制造系統(tǒng)自動化技術(shù)

制造系統(tǒng)自動化技術(shù)機電學(xué)院機械制造及自動化系制造系統(tǒng)自動化水平是衡量一個國家科學(xué)技術(shù)水平的重要標志。第1章緒論內(nèi)容：制造系統(tǒng)自動化包括設(shè)計、制造、管理、控制自動化。目的：1）提高勞動生產(chǎn)率2）縮短生產(chǎn)周期3）提高產(chǎn)品質(zhì)量4）提高經(jīng)濟效益5）降低勞動強度6）改善市場響應(yīng)能力7）提高市場競爭力8）帶動相關(guān)學(xué)科發(fā)展1.1.1制造1.1制造系統(tǒng)自動化定義與概念制造：一般是指將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的過程。機械制造：將材料或毛坯加工成零件部件或產(chǎn)品的過程。機械：由零部件組成的，可實現(xiàn)運動、能量、信息傳遞或轉(zhuǎn)換的，具有某種功能的機器、設(shè)備或儀器。

機器：是以通過某種方式實現(xiàn)能量傳遞和轉(zhuǎn)換為主的技術(shù)系統(tǒng)。設(shè)備：是以通過某種方式實現(xiàn)物料傳遞和轉(zhuǎn)換為主的技術(shù)系統(tǒng)。儀器：是以通過某種方式實現(xiàn)信息傳遞和轉(zhuǎn)換為主的技術(shù)系統(tǒng)。1.1.2系統(tǒng)1.1制造系統(tǒng)自動化定義與概念系統(tǒng)：是由相互聯(lián)系、相互依賴、相互制約和相互作用的若干組成部分結(jié)合的，具有某種特定功能的有機整體。

系統(tǒng)的共同特征1.目的性2.集合性3.相關(guān)性4.層次性5.環(huán)境適應(yīng)性1.1.3自動化及自動化系統(tǒng)1.1制造系統(tǒng)自動化定義與概念自動化：是針對應(yīng)用對象用某種控制方法和手段，通過執(zhí)行機構(gòu)來實現(xiàn)其動作，使其按預(yù)先規(guī)定的程序自動地進行操作，而無需人直接干預(yù)的過程。

自動化系統(tǒng)：是自動地實現(xiàn)某種功能的有機整體。這一整體實際上是自動地實現(xiàn)了物料的流動變換、能量的傳遞轉(zhuǎn)換和信息的傳輸交換。

1.1.4機械制造系統(tǒng)及機械制造系統(tǒng)自動化1.1制造系統(tǒng)自動化定義與概念機械制造系統(tǒng)：是由相互作用和相互依賴的可實現(xiàn)運動、能量、信息傳遞或轉(zhuǎn)換的若干機器、設(shè)備或儀器組成的，具有某種特定功能的有機整體。機械制造系統(tǒng)自動化：是機械系統(tǒng)用某種控制方法和手段，通過執(zhí)行機構(gòu)來實現(xiàn)其功能，使其按預(yù)先規(guī)定的程序自動地進行操作，而無需人直接干預(yù)的過程。1.1制造系統(tǒng)自動化定義與概念工業(yè)農(nóng)業(yè)交通航空紡織礦業(yè)化工建筑食品印刷動力醫(yī)療..…石油產(chǎn)品結(jié)構(gòu)機械制造系統(tǒng)所涉及的領(lǐng)域設(shè)計制造管理機械制造系統(tǒng)生產(chǎn)過程產(chǎn)品工藝伺服驅(qū)動控制系統(tǒng)輔助系統(tǒng)加工檢測裝配質(zhì)量庫存生產(chǎn)計劃1.1制造系統(tǒng)自動化定義與概念1.1.4機械制造系統(tǒng)及機械制造系統(tǒng)自動化機械制造系統(tǒng)基本要素被控制對象執(zhí)行元器件檢測元器件調(diào)節(jié)控制裝置1.2.1機械制造系統(tǒng)自動化發(fā)展過程自動化系統(tǒng)應(yīng)以實現(xiàn)TQCSE功能為目標

T(Time)——時間縮短，生產(chǎn)率提高

Q(Quality)——質(zhì)量提高

C(Cost)——成本降低，提高經(jīng)濟效益

S(Service)——服務(wù)水平提高

E(Environment)——環(huán)境保護1.2機械制造系統(tǒng)自動化發(fā)展過程、現(xiàn)狀及趨勢1.2.1機械制造系統(tǒng)自動化發(fā)展過程1870螺絲制造自動機（美國）1913福特：流水裝配線（美國）1924自動生產(chǎn)線（英國Morris汽車公司）1936D.S.Harder提出“自動化”的術(shù)語，（美國）1946成組加工工藝，第1臺電子管計算機（前蘇聯(lián)）1950全自動鍛壓機（美國：福特公司）；全自動活塞生產(chǎn)（前蘇聯(lián)）第一階段：剛性自動化單元、機械控制方式1.2.1機械制造系統(tǒng)自動化發(fā)展過程1952帕森斯（Parsons）：三軸數(shù)控立式銑床（美國MTT）；第1臺數(shù)控機床（美國麻省理工學(xué)院）1953NC（NumericalControl）數(shù)控加工自動編程語言（美國麻省理工學(xué)院）1957C.П米特洛凡諾夫提出成組技術(shù)GT（GroupTechnology前蘇聯(lián)）；系統(tǒng)工程（美國H.Goode,R.Machol）1958自動編程系統(tǒng)（美國）；F.Roserblatt引進模糊控制擬人腦感知和學(xué)習(xí)能力的感知器概念；NC加工中心（美國）；1962工業(yè)機器人（圓柱坐標型）（美國）；二維CAD（ComputerAidedDesign美國）；B.Widrow提出自適應(yīng)線性元件1965低成本自動化（美國：賓州大學(xué)）；生產(chǎn)過程的計算機直接數(shù)字控制（DNC）（DirectNumericalControl美國）第二階段：數(shù)控技術(shù)、單機數(shù)控1.2.1機械制造系統(tǒng)自動化發(fā)展過程1966自動編程語言EXAPT（德國）1967CAD/CAM軟件：CAD-CAM（美國）；計算機控制的6臺數(shù)控機床的可變制造系統(tǒng)（FMS）（英國：Molins公司）1968直接數(shù)控DNC系統(tǒng)（美國）1969CAM（ComputerAidedManufacturing美國）；阿波羅宇宙飛船登月（美國）；工業(yè)機器人操作的焊接自動線（美國）1970IMS：機器人生產(chǎn)線作業(yè)（本體焊接）（美國）；FMS專利（英國）1973哈林頓（Harrington）：計算機集成制造CIM概念；三維實體模型CAD（英國、日本）第三階段：柔性自動化1.2.1機械制造系統(tǒng)自動化發(fā)展過程1974JosephHarrington提出計算機集成制造系統(tǒng)CIMS（ComputerIntegratedManufacturingSystem美國）1980制造自動化協(xié)議（MAP）（美國）；無人化機械制造廠（日本：富士工廠）；計算機輔助工程CAE（美國）1982提出Hopfield新神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型（美國：生物物理學(xué)家J.J.Hopfield）1988提出并行工程（ConcurrentEngineering）的概念（美國：R.I.Winner在美國國家防御分析研究所報告中）1991智能制造系統(tǒng)IMS研究（日、美、歐共體）；全球制造（日、美、歐共體）；敏捷制造（美）；虛擬制造（美）1994先進制造技術(shù)計劃（美國）；“21世紀制造企業(yè)戰(zhàn)略”中提出敏捷制造AM的概念第四階段：計算機集成制造、智能集成自動化例1：計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）1.2.1機械制造系統(tǒng)自動化發(fā)展過程實時數(shù)據(jù)收集和監(jiān)控、分單元控制的工序計劃、工作站控制、通訊、庫存控制、物料單、生產(chǎn)計劃、定單登記(定單登錄)、工作成本分析/評估例2：并行工程（CE）1.2.1機械制造系統(tǒng)自動化發(fā)展過程傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)模式是串行的.設(shè)計工程師與制造工程師之間互相不了解，互相不交往，中間有如隔了一堵墻。例2：并行工程（CE）1.2.1機械制造系統(tǒng)自動化發(fā)展過程產(chǎn)品設(shè)計工藝設(shè)計裝配設(shè)計檢驗設(shè)計維修設(shè)計時間例3：精益生產(chǎn)（LP）1.2.1機械制造系統(tǒng)自動化發(fā)展過程例3：精益生產(chǎn)（LP）1.2.1機械制造系統(tǒng)自動化發(fā)展過程日本豐田例3：精益生產(chǎn)（LP）1.2.1機械制造系統(tǒng)自動化發(fā)展過程例4：快速原型制造（RPM）1.2.1機械制造系統(tǒng)自動化發(fā)展過程1.2.2機械制造系統(tǒng)自動化技術(shù)所涉及的領(lǐng)域及發(fā)展的影響因素1.自動化技術(shù)涉及的技術(shù)領(lǐng)域計算機技術(shù)算法及軟件數(shù)據(jù)采集與處理接口技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)機械制造系統(tǒng)自動化技術(shù)信息技術(shù)信息網(wǎng)絡(luò)信息的獲取信息的處理機械技術(shù)設(shè)計與制造測試與診斷系統(tǒng)動力學(xué)系統(tǒng)可靠性自動控制控制原理控制系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)性能分析微電子技術(shù)數(shù)字與模擬集成電路新型安裝技術(shù)電子技術(shù)電機設(shè)計與制造電磁兼容技術(shù)電力電子器件功率變換技術(shù)1.2.2機械制造系統(tǒng)自動化技術(shù)所涉及的領(lǐng)域及發(fā)展的影響因素2.自動化技術(shù)發(fā)展的影響因素：(1)客觀的需求是自動化發(fā)展的前提(2)基礎(chǔ)理論研究是自動化發(fā)展的基礎(chǔ)(3)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是自動化發(fā)展的保證1.2.3機械制造系統(tǒng)自動化發(fā)展的趨勢國際關(guān)系多極化消費多樣化市場競爭多元化市場響應(yīng)要快應(yīng)變能力要強適應(yīng)能力要廣1.市場環(huán)境穩(wěn)定型動態(tài)的、多變型圖1-3產(chǎn)品生命周期1.2.3機械制造系統(tǒng)自動化發(fā)展的趨勢1.2.3機械制造系統(tǒng)自動化發(fā)展的趨勢以產(chǎn)品為中心以顧客為中心以市場為中心2.社會環(huán)境圖1-4美國勞動力在各行業(yè)分布的統(tǒng)計與預(yù)測1.2.3機械制造系統(tǒng)自動化發(fā)展的趨勢3.發(fā)展趨勢（1）制造敏捷化（2）制造網(wǎng)絡(luò)化（3）制造虛擬化（4）制造智能化（5）制造全球化（6）制造綠色化虛擬現(xiàn)實虛擬設(shè)計虛擬制造虛擬產(chǎn)品開發(fā)虛擬企業(yè)1.2.3機械制造系統(tǒng)自動化發(fā)展的趨勢1.3