成原来的系统，而仅仅是一个分系统系统的简单叠加也不构成原来的系统，而仅仅是一个分系统间的简单集合而已。间的简单集合而已。系统通常具有的性质：系统通常具有的性质：目的性目的性；例如，制造系统的目的是将制造资源有效
7、地转变成有；例如，制造系统的目的是将制造资源有效地转变成有用的产品。用的产品。整体性；整体性；集成性；集成性；集成性集成性并不等于并不等于集合性集合性。集成性强调的是系统各个要。集成性强调的是系统各个要素之间的的有机联系，它们之间通过系统的整体规划有机的联素之间的的有机联系，它们之间通过系统的整体规划有机的联系在一起，能实现系统性能的最佳化。而集合性只是系统各要系在一起，能实现系统性能的最佳化。而集合性只是系统各要素间的简单叠加。素间的简单叠加。层次性；层次性； 从系统作为一个相互作用的诸要素的总体来看，它可从系统作为一个相互作用的诸要素的总体来看，它可以分解成由不同级别的分系统构成的层次结构
8、，层次结构表达以分解成由不同级别的分系统构成的层次结构，层次结构表达了不同层次分系统之间的了不同层次分系统之间的从属关系和相互作用从属关系和相互作用关系。将系统适关系。将系统适当分层，是研究和设计复杂大系统的有力手段。当分层，是研究和设计复杂大系统的有力手段。相关性；相关性；组成系统的要素是相互联系、相互作用的，相关性说组成系统的要素是相互联系、相互作用的，相关性说明这些联系之间的特定关系。明这些联系之间的特定关系。环境适应性；环境适应性； 任何系统都必然会受到周围环境的影响，受到外任何系统都必然会受到周围环境的影响，受到外部环境的约束，与外部环境进行物质、能量和信息的交换。一部环境的约束，与
9、外部环境进行物质、能量和信息的交换。一个好的系统应能适应外部环境的改变，能随着外部条件的变化个好的系统应能适应外部环境的改变，能随着外部条件的变化而改变系统的内部结构，使系统始终运行在而改变系统的内部结构，使系统始终运行在最佳状态最佳状态。三、制造系统三、制造系统制造系统制造系统（manufacturing systemmanufacturing system）：是为了达到预定的制造目的）：是为了达到预定的制造目的而构造的物理或组织系统。作为一个系统，制造系统具有构成上述而构造的物理或组织系统。作为一个系统，制造系统具有构成上述系统的一切特征。图系统的一切特征。图1-11-1用黑箱方式表示制造
10、系统及其与外部环境用黑箱方式表示制造系统及其与外部环境的相互作用。的相互作用。注意：注意：这里将制造系统看成一个黑箱，内部有人员，设备，管理这里将制造系统看成一个黑箱，内部有人员，设备，管理系统，技术支持系统等要素，各个要素之间协同配合，才能实现系统，技术支持系统等要素，各个要素之间协同配合，才能实现各个要素之间的有机联系，也才能使制造系统工作在最佳状态。各个要素之间的有机联系，也才能使制造系统工作在最佳状态。图图1-1 用黑箱方式表示的制造系统用黑箱方式表示的制造系统黑箱黑箱两个小概念两个小概念制造自动化（制造自动化（manufacturing automation）：就是在制造）：就是在制
11、造过程的过程的所有环节所有环节采用自动化制造技术，实现采用自动化制造技术，实现制造全过程制造全过程的自动的自动化。化。由于篇幅所限，本书中将制造自动化局限在狭义制造范畴以内，由于篇幅所限，本书中将制造自动化局限在狭义制造范畴以内，即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即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。处理自动化。制造规模：制造规模： 年产量年产量5000件件 大规模制造大规模制造 5000件件年产量年产量500件件 大批量制造大批量制造 年产量年产量500件件 多品种小批量制造多品种小批量制造四、制造系统的分类四、制造系统的分类图图1-2 制造系
12、统分类制造系统分类第二节第二节 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、组成及学科特点 1 1、自动化制造系统的定义：、自动化制造系统的定义： 广义地讲，广义地讲，自动化制造系统自动化制造系统(automation manufacturing (automation manufacturing systemsystemAMS)AMS)是由一定范围的被加工对象是由一定范围的被加工对象( (原材料，产品形式原材料，产品形式和产品结构和产品结构) )、一定柔性和自动化水平的各种设备（、一定柔性和自动化水平的各种设备（加工手段加工手段）和高素质的人组成的一个有机整体，它接受外部信息、
13、能源、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，在人和计算机控制系统的共同作用资金、配套件和原材料等，在人和计算机控制系统的共同作用下，实现下，实现一定程度一定程度的柔性自动化制造，最后输出产品（的柔性自动化制造，最后输出产品（合格和合格和不合格产品不合格产品）、文档资料、废料和）、文档资料、废料和对环境的污染对环境的污染。图图1-3 人机一体化的自动化制造系统人机一体化的自动化制造系统AMS系统系统具有一定技术水平和决策能力的人高素质的人；具有一定技术水平和决策能力的人高素质的人；一定范围的被加工对象原材料，产品形式和产品结构等；一定范围的被加工对象原材料
14、，产品形式和产品结构等；信息流及其控制系统；信息流及其控制系统；能量流及其控制系统；能量流及其控制系统；物料流及物料处理系统；一般说来，物料流及物料处理系物料流及物料处理系统；一般说来，物料流及物料处理系统包括各种自动化或非自动化的物料储运设备、工具储运设统包括各种自动化或非自动化的物料储运设备、工具储运设备、加工设备、检测设备、清洗设备、热处理设备、装配设备、加工设备、检测设备、清洗设备、热处理设备、装配设备、控制装置和其它辅助设备等。备、控制装置和其它辅助设备等。2、自动化制造系统的主要组成部分、自动化制造系统的主要组成部分 由由自动化制造系统自动化制造系统的定义可以看出，它所涉及的学科范
15、围的定义可以看出，它所涉及的学科范围很宽，呈多学科交叉状态。它的核心是很宽，呈多学科交叉状态。它的核心是制造科学和技术制造科学和技术，通过，通过系统工程技术的纽带作用将现代制造科学和技术和以计算机为系统工程技术的纽带作用将现代制造科学和技术和以计算机为基础的自动控制技术结合起来，实现有关科学和技术的有机集基础的自动控制技术结合起来，实现有关科学和技术的有机集成，从而形成一个人机结合的、多学科交叉的柔性自动化制造成，从而形成一个人机结合的、多学科交叉的柔性自动化制造系统。图系统。图1-41-4所示为自动化制造系统的学科体系。所示为自动化制造系统的学科体系。三、自动化制造系统的学科特点和体系三、自
16、动化制造系统的学科特点和体系核心核心纽带纽带基础基础图图1-4 自动化制造系统学科体系自动化制造系统学科体系学科基础学科基础第三节第三节 自动化制造系统的意义及发展历史自动化制造系统的意义及发展历史提高劳动生产率；提高劳动生产率；缩短生产周期；针对单件、小批量，多品种的产品制造极为缩短生产周期；针对单件、小批量，多品种的产品制造极为有利，能够快速相应市场的需求。有利，能够快速相应市场的需求。提高产品质量；在自动化制造系统中，由于广泛采用各种高提高产品质量；在自动化制造系统中，由于广泛采用各种高精度的加工设备和自动检测设备，减少精度的加工设备和自动检测设备，减少工人情绪波动工人情绪波动的影响，的影响，因而可以有效提高产品的质量。因而可以有效提高产品的质量。提高经济效益；提高经济效益；降低劳动强度；降低劳动强度；有利于产品更新；现代柔性自动化制造技术使得变更制造对有利于产品更新；现代柔性自动化制造技术使得变更制造对象更容易，适应的范围也较宽，十分有利于产品的更新，因而象更容易，适应的范围也较宽，十分有利于产品的更新，因而特别适合于多品种、小批量生产。特别适合于多品种、小批量生产。提高劳动者
