第1章自动化制造系统概论ppt课件

1、主要内容第一节 根本概念系统、制造、制造系统、自动化、制造自动化第二节 自动化制造系统的根本内容分类第1章 自动化制造系统概论知识点：制造、制造系统、制造自动化和自动化制造系统的概念；自动化制造系统的分类及适用范围掌握： 1.定义：制造、制造系统、制造自动化、自动化制造系统； 2.自动化制造系统的分类和适用范围。了解： 1.系统的特征； 2.自动化的含义； 3.自动化制造系统的组成； 4.自动化制造系统的生命周期。一、系统1、定义指由相互联络、相互作用的假设干要素构成的具有特定功能的有机整体2、特征目的性整体性相关性层次性环境顺应性系统由假设干元素组成元素相互作用、相互依赖 系统具有特定的功能

2、 1.1 根本概念二、制造1、制造定义国际消费工程学会： 制造是一个涉及制造工业中产品设计、物料选择、消费方案、消费过程、质量保证、运营管理、市场销售和效力的一系列相关活动和任务的总称。 广义：包括市场分析、运营决策、工程设计、加工装配、质量控制、消费过程管理、销售运输、售后效力直至产品报废处置等整个产品生命周期内一系列相互联络的消费活动。狭义：指消费车间与物流有关的加工和装配过程。消费实践中2、制造业 将可用资源与能源，经过制造过程转化为可供人们运用或利用的工业品或消费消费品行业。3、制造规模 制造企业的产品种类和消费批量大小是各不一样的，称为制造规模。 年产量5000大规模制造年产量 50

3、0多种类小批量制造500年产量 5000大批量制造目前机械制造业的主导方式制造系统具有特定功能的有机整体制造过程软件硬件三、制造系统1、定义狭义：指与加工和装配相关的机械制造系统。广义：包含从原资料供应到销售效力的一切制造过程及其所涉及的硬件和有关软件组成的具有特定功能的有机整体。制造实际；制造技术工艺和方法；制造信息。人员、消费设备、资料、能源和各种辅助安装从以下三方面了解： 从构造上：是制造过程中所涉及的硬件及其相关软件所组成的 一个一致整体； 从功能上：是一个将制造资源原资料、能源转变为产品或 半废品的输入输出系统； 从过程上：是制造消费的全部运转过程，包括市场分析、产品 设计、工艺规划

4、、制造实施、检验出厂、产品销售 等各个环节。市场需求调研产品设计开发产品 制造售后效力回收 产品 销售2、概念模型最中心功能有形资源无形资源产品效力发明客户社会责任硬件平台软件平台战略平台知识平台文化平台3.制造系统特性具有系统的全部特征：目的性、整体性、相关性、层次性和环境顺应性软件硬件制造系统构造特性 构造特性制造系统可视为假设干硬件的集合体。为使硬件充分发扬效能，必需有软件支持。 3个显著特点： 总是处于消费要素的不断输入和产品的不断输出这样一个动态过程中； 在运转过程中无时无刻不伴随着物料流、资金流、价值流、信息流和任务流的运动； 具有反响性。4.制造系统的“流实际 制造系统的“五流实

5、际:信息流、物料流、资金流、价值流、任务流 机械制造系统的“三流实际：物料流、信息流、能量流四、自动化制造系统1、自动化的概念2、制造自动化的概念3、制造自动化的开展历程4、制造自动化的开展趋势5、制造自动化的组成、分类及其特点1、自动化的概念制造过程根本动作传动、上下料、换刀、切削以及检验动作等支配动作支配和管理根本动作，如开动和封锁传动的动作假设干个工艺过程组成工序由机器替代人机械化自动化由机器替代人工序自动化工艺过程自动化制造过程自动化在一个工序中，一切根本动作都机械化，且辅助动作也自动化，工人只对这一工序做总的支配和监视，就称为工序自动化。在一个工艺过程中，假设每一个工序都自动化了，并

6、且把他们有机联络起来，使整个工艺过程都自动进展，工人只对整个工艺过程做总的支配和监视，即某种工艺的自动消费线，又称为工艺过程自动化。从原资料到废品，一切工艺过程都不需求人工干涉，都实现了自动化，且他们之间是自动有机联络在一同，这就是制造过程自动化。2、制造自动化的概念 在广义制造过程的一切环节采用自动化技术，实现制造全过程的自动化。广义内涵包括：1方式上:2功能上：3范围上：替代人的膂力劳动替代或辅助人的脑力劳动制造系统中人、机及整个系统的协调、管理、控制和优化TQCSE：TTimeQQualityCCost SServiceEEnvironment涉及产品整个生命周期：市场分析、产品定义、研

7、讨开发、设计、消费、销售、报废等等1、二十世纪五十年代前2、二十世纪五十年代后3、现代集成制造3、制造自动化的开展历程制造业开展史 制造业的历史就是不断改善和提高人们生活程度和规范的历史。但是，在最初的几千年里，这种改善和提高是小而缓慢的。1)手工工具进入石器时代，此时人类开场学习如何运用手工工具，这种运用工具的才干标志着人与动物的区别。此时的制造业可以说是一种手工的、分散的、单件的、低级的方法。此时的制造程度低下，技术与管理没有明显的分工。1、二十世纪五十年代前2)工业革命时代 工业革命时代18世纪下半叶，从瓦特发明蒸汽机到机床的发明，这些都是工业革命的产物。它们扩展了人的任务动力和提高了准

8、确性，能消费出更好更多的东西，人类社会的消费力急剧增长，价廉而又质佳的工业产品替代了手工产品。但产品仍是用手工操作的机床制造的。 E. Li. Whitney开展了零件的互换性，给制造业带来了另一次很主要的改善，模具和量具的运用开展了可互换的制造业。此时的制造技术略有提高，管理技术为亚当.史密斯Smith提出的“劳动分工原理 ，强调按专业化分割，对运营过程实施严厉控制。3)可互换的制造业4)刚性自动消费线二十世纪初福特Ford建立的流水线消费方式，开场了刚性自动消费线和装配线的历史。直到二十世纪四十年代末，人们经过设计各种高效的自动化机床，并用自动物料保送安装将单机衔接起来，构成了以单一种类、

9、大批量消费为特征的成熟的刚性自动化消费方式。5)科学管理随着制造规模的扩展，制造过程中涉及人员的增多，美国工程师泰勒F. W. Taylor提出了“科学管理的实际，强调企业内部专业分工，构成了企业内部的各个职能部门，阿尔弗雷德.斯隆Alfred Sloan将其用于通用汽车公司的组织与运营管理，构成了层层上报的金字塔组织构造，加强了部门管理。6)大量消费制造业的大量消费和科学管理，使工业产品更多、更好和更廉价。这时制造技术与管理技术有了明显的区别与分工。但由于改动制造系统的费用很高而限制了产品种类的开展。二十世纪五十年代前制造业开展过程石器时代手工工具单 件工业革命机床、互换性模具、量具单件、小

10、批量制度化管理二十世纪上半叶自动机床刚性自动消费线大批量、种类单一科学管理专业分工1)计算机技术在制造业的运用进入二十世纪五十年代后，随着计算机技术的开展，制造业发生了第三次飞跃。1952年美国麻省理工学院MIT胜利研制出第一台数控NC，Numerical Control机床。2)柔性制造系统随着数控技术及计算机技术的开展，为了满足不同人的不同需求，在消费中引入柔性制造系统，随后涌现出一大批新的制造方法。2、二十世纪五十年代后3)现代制造技术计算机数字控制CNC 直接数字控制DNC计算机辅助制造CAM 计算机辅助设计CAD工业机器人ROBOT 计算机辅助工艺规程编制CAPP柔性制造系统FMS)

11、 智能制造IM 虚拟制造VM(4)现代管理技术 同时，基于亚当.史密斯和泰勒两种实际的运营管理方式已不再顺应新的制造技术的开展，企业的消费管理技术不得不发生很大变化，先后出现了:成组技术GT 全面质量管理TQM 管理信息系统MIS物料需求方案MRP制造资源方案MRPII 企业资源方案ERP准时消费JIT 精益消费LP 运营过程重组BPR企业过程重组EPR计算机集成制造系统CIMS现代集成制造系统CIMSII 并行工程CE面向X的设计DFXDFM、DFA、DFC、DFE等 质量功能配置QFD矫捷制造AM此时，制造技术与管理技术曾经逐渐交融为一体，如CIM、CE等。今天，任何一个企业要想获胜，必需

12、具备以下五种才干：时间竞争才干Time-T)，产品上市快，消费周期短，交货及时；质量竞争才干(Quality-Q)，产品不仅可靠，而且运用户各方面都称心，包括售后效力(Service-S)质量；价钱竞争才干(Cost-C)，产品的消费本钱底，价钱适中；创新竞争才干(Creation-C)，产品有特点，消费有柔性，知识和技术含量高。满足环保要求才干(Environment-E)，思索产品生命周期一切过程对环境的影响。制造战略的变化人们生活程度的提高，产品消费节拍明显加快，全球一体化的市场使得消费者更具有选择性，批量消费的产品逐渐为个性化、多样化的产品所取代，客户化、小批量、快速交货的要求不断添加

13、，导致市场的动态多变； 专家预测，21世纪企业竞争的焦点能够会集中在以下四个方面: 提高产品的知识含量，开发出科技含量高有特点的新产品。满足趋于个性化的用户需求，使消费有柔性。市场全球一体化，全世界对市场的共同拥有导致竞争更加猛烈。必需更多地思索环境问题。50年代和60年代：规模效益第一70年代和80年代：价钱竞争第一和质量竞争第一90年代 ：市场呼应速度第一二十 一 世 纪 ：TQCCE九 十 年 代 ：市 场 响 应 速 度八 十 年 代 ：产 品 质 量 第 一七 十 年 代 ：生 产 成 本 第 一六 十 年 代 ：生 产 规 模 第 一五十 年 代 ：生 产 规 模 第 一 制 造

14、企 业 经 营 战 略 的 变 迁1950 1990消费批量的变化单件订做价钱高价钱高19001950价钱较低价钱中工业革命小批量消费 大批量消费 中小批量消费 单件订做小批、动态消费1990 后价钱低3、现代集成制造制造企业内部信息和数据间不该有的矛盾和冗余，进而出现了许多自动化“孤岛。制造自动化的开展趋势早期的创新设计自动化程度(如CAD、CAE、CAPP、CAM)加工制造自动化程度(如NC、CNC、工业机器人、DNC、FMS)管理与决策的自动化程度如MIS、MRP、MRPII、CAQ导致 处理计算机集成制造系统CIMS及其相关技术初期：过多地从技术角度强调企业的高技术和自动化要求，而对企

15、业内部组织和管理注重不够；现代：人/组织、运营管理和技术手段三者相结合。 进入二十世纪九十年代后期，随着市场的变化和网络信息技术的开展，制造业又进入了一个新的开展时期信息化时代，开展的总体趋势是: 制造全球化 制造矫捷化 制造网络化 制造虚拟化 制造智能化 制造绿色化1.2 自动化制造系统根本内容一、定义 AMS,由一定范围的被加工对象、一定的制造柔性和一定的自动化程度的各种设备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、配套件和原资料等作为输入，在人和计算机控制系统的共同作用下，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。加工系统物流系统控制与管

16、理系统 物流系统是对毛坯、工件、夹具、刀具等物料实施运送和装卸任务的物料流动系统。 完成工件的切削加工、排屑、清洗和丈量的自动化设备与安装传送带、有轨小车、无轨小车、搬运机器人、上下料托盘、交换任务站等。构造：对制造过程的监控、检测、协调与管理 二、组成:机械控制自动化、机电液控制自动化、数字控制自动化、计算机控制自动化、智能控制自动化。 三、分类及特点按制造过程分：按设备分:按控制方式分:毛坯制备过程自动化、热处置过程自动化、储运过程自动化、机械加工过程自动化、装配过程自动化、辅助过程自动化、质量检测过程自动化和系统控制过程自动化。部分动作自动化、单机自动化、刚性自动化、刚性综合自动化系统、

17、柔性制造单元、柔性制造系统。刚性半自动化单机刚性自动化单机刚性自动线刚性综合自动化系统数控机床NC加工中心MC柔性制造单元FMC柔性制造线FML柔性制造系统FMS计算机集成制造系统CIMS自动化制造系统刚性自动化设备及系统柔性自动化设备及系统刚性半自动化单机是一种除上下料外可以自动地完成单个工艺过程加工循环的机床。可以进展多面、多轴、多刀同时加工，加工设备按工件的加工工艺顺序依次陈列；切削刀具由人工安装、调整，实行定时强迫换刀，假设出现刀具破损、折断，可进展应急换刀；例如：单台组合机床，通用多刀半自动车床，转塔车床等 1刚性半自动化单机是调整任务量大，加工质量较差，工人的劳动强度也大。适用范围

18、：产品变化和消费批量都较大的制造系统缺陷：1、刚性自动化设备及系统2刚性自动化单机在刚性半自动化单机的根底上添加自动上下料安装而构成的自动化机床。适用范围：用于种类变化很小，但消费批量特别大的场所。主要特点：投资少、见效快，但通用性差，是大量消费中最常见的加工设备。被加工零件以一定的消费节拍，顺序经过各个任务位置，自动完成零件预定的全部加工过程和部分检测过程，具有一致的控制系统和严厉的消费节拍。3刚性自动线用工件保送系统将各种刚性自动化加工设备和辅助设备按一定的顺序衔接起来，在控制系统的作用下完成单个零件加工的复杂大系统。特点：刚性自动化单机+自动保送系统+监控系统4)刚性综合自动化系统特点：

19、刚性自动线只能完成单个零件的一切一样工序如切削加工工序，对于其它自动化制造内容如热处置、锻压、焊接、装配、检验、喷漆甚至包装却不能够全部包括在内。包括上述内容的复杂大系统称为刚性综合自动化系统。适用范围：产品比较单一，但工序内容多，加工批量特别大的零部件的自动化制造。刚性综合自动化系统构造复杂，投资强度大，建线周期长，改换产品困难，但消费效率极高，加工质量稳定，工人劳动强度低。缺陷：2、柔性自动化设备及系统什么是柔性？ 系统顺应外部环境变化的才干 系统顺应内部变化的才干 用系统满足新产品要求的程度来衡量在有干扰(如机器出现缺点)情况下,系统的消费率与 无干扰情况下的消费率期望值之比来衡量柔性主

20、要包括的内容1)机器柔性 2)工艺柔性 3)产品柔性 4)维护柔性 5)消费才干柔性 6)扩展柔性 7)运转柔性 1)数控机床它是用代码化的数字量来控制机床，按照事先编好的程序，自动控制机床各部分的运动，而且还能控制选刀、换刀、丈量、光滑、冷却等任务。特点：数控机床Numerical Control Machine Tools用来完成零件一个工序的自动化循环加工。适用范围：适用于加工精度较高，且反复性好的场所。电主轴6工位数控转塔刀架加工中心机床具有工序集中、可以有效缩短调整时间和搬运时间、减少在制品库存、加工质量高等优点。2加工中心特点：加工中心Machining Center -MC是在普通数控机床的根底上添加刀库和自动换刀安装而构成的一类更复杂但用途更广、效率更高的数控机床。由于具有刀库和自动换刀安装，就可以在一台机床上完成车、铣、镗、钻、铰、攻螺纹、轮廓加工等多个工序的加工。适用范围：3柔性制造单元FMC概念：由一台或几台配有一定容量的工件自动改换安装的加工中心组成的消费设备。能延续地自动加工一组不同工序与加工节拍的工件。可以作为组成柔性制造系统的模块