自动化制造系统概述.ppt

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1、自动化制造系统自动化制造系统Automatic Manufacturing SystemAutomatic Manufacturing System第一章第一章 AMSAMS概述概述1-1 本课程的主要内容及要求本课程的主要内容及要求1-2 基本概念基本概念1-3 自动化制造系统的定义、组成自动化制造系统的定义、组成1-4 制造系统的发展历程制造系统的发展历程 1-5 制造系统的发展趋势及实现原则制造系统的发展趋势及实现原则 1-6 自动化制造系统的评价指标自动化制造系统的评价指标1-7 系统工程与自动化制造系统方法论系统工程与自动化制造系统方法论1-1 本课程的主要要求及方法本课程的主要要求

2、及方法掌握自动化制造系统的基础理论与体系结构；掌握自动化制造系统的基础理论与体系结构；掌 握 自 动 化 制 造 系 统 的掌 握 自 动 化 制 造 系 统 的 管 理 与 控 制 技 术 ；管 理 与 控 制 技 术 ；掌握自动化制造系统的掌握自动化制造系统的分析与设计的基本方法；分析与设计的基本方法；提高从系统的角度分析问题和解决问题的能力。提高从系统的角度分析问题和解决问题的能力。在学习本课程时，应在学习本课程时，应联系实际，联系实际，在掌握理论知识的同在掌握理论知识的同时，逐渐学会从系统的角度去看待制造、研究制造、时，逐渐学会从系统的角度去看待制造、研究制造、把握制造、发展制造。把握

3、制造、发展制造。 1-2 基本概念基本概念制制造造原材料原材料工工 具具最终产品最终产品市市 场场制制 造造全过程全过程知知 识识强强调调的的是是产产品品的的整整个个生生命命周周期期过过程程市市 场场 采 购 加 工 装 配 检 验 销 售 市 场 分 析 决 策 规 划 产 品 开 发 工 艺 规 划 管 理 控 制 服 务 产 品 制 造 资 源 下部方框表示物质的转化过程下部方框表示物质的转化过程 上部方形框表示信息处理过程上部方形框表示信息处理过程 上下两部分间箭头表示信息对物质转化上下两部分间箭头表示信息对物质转化广义广义 制造概念下制造过程框图制造概念下制造过程框图 制造业：所有与

4、制造有关的企业和机构的总体。制造业：所有与制造有关的企业和机构的总体。它涉及到国民经济的很多行业，如机械、电子、轻工、它涉及到国民经济的很多行业，如机械、电子、轻工、化工、食品、军工、航天等。化工、食品、军工、航天等。国民经济的支柱产业，其生产总值一般占一个国家国内国民经济的支柱产业，其生产总值一般占一个国家国内生产总值的生产总值的20-55。 作用：作用：创造价值、创造物质财富和创造新的知识创造价值、创造物质财富和创造新的知识 为其他经济部门提供先进的手段和装备为其他经济部门提供先进的手段和装备1-2 基本概念基本概念美国制造业美国制造业n 美国是装备制造业最强大的国家n 全球最大的500家

5、工业企业中，美国占据31份额n 美国始终把制造业当作“经济实力的脊梁”n 制造业对其GDP的直接贡献保持在20以上，从而拉动其他产业30，拉高经济增长率40n 近来，美国制造业重心已转移到高新技术、新兴产业领域。美国出现了硅谷、南加州、波士顿等微小技术领域的六大经济中心。所谓微小技术产业，是由纳米技术、微机电系统等尖端技术开辟出的全新产业领域，是多种学科交融并具有战略意义的前沿高技术产业n 美国68%财富来源于制造业英国制造业英国制造业1. 宏观经济稳定有利于企业有效进行长期产业规划；2. 投资利用现代、高效的工艺与设备，提升产业表现；3. 科研和创新有助于制造产商开拓利用英国强大的科研基地，

6、制造创新型、高 附加值的产品；4. 理想的产业实践通过不断地改进提高，提升企业的生产率与竞争力；5. 提升技能和教育水平培育技能娴熟、有创新性的制造业劳动力；6. 现代化的基础设施提供高效的交通与通讯网络；7. 适当的市场框架为企业营造参与全球竞争所需的产业环境。英国制造业的产值占英国GDP的25左右。 n 英国是工业革命的起源地和传统的制造业大国n 英国政府对制造业的态度是：“制造业的成功对英国的繁荣，无论是现在还是将来，都是至关重要的。” n 英国确立七大支柱工作，以支撑建立知识密集型制造业基地。日本制造业日本制造业n 日本的现场制作生产率现在名列世界第一n 综合竞争力仅次于美国居世界第二

7、n 全球最大的500家工业企业，日本占29n 日本颁布了振兴制造业基础技术基本法n 不管是在工业经济时代还是在知识经济时代，制造现场的制作能力和创新能力，是一个国家经济的重要的基础，而这正是日本制造的强项。如模具制造，美国三大汽车巨头使用的都是“日本造”。因为美国造的模具轧制3万次而日本造的模具可以轧制6到10万次。此外，精密仪器和质量控制也是日本制造的强项。日本国民总产值的49来自于制造业。中国制造业中国制造业n 2009年我国制造业占当年GDP的45左右；n 彩电、冰箱、洗衣机、空调器、照相机、收录机、程控交换机、计算机主板、光盘驱动器、显示器、棉布、化纤、服装、皮鞋、钢、拖拉机、化肥、摩

8、托车等上百种制造业产品的产量在全球位居首位。n 我国制造业的劳动生产率不到美、日的120，英、法、韩的110；n 工业附加值低，核心技术少1-2 基本概念基本概念系系 统统 1.1.系统的定义系统的定义 系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合的结合的具有特定功能具有特定功能的有机整体。的有机整体。 2.2.系统的基本特征系统的基本特征 第一第一 系统是由若干元素组成的；系统是由若干元素组成的； 第二第二 这些元素相互作用、相互依赖；这些元素相互作用、相互依赖； 第三第三 由于元素间的相互作用，使系统作为一个由于元素间的相互作用，使系统作为一个整体具

9、有特定的功能。整体具有特定的功能。 例例：简单构件组成高性能系统：简单构件组成高性能系统 在建筑机械和结构工程中，常采用由简单构件组成在建筑机械和结构工程中，常采用由简单构件组成的各类桁架系统。在这种力学系统中，通过组成要素间的各类桁架系统。在这种力学系统中，通过组成要素间的合理联接，可以从整体上表现出很高的力学性能。的合理联接，可以从整体上表现出很高的力学性能。 系统的目标系统的目标提高总体性能提高总体性能“鸟巢鸟巢”是由一系列辐射门式钢桁架围绕碗状坐是由一系列辐射门式钢桁架围绕碗状坐席区旋转而成，结构科学简洁，设计新颖独特，席区旋转而成，结构科学简洁，设计新颖独特，为国际上极富特色的巨型建

10、筑。为国际上极富特色的巨型建筑。 例：低精度元件组成高精度系统例：低精度元件组成高精度系统 在计算机等数字设备中，采用以在计算机等数字设备中，采用以“0”0”和和“1”1”两个状两个状态工作的电子器件，通过非线性方法相联接，组成了高精态工作的电子器件，通过非线性方法相联接，组成了高精度数字化系统。度数字化系统。系统的目标系统的目标提高总体性能提高总体性能2010年第年第35届超级计算机评比，来自届超级计算机评比，来自Cray的美洲豹的美洲豹Jaguar，凭借凭借1.75 PFlop/s(每秒每秒1750万亿次万亿次)的计算能力傲视群雄。的计算能力傲视群雄。 我国我国“星云星云”计算机最高运算速

11、度每秒计算机最高运算速度每秒3000万亿次万亿次 。 制造系统：为达到制造目的而构成的物理或组织系统制造系统：为达到制造目的而构成的物理或组织系统制制造造系系统统人员人员设备设备组织机构组织机构管理方式管理方式技术系统技术系统1-2 基本概念基本概念硬件硬件软件软件制制造造系系统统类类别别按照自动化程度对制造系统分类按照自动化程度对制造系统分类手动制造系统手动制造系统半自动制造系统半自动制造系统自动制造系统自动制造系统普通车床为普通车床为主，设计和主，设计和制造主要靠制造主要靠手工手工数控车床，加数控车床，加工中心，设计工中心，设计制造人不再处制造人不再处于中心地位于中心地位刚性自动化刚性自动

12、化人机一体化人机一体化无人化无人化1-2 基本概念基本概念作用越来越明显作用越来越明显控制系统控制系统数据融合数据融合1-3 AMS的定义、组成的定义、组成外部信息外部信息能源能源资资金金配配套套件件原材料原材料被加工对象被加工对象自动化设备自动化设备高素质的人高素质的人产品产品文档资料文档资料废料废料环境污染环境污染AMSAMS的组成的组成1. 被加工对象被加工对象被加工对象在一定范围内变化被加工对象在一定范围内变化基于成组技术（基于成组技术（GT)GT)对被加工对象对被加工对象进行划分进行划分AMS的组成的组成成组技术成组技术 (GT)(GT)的产生原因的产生原因 市场竞争日趋激烈，产品更

13、新换代越来越快，产品品种市场竞争日趋激烈，产品更新换代越来越快，产品品种增多，而每种产品的生产数量却并不很多。世界上增多，而每种产品的生产数量却并不很多。世界上7580的机械产品是以中小批生产方式制造的。的机械产品是以中小批生产方式制造的。 与大量生产企业相比，中小批生产企业的劳动生产率低，与大量生产企业相比，中小批生产企业的劳动生产率低，生产周期长，产品成本高，市场竞争能力差。生产周期长，产品成本高，市场竞争能力差。 能否把大批量生产的先进工艺和高效设备以及生产方式能否把大批量生产的先进工艺和高效设备以及生产方式用于组织中小批量产品的生产，一直是国际生产工程界广为用于组织中小批量产品的生产，

14、一直是国际生产工程界广为关注的重大研究课题。关注的重大研究课题。 成组技术就是针对生产中的这种需求发展起来的一种生成组技术就是针对生产中的这种需求发展起来的一种生产和管理相结合的科学。产和管理相结合的科学。AMS的组成的组成成组技术的概念成组技术的概念 充分利用事物之间的相似性，将许多具有相似信充分利用事物之间的相似性，将许多具有相似信息的研究对象归并成组，并用大致相同的方法来解息的研究对象归并成组，并用大致相同的方法来解决这一组研究对象的生产技术问题，这样就可以发决这一组研究对象的生产技术问题，这样就可以发挥规模生产的优势，达到提高生产效率、降低生产挥规模生产的优势，达到提高生产效率、降低生

15、产成本的目的，这种技术统称为成组技术（成本的目的，这种技术统称为成组技术（Group Group Technology Technology 简称简称GTGT）。）。AMS的组成的组成2. 人人自动化制造系统对人的要求不是降低了，而是提高了。自动化制造系统对人的要求不是降低了，而是提高了。对人的要求：对人的要求：u 具有一定技术水平和决策能力具有一定技术水平和决策能力u 具有具有“全能全能”的知识和技术的知识和技术u 具有团队合作精神具有团队合作精神AMS的组成的组成3. 信息流及其控制系统信息流及其控制系统 部 门 n 部 门 2 部 门 1 . . . . + 制造系统的自动化程度与信息流

16、控制系统的关制造系统的自动化程度与信息流控制系统的关系非常密切系非常密切AMS的组成的组成4. 能量流及其控制系统能量流及其控制系统n 用来维持系统运行，做了有用功用来维持系统运行，做了有用功n 机械运转和传送过程中的损耗，对系统产生有机械运转和传送过程中的损耗，对系统产生有害效果害效果能量消耗对产品的成本有重要影响，对一个国能量消耗对产品的成本有重要影响，对一个国家的可持续发展也有重要的影响家的可持续发展也有重要的影响AMS的组成的组成5. 物料流及其控制系统物料流及其控制系统物料处理是自动化制造系统的主要运作形式物料处理是自动化制造系统的主要运作形式物物料料流流及及物物料料处处理理储运设备储运设备加工设备加工设备热处理设备热处理设备检测设备检测设备清洗设备清洗设备装配设备装配设备辅助设备辅助设备AMS主要内容主要内容AMS毛毛坯坯制制备备自自动动化化机机械械加加工工自自动动化化储储运运自自动动化化装装配配过过程程自自动动化化辅辅助助过过程程自自动动化化热热处处理理过过程程自自动动化化质质量量控控制制自自动动化化系系统统控控制制自自动动化化1-4 制造系统的发展历程制造系统的发展历程