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第一章自动化制造系统概论自动化制造是人类在长期的生产活动中不断追求的主要目标。随着科学技术的不断进步，自动化制造的水平也愈来愈高：采用自动化制造技术，不仅可以大大降低操作者的劳动强度，而且还可以提高生产效率，改善产品质量，提高制造系统响应市场变化的能力，从而提升企业的市场竞争能力。第一节 基本概念一、制造及制造业制造(Manufactudns)是人类按照市场需求，运用主观掌握的知识和技能，借助于手工或可以利用的客观物质和工具，采用有效的方法，将原材料转化为最终物质产品并投放市场的全过程。制造业是所有与制造有关的企业机构的总体。二、系统系统(System)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不可分割的整体。一般的系统都具有下述性质：(1) 目的性(2) 整体性(3) 集成性(4) 层次性(5) 相关性(6) 环境适应性三、制造系统制造系统(ManufacturingSystem)是为了达到预定的制造目的而构造的物理或组织系统。四、制造自动化制造自动化(ManufacturingAutomation)就是在广义制造过程的所有环节采用自动化技术，实现制造全过程的自动化。五、制造规模制造企业的产品品种和生产批量大小是各不相同的，我们称之为制造规模六、制造系统的分类可以从不同的角度对制造系统进行分类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自动化制造系统(Automatic Manufacturing System，AMS)是由一定范围的被对象、一定的制造柔性和一定自动化水平的各种设备和高素质的人组成的一个有机整它接受外部信息、能源、资金、配套件和原材料等作为输入，在人和计算机控制系统的作用下实现一定程度的柔性自动化制造，最后输出产品、文档资料、废料和对环境的污染自动化制造系统具有五个典型组成部分1具有一定技术水平和决策能力的人2一定范围的被加工对象3信息流及其控制系统4能量流及其控制系统5物料流及物料处理系统二、自动化制造系统的功能组成三、自动化制造系统的寿命周期自动化制造系统也有它自己的寿命周期，达到一定的服役年限后系统就得报废。通常将系统的设计、制造、安装、调试、验收、应用、维护、报废这些过程的集合称为自动化制造系统的寿命周期四、自动化制造系统与企业其它系统的关系自动化制造系统主要完成产品制造，属于企业生产经营管理的操作层，它只是企业各种应用系统的一部分，企业要进行正常的生产经营活动，还需要其它的应用系统。五、自动化制造系统的学科特点和学科体系由自动化制造系统的定义可以看出，它所涉及的学科范围很宽，呈多学科交叉状态。它的核心是制造科学和技术，通过系统工程技术的纽带作用将现代制造科学及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。第三节自动化制造的意义及其发展历程一、自动化制造的意义1提高生产率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有利于产品更新7提高劳动者的素质8带动相关技术的发展9体现个国家的科技水平二、发展里程及现状第四节 自动化制造系统的特点、适用范围及实现原则一、自动化制造系统的分类及其特点自动化制造系统的分类1刚性半自动化单机除上千料外，机床可以自动地完成单个工艺过程的加工循环2刚性自动化单机它是在刚性半自动化单机的基础上增加自动上下料装置而形成的自动化机床。3刚性自动线刚性自动化生产线是用工件输送系统将各种自动化加工设备和辅助设备按一定的顺序连接起来，在控制系统的作用下完成单个零件加工的复杂大系统。4刚性综合自动化系统一般情况下，刚性自动线只能完成单个零件的所有相同工序5一般数控机床 一般数控机床(Numerical Control MachineTools)用来完成零件一个工序的自动化循环加工6加工中心加工中心是在一般数控机床的基础上增加刀库和自动换刀装置而形成的一类更复杂，但用途更广，效率更高的数控机床7混合成组制造单元成组制造单元是采用成组技术原理布置加工设备，包括成组单机、成组单元和成组流水线。8分布式数控系统分布式数控系统DNC是采用一台计算机控制若干台CNC机床9柔性制造单元柔性制造单元FMC是一种小型化柔性制造系统，FMC和FMS两者之间的概念比较模糊10柔性制造系统11柔性制造线三、自动化制造系统的实现原则为了经济性地实现自动化制造，可以从下面的一些途径去考虑问题1产品设计方面2、工艺技术方面3制造系统本身第五节 自动化制造系统的评价指标一、自动化制造系统评价的特点任何一个人造系统都是为某一特定目的而设计建造的：为了对设计方案进行优化选择，也为了衡量所建造的系统是否满足使用要求，是否达到预定的目标，就需要对系统进行评价：对自动化制造系统的评价应保证其全面性、完整性和真实性，能够量化的要尽量量化。为此，首先应建立一套完整的评价指标体系，然后根据评价指标对方案进行系统的分析和评估，为设计方案的取舍提供理论依据：由于环境的多变和数据难于获取，对自动化制造系统的评价仅靠理论分析与计算往往是不够的，还应辅以计算机模拟或仿真，需要解决的是个多目标优化问题二、自动化制造系统的评价指标1生产率2产品质量3寿命周期经济性4寿命周期可靠性5制造柔性6可持续发展特性第六节 系统工程技术与自动化制造系统方法论一、系统工程技术与方法概述系统工程是一门工程技术，它综合应用一般系统论、大系统理论、经济控制论、运筹学等学科理论和方法解决工程实际问题和其它复杂系统问题二、自动化制造系统功能建模的基本概念一个好的建立功能模型的工具必须满足以下条件：1)能够从各个侧面全面描述系统：2)系统描述简单明了，容易读懂，便于理解：3)具有严格的建模规则，不会产生多义性。4)所建立的模型应能够被用来进行系统的分析与设计5)模型可以借助于计算机来处理三、自动化制造系统信息建模的基本概念自动化制造系统是企业信息流和物流的结合点，有大量的信息需要处理，如它要接收来自管理信息系统的生产控制信息和物料供应信息，来自技术信息系统的各种技术信息，来自