自動化制造系統(tǒng)

1、制造業(yè) ：制造業(yè)是所有與制造相關(guān)的企業(yè)機構(gòu)的總體。系統(tǒng) ： 系統(tǒng)是具有特定功能的、相互間具有郵寄練習(xí)的許多要素所構(gòu)成的一個不可分割的整體。 （目的性、整體性、集成性、層次性、相關(guān)性、環(huán)境適應(yīng)性）制造系統(tǒng)：制造系統(tǒng)是為了達到預(yù)定的制造目的而構(gòu)造的物理或組織系統(tǒng)。制造自動化：制造自動化就是在廣義制造過程的所有環(huán)節(jié)采用自動化技術(shù)，實現(xiàn)制造權(quán)過程的自動化。自動化制造系統(tǒng)： 自動化制造系統(tǒng)是由一定范圍的被加工、一定的制造柔性和一定自動化水平的各種設(shè)備和高素質(zhì)的人組成的一個有機整體。它接受外部信息、能源、資金、 配套件和原材料等作為輸出，在人和計算機控制系統(tǒng)的共同作用下，實現(xiàn)一定程度的柔性自動化制造，最后

2、輸出產(chǎn)品、文檔資料、肥料和對環(huán)境的污染。自動化制造系統(tǒng)的五個組成部分：具有一定技術(shù)水平和決策能力的人，一定范圍的被加工對象，信息流及其控制系統(tǒng)，能量流及其控制系統(tǒng)，物料流及物料處理系統(tǒng)。自動化制造系統(tǒng)的壽命周期：系統(tǒng)的設(shè)計、制造、安裝、挑食、驗收、應(yīng)用、維護、報廢這些過程的集合稱為自動化制造系統(tǒng)的壽命周期。自動化制造系統(tǒng)的意義：提高生產(chǎn)率，縮短生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高經(jīng)濟效益，降低勞動強度，有利于產(chǎn)品更新，提高勞動者的素質(zhì)，帶動相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，體現(xiàn)一個國家的科技水平。自動化制造系統(tǒng)的六要素：生產(chǎn)率，產(chǎn)品周期，壽命周期經(jīng)濟性，壽命周期可靠性，制造柔性，可持續(xù)發(fā)展特性。人機一體化制造系統(tǒng)： 所

3、謂人機一體化制造系統(tǒng)，就是人與具有濕地自動化水平的制造裝備和控制系統(tǒng)共同組成的一個完整系統(tǒng)，各自執(zhí)行自己最擅長的工作，人與機器（制造設(shè)備）共同決策、共同作業(yè)，從而突破傳統(tǒng)自動化制造系統(tǒng)將人排除在外的舊格局，形成新一代人機有機結(jié)合的適度自動化制造系統(tǒng)。其核心內(nèi)容是強調(diào)人在制造系統(tǒng)中的重要作用，人機功能的最優(yōu)匹配，以實現(xiàn)制造系統(tǒng)經(jīng)濟高效、安全可靠地運行，使整個制造系統(tǒng)去的最佳的社會經(jīng)濟效益。如何體現(xiàn)人機一體化：1 感知層面上的人機聯(lián)合作用：通過人機聯(lián)合感知多維綜合信息，充分利用機器視野廣闊、定量感知精確，人對復(fù)雜現(xiàn)象模糊定性感知和創(chuàng)造性思維、預(yù)測能力強的特點，提高自動化制造系統(tǒng)信息感知的全面性、可

4、靠性和準(zhǔn)確性，為系統(tǒng)只能定量控制提供支持，從而提高整個系統(tǒng)的可控性，改善系統(tǒng)的綜合性能。2 控制層面上采用人機共同決策：人機耦合控制，可以在人或者機器出現(xiàn)失誤時，系統(tǒng)自動切換到另一種控制方式，兩者有機地配合，從而保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。3 執(zhí)行層面上人機交互協(xié)作、取長補短，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢。人機一體化的設(shè)計步驟：1 定義系統(tǒng)目標(biāo)和作用要求：內(nèi)容上：要自動化制造系統(tǒng)做什么，系統(tǒng)設(shè)計結(jié)果的評價標(biāo)準(zhǔn)是什么，如何進行度量；考慮上：制造系統(tǒng)的加工對象、未來的使用者和運行環(huán)境，目前同類制造系統(tǒng)的使用和操作方法，使用者的作業(yè)要求，確保制造系統(tǒng)目標(biāo)是現(xiàn)實時人對制造系統(tǒng)和環(huán)境的要求以及制造系統(tǒng)和環(huán)境對人的要求

5、。2 系統(tǒng)定義3 系統(tǒng)設(shè)計：功能非配，作業(yè)要求研究，作業(yè)分析與設(shè)計4 人機界面設(shè)計5 作業(yè)輔助設(shè)計：適合制造系統(tǒng)特定要求的人員選擇，制造系統(tǒng)操作熱暖的技能6 系統(tǒng)檢驗和評價人機一體化運行機制： 人機一體化制造系統(tǒng)特別強調(diào)人在系統(tǒng)中的主導(dǎo)作用，以及人與機器 系統(tǒng)的有機配合，協(xié)調(diào)一致地工作。自動化制造系統(tǒng)的運行機制是人機一體化的集成模式。自動化制造系統(tǒng)的常見類型 ：剛性自動線，分布式數(shù)字控制DNC,柔性制造單元FMC,柔性制造系統(tǒng)FMS ，柔性制造線FML ，柔性裝配線FAL 。柔性制造系統(tǒng)的組成： 自動化加工設(shè)備，工件儲運系統(tǒng)，刀具儲運系統(tǒng)，多層計算機控制系統(tǒng)等（擴展：自動清洗工作站，自動去毛刺

6、設(shè)備，自動測量設(shè)備，集中切屑運輸系統(tǒng)，集中冷卻潤滑系統(tǒng)），數(shù)控機床要求：柔性高，自動化程度高，加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率較高，具有刀具壽命管理功能，具有通信功能。車削中心要求：工藝范圍寬，加工柔性高，人工介入少，加工精度、生產(chǎn)效率和機床利用率都很高。加工中心MC 要求 ：必須具有刀具庫以及刀具自動交換機構(gòu)，加工中心的交換工作臺和托盤交換裝置配合使用，實現(xiàn)了工件的自動更換，從而縮短了消耗在更換工件上的輔助時間。可行性論證的意義： 可行性論證是用戶建造自動化制造系統(tǒng)前所進行的技術(shù)性和經(jīng)濟性分析報告，是企業(yè)決策層審定和批準(zhǔn)立項的基本依據(jù)。因此，系統(tǒng)可行性論證是否合理和科學(xué)，對自動化制造系統(tǒng)工程項

7、目是否立項具有決定性作用，同時也對自動化制造系統(tǒng)項目的成敗具有關(guān)鍵性的影響。自動化制造系統(tǒng)應(yīng)該考慮的因素：自動化制造系統(tǒng)所加工的產(chǎn)品及零件的品種覆蓋率，自動化制造系統(tǒng)的規(guī)模和年生產(chǎn)能力，自動化程度及水平。自動化制造系統(tǒng)的內(nèi)容：1 根據(jù)加工對象的工藝分析，確定加工工藝方案。2 根據(jù)年生產(chǎn)綱領(lǐng)，核算生產(chǎn)能力，確定加工設(shè)備品種、規(guī)格及數(shù)量配置。3 按工藝要求，加工設(shè)備及控制系統(tǒng)性能特點，對國內(nèi)外市場可供選擇的工件輸送裝置的市場情況和性能價格狀況進行分析，最后確定出工件輸送及管理系統(tǒng)方案。4 按工藝要求，加工設(shè)備及刀具更換的要求，對國內(nèi)外市場可供選擇的刀具更換裝置的類型作綜合分析，最后確定出刀具輸送更

8、換及管理系統(tǒng)方案。5 按自動化制造系統(tǒng)目標(biāo)，工藝方案的要求，確定必要的清洗、測量、切削液的回收、切屑清除及其它特殊處理設(shè)備的配置。6 根據(jù)自動化制造系統(tǒng)目標(biāo)和系統(tǒng)功能要求，結(jié)合計算機市場可供選擇的畸形及其性能價格狀況，本企業(yè)已有資源及基礎(chǔ)條件等因素，綜合分析確定系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)及配置方案。7 根據(jù)自動化制造系統(tǒng)的規(guī)模，企業(yè)生產(chǎn)管理基礎(chǔ)水平及發(fā)展目標(biāo)，綜合分析確定出數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)方案。（如果需要進一步推廣應(yīng)用CIMS 技術(shù)，則統(tǒng)籌規(guī)劃配置商用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是合理的，也是必要的）8 根據(jù)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式，自動化制造系統(tǒng)的規(guī)模以及企業(yè)技術(shù)發(fā)展目標(biāo)，綜合分析確定通信網(wǎng)絡(luò)方案。效益分析： 縮短零件制造周期，降

9、低廢品率，減少工裝費用，減少試切以及其他方面可能減少的工時費用，提高機床利用率，因減少在制品和庫存而節(jié)省的費用，提高人均勞動生產(chǎn)率，提高產(chǎn)值及利潤?？尚行哉撟C內(nèi)容： 建立自動化制造系統(tǒng)的目標(biāo)，制定自動化制造系統(tǒng)的技術(shù)方案，投資概算，效益分析，系統(tǒng)實施計劃，可行性分析，可行性論證報告?？傮w設(shè)計的內(nèi)容：1 確定加工對象的類型及范圍，這種工作常稱為零件族選擇。2 對所確定的教你個對象進行工藝分析，制訂加工方案，包括工序劃分、加工順序確定、裝夾原則及方式選擇、確定刀具種類及數(shù)量、計算工時定額等。3 建立系統(tǒng)的功能模型和信息模型。4 確定設(shè)備類型及配置，進行系統(tǒng)總體平面布局設(shè)計。5 確定物流系統(tǒng)方案，控

10、制系統(tǒng)方案、質(zhì)量控制及監(jiān)控方案。6 計算機通信網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)設(shè)計。7 輔助裝置的確定。8 對系統(tǒng)配置及運行方案進行計算機仿真以及確定最佳方案。9 對系統(tǒng)進行可靠性分析。10 對系統(tǒng)進行風(fēng)險分析和經(jīng)濟效益評估等。成組技術(shù)： 成組技術(shù)就是將企業(yè)生產(chǎn)的多種產(chǎn)品、部件和零件按照特定的相似性準(zhǔn)則（分類系統(tǒng)） 分類歸族，并在分類的基礎(chǔ)上組織產(chǎn)品生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，從而實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計、制造工藝和生產(chǎn)管理的合理化。影響零件族確定的因素：零件類型，零件尺寸大小，加工精度，材料硬度，裝夾次數(shù)，生產(chǎn)批量。設(shè)備選擇的基本原則：質(zhì)量，效率，柔性，成本，其他（設(shè)備能耗、占地面積、控制方式、聯(lián)網(wǎng)通信能力和軟硬件接口等）。自

11、動化制造系統(tǒng)對加工設(shè)備的要求：工序集中，質(zhì)量，生產(chǎn)率，柔性，成本，易控制性。加工設(shè)備的精度要求內(nèi)容：定位精度與重復(fù)定位精度，銑圓精度，其他精度指標(biāo)，應(yīng)注意有關(guān)驗收的問題，工步間（在線）檢測裝置。選擇數(shù)控系統(tǒng)時應(yīng)遵循的基本原則：1 選擇數(shù)控系統(tǒng)時考慮與外部支持軟件相適應(yīng)。2 根據(jù)數(shù)控機床的使用指標(biāo)選擇數(shù)控系統(tǒng)。3 根據(jù)性能要求選擇數(shù)控系統(tǒng)功能。4 同一個自動化制造系統(tǒng)中各臺加工設(shè)備的控制系統(tǒng)盡可能一致，以方便使用與維護。仿真 ：仿真就是通過對系統(tǒng)模型的實驗去研究一個存在或者設(shè)計中的系統(tǒng)。自動化制造系統(tǒng)中仿真的作用： 計算機仿真在自動化制造系統(tǒng)的設(shè)計、運行等階段可以起著重要的決策支持作用。1 確定

12、系統(tǒng)中設(shè)備的配置和布局：機床的類型、數(shù)量以及布局，運輸車、機器人、托盤和夾具等設(shè)備和裝置的類型、數(shù)量和布局，刀庫、倉庫、托盤緩沖站等存儲設(shè)備容量的大小及布局，評估在現(xiàn)有的系統(tǒng)中引入一臺新設(shè)備的效果。2 性能分析：生產(chǎn)率分析，制造周期分析，產(chǎn)品生產(chǎn)成本分析，設(shè)備符合平衡分析，系統(tǒng)瓶頸分析。3 調(diào)度及作業(yè)計劃的評價：評估和選擇較優(yōu)的調(diào)度策略，評估合理和較優(yōu)的作業(yè)計劃。計算機仿真的一般過程：1. 建模：收集必要的系統(tǒng)實際數(shù)據(jù)，為建模奠定基礎(chǔ)；采用文字（自然語言）、公式、圖形對模型的功能、結(jié)構(gòu)、行為和約束進行描述；將前一步的描述轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的計算機程序（計算機仿真模型）。2. 進行仿真實驗：輸入必要的數(shù)

13、據(jù)，在計算機上運行仿真程序，并記錄仿真的結(jié)果數(shù)據(jù)。3. 結(jié)果數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析離散事件系統(tǒng)：離散事件系統(tǒng)是指其活動和狀態(tài)變化僅在離散時間點上發(fā)生的一類系統(tǒng)。實體：構(gòu)成系統(tǒng)的各種要素稱為實體。屬性：實體的特征稱為屬性。集合：一些實體以某種邏輯方式組成的群體稱為集合。時間：離散時間系統(tǒng)中的時間，實際上是改變系統(tǒng)狀態(tài)的尸體的瞬間行為。事件點 ：出現(xiàn)事件的時間點（某一時刻），稱為事件點。仿真方法： 時間步長法：首先選取系統(tǒng)的一個初始狀態(tài)，即被仿真系統(tǒng)的初始起點，以它作 為仿真時鐘的零點，從這一點開始，每推進一個時間步長，對系統(tǒng)的活動按照預(yù)定的規(guī)劃和目的進行考察、分析、計算和記錄，一直到預(yù)定的仿真時間結(jié)束為

14、止。（連續(xù)時間模型和連續(xù)變化的離散時間模型）事件步長法：事件步長法是以時間的發(fā)生于完成作為系統(tǒng)活動推進準(zhǔn)則，每一時間的經(jīng)歷（持續(xù)）時間作為系統(tǒng)時間的累積因子，然后按照時間的先后發(fā)生過程，一步一步地對系統(tǒng)的行為進行動態(tài)模仿，并累積系統(tǒng)仿真時間，直到預(yù)定的仿真時間結(jié)束為止。仿真系統(tǒng)中的決策邏輯應(yīng)該與原系統(tǒng)一致。模型的特點：它是客觀事物的模仿或抽象，它由與分析問題的有關(guān)的因素構(gòu)成，它體現(xiàn)了有關(guān)因素之間的聯(lián)系。現(xiàn)金流量：現(xiàn)金流量是主要經(jīng)濟評價指標(biāo)的計算基礎(chǔ)，即計算投資效益的基礎(chǔ)。資金的時間價值：資金的時間價值是指資金隨著時間的推延形成的增值。單利：單利（期末利息）是指本金在一定時間內(nèi)取得的包成，利息的計算是按最初的本金來進行的。復(fù)利：復(fù)利只是按本金計算的每期利息在期末加入本金，并在以后各期內(nèi)再計利息，也就是利上加利的計算方法。資金等值：資金等值是指在