天津大學(xué)《現(xiàn)代制造系統(tǒng)》期末考試復(fù)習(xí)題

現(xiàn)代制造系統(tǒng)復(fù)習(xí)題

單項(xiàng)選擇題

L制造系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換和（A）相關(guān)聯(lián)，構(gòu)成生產(chǎn)過(guò)程（流程）系統(tǒng)

A.物料流、信息流、能量流、成本/價(jià)值流與誤差流

B.物料流、信息流與誤差流

C.物料流、信息流、能量流與誤差流

D.物料流、信息流、成本/價(jià)值流與誤差流

2.數(shù)字控制是（B）

A.利用數(shù)字進(jìn)行的控制

B.借助數(shù)字、字符和其他符號(hào)控制設(shè)備的一種可編程的自動(dòng)化方法

C.借助數(shù)字、字符和其他符號(hào)、經(jīng)程序編制后用于控制的一種自動(dòng)化方法

D.利用數(shù)字、字符等對(duì)機(jī)床設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工的先進(jìn)方法

3.成組技術(shù)取得實(shí)際效益的手段是（C）

A.用相似性分析將零件分類(lèi)

B.重復(fù)使用

C.在零件分類(lèi)基礎(chǔ)上重更使用

D.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)

4.下列制造系統(tǒng)柔性最大的是（D）

A.剛性自動(dòng)線B.FMSC.FMS、FMC和物流系統(tǒng)D.CNC機(jī)床

5.工業(yè)機(jī)器人主要用于（D）

A.物料傳輸與裝卸、加工和檢驗(yàn)與特殊場(chǎng)合

B.物料裝卸、處理（或加工）和檢驗(yàn)、加工等

C.物料加工或處理、裝配與檢驗(yàn)和傳送線處

D.物料的加工或處理、裝配與檢測(cè)及物件裝卸與傳輸?shù)阮I(lǐng)域

簡(jiǎn)答題

1.從功能和信息上簡(jiǎn)述CIM的兩個(gè)基本觀點(diǎn)。

答案：

1）功能上：CIM包含一個(gè)制造企業(yè)的全部生產(chǎn)信息和經(jīng)營(yíng)管理活動(dòng)，從市場(chǎng)分

析、經(jīng)營(yíng)決策、工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃管理、制造過(guò)程、質(zhì)量控制、產(chǎn)品銷(xiāo)售到售

后服務(wù)，互相緊密聯(lián)系成一個(gè)統(tǒng)一的整體。

2）信息上：制造過(guò)程本質(zhì)上可抽象成數(shù)據(jù)采集、傳遞、加工和利用的過(guò)程，最

終產(chǎn)品可視為數(shù)據(jù)（信息）的物質(zhì)體現(xiàn)

2.提高生產(chǎn)率的基本策略

答案：

采用靠性制造原理與技術(shù),壓縮變換產(chǎn)品品種的導(dǎo)入時(shí)間,適應(yīng)產(chǎn)品批量生產(chǎn).

采用高效的加工方法和設(shè)備

壓縮制造的輔助時(shí)間,采用并行工程的方法.

采用高速、超高速的切削方法，提高過(guò)程變量和切削用量

采用柔性自動(dòng)化，提高設(shè)備的利用率

利用“零時(shí)間哲學(xué)”，應(yīng)用豐田/精益生產(chǎn)方式，從企業(yè)的文化、組織、管理到生

產(chǎn)運(yùn)作全面提升組織對(duì)變化的響應(yīng)能力。

3.CNC裝置的刀具半徑補(bǔ)償?shù)幕靖拍?/p>

答案：

由于刀具有一定的半徑，在輪廓加工中，刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌跡并不等于所需加工

零件的實(shí)際輪廓。在外輪廓或內(nèi)輪廓加工時(shí)，刀具中心均要偏移零件外（內(nèi)）表

面一個(gè)刀具半徑值。這種偏移稱(chēng)為刀具半徑補(bǔ)償。在CNC系統(tǒng)裝置中刀具半徑的

補(bǔ)償由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成。CNC系統(tǒng)根據(jù)零件輪廓尺寸（直線或圓弧及其起點(diǎn)和終

點(diǎn)）、刀具運(yùn)動(dòng)方向指令及實(shí)際加工中所用的刀具半徑值，自動(dòng)完成刀具半徑補(bǔ)

償計(jì)算。

4.論述工業(yè)機(jī)器人與機(jī)械手區(qū)別

答案：

機(jī)械手：是模擬人手和臂動(dòng)作的機(jī)電系統(tǒng)，根據(jù)機(jī)電耦合原理，按主從原則進(jìn)行

工作，因此，它只是人手和臂的延長(zhǎng)物，沒(méi)有自主能力，附屬于主機(jī)設(shè)備，動(dòng)作

簡(jiǎn)單、操作程序固定的重復(fù)操作，定位點(diǎn)不變的操作裝置。

工業(yè)機(jī)器人：是有獨(dú)立機(jī)械機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)，能自主的、運(yùn)動(dòng)復(fù)雜、工作自由

度多、操作程序可變，可任意定位的自動(dòng)化操作機(jī)（系統(tǒng)）

5.論述對(duì)制造原理的理解。

答案：

制造工藝過(guò)程。制造過(guò)程必須將制造原材料經(jīng)過(guò)一系列的轉(zhuǎn)換使之成為產(chǎn)品，這

些轉(zhuǎn)換既包括原材料在物理性質(zhì)上的變化，又包括原材料在化學(xué)性質(zhì)上的變化。

物料流動(dòng)過(guò)程。制造過(guò)程總是伴隨著物料的流動(dòng)過(guò)程，包括物料的采購(gòu)、存儲(chǔ)、

牛戶(hù)：聒西p運(yùn)蛤銷(xiāo)售箋一季萬(wàn)il的狂■動(dòng)

信息薪動(dòng)過(guò)信。制言過(guò)程中，.了物料的金動(dòng)，還始終伴隨著信息的流動(dòng)。從信

息的角度，制造過(guò)程可以看成是一個(gè)信息的加工過(guò)程。一方面，制造企業(yè)捕獲原

始的市場(chǎng)信息和技術(shù)信息，通過(guò)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、加工制造等一系列活動(dòng)形

成市場(chǎng)需要的產(chǎn)品，在整個(gè)制造過(guò)程中同時(shí)伴隨著產(chǎn)品信息的處理；另一方面，

制造企業(yè)通過(guò)生產(chǎn)計(jì)劃與控制手段管理整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，使制造過(guò)程能夠順利和協(xié)

調(diào)地進(jìn)行，因此制造過(guò)程中還伴隨著大量的管理和控制信息C

論述題：

1.用復(fù)合零件法編制回轉(zhuǎn)體零件的成組工藝，要做到哪三個(gè)方面的統(tǒng)一，其重點(diǎn)

是什么？考慮的要點(diǎn)是什么？

答案：

1.用看合零件法編制回轉(zhuǎn)體零件的成組工藝

2.做到“機(jī)床、工藝裝備（包括夾具，刀具和輔助工具）和調(diào)整”的三統(tǒng)一。

3.重點(diǎn)是“成組調(diào)整”，其要點(diǎn)：

用統(tǒng)一夾具、同一套刀具和輔助工具加工一組零件

同一零件組內(nèi)不同零件加工時(shí)，允許更換刀具，但主要依靠尺寸的調(diào)整來(lái)適應(yīng)

用各種快速調(diào)整措施，縮短更換零件時(shí)的調(diào)整時(shí)間

2.論述在當(dāng)今的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中我國(guó)制造業(yè)面臨怎樣的挑戰(zhàn)，應(yīng)采取什么應(yīng)對(duì)措施？

答案：

傳統(tǒng)編造面對(duì)的困境；新興工業(yè)化的可持續(xù)發(fā)展；傳統(tǒng)制造業(yè)的投資效益下滑；

產(chǎn)品壽命周期迅速縮短；充分利用信息技術(shù)提升制造企業(yè)對(duì)市場(chǎng)需求及其變化的

快速響應(yīng)能力；快速準(zhǔn)確地獲取競(jìng)爭(zhēng)的信息；快速配置與系統(tǒng)地集成人、技術(shù)和

資源，為網(wǎng)絡(luò)制造與集群制造建立基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)；消除和控制污染，提高企業(yè)對(duì)環(huán)境

的適應(yīng)性；發(fā)展可重構(gòu)企業(yè)，建立動(dòng)態(tài)聯(lián)盟/合作；創(chuàng)新與改進(jìn)了的流程/過(guò)程；

企業(yè)的市場(chǎng)定位、目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的戰(zhàn)略與商務(wù)實(shí)踐；競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的形成；建立企

業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的核心競(jìng)爭(zhēng)力；建立成功的制造戰(zhàn)略；建立誠(chéng)信、合作、實(shí)干與創(chuàng)新的企

業(yè)文化；建立加盟企業(yè)集群/聯(lián)盟；熟悉WTO與市場(chǎng)相關(guān)的法規(guī)；清楚自身的優(yōu)

勢(shì)

制造系統(tǒng)的計(jì)算題

L在利用全部制造能力條件下，每臺(tái)機(jī)床設(shè)備工作時(shí)間為65時(shí)/周，生產(chǎn)率為

20件/時(shí)，在一周內(nèi)，該臺(tái)設(shè)備生產(chǎn)了1000件產(chǎn)品，其他是因故障停機(jī)修理而

造成的空閑等待時(shí)間。

求：

（1）該臺(tái)設(shè)備的制造能力；（2）計(jì)算該設(shè)備的利用率；（3）該設(shè)備的工作效率。

答案：

1.1300件/周

2.76.92%

3.70%（計(jì)算題需過(guò)程，否則不得分）

2.設(shè)有一條生產(chǎn)泵的10個(gè)站的自動(dòng)線，其設(shè)計(jì)制造的理想循環(huán)時(shí)間T.l.Omin,

停機(jī)發(fā)生的頻率F=0.1（停機(jī)次數(shù)/一個(gè)循環(huán)時(shí)間間隔內(nèi)），平均停機(jī)時(shí)間

Td=6.Omin,廢品率為5%,原材料成本Cm=15元/件，投資成本CL=16元/min,

刀夾具成本Ct=1.5元/件。試確定（1）生產(chǎn)率；（2）滿足1500件/周產(chǎn)量要求

的工作時(shí)間；（3）自動(dòng)線效率；（4）單件成本。

答案：

生產(chǎn)率=35.625件/h

滿足1500件/周產(chǎn)量要求的工作時(shí)間42.lh/周

自動(dòng)線效率=0.625或0.375

單件成本=44.32元/件（計(jì)算題需過(guò)程，否則不得分）

3.一條自動(dòng)線由6個(gè)自動(dòng)化工作站和4個(gè)手工工作站組成。其循環(huán)時(shí)間為30s,

經(jīng)研究其瓶頸工作站為一個(gè)手工工作站，若用一個(gè)新的自動(dòng)化工作站替代后，其

循環(huán)時(shí)間可降低為24s。用新工作站替代后其成本為0.25$/min,其他成本數(shù)據(jù)

為：C0=0.15$/min,Cas=O.10$/min,Cat=O.10$/mino原來(lái)6個(gè)自動(dòng)化工作站停

機(jī)的概率p=0.01,平均停機(jī)時(shí)間為3min,經(jīng)測(cè)定替代用的自動(dòng)化工作站的停機(jī)

概率p=0.02,刀夾具成本可以忽略，Ct=O,原材料成本Cm=0.50$/件，試比較替

代后的單件成本Cpc。若經(jīng)測(cè)定替代用的自動(dòng)化工作站的停機(jī)概率p=0.01,情況

又如何？

答案：

替代前Cpc=1.384元/件

替代后Cpc=l.396元/件

改變后Cpc=1.354元/件

（計(jì)算題需過(guò)程，否則不得分）

4,某廠有一條自動(dòng)化車(chē)削加工線共有9臺(tái)機(jī)床，平均每臺(tái)機(jī)床的安裝時(shí)間是6

小時(shí)，平均該線的生產(chǎn)批量是90件，平均工序時(shí)間是8分鐘，每臺(tái)設(shè)備每班的

工作時(shí)間是8小時(shí)，每周平均開(kāi)6個(gè)班，統(tǒng)計(jì)得出該線實(shí)際產(chǎn)出1944件/周。求

（1）該自動(dòng)線的生產(chǎn)率；（2）計(jì)算該自動(dòng)線的制造能力；（3）計(jì)算實(shí)際的利用

率，并分析達(dá)不到制造能力的主要原因。

答案：

1.5件/h

2.PO2160件/h

3.實(shí)際利用率U=90%,分析為不是廢次品引起，主要是自動(dòng)線物料流不通暢,

即JL下料不及時(shí)，某個(gè)工作站故障停機(jī)導(dǎo)致的物流瓶頸

5.一單件加工車(chē)間，對(duì)批量為1件的零件加工要經(jīng)過(guò)10道工序（機(jī)床設(shè)備），該

車(chē)間有8臺(tái)傳統(tǒng)機(jī)床，每周可以生產(chǎn)35小時(shí)。對(duì)該零件加工，其他相關(guān)數(shù)據(jù)為:

平均每臺(tái)機(jī)床加工時(shí)間為0.5小時(shí)，平均每臺(tái)機(jī)床的安裝時(shí)間為6小時(shí)，平均每

臺(tái)機(jī)床換刀時(shí)間為0.2小時(shí)，平均每臺(tái)機(jī)床的上下料的時(shí)間為0.3小時(shí)，平均每

臺(tái)機(jī)床的非工作時(shí)間是12小時(shí)。現(xiàn)擬定引進(jìn)加工中心，它可以一次安裝后完成

全部的10道工序的加工，加工該零件要求編程20小時(shí)，但編程可以離線完成。

在該加工中心的安裝時(shí)間為10小時(shí)，采用該加工中心后可使總加工時(shí)間降低至

原來(lái)的80%0上下料時(shí)間與原先的上下料時(shí)間相同，但換刀時(shí)間減少50%,該加

工中心的非工序時(shí)間為12小時(shí)，試求：其他條件不變時(shí)，（1）采用傳統(tǒng)機(jī)床和

加工中心這兩種方法的制造時(shí)間各是多少？（2）若兩臺(tái)加工中心代替原8臺(tái)普

通機(jī)床，上述給定數(shù)據(jù)條件不變，制造能力的變化情況如何？在制品件的變化情

況如何？（3）利用10條自動(dòng)化策略對(duì)新的加工方法進(jìn)行分析。

答案：

1）原來(lái):190h;新方案:27.3h

2）原來(lái)：PC=4件/周；新方案：4.575件/周

原來(lái)：WIP=2L7件;新方案：3.57件

3）新方案使得工序集中，增大柔性，改善物料傳送，減少傳輸時(shí)間，采用加工中

心改善過(guò)程控制，升級(jí)到工廠級(jí)全局控制

柔性制造系統(tǒng)的分析題

1.若有一加工單元共有4臺(tái)機(jī)床，分析在這些機(jī)床上加工的50個(gè)零件得到表1

所示的進(jìn)出卡。試確定進(jìn)/出比率，并排列機(jī)器順序。并繪制流程圖和計(jì)算回流

率。

表1單位：件

進(jìn)

出

1234

105025

2300015

3104000

410000

答案：

3-2-1-4

11.1%

2.若有一加工單元共有4臺(tái)機(jī)床，分析在這些機(jī)床上加工的65個(gè)零件得到表1

所示的進(jìn)出卡。試確定進(jìn)/出比率，并排列機(jī)器順序。并繪制流程圖和計(jì)算回流

率。

表1單位：件

進(jìn)

出

1234

105025

210000

31040015

430000

答案：

3-4-1-2

25.9%

多站裝配機(jī)的分析題

要求一臺(tái)8工作站的同步裝配機(jī)每小時(shí)必須完成400次裝配，已經(jīng)平均停機(jī)時(shí)

間2.5min,故障發(fā)生時(shí)候全部子系統(tǒng)（包括進(jìn)給系統(tǒng)）均停機(jī)，停機(jī)的頻率為

每50件停一次，假定零件送進(jìn)器（系統(tǒng)）的有效傳遞狀況是平均每5個(gè)件有一

個(gè)能通過(guò)選擇器。試問(wèn)：為了保證該裝配機(jī)的正常工作，零件送進(jìn)器的送進(jìn)率最

小應(yīng)該是多少？

答案：

Tp=0.15min/每次裝配

tc=0.lOmin

為了保證分之2用

fmin=100件/min

裝配線平衡的分析題

已知條件如表2所示，求（1）構(gòu)造優(yōu)先圖；（2）若理論裝配周期為l.Omin,理

論最小裝配站數(shù)為多少？（3）根據(jù)理論裝配周期，用最大候選原則配置裝配工

作站，并計(jì)算平衡延遲，加以說(shuō)明。

表2

裝配元最小理論裝配元Te（min）優(yōu)先約束

10.5—

2