現(xiàn)代制造系統(tǒng)教學(xué)課件羅振璧朱耀祥等編著第一章制造系統(tǒng)工程基礎(chǔ)匯總

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羅振璧現(xiàn)代制造系統(tǒng)主編 羅振璧第一章制造系統(tǒng)工程基礎(chǔ)第一節(jié)制造

第二節(jié)制造系統(tǒng)及其發(fā)展

第三節(jié)制造系統(tǒng)的柔性自動(dòng)化及自動(dòng)化制造系統(tǒng)的技術(shù)分析

第四節(jié)計(jì)算機(jī)集成制造CIM系統(tǒng)

第五節(jié)集成制造系統(tǒng)分析和功能模型IDEFO第一章制造系統(tǒng)工程基礎(chǔ)第一節(jié)制造

第二節(jié)制造系統(tǒng)及其發(fā)第一節(jié)制造一、制造及其發(fā)展

二、我國制造業(yè)面對的挑戰(zhàn)

三、應(yīng)對未來挑戰(zhàn)的戰(zhàn)略與關(guān)鍵技術(shù)第一節(jié)制造一、制造及其發(fā)展

二、我國制造業(yè)面對的挑戰(zhàn)

一、制造及其發(fā)展1.制造的內(nèi)涵

2.制造是我國工業(yè)化與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心支柱

3.制造是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)大支柱一、制造及其發(fā)展1.制造的內(nèi)涵

2.制造是我國工業(yè)化與經(jīng)濟(jì)發(fā)1.制造的內(nèi)涵

1999年，美國麻省理工學(xué)院(MIT)定義現(xiàn)代制造包括：產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與開發(fā)、產(chǎn)品規(guī)劃、銷售和服務(wù)，以及實(shí)現(xiàn)這些功能所應(yīng)用的技術(shù)、流程／過程以及人與技術(shù)結(jié)合的途徑等。

2002年，美國生產(chǎn)與庫存控制學(xué)會(huì)(APICS)定義制造：包括設(shè)計(jì)、物料選擇、規(guī)劃、生產(chǎn)、質(zhì)量保證、管理和對離散顧客與耐用貨物營銷的一系列相互關(guān)聯(lián)的活動(dòng)和運(yùn)作／作業(yè)。1.制造的內(nèi)涵1999年，美國麻省理工學(xué)院(1.制造的內(nèi)涵美國機(jī)械科學(xué)研究院（AMST）提出了一個(gè)由多層次技術(shù)群構(gòu)成的體系如圖1－1所示。圖1－1現(xiàn)代制造技術(shù)的內(nèi)涵、層次及其技術(shù)構(gòu)成1.制造的內(nèi)涵美國機(jī)械科學(xué)研究院（AMST）提出了一個(gè)由多層2.制造是我國工業(yè)化與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心支柱(1)國家工業(yè)化的程度決定了社會(huì)發(fā)展的特征、國力、防務(wù)能力與人民物質(zhì)文化生活的水平。

(2)制造是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的強(qiáng)大支柱。

(3)制造是增強(qiáng)國家綜合實(shí)力、防務(wù)能力和提高人民物質(zhì)文化生活水平的保證。

(4)在實(shí)現(xiàn)國家工業(yè)化和現(xiàn)代化的過程中，制造業(yè)具有獨(dú)特而不可替代的作用，必須重視與振興它。

(5)制造業(yè)市場是世界最大的產(chǎn)品與服務(wù)市場，也是世界各國許多實(shí)業(yè)公司和跨國公司的最大競爭角斗場。

(6)制造業(yè)的改造、革新與創(chuàng)造都不應(yīng)該也不可能“靠買進(jìn)來”或“照搬照抄”。2.制造是我國工業(yè)化與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心支柱(1)國家工業(yè)化的程3.制造是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)大支柱

建立一個(gè)強(qiáng)大、先進(jìn)、有競爭力的現(xiàn)代制造業(yè)是我國不容輕視的長期戰(zhàn)略任務(wù)。歷史經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)實(shí)告誡我們，中國的防務(wù)能力、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國家防務(wù)與經(jīng)濟(jì)的安全、人民的幸福只能依賴不斷發(fā)展的經(jīng)濟(jì)和國家防務(wù)能力，中國必須為此而發(fā)展中國制造，把中國建成世界制造大國與強(qiáng)國。3.制造是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)大支柱

建立一二、我國制造業(yè)面對的挑戰(zhàn)(一)企業(yè)成功的要素

(二)制造企業(yè)面對的形勢

(三)未來制造面對的挑戰(zhàn)二、我國制造業(yè)面對的挑戰(zhàn)(一)企業(yè)成功的要素

(二)制造企業(yè)(一)企業(yè)成功的要素(1)企業(yè)的市場定位、目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的戰(zhàn)略與商務(wù)實(shí)踐。

(2)能否形成相對于其他競爭對手的競爭優(yōu)勢。

(3)建成企業(yè)競爭的核心能力。

(4)建立成功的制造戰(zhàn)略。

(5)建立誠信、合作、實(shí)干與創(chuàng)新的企業(yè)文化。

(6)對企業(yè)或核心公司建立加盟企業(yè)群集(Enterprises

Cluster)／聯(lián)盟，形成有核心能力與競爭優(yōu)勢的制造企業(yè)群集中心或地域制造中心，以適應(yīng)經(jīng)濟(jì)全球化與區(qū)域化和激烈的市場競爭。

(一)企業(yè)成功的要素(1)企業(yè)的市場定位、目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的戰(zhàn)(一)企業(yè)成功的要素(7)熟悉WTO與市場相關(guān)的法規(guī)、議定書與慣例，在遵守法律與法規(guī)的條件下，發(fā)揚(yáng)中華文明悠久的謀略傳統(tǒng)，在戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)或策略及方法上進(jìn)行創(chuàng)新，“克敵制勝”。(8)認(rèn)清我們的競爭優(yōu)勢，研究改進(jìn)規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的戰(zhàn)略、策略與措施，從國情和企業(yè)的實(shí)際出發(fā)，不斷創(chuàng)新和改進(jìn)組織與管理，培育和發(fā)展自己的品牌、獨(dú)有的核心能力、建立競爭優(yōu)勢。(一)企業(yè)成功的要素(7)熟悉WTO與市場相關(guān)的法規(guī)、議定書(二)制造企業(yè)面對的形勢1.傳統(tǒng)制造面對的困境

2.新興工業(yè)化國家必須走可持續(xù)發(fā)展的道路

3.傳統(tǒng)制造業(yè)的投資效益下滑

4.產(chǎn)品的壽命周期迅速縮短(二)制造企業(yè)面對的形勢1.傳統(tǒng)制造面對的困境

2.新興工業(yè)1.傳統(tǒng)制造面對的困境(1)現(xiàn)有產(chǎn)品飽和，現(xiàn)存的制造生產(chǎn)能力大量閑置。

(2)產(chǎn)業(yè)與研究開發(fā)R＆D的轉(zhuǎn)移迫使發(fā)達(dá)國家的低中技術(shù)產(chǎn)品、基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)與部分研究開發(fā)向發(fā)展中國家與地區(qū)轉(zhuǎn)移。

(3)制造企業(yè)的職業(yè)吸引力迅速下滑，一流的工程技術(shù)、管理人才和技術(shù)工人后繼乏人。

(4)由于過去工業(yè)化過程中資源的濫用，已經(jīng)引發(fā)了人類的生存危機(jī)。1.傳統(tǒng)制造面對的困境(1)現(xiàn)有產(chǎn)品飽和，現(xiàn)存的制造生產(chǎn)能力2.新興工業(yè)化國家必須走可持續(xù)發(fā)展的道路

所謂信息化，指的是加快信息高技術(shù)的發(fā)展與產(chǎn)業(yè)化，并利用它們提高信息技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)各領(lǐng)域的應(yīng)用水平和推動(dòng)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的進(jìn)程。企業(yè)信息化指的是，利用現(xiàn)代信息技術(shù)有效地開發(fā)與利用信息資源的過程。2.新興工業(yè)化國家必須走可持續(xù)發(fā)展的道路

所3.傳統(tǒng)制造業(yè)的投資效益下滑

造成傳統(tǒng)制造業(yè)投資效益下滑的主要原因有三個(gè)：一是現(xiàn)代制造業(yè)在戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)變時(shí)期遇到了種種困難，傳統(tǒng)制造業(yè)的管理不但不能即時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決這些問題反而強(qiáng)調(diào)“更多地做更少地想”，使制造企業(yè)成為“苦、累、報(bào)酬低”的行業(yè)；二是制造產(chǎn)品與服務(wù)所創(chuàng)造的利潤中相當(dāng)多的部分被商業(yè)貿(mào)易和流通、證券、股市或期貨等金融領(lǐng)域吸納，留給制造企業(yè)的利潤已經(jīng)相當(dāng)?shù)停蝗莻鹘y(tǒng)的制造技術(shù)不能適應(yīng)新的市場競爭要求，譬如由于長期很少研究與改進(jìn)傳統(tǒng)制造技術(shù)，使產(chǎn)品與制造系統(tǒng)不能利用快速實(shí)現(xiàn)重構(gòu)(重組)技術(shù)而無法適應(yīng)產(chǎn)品個(gè)性化與市場壽命周期迅速縮短的需求。3.傳統(tǒng)制造業(yè)的投資效益下滑

造成傳統(tǒng)制造業(yè)投資效益下滑的主4.產(chǎn)品的壽命周期迅速縮短表1-1主要制造產(chǎn)品的市場壽命周期／新產(chǎn)品開發(fā)周期(年)年代電子產(chǎn)品發(fā)動(dòng)機(jī)／汽車機(jī)床機(jī)械制造其他制造199113／2．57．8／2．014．5／1．913／2．517．3／2．020018．7／1．32．5／1．35．5／1．38．8／1．62．0／1．3壓縮比率(％)33／4878／3563／3132／3683／354.產(chǎn)品的壽命周期迅速縮短表1-1主要制造產(chǎn)品的市場壽命周(三)未來制造面對的挑戰(zhàn)(1)充分利用信息技術(shù)提升制造企業(yè)對市場需求及其變化的快速反應(yīng)能力。

(2)快速準(zhǔn)確地捕捉與搜集競爭信息，并迅速地把它們轉(zhuǎn)換成競爭情報(bào)與知識。

(3)快速配置與系統(tǒng)地集成人、技術(shù)和資源，建立基于互聯(lián)網(wǎng)的溝通與通信，為發(fā)展網(wǎng)絡(luò)制造或群集制造建立良好的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

(4)消除或控制污染，提高企業(yè)對環(huán)境的適應(yīng)性。

(5)發(fā)展可重構(gòu)(可重組)企業(yè)(Reconfigurable

Enterprise)。

(6)創(chuàng)新與改進(jìn)了的流程／過程。(三)未來制造面對的挑戰(zhàn)(1)充分利用信息技術(shù)提升制造企業(yè)對三、應(yīng)對未來挑戰(zhàn)的戰(zhàn)略與關(guān)鍵技術(shù)1.應(yīng)對挑戰(zhàn)的制造戰(zhàn)略

2.應(yīng)對未來制造挑戰(zhàn)的十個(gè)關(guān)鍵制造技術(shù)三、應(yīng)對未來挑戰(zhàn)的戰(zhàn)略與關(guān)鍵技術(shù)1.應(yīng)對挑戰(zhàn)的制造戰(zhàn)略

2.1.應(yīng)對挑戰(zhàn)的制造戰(zhàn)略

制造戰(zhàn)略所作出的選擇將長期影響企業(yè)的業(yè)績與市場競爭力。為了獲取最多的效益，制造戰(zhàn)略應(yīng)該在支持總體商務(wù)戰(zhàn)略決策與提升競爭優(yōu)勢方面發(fā)揮作用。成功的制造戰(zhàn)略使企業(yè)可以根據(jù)市場需求、市場環(huán)境與企業(yè)競爭優(yōu)勢提升的要求剪裁和重構(gòu)企業(yè)的組織與管理，運(yùn)作流程，產(chǎn)品、制造系統(tǒng)和商務(wù)活動(dòng)，以及顧客服務(wù)，以達(dá)到提升企業(yè)競爭優(yōu)勢的目標(biāo)。所以，可以把制造戰(zhàn)略理解為制造組織實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的行為與實(shí)施程序，它的重點(diǎn)放在企業(yè)系統(tǒng)的外部，側(cè)重解決企業(yè)全局、全過程與全壽命的重大和長遠(yuǎn)問題。1.應(yīng)對挑戰(zhàn)的制造戰(zhàn)略

制造戰(zhàn)略所作出的選擇2.應(yīng)對未來制造挑戰(zhàn)的十個(gè)關(guān)鍵制造技術(shù)(1)可重構(gòu)制造系統(tǒng)(RMS，Reconfigurable

Manufacturing

Systems)。

(2)無損耗的處理(Waste-free

Processing)。

(3)新的物料過程(New

Material

Process)。

(4)制造用的生物技術(shù)(Biotechnology

for

Manufacturing)。

(5)企業(yè)建模與仿真(Enterprise

Modeling

and

Simulation)。

(6)信息技術(shù)(Information

Technology)。

(7)產(chǎn)品與過程的設(shè)計(jì)方法(Product

and

Process

Design

Methods)。

(8)增強(qiáng)了的機(jī)器—人的接口(Enhanced

Machine-Human

Interfaces)。(9)教育與培訓(xùn)(WorkforceEducationandTraining)。

(10)智能合作系統(tǒng)軟件(SoftwareforIntelligentCollaborationSystems)。2.應(yīng)對未來制造挑戰(zhàn)的十個(gè)關(guān)鍵制造技術(shù)(1)可重構(gòu)制造系統(tǒng)(表1-2未來的重大制造挑戰(zhàn)與十項(xiàng)優(yōu)先發(fā)展的重大關(guān)鍵技術(shù)間的相關(guān)關(guān)系優(yōu)先技術(shù)／挑戰(zhàn)快速響應(yīng)信息轉(zhuǎn)變

成知識人?技術(shù)?資源的集成環(huán)境的

適應(yīng)性可重構(gòu)

企業(yè)創(chuàng)新的

過程可重構(gòu)制造系統(tǒng)YYYNYY無損耗的處理NNNYNY新的物料過程N(yùn)NNNNY制造用生物技術(shù)NNNYNY企業(yè)建模與仿真YYYYYY信息技術(shù)YYYYYY產(chǎn)品與過程的設(shè)計(jì)方法YNNYYY增強(qiáng)了的機(jī)器與人接口NYYYYY教育與培訓(xùn)NYYNNN智能合作系統(tǒng)軟件YNNNYN表1-2未來的重大制造挑戰(zhàn)與十項(xiàng)優(yōu)先發(fā)展的重大關(guān)鍵技術(shù)間的圖1-2獲取持久競爭優(yōu)勢的概念模型圖1-2獲取持久競爭優(yōu)勢的概念模型第二節(jié)制造系統(tǒng)及其發(fā)展一、制造系統(tǒng)基礎(chǔ)二、制造模式與社會(huì)的變革深刻地影響著制造系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)與運(yùn)作結(jié)

果

三、現(xiàn)代制造系統(tǒng)存在的問題

四、設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)的基本要求

五、制造系統(tǒng)的組成要素第二節(jié)制造系統(tǒng)及其發(fā)展一、制造系統(tǒng)基礎(chǔ)一、制造系統(tǒng)基礎(chǔ)1.制造系統(tǒng)的概念

2.從系統(tǒng)工程觀點(diǎn)定義制造系統(tǒng)

3.制造系統(tǒng)的發(fā)展

4.研究和開發(fā)先進(jìn)的制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論與方法一、制造系統(tǒng)基礎(chǔ)1.制造系統(tǒng)的概念

2.從系統(tǒng)工程觀點(diǎn)定義制1.制造系統(tǒng)的概念

“制造系統(tǒng)(Manufacturing

System)”一詞最早出現(xiàn)于1815年，其原意是“工廠系統(tǒng)”。1911年F.W.Taylor用“科學(xué)管理”表達(dá)制造與管理中系統(tǒng)的概念。1.制造系統(tǒng)的概念

“制造系統(tǒng)(Manufact2.從系統(tǒng)工程觀點(diǎn)定義制造系統(tǒng)(1)制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)定義。

(2)制造系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換定義。

(3)制造系統(tǒng)的程序定義。2.從系統(tǒng)工程觀點(diǎn)定義制造系統(tǒng)(1)制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)定義。

((1)制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)定義。

根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)／靜態(tài)的定義，制造系統(tǒng)是由硬件(生產(chǎn)設(shè)施、機(jī)床、夾具等)、物料傳送裝置、工人和其他附屬裝置組成的統(tǒng)一集合體，由生產(chǎn)信息／知識、技術(shù)、方法和軟件支持它。(1)制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)定義。

根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)／靜態(tài)的定(2)制造系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換定義。

按照系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的定義，可以把它定義為，把生產(chǎn)資源，特別是原材料轉(zhuǎn)換成最終產(chǎn)品的變換／轉(zhuǎn)換過程。(2)制造系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換定義。

按照系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的定(3)制造系統(tǒng)的程序定義。

從系統(tǒng)的程序(流程)角度可以把制造系統(tǒng)定義為，制造生產(chǎn)的運(yùn)作程序，即制造的管理系統(tǒng)。它由規(guī)劃、實(shí)施和控制組成的“管理循環(huán)”構(gòu)成。(3)制造系統(tǒng)的程序定義。

從系統(tǒng)的程序(流3.制造系統(tǒng)的發(fā)展傳統(tǒng)制造系統(tǒng)的不足(1)由通用機(jī)床組成的單件生產(chǎn)線主要特征是機(jī)群式組態(tài)，工序分散，要求公認(rèn)的技藝高。

(2)專用機(jī)床或組合機(jī)床組成的自動(dòng)化流水線其主要不足是設(shè)備的平均利用率低。

(3)現(xiàn)有柔性制造系統(tǒng)的主要不足是冗余功能與生產(chǎn)線投資高昂。3.制造系統(tǒng)的發(fā)展傳統(tǒng)制造系統(tǒng)的不足為了克服上述傳統(tǒng)制造系統(tǒng)的不足，期望新一代的制造系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)以下五個(gè)目標(biāo)：(1)能根據(jù)商務(wù)運(yùn)作和顧客需求的變化快速響應(yīng)顧客需求／期望的產(chǎn)品品種與產(chǎn)量。(2)能降低因產(chǎn)品生產(chǎn)壽命期縮短和產(chǎn)品訂貨批量變化造成的制造系統(tǒng)建造與運(yùn)行的高投資風(fēng)險(xiǎn)，保證企業(yè)獲得合理的投資回報(bào)率ROI。(3)可以重復(fù)利用和便于技術(shù)改進(jìn)、技術(shù)革新和升級的。(4)可診斷的，能保證系統(tǒng)組態(tài)快速變更的系統(tǒng)試運(yùn)行時(shí)間最短、質(zhì)量缺陷最少。(5)系統(tǒng)及其組元有高的可靠性、魯棒性(容錯(cuò)能力)與確定性。3.制造系統(tǒng)的發(fā)展為了克服上述傳統(tǒng)制造系統(tǒng)的不足，期望新一代的制造系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)3.制造系統(tǒng)的發(fā)展達(dá)到這些目標(biāo)后可以滿足以下制造業(yè)市場的要求：(1)可按顧客的訂單與生產(chǎn)組織要求快速組成新產(chǎn)品或變換產(chǎn)品的批量生產(chǎn)能力。(2)能夠?qū)崿F(xiàn)無縫地“縮放”的制造系統(tǒng)生產(chǎn)規(guī)模和布局(組態(tài))。(3)允許方便快捷地組織多品種產(chǎn)品的混流生產(chǎn)或并流生產(chǎn)。(4)能夠達(dá)到低的系統(tǒng)重構(gòu)與技術(shù)升級費(fèi)用、高的生產(chǎn)效率，從根本上改變在現(xiàn)代市場環(huán)境下傳統(tǒng)制造系統(tǒng)高投資、高風(fēng)險(xiǎn)與低的投資回報(bào)率的現(xiàn)況。(5)短的制造系統(tǒng)試生產(chǎn)周期和穩(wěn)定可靠的加工質(zhì)量與產(chǎn)量。3.制造系統(tǒng)的發(fā)展達(dá)到這些目標(biāo)后可以滿足以下制造業(yè)市場的要求3.制造系統(tǒng)的發(fā)展圖1-3制造系統(tǒng)的市場環(huán)境與技術(shù)特點(diǎn)3.制造系統(tǒng)的發(fā)展圖1-3制造系統(tǒng)的市場環(huán)境與技術(shù)特點(diǎn)圖1-4圖1-41.超高速加工方面仍處于低級階段，還沒有形成完整、系統(tǒng)的研究體系和方法。國內(nèi)磨削砂輪的線速度一般在45～60m/s，尚未超過80m/s。超高速切削/磨削技術(shù)和其機(jī)床裝備，與國際先進(jìn)水平相比，還有較大差距。2.超精密加工方面國內(nèi)研發(fā)的超精密切削機(jī)床，無論性能穩(wěn)定性和可靠性，還是精度指標(biāo)，與國外產(chǎn)品相比，還有較大差距；而且國外的商品化機(jī)床都配有精度補(bǔ)償軟件。我國現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀1.超高速加工方面我國現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀3.特種加工方面國內(nèi)在電加工、激光加工、超聲加工、聚焦離子束和電子束加工等方面，與國際先進(jìn)水平相比，還有較大差距。4.微納加工方面與國外相比，基礎(chǔ)研究還很落后，高水平的裝備和儀器大都依賴進(jìn)口。5.自動(dòng)化技術(shù)方面我國目前尚處在單機(jī)自動(dòng)化、剛性自動(dòng)化階段，柔性制造單元和系統(tǒng)僅在少數(shù)企業(yè)中使用。我國現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀3.特種加工方面我國現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀6.現(xiàn)代生產(chǎn)管理方面國內(nèi)只有少數(shù)大型企業(yè)局部采用了計(jì)算機(jī)輔助管理，多數(shù)中、小型企業(yè)仍處于經(jīng)驗(yàn)管理階段。與國際先進(jìn)水平相比，還有較大差距。7.創(chuàng)新能力方面我國在經(jīng)費(fèi)投入強(qiáng)度、技術(shù)水平、技術(shù)引進(jìn)、生產(chǎn)能力等體現(xiàn)企業(yè)核心竟?fàn)幜统掷m(xù)發(fā)展能力方面，遠(yuǎn)低于工業(yè)發(fā)達(dá)國家。8.完整的體系方面目前我國絕大多數(shù)企業(yè)技術(shù)開發(fā)能力薄弱，尚末成為技術(shù)創(chuàng)新的主體；還缺乏一支精干、相對穩(wěn)定的力量從事產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)的研究與開發(fā)。我國現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀6.現(xiàn)代生產(chǎn)管理方面我國現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀4.研究和開發(fā)先進(jìn)的制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論與方法

近幾年，由于制造企業(yè)信息管理的改進(jìn)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，取得了一系列提高制造效率與效益的可喜成果。如：為制造系統(tǒng)集成決策及其運(yùn)作活動(dòng)建模而開發(fā)的IDEFO方法，成為描述制造系統(tǒng)的工具。準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)JIT/精益制造等新的生產(chǎn)方式對制造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)際運(yùn)行產(chǎn)生了重要的影響。約束理論的應(yīng)用使制造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)直接為企業(yè)的商務(wù)業(yè)績目標(biāo)服務(wù)。4.研究和開發(fā)先進(jìn)的制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論與方法

近幾年二、制造模式與社會(huì)的變革深刻地影響著制造系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)與運(yùn)作結(jié)果

大量生產(chǎn)方式的主要社會(huì)技術(shù)特征是：零件是全部、連貫的互換性；可實(shí)現(xiàn)裝配線的生產(chǎn)，但它的主要生產(chǎn)特征不是以移動(dòng)或連續(xù)流水方式裝配，而是具有規(guī)模效應(yīng)，產(chǎn)量增多后產(chǎn)品的成本下降；產(chǎn)品的質(zhì)量得到提升，可保證產(chǎn)品的互換性與質(zhì)量的一致性；同一種產(chǎn)品的產(chǎn)量可以達(dá)到200萬輛或更多；設(shè)計(jì)為用戶提供了顯著的使用與維護(hù)方便性；二、制造模式與社會(huì)的變革深刻地影響著制造系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)與運(yùn)三、現(xiàn)代制造系統(tǒng)存在的問題1.現(xiàn)代制造系統(tǒng)發(fā)展方面的問題

2.制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的問題三、現(xiàn)代制造系統(tǒng)存在的問題1.現(xiàn)代制造系統(tǒng)發(fā)展方面的問題

21.現(xiàn)代制造系統(tǒng)發(fā)展方面的問題

有關(guān)制造系統(tǒng)發(fā)展方面應(yīng)該汲取的教訓(xùn)有：制造系統(tǒng)創(chuàng)新改進(jìn)的基礎(chǔ)首先是顧客的需求、制造企業(yè)的承受力與可利用的資源，并得到強(qiáng)有力的現(xiàn)代設(shè)計(jì)科學(xué)與方法工具(例如，可重構(gòu)系統(tǒng)與技術(shù))、現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、社會(huì)可利用的資源(特別是人力資源)與工業(yè)工程及供應(yīng)保障的支持；制造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造與運(yùn)行必須同過程技術(shù)與合理的管理匹配集成實(shí)施；制造系統(tǒng)只是為現(xiàn)在與將來企業(yè)的商務(wù)目標(biāo)服務(wù)的，換言之它只能為企業(yè)實(shí)現(xiàn)“使顧客完全滿意”與“使受益者完全滿意”的目的與目標(biāo)服務(wù)。1.現(xiàn)代制造系統(tǒng)發(fā)展方面的問題

有關(guān)制造系統(tǒng)2.制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的問題

綜上所述，近期在制造系統(tǒng)領(lǐng)域中的革新正在圍繞著提高系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力進(jìn)行，以此為提升企業(yè)的核心能力、競爭優(yōu)勢和業(yè)績服務(wù)。2.制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的問題

綜上所述，近期在四、設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)的基本要求(1)必須把制造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)建立在創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論與公理設(shè)計(jì)理論等先進(jìn)設(shè)計(jì)理論與方法的基礎(chǔ)上，才可能開發(fā)出有效、快速而可靠的設(shè)計(jì)技術(shù)與工具。(2)推式與拉式制造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足下列設(shè)計(jì)定理：在通過制造系統(tǒng)加工／處理相同的零件時(shí)，可以利用可控的排隊(duì)功能退(解)偶器，把推式系統(tǒng)設(shè)計(jì)成生產(chǎn)率最高的系統(tǒng)；在不同零件及其要求的不同加工／處理運(yùn)作時(shí)拉式系統(tǒng)是最有效的系統(tǒng)。(3)推式制造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。(4)拉式制造系統(tǒng)。(5)可重構(gòu)制造系統(tǒng)。四、設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)的基本要求(1)必須把制造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)建立在創(chuàng)五、制造系統(tǒng)的組成要素

制造(設(shè)備)系統(tǒng)總是企業(yè)制造生產(chǎn)系統(tǒng)中最重要的子系統(tǒng)，是制造活動(dòng)集合的子集。但是，制造企業(yè)的其他子系統(tǒng)與活動(dòng)也會(huì)不同程度地影響制造系統(tǒng)，所以制造系統(tǒng)經(jīng)常是一個(gè)復(fù)雜的社會(huì)-工程系統(tǒng)。五、制造系統(tǒng)的組成要素

制造(設(shè)備)系統(tǒng)總是企業(yè)制造生現(xiàn)代制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)

面向制造的設(shè)計(jì)技術(shù)群

產(chǎn)品/工藝設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工藝過程建模和仿真工藝規(guī)程設(shè)計(jì)系統(tǒng)工程基礎(chǔ)

快速成型技術(shù)并行工程制造工藝技術(shù)群

材料生產(chǎn)工藝加工工藝聯(lián)接與裝配測試和檢測環(huán)保技術(shù)維修技術(shù)其他

信息技術(shù)

接口技術(shù)集成技術(shù)

人工智能

數(shù)據(jù)庫軟件工程決策支持

標(biāo)準(zhǔn)和框架

數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)工藝標(biāo)準(zhǔn)接口框架

產(chǎn)品定義和標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

機(jī)床和工具技術(shù)傳感器和控制技術(shù)

質(zhì)量管理用戶/供應(yīng)商交互作用工作人員培訓(xùn)和教育

全國監(jiān)督和基準(zhǔn)評測技術(shù)獲取和利用主體技術(shù)群支撐技術(shù)群制造基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境圖1-5現(xiàn)代制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)

面向制造的設(shè)計(jì)技術(shù)群制造工藝技術(shù)群第三節(jié)制造系統(tǒng)的柔性自動(dòng)化及一、柔性自動(dòng)化

二、提高生產(chǎn)率的基本策略

三、生產(chǎn)的數(shù)量指標(biāo)

四、制造自動(dòng)化的策略與自動(dòng)化方案的評價(jià)

五、自動(dòng)化制造系統(tǒng)的組成和布局類型

六、工件傳輸方法

七、自動(dòng)線設(shè)計(jì)與制造的考慮因素

八、自動(dòng)線的技術(shù)分析第三節(jié)制造系統(tǒng)的柔性自動(dòng)化及一、柔性自動(dòng)化

二、提高生產(chǎn)率一、柔性自動(dòng)化1.概述

2.自動(dòng)化與工程師的作用

3.機(jī)械化與自動(dòng)化的實(shí)施程序一、柔性自動(dòng)化1.概述

2.自動(dòng)化與工程師的作用

3.機(jī)械化1.概述表1-3制造系統(tǒng)的比較制造系統(tǒng)類型特征機(jī)械化機(jī)器

(MM)機(jī)械自動(dòng)化流水線

(DML)柔性制造系統(tǒng)

(FMS)可重組制造系統(tǒng)

(RMS或RRMS)基本制造特征產(chǎn)品生產(chǎn)特征多品種單件小批量生產(chǎn)單一或少品種大量生產(chǎn)一組零件的

批量生產(chǎn)多組零件變

批量生產(chǎn)制造柔性高極低或無中等按訂貨要求變化過程可變性大無或極小中等大功能可變性小無無或小大可縮放性中等無中等大成本效益低最高中等較高／高投資／回報(bào)率低／較高較高／中最高／低中等或最高1.概述表1-3制造系統(tǒng)的比較制造系統(tǒng)類型特征機(jī)械化機(jī)器

1.概述表1-3制造系統(tǒng)的比較系統(tǒng)特征系統(tǒng)組態(tài)能力以機(jī)器為模塊可重組革新后可重組革新后可重組硬／軟件系統(tǒng)均可重組機(jī)床(器)結(jié)構(gòu)固定式通用固定式專用固定式通用可重組機(jī)床(器)部件結(jié)構(gòu)固定式固定式固定式可重組部件加工作業(yè)單刀為主多刀作業(yè)單刀為主可變1.概述表1-3制造系統(tǒng)的比較系統(tǒng)特征系統(tǒng)組態(tài)能力以2.自動(dòng)化與工程師的作用表1-4機(jī)械工程師與工業(yè)工程師的職責(zé)機(jī)械工程師工業(yè)工程師裝備的自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)的自動(dòng)化裝備的設(shè)計(jì)生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、新裝備的應(yīng)用模塊、模具、工具與夾具的設(shè)計(jì)工具、夾具的技術(shù)要求／技術(shù)條件新裝備(含切削刀具等)的試驗(yàn)研究新刀具、夾具與裝備的導(dǎo)入2.自動(dòng)化與工程師的作用表1-4機(jī)械工程師與工業(yè)工程師的職3.機(jī)械化與自動(dòng)化的實(shí)施程序(1)搞清自動(dòng)化的目標(biāo)。

(2)自動(dòng)化與產(chǎn)品的壽命期。

(3)實(shí)施柔性自動(dòng)化的工廠再設(shè)計(jì)。

(4)建立柔性自動(dòng)化系統(tǒng)的信息結(jié)構(gòu)。

(5)自動(dòng)化與產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。

(6)自動(dòng)化的必要條件與建立的目標(biāo)。

(7)自動(dòng)化的水平與過程／流程的測試

(8)結(jié)論與未來的趨勢。3.機(jī)械化與自動(dòng)化的實(shí)施程序(1)搞清自動(dòng)化的目標(biāo)。

(2)圖1-6柔性自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)的信息結(jié)構(gòu)圖1-6柔性自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)的信息結(jié)構(gòu)二、提高生產(chǎn)率的基本策略(1)采用柔性制造原理與技術(shù)，壓縮變換產(chǎn)品品種的導(dǎo)入(準(zhǔn)備)時(shí)間，適應(yīng)產(chǎn)品批量的變化。

(2)采用高效的加工方法與設(shè)備。

(3)壓縮制造的輔助時(shí)間。

(4)提高過程變量或切削用量。

(5)實(shí)現(xiàn)少人的或無人化加工。

(6)利用“零時(shí)間哲學(xué)”。二、提高生產(chǎn)率的基本策略(1)采用柔性制造原理與技術(shù)，壓縮變?nèi)?、生產(chǎn)的數(shù)量指標(biāo)1.制造時(shí)間(Manufacturing)

2.生產(chǎn)率Rp與工序時(shí)間To的組成

3.制造能力PC

4.利用率U

5.可靠性指標(biāo)——工作效率η

6.制造過程件(WIP)三、生產(chǎn)的數(shù)量指標(biāo)1.制造時(shí)間(Manufacturing)四、制造自動(dòng)化的策略與自動(dòng)化方案的評價(jià)1.制造自動(dòng)化的策略

2.自動(dòng)化方案的評價(jià)四、制造自動(dòng)化的策略與自動(dòng)化方案的評價(jià)1.制造自動(dòng)化的策略

1.制造自動(dòng)化的策略(1)工序?qū)ｉT化。

(2)工序集中(組合)。

(3)工序同步(并行)化。

(4)工序集成。

(5)提高柔性。

(6)改進(jìn)物流系統(tǒng)，縮短制造時(shí)間，降低在制件數(shù)。

(7)增強(qiáng)質(zhì)量瓶頸設(shè)備的過程質(zhì)量控制，提高過程質(zhì)量及其穩(wěn)定性。

(8)控制和優(yōu)化制造過程。

(9)集成。

(10)計(jì)算機(jī)集成制造(CIM)。1.制造自動(dòng)化的策略(1)工序?qū)ｉT化。

(2)工序集中(組合2.自動(dòng)化方案的評價(jià)(1)可行性研究。

(2)方案評審。2.自動(dòng)化方案的評價(jià)(1)可行性研究。

(2)方案評審。(1)可行性研究

可行性研究包括：①對項(xiàng)目背景的了解，搞清項(xiàng)目的重要性和必要性，對相關(guān)的國家調(diào)控政策、法律、法規(guī)、市場環(huán)境、用戶需求及限制因素進(jìn)行調(diào)查與分析研究；②捕捉客戶需求，經(jīng)反復(fù)協(xié)商深入了解需求，預(yù)測市場前景；③進(jìn)行產(chǎn)品需求分析，以及產(chǎn)品成熟度與技術(shù)革新度、競爭對手分析，確定技術(shù)條件與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；④對加工方法與工藝流程成熟性和穩(wěn)定性，制造系統(tǒng)硬軟件及工具成套性、可靠性、穩(wěn)定性和兼容性進(jìn)行分析研究；⑤方案設(shè)計(jì)評審與優(yōu)選；⑥進(jìn)行現(xiàn)金流分析和投資回報(bào)率、最佳投資規(guī)模與投資時(shí)機(jī)、投資風(fēng)險(xiǎn)(市場變化、金融與匯率風(fēng)險(xiǎn))與產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)及其風(fēng)險(xiǎn)管理保證的評價(jià)；⑦實(shí)施計(jì)劃及其可操作性評審；⑧資源需求分析；⑨綜合的可行性結(jié)論和建議。(1)可行性研究

可行性研究包括：①對項(xiàng)目背(2)方案評審

方案評審包含：①對可行性結(jié)論和建議的復(fù)審與評價(jià)。②進(jìn)行技術(shù)評審：評審工藝方法和流程的成熟性、可靠性與穩(wěn)定性；評審主要技術(shù)條件與指標(biāo)；審查制造系統(tǒng)自動(dòng)化方案與硬件成套性；審查并驗(yàn)證故障率、容錯(cuò)能力、兼容性和可維護(hù)性；系統(tǒng)的功能和柔性驗(yàn)證；軟件有效性、可維護(hù)性及兼容性測試與審查；資源可獲得性、利用率評估；技術(shù)先進(jìn)性、成熟度與革新度，以及技術(shù)管理的評估；仿真分析驗(yàn)證；可重組與擴(kuò)展性評估。③技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)，即對投標(biāo)、效益、投資回報(bào)率和成本估計(jì)的審查，以及對風(fēng)險(xiǎn)與靈敏度的審查。④其他因素的評審，如形勢變化，匯率、股市與期貨的影響的評審等。⑤確定進(jìn)一步調(diào)查、試驗(yàn)和論證的問題和改進(jìn)建議。⑥作出評價(jià)結(jié)論。(2)方案評審

方案評審包含：①對可行性結(jié)論五、自動(dòng)化制造系統(tǒng)的組成和布局類型1.直線型布置

2.回轉(zhuǎn)型布置五、自動(dòng)化制造系統(tǒng)的組成和布局類型1.直線型布置

2.回轉(zhuǎn)型1.直線型布置圖1-7直線型汽車后轎齒輪箱加工自動(dòng)線1.直線型布置圖1-7直線型汽車后轎齒輪箱加工自動(dòng)線2.回轉(zhuǎn)型布置圖1-8回轉(zhuǎn)型自動(dòng)線示例

a)5個(gè)站的回轉(zhuǎn)自動(dòng)線b)6個(gè)站的回轉(zhuǎn)自動(dòng)線2.回轉(zhuǎn)型布置圖1-8回轉(zhuǎn)型自動(dòng)線示例

a)5個(gè)站的回轉(zhuǎn)自六、工件傳輸方法圖1-9典型的自動(dòng)線傳輸機(jī)構(gòu)

a)步行移動(dòng)系統(tǒng)b)鏈傳動(dòng)傳輸系統(tǒng)c)齒輪齒條機(jī)構(gòu)

d)棘輪機(jī)構(gòu)e)星形輪機(jī)構(gòu)f)立體凸輪機(jī)構(gòu)六、工件傳輸方法圖1-9典型的自動(dòng)線傳輸機(jī)構(gòu)

a)步行移動(dòng)七、自動(dòng)線設(shè)計(jì)與制造的考慮因素(1)加工件的尺寸、重量、材質(zhì)和幾何形狀。

(2)裝配零部件的尺寸、重量和件數(shù)。

(3)公差與加工類型、加工順序。

(4)要求的生產(chǎn)率，傳輸系統(tǒng)的類型。

(5)工件定位安裝方法。

(6)裝配零部件送進(jìn)和導(dǎo)向方法。

(7)各工作站設(shè)備和傳輸機(jī)構(gòu)的可靠性，整個(gè)自動(dòng)線的可靠性。

(8)中間緩沖存儲容量。

(9)維護(hù)的方便性。

(10)要求的控制特征。

(11)生產(chǎn)可用的空間。

(12)產(chǎn)品設(shè)計(jì)改變后自動(dòng)線的適應(yīng)性(柔性)。

(13)自動(dòng)線的初期投資。七、自動(dòng)線設(shè)計(jì)與制造的考慮因素(1)加工件的尺寸、重量、材質(zhì)七、自動(dòng)線設(shè)計(jì)與制造的考慮因素(14)自動(dòng)線加工的成本。

(15)自動(dòng)線是自制還是外承包。

七、自動(dòng)線設(shè)計(jì)與制造的考慮因素(14)自動(dòng)線加工的成本。

(

設(shè)計(jì)建造自動(dòng)線的兩種方法是：(1)利用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床和加工裝配工作站上的加工、處理與裝配設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)的或?qū)Ｓ玫奈锪蟼鬏斚到y(tǒng)連接各工作站形成自動(dòng)線。

(2)自動(dòng)線的設(shè)計(jì)與制造由機(jī)床制造廠完成，采用專用的傳輸線、裝配機(jī)及其他設(shè)備，對自動(dòng)線進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)和單獨(dú)制造。

設(shè)計(jì)建造自動(dòng)線的兩種方法是：八、自動(dòng)線的技術(shù)分析1.自動(dòng)線運(yùn)行性能的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

2.無存儲自動(dòng)線的分析

3.局部自動(dòng)化

4.有緩沖存儲自動(dòng)線的分析八、自動(dòng)線的技術(shù)分析1.自動(dòng)線運(yùn)行性能的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

2.無1.自動(dòng)線運(yùn)行性能的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)(1)自動(dòng)線的理論循環(huán)時(shí)間(周期)Tc。

(2)自動(dòng)線平均實(shí)際生產(chǎn)時(shí)間Tp。

(3)自動(dòng)線的平均生產(chǎn)率Rp與理論生產(chǎn)率Rc

(4)自動(dòng)線的效率E

(5)自動(dòng)線單件成本Cpc

1.自動(dòng)線運(yùn)行性能的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)(1)自動(dòng)線的理論循環(huán)時(shí)間(3.局部自動(dòng)化工業(yè)上實(shí)際應(yīng)用的自動(dòng)線大多由手工操作與自動(dòng)化兩類工作站組成，稱它們?yōu)榫植孔詣?dòng)化。產(chǎn)生局部自動(dòng)化的原因，首先是因?yàn)榧夹g(shù)發(fā)展總是逐步由自動(dòng)化操作替代手工操作，而不是立即全線自動(dòng)化；其二是因?yàn)槟承┦止げ僮麟y以自動(dòng)化或自動(dòng)化在經(jīng)濟(jì)上不合理。因此，在自動(dòng)線設(shè)計(jì)制造中，常有一些工作站由手工操作。3.局部自動(dòng)化工業(yè)上實(shí)際應(yīng)用的自動(dòng)線大多由手4.有緩沖存儲自動(dòng)線的分析(1)緩沖存儲有效性的極限

(2)兩段自動(dòng)線的分析。4.有緩沖存儲自動(dòng)線的分析(1)緩沖存儲有效性的極限

(2)(1)緩沖存儲有效性的極限1)無緩沖存儲能力。

2)無限量緩沖存儲。

3)實(shí)際緩沖存儲有效性E。有緩沖存儲自動(dòng)線的效率達(dá)到最大值的條件為：

1)設(shè)定的段數(shù)等于工作站數(shù)，即相鄰站間均有緩沖存儲。

2)裝置緩沖存儲的各工作站有相等的故障概率。

3)把緩沖存儲器設(shè)計(jì)成大容量的。

4)提高自動(dòng)線效率最多的是設(shè)置第一個(gè)緩沖存儲器時(shí)。(1)緩沖存儲有效性的極限1)無緩沖存儲能力。

2)無限量緩(2)兩段自動(dòng)線的分析若用內(nèi)存量為b的緩沖存儲器把自動(dòng)線分為兩部分，F(xiàn)1與F2分別表示兩部分中第1與第2段的故障停機(jī)率，則定義γ為故障停機(jī)率之比γ＝F2F1(2)兩段自動(dòng)線的分析若用內(nèi)存量為b的緩沖表1-5在幾種停機(jī)狀態(tài)下兩段自動(dòng)線的h(b)計(jì)算公式假定兩段有相等的循環(huán)時(shí)間和修理時(shí)間，即＝＝，＝＝，設(shè)

b＝B＋L(1?41)

式中B——滿足以下關(guān)系的最大整數(shù)

b≥B

L——剩余件數(shù)，在b＞B時(shí)出現(xiàn)。

b＝B＋L表1-5在幾種停機(jī)狀態(tài)下兩段自動(dòng)線的h(b)計(jì)算公式假第四節(jié)計(jì)算機(jī)集成制造CIM系統(tǒng)一、產(chǎn)生計(jì)算機(jī)集成制造的技術(shù)經(jīng)濟(jì)背景

二、計(jì)算機(jī)集成制造的基本概念

三、我國實(shí)施CIMS的簡況

四、CIMS的組成

五、CIMS遞階控制系統(tǒng)

六、CIMS實(shí)驗(yàn)工程第四節(jié)計(jì)算機(jī)集成制造CIM系統(tǒng)一、產(chǎn)生計(jì)算機(jī)集成制造的技術(shù)一、產(chǎn)生計(jì)算機(jī)集成制造的技術(shù)經(jīng)濟(jì)背景(1)制造業(yè)產(chǎn)品的市場已由各國或局部地區(qū)變成世界市場。

(2)產(chǎn)品多樣化，型號、規(guī)格日益增加，批量減小。

(3)產(chǎn)品生命周期，即產(chǎn)品更新?lián)Q代的時(shí)間越來越短。

(4)在國內(nèi)外市場上，產(chǎn)品的競爭主要表現(xiàn)在質(zhì)量、價(jià)格、交貨期的競爭。一、產(chǎn)生計(jì)算機(jī)集成制造的技術(shù)經(jīng)濟(jì)背景(1)制造業(yè)產(chǎn)品的市場已二、計(jì)算機(jī)集成制造的基本概念概念：CIMS是企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)全過程中各了系統(tǒng)的完美集成，即從市場預(yù)測、經(jīng)營決策、計(jì)算控制、工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、質(zhì)量控制到產(chǎn)品銷售等支持功能部門，合理地通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)成一個(gè)整體，以保證企業(yè)內(nèi)部信息的一致性、共享性、可靠性、精確性和及時(shí)性，綜合運(yùn)用現(xiàn)代管理、信息、制造、自動(dòng)化和系統(tǒng)工程等領(lǐng)域的技術(shù)、實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化和柔性化，達(dá)到高效率、高質(zhì)量、低成本和靈活生產(chǎn)的目的。(1)從功能上，CIM包含一個(gè)制造企業(yè)的全部生產(chǎn)和經(jīng)營管理活動(dòng)，從市場預(yù)測、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造裝配、經(jīng)營管理到售后服務(wù)是一個(gè)整體，要全面。(2)從信息上，整個(gè)生產(chǎn)過程實(shí)質(zhì)上是一個(gè)數(shù)據(jù)采集、傳送和處理決策的過程，最終形成的產(chǎn)品可以看作是數(shù)據(jù)(信息)的物質(zhì)表現(xiàn)。二、計(jì)算機(jī)集成制造的基本概念概念：CIMS是企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)全過三、我國實(shí)施CIMS的簡況

我國在80年代中期已關(guān)注到國際上CIMS的發(fā)展，在國家高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)中，CIMS作為自動(dòng)化領(lǐng)域的一個(gè)主題被列入。國家科委組織了2000多人的研究隊(duì)伍進(jìn)行了近10年的研究和在工廠中的實(shí)施，取得了許多研究成果和工作經(jīng)驗(yàn)。設(shè)在清華大學(xué)的CIMS實(shí)驗(yàn)工程研究中心(CIMS／ERC)和北京第一機(jī)床廠的CIMS應(yīng)用工程，先后在1994年和1995年獲得了美國制造工程師學(xué)會(huì)(SME)的CIMS“大學(xué)領(lǐng)先獎(jiǎng)”和“工業(yè)領(lǐng)先獎(jiǎng)”，標(biāo)志著我國對CIMS的研究和實(shí)施進(jìn)入了國際先進(jìn)水平。此外，CIMS的推廣應(yīng)用已發(fā)展到機(jī)械、電子、航空、航天、輕工、紡織、化工、冶金、石油、通信、煤炭等行業(yè)的60多家企業(yè)，獲得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為推動(dòng)我國制造企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步作出了貢獻(xiàn)。三、我國實(shí)施CIMS的簡況

我國在80年代中四、CIMS的組成1.工程設(shè)計(jì)自動(dòng)化分系統(tǒng)

2.制造自動(dòng)化分系統(tǒng)

3.質(zhì)量保證分系統(tǒng)

4.管理信息分系統(tǒng)

5.計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)

6.數(shù)據(jù)庫圖1-10

CIMS組成圖四、CIMS的組成1.工程設(shè)計(jì)自動(dòng)化分系統(tǒng)

2.制造自動(dòng)化分1.工程設(shè)計(jì)自動(dòng)化分系統(tǒng)(1)CAD——計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。

(2)CAE——計(jì)算機(jī)輔助工程分析。

(3)CAPP——計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)。

(4)CAT——計(jì)算機(jī)輔助工藝裝備設(shè)計(jì)(Computer

Aided

Tooling，CAT)。

(5)CAM——計(jì)算機(jī)輔助制造。1.工程設(shè)計(jì)自動(dòng)化分系統(tǒng)(1)CAD——計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。

(2.制造自動(dòng)化分系統(tǒng)(1)加工工作站。

(2)物料輸送及儲存工作站。

(3)夾具與裝卸工作站。

(4)刀具管理工作站。

(5)檢測工作站。

(6)裝配工作站。圖1-11制造自動(dòng)化分系統(tǒng)典型代表2.制造自動(dòng)化分系統(tǒng)(1)加工工作站。

(2)物料輸送及儲存3.質(zhì)量保證分系統(tǒng)

此分系統(tǒng)主要是采集、存儲、評價(jià)與處理存在于設(shè)計(jì)、制造過程中與質(zhì)量有關(guān)的大量數(shù)據(jù)，從而及時(shí)正確處理各種質(zhì)量問題，促進(jìn)提高產(chǎn)品質(zhì)量。分系統(tǒng)具有質(zhì)量決策、質(zhì)量檢測與數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量評價(jià)、控制與追蹤等功能。3.質(zhì)量保證分系統(tǒng)

此分系統(tǒng)主要是采集、存儲4.管理信息分系統(tǒng)

通常，管理信息分系統(tǒng)以MRPⅡ?yàn)楹诵?，根?jù)企業(yè)管理高層的經(jīng)營決策，中期和短期生產(chǎn)計(jì)劃與生產(chǎn)工場(車間)的作業(yè)計(jì)劃，以及各種生產(chǎn)活動(dòng)和操作，來編制制造資源規(guī)劃，其功能覆蓋了市場營銷、物料供應(yīng)、各級生產(chǎn)計(jì)劃與控制、財(cái)務(wù)管理、成本、庫存和技術(shù)管理等部分的活動(dòng)。此系統(tǒng)包含了企業(yè)經(jīng)營規(guī)劃、主生產(chǎn)計(jì)劃、物料需求計(jì)劃、生產(chǎn)能力需求計(jì)劃、車間或工場生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃、車間調(diào)度與控制等軟件。這一分系統(tǒng)在CIMS中處于中樞地位，指揮與控制其余各分系統(tǒng)進(jìn)行有條不紊的工作。4.管理信息分系統(tǒng)

通常，管理信息分系統(tǒng)以M5.計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)

此系統(tǒng)采用國際上標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)異種機(jī)互聯(lián)、異構(gòu)局部網(wǎng)絡(luò)及多種網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。實(shí)際上這是一個(gè)局域網(wǎng)，要滿足各分系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)支持服務(wù)的不同需求，支持資源共享、分布數(shù)據(jù)庫、各種遞階和實(shí)時(shí)控制。5.計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)

此系統(tǒng)采用國際上標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)6.數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫是支持CIMS各分系統(tǒng)并包含企業(yè)全部信息的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。此數(shù)據(jù)庫在邏輯上是統(tǒng)一的，在物理上可以是分布的，用以支持企業(yè)數(shù)據(jù)共享和信息的集成。由于各企業(yè)產(chǎn)品不同，生產(chǎn)規(guī)模和性質(zhì)都不一樣，因此在實(shí)施CIM時(shí)都有不同的結(jié)構(gòu)，有的分系統(tǒng)復(fù)雜，有的就簡單，但兩個(gè)支撐分系統(tǒng)是決不可少的。6.數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫是支持CIMS各分系統(tǒng)并包五、CIMS遞階控制系統(tǒng)1.工廠層控制系統(tǒng)

2.車間層控制系統(tǒng)

3.單元層控制系統(tǒng)

4.工作站層控制系統(tǒng)

5.設(shè)備層控制系統(tǒng)五、CIMS遞階控制系統(tǒng)1.工廠層控制系統(tǒng)

2.車間層控制系1.工廠層控制系統(tǒng)(1)決策支撐。包括市場分析預(yù)測、經(jīng)營決策等。

(2)經(jīng)營管理。包括成本估算和財(cái)務(wù)、用戶訂單處理、庫存統(tǒng)計(jì)、采購、人事管理、工資管理等。有關(guān)決策支撐和經(jīng)營管理，既與生產(chǎn)有聯(lián)系，又有一定獨(dú)立性。在研制了各獨(dú)立模塊后很容易集成。(3)生產(chǎn)管理。制定主生產(chǎn)計(jì)劃，明確生產(chǎn)資源需求，確定生產(chǎn)能力，應(yīng)用生產(chǎn)計(jì)劃數(shù)據(jù)確定交給下一級的生產(chǎn)指令。(4)生產(chǎn)準(zhǔn)備(制造工程)。即包括了有關(guān)CAD／CAM的各項(xiàng)目。生產(chǎn)管理和生產(chǎn)準(zhǔn)備對下級控制的關(guān)系十分密切，也是研究的重點(diǎn)。(5)信息管理。1.工廠層控制系統(tǒng)(1)決策支撐。包括市場分析預(yù)測、經(jīng)營決2.車間層控制系統(tǒng)(1)任務(wù)管理。安排生產(chǎn)能力計(jì)劃，對訂單進(jìn)行分批處理，將任務(wù)分配給各單元(Cell)，跟蹤設(shè)備利用情況，安排各項(xiàng)設(shè)備的維修。(2)資源分配。分配單元層各項(xiàng)目具體加工時(shí)所需的工作站、儲存區(qū)、托盤、刀具及材料等。2.車間層控制系統(tǒng)(1)任務(wù)管理。安排生產(chǎn)能力計(jì)劃，對訂單進(jìn)3.單元層控制系統(tǒng)(1)排隊(duì)管理。

(2)調(diào)度。

(3)分配。3.單元層控制系統(tǒng)(1)排隊(duì)管理。

(2)調(diào)度。

(3)分配3.單元層控制系統(tǒng)圖1-12

AMRF/CIMS遞階控制結(jié)構(gòu)3.單元層控制系統(tǒng)圖1-12AMRF/CIMS遞階控制結(jié)構(gòu)4.工作站層控制系統(tǒng)

此級控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)指揮和協(xié)調(diào)車間中一個(gè)設(shè)備小組的活動(dòng)。一個(gè)工作站通常由一臺NC機(jī)床、一臺機(jī)器人、一個(gè)物料儲運(yùn)器和一臺控制計(jì)算機(jī)組成。工作站級負(fù)責(zé)處理物料儲運(yùn)系統(tǒng)交來的零件托盤?？刂破鳛樵O(shè)備級各子系統(tǒng)對零件安裝、切削加工、卸下工件等各項(xiàng)操作進(jìn)行排序。4.工作站層控制系統(tǒng)

此級控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)指揮和5.設(shè)備層控制系統(tǒng)

這是控制系統(tǒng)的底層，是指一臺具體的設(shè)備，如機(jī)床、機(jī)器人、坐標(biāo)測量機(jī)、自動(dòng)導(dǎo)引車等。此級控制器向上與工作站控制系統(tǒng)用接口連接，向下與各設(shè)備控制器接口相通。設(shè)備控制器的功能是將工作站控制器命令轉(zhuǎn)換成可操作的、有順序的簡單任務(wù)運(yùn)行各種設(shè)備。5.設(shè)備層控制系統(tǒng)

這是控制系統(tǒng)的底層，是指六、CIMS實(shí)驗(yàn)工程1.CIMS實(shí)驗(yàn)工程概況

2.CIMS實(shí)驗(yàn)工程的總體集成

3.CIMS總體簡化集成運(yùn)行情況六、CIMS實(shí)驗(yàn)工程1.CIMS實(shí)驗(yàn)工程概況

2.CIMS實(shí)1.CIMS實(shí)驗(yàn)工程概況技術(shù)原則(1)實(shí)驗(yàn)工程能體現(xiàn)實(shí)際工廠的主要功能，即產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和管理的多層遞階結(jié)構(gòu)。

(2)用最少的機(jī)械設(shè)備配置原則，為實(shí)驗(yàn)工程提供一個(gè)生產(chǎn)環(huán)境，用以實(shí)現(xiàn)信息集成。

(3)用多廠生產(chǎn)的異種設(shè)備，包括各種硬件和軟件進(jìn)行集成，更好體現(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)狀。

(4)從現(xiàn)有成熟的單元技術(shù)的集成過渡到更先進(jìn)技術(shù)的研究開發(fā)和集成。

(5)重視軟件開發(fā)的軟件工程規(guī)范化方法和各種標(biāo)準(zhǔn)化問題。

1.CIMS實(shí)驗(yàn)工程概況技術(shù)原則圖1-13

CIMS實(shí)驗(yàn)工程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1-13CIMS實(shí)驗(yàn)工程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1-14

CIMS-ERC制造系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室平面布置圖1-14CIMS-ERC制造系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室平面布置2.CIMS實(shí)驗(yàn)工程的總體集成(1)車間—單元—工作站—設(shè)備4級信息集成。

(2)CAD／CAPP／CAM的集成。

(3)制造設(shè)備的集成。2.CIMS實(shí)驗(yàn)工程的總體集成(1)車間—單元—工作站—設(shè)備(1)車間—單元—工作站—設(shè)備4級信息集成。1)車間根據(jù)實(shí)驗(yàn)工程的要求給出指令性計(jì)劃，產(chǎn)生周生產(chǎn)計(jì)劃。2)單元層根據(jù)周生產(chǎn)計(jì)劃、車間生產(chǎn)能力及完成生產(chǎn)情況，生成雙日滾動(dòng)計(jì)劃，然后通過仿真軟件為之仿真，如不合適，則可作調(diào)整，最后由調(diào)度軟件根據(jù)CAPP制定的工藝規(guī)劃，對當(dāng)日要加工的零件進(jìn)行排序，產(chǎn)生調(diào)度單，并完成對各工作站的實(shí)時(shí)調(diào)度與監(jiān)控。3)工作站根據(jù)單元控制器下達(dá)的作業(yè)命令，調(diào)用合適的加工程序和NC代碼對各設(shè)備進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)當(dāng)日生產(chǎn)的零件的加工，同時(shí)還將設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)反饋給單元控制器。(1)車間—單元—工作站—設(shè)備4級信息集成。1)車間根據(jù)實(shí)驗(yàn)圖1-15

CIMS-ERC

4級遞階控制結(jié)構(gòu)圖1-15CIMS-ERC4級遞階控制結(jié)構(gòu)1)部件方案設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)可根據(jù)用戶的要求自動(dòng)進(jìn)行部件(減速箱)的設(shè)計(jì)，并給出主要零件的結(jié)構(gòu)尺寸。2)典型零件設(shè)計(jì)軟件根據(jù)專家系統(tǒng)給出的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行零件的三維造型、有限元分析及其他分析計(jì)算，轉(zhuǎn)換成二維視圖，并通過IGES標(biāo)準(zhǔn)圖形文件傳送給另一個(gè)CAD軟件，進(jìn)行二維詳細(xì)設(shè)計(jì)，產(chǎn)生符合我國標(biāo)準(zhǔn)的帶有漢字的工程圖樣。3)自行開發(fā)的CAPP軟件可在上述基礎(chǔ)上輸入必要的零件工藝信息，生成工藝路線卡片、工藝卡及裝夾定位示意圖。4)CAM軟件根據(jù)CAD及CAPP信息生成刀位文件，同時(shí)利用組合夾具組裝CAD軟件生成組合夾具組裝圖，并進(jìn)行刀位軌跡仿真，以防止發(fā)生干涉，由后置處理軟件生成加工中心的NC代碼。1)部件方案設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)可根據(jù)用戶的要求自動(dòng)進(jìn)行部件(減速箱圖1-16

CIMS-ERC

CAD子系統(tǒng)工作流程框圖圖1-16CIMS-ERCCAD子系統(tǒng)工作流程框圖圖1-17

CIMS-ERC

CAPP／CAM子系統(tǒng)工作流程框圖圖1-17CIMS-ERCCAPP／CAM子系統(tǒng)工作流程(3)制造設(shè)備的集成。1)立式加工中心和臥式加工中心工作站各有一臺立式或臥式加工中心，但對控制器均進(jìn)行了改造，加裝了接口，以便能和上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。2)車削工作站有一臺NC車削加工中心，并有一臺機(jī)器人，以便裝卸回轉(zhuǎn)體零件，由實(shí)驗(yàn)工程研制了車削中心和機(jī)器人協(xié)同工作的軟件。3)物流工作站擁有一套貨位不多的自動(dòng)化立體倉庫，它能通過物流工作站的指令實(shí)現(xiàn)毛坯件和成品零件的自動(dòng)入庫及出庫。4)刀具工作站有一套自行開發(fā)的對全車間進(jìn)行刀具管理的軟件系統(tǒng)，有一臺刀具尺寸預(yù)調(diào)儀，能實(shí)現(xiàn)刀具庫存管理、刀具作業(yè)計(jì)劃管理及刀具參數(shù)預(yù)調(diào)等功能，并能和上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，將有關(guān)數(shù)據(jù)送入數(shù)據(jù)庫。5)裝夾工作站有一套孔系組合夾具元件。(3)制造設(shè)備的集成。1)立式加工中心和臥式加工中心工作站各(3)制造設(shè)備的集成。6)運(yùn)輸車工作站包括一臺自動(dòng)運(yùn)送物料的自動(dòng)導(dǎo)引車(AGV)及其控制和通信裝置，還有若干有傳感器的緩沖站。7)測量工作站有一臺三坐標(biāo)測量機(jī)。(3)制造設(shè)備的集成。6)運(yùn)輸車工作站包括一臺自動(dòng)運(yùn)送物料的3.CIMS總體簡化集成運(yùn)行情況(1)計(jì)劃管理系統(tǒng)根據(jù)訂單制定周生產(chǎn)計(jì)劃及新產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)劃，分別下達(dá)給生產(chǎn)單元及設(shè)計(jì)部門。(2)單元控制器根據(jù)周生產(chǎn)計(jì)劃及工程設(shè)計(jì)信息分解為雙日滾動(dòng)計(jì)劃，并進(jìn)一步制定出當(dāng)日的作業(yè)調(diào)度，然后根據(jù)現(xiàn)場狀態(tài)，向各工作站實(shí)時(shí)發(fā)出調(diào)度指令。(3)各工作站按照協(xié)調(diào)控制原理將調(diào)度命令分解為各種設(shè)備的工作指令。(4)若生產(chǎn)現(xiàn)場發(fā)生故障，則根據(jù)故障的性質(zhì)將由單元控制器、工作站控制器分別加以處理，以保證整個(gè)生產(chǎn)線仍能正常運(yùn)行。(5)該系統(tǒng)有處理急件及臨時(shí)改變生產(chǎn)計(jì)劃的功能。(6)當(dāng)日生產(chǎn)結(jié)束后，單元控制器將生產(chǎn)情況上報(bào)給工廠／車間層。3.CIMS總體簡化集成運(yùn)行情況(1)計(jì)劃管理系統(tǒng)根據(jù)訂單制3.CIMS總體簡化集成運(yùn)行情況圖1-18

CIMS部分總體集成生產(chǎn)運(yùn)行簡圖3.CIMS總體簡化集成運(yùn)行情況圖1-18CIMS部分總體第五節(jié)集成制造系統(tǒng)分析和功能模型IDEFO一、概述

二、IDEFO圖形符號和箭頭標(biāo)注的含義

三、利用IDEFO建立系統(tǒng)功能模型和閱讀IDEFO模型的方法要點(diǎn)第五節(jié)集成制造系統(tǒng)分析和功能模型IDEFO一、概述

二、I一、概述1)用簡單圖形符號和語言標(biāo)注形式來全面、準(zhǔn)確、清晰地描述系統(tǒng)。

2)采用嚴(yán)格自頂向下、逐層分解的方式來建立系統(tǒng)功能模型。

3)明確“做什么”和“如何做”的差別，便于清晰理解系統(tǒng)及其細(xì)節(jié)。

4)通過評審來解決建模的正確性與完整性。一、概述1)用簡單圖形符號和語言標(biāo)注形式來全面、準(zhǔn)確、清晰地圖1-19

IDEFO的頂層圖形圖1-19IDEFO的頂層圖形圖1-20

IDEFO功能模塊的層次分解圖1-20IDEFO功能模塊的層次分解二、IDEFO圖形符號和箭頭標(biāo)注的含義1.活動(dòng)

2.輸入、輸出、控制與機(jī)制

3.ICOM碼

4.結(jié)點(diǎn)號二、IDEFO圖形符號和箭頭標(biāo)注的含義1.活動(dòng)

2.輸入、輸1.活動(dòng)圖1-21活動(dòng)圖形1.活動(dòng)圖1-21活動(dòng)圖形2.輸入、輸出、控制與機(jī)制圖1-22

IDEFO的分支和聯(lián)合

a)分支b)聯(lián)合2.輸入、輸出、控制與機(jī)制圖1-22IDEFO的分支和聯(lián)合2.輸入、輸出、控制與機(jī)制圖1-23通道箭頭2.輸入、輸出、控制與機(jī)制圖1-23通道箭頭3.ICOM碼圖1-24

ICOM碼3.ICOM碼圖1-24ICOM碼4.結(jié)點(diǎn)號圖1-25結(jié)點(diǎn)樹4.結(jié)點(diǎn)號圖1-25結(jié)點(diǎn)樹三、利用IDEF建立系統(tǒng)功能模型和閱讀IDEFO模型的方法要點(diǎn)1.利用IDEF建立系統(tǒng)功能模型的方法

2.閱讀IDEF模型的方法

三、利用IDEF建立系統(tǒng)功能模型和閱讀IDEFO模型的方法要1.利用IDEF建立系統(tǒng)功能模型的方法(1)確定建模的范圍、觀點(diǎn)及目的。

(2)建立系統(tǒng)的內(nèi)外關(guān)系圖——A-0圖。

(3)建立頂層圖A0。

(4)建立低層次圖形。

(5)寫文字說明。1.利用IDEF建立系統(tǒng)功能模型的方法(1)確定建模的范圍、2.閱讀IDEF模型的方法(1)查看當(dāng)前圖中的各方框，得到描述事物的一個(gè)概貌。

(2)參考父圖，注意有關(guān)箭頭。

(3)回到當(dāng)前圖，試著確定是否有一條主路徑連接最重要的輸入或控制，達(dá)到最重要的輸出。

(4)將主路徑作為線索，從左上角到右下角遍歷圖形。

(5)最后讀補(bǔ)充文本，使理解更完整。2.閱讀IDEF模型的方法(1)查看當(dāng)前圖中的各方框，得到描圖1-26計(jì)算機(jī)集成制造與研究的IDEFO圖圖1-26計(jì)算機(jī)集成制造與研究的IDEFO圖人有了知識，就會(huì)具備各種分析能力，明辨是非的能力。所以我們要勤懇讀書，廣泛閱讀，古人說“書中自有黃金屋?！蓖ㄟ^閱讀科技書籍，我們能豐富知識，培養(yǎng)邏輯思維能力；通過閱讀文學(xué)作品，我們能提高文學(xué)鑒賞水平，培養(yǎng)文學(xué)情趣；通過閱讀報(bào)刊，我們能增長見識，擴(kuò)大自己的知識面。有許多書籍還能培養(yǎng)我們的道德情操，給我們巨大的精神力量，鼓舞我們前進(jìn)。人有了知識，就會(huì)具備各種分析能力，現(xiàn)代制造系統(tǒng)教學(xué)課件羅振璧朱耀祥等編著第一章制造系統(tǒng)工程基礎(chǔ)匯總在線教務(wù)輔導(dǎo)網(wǎng)：教材其余課件及動(dòng)畫素材請查閱在線教務(wù)輔導(dǎo)網(wǎng)QQ:349134187

或者直接輸入下面地址：在線教務(wù)輔導(dǎo)網(wǎng)：http://www.shangfuwang現(xiàn)代制造系統(tǒng)主編

羅振璧現(xiàn)代制造系統(tǒng)主編 羅振璧第一章制造系統(tǒng)工程基礎(chǔ)第一節(jié)制造

第二節(jié)制造系統(tǒng)及其發(fā)展

第三節(jié)制造系統(tǒng)的柔性自動(dòng)化及自動(dòng)化制造系統(tǒng)的技術(shù)分析

第四節(jié)計(jì)算機(jī)集成制造CIM系統(tǒng)

第五節(jié)集成制造系統(tǒng)分析和功能模型IDEFO第一章制造系統(tǒng)工程基礎(chǔ)第一節(jié)制造

第二節(jié)制造系統(tǒng)及其發(fā)第一節(jié)制造一、制造及其發(fā)展

二、我國制造業(yè)面對的挑戰(zhàn)

三、應(yīng)對未來挑戰(zhàn)的戰(zhàn)略與關(guān)鍵技術(shù)第一節(jié)制造一、制造及其發(fā)展

二、我國制造業(yè)面對的挑戰(zhàn)

一、制造及其發(fā)展1.制造的內(nèi)涵

2.制造是我國工業(yè)化與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心支柱

3.制造是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)大支柱一、制造及其發(fā)展1.制造的內(nèi)涵

2.制造是我國工業(yè)化與經(jīng)濟(jì)發(fā)1.制造的內(nèi)涵

1999年，美國麻省理工學(xué)院(MIT)定義現(xiàn)代制造包括：產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與開發(fā)、產(chǎn)品規(guī)劃、銷售和服務(wù)，以及實(shí)現(xiàn)這些功能所應(yīng)用的技術(shù)、流程／過程以及人與技術(shù)結(jié)合的途徑等。

2002年，美國生產(chǎn)與庫存控制學(xué)會(huì)(APICS)定義制造：包括設(shè)計(jì)、物料選擇、規(guī)劃、生產(chǎn)、質(zhì)量保證、管理和對離散顧客與耐用貨物營銷的一系列相互關(guān)聯(lián)的活動(dòng)和運(yùn)作／作業(yè)。1.制造的內(nèi)涵1999年，美國麻省理工學(xué)院(1.制造的內(nèi)涵美國機(jī)械科學(xué)研究院（AMST）提出了一個(gè)由多層次技術(shù)群構(gòu)成的體系如圖1－1所示。圖1－1現(xiàn)代制造技術(shù)的內(nèi)涵、層次及其技術(shù)構(gòu)成1.制造的內(nèi)涵美國機(jī)械科學(xué)研究院（AMST）提出了一個(gè)由多層2.制造是我國工業(yè)化與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心支柱(1)國家工業(yè)化的程度決定了社會(huì)發(fā)展的特征、國力、防務(wù)能力與人民物質(zhì)文化生活的水平。

(2)制造是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的強(qiáng)大支柱。

(3)制造是增強(qiáng)國家綜合實(shí)力、防務(wù)能力和提高人民物質(zhì)文化生活水平的保證。

(4)在實(shí)現(xiàn)國家工業(yè)化和現(xiàn)代化的過程中，制造業(yè)具有獨(dú)特而不可替代的作用，必須重視與振興它。

(5)制造業(yè)市場是世界最大的產(chǎn)品與服務(wù)市場，也是世界各國許多實(shí)業(yè)公司和跨國公司的最大競爭角斗場。

(6)制造業(yè)的改造、革新與創(chuàng)造都不應(yīng)該也不可能“靠買進(jìn)來”或“照搬照抄”。2.制造是我國工業(yè)化與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心支柱(1)國家工業(yè)化的程3.制造是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)大支柱

建立一個(gè)強(qiáng)大、先進(jìn)、有競爭力的現(xiàn)代制造業(yè)是我國不容輕視的長期戰(zhàn)略任務(wù)。歷史經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)實(shí)告誡我們，中國的防務(wù)能力、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國家防務(wù)與經(jīng)濟(jì)的安全、人民的幸福只能依賴不斷發(fā)展的經(jīng)濟(jì)和國家防務(wù)能力，中國必須為此而發(fā)展中國制造，把中國建成世界制造大國與強(qiáng)國。3.制造是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)大支柱

建立一二、我國制造業(yè)面對的挑戰(zhàn)(一)企業(yè)成功的要素

(二)制造企業(yè)面對的形勢

(三)未來制造面對的挑戰(zhàn)二、我國制造業(yè)面對的挑戰(zhàn)(一)企業(yè)成功的要素

(二)制造企業(yè)(一)企業(yè)成功的要素(1)企業(yè)的市場定位、目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的戰(zhàn)略與商務(wù)實(shí)踐。

(2)能否形成相對于其他競爭對手的競爭優(yōu)勢。

(3)建成企業(yè)競爭的核心能力。

(4)建立成功的制造戰(zhàn)略。

(5)建立誠信、合作、實(shí)干與創(chuàng)新的企業(yè)文化。

(6)對企業(yè)或核心公司建立加盟企業(yè)群集(Enterprises

Cluster)／聯(lián)盟，形成有核心能力與競爭優(yōu)勢的制造企業(yè)群集中心或地域制造中心，以適應(yīng)經(jīng)濟(jì)全球化與區(qū)域化和激烈的市場競爭。

(一)企業(yè)成功的要素(1)企業(yè)的市場定位、目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的戰(zhàn)(一)企業(yè)成功的要素(7)熟悉WTO與市場相關(guān)的法規(guī)、議定書與慣例，在遵守法律與法規(guī)的條件下，發(fā)揚(yáng)中華文明悠久的謀略傳統(tǒng)，在戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)或策略及方法上進(jìn)行創(chuàng)新，“克敵制勝”。(8)認(rèn)清我們的競爭優(yōu)勢，研究改進(jìn)規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的戰(zhàn)略、策略與措施，從國情和企業(yè)的實(shí)際出發(fā)，不斷創(chuàng)新和改進(jìn)組織與管理，培育和發(fā)展自己的品牌、獨(dú)有的核心能力、建立競爭優(yōu)勢。(一)企業(yè)成功的要素(7)熟悉WTO與市場相關(guān)的法規(guī)、議定書(二)制造企業(yè)面對的形勢1.傳統(tǒng)制造面對的困境

2.新興工業(yè)化國家必須走可持續(xù)發(fā)展的道路

3.傳統(tǒng)制造業(yè)的投資效益下滑

4.產(chǎn)品的壽命周期迅速縮短(二)制造企業(yè)面對的形勢1.傳統(tǒng)制造面對的困境

2.新興工業(yè)1.傳統(tǒng)制造面對的困境(1)現(xiàn)有產(chǎn)品飽和，現(xiàn)存的制造生產(chǎn)能力大量閑置。

(2)產(chǎn)業(yè)與研究開發(fā)R＆D的轉(zhuǎn)移迫使發(fā)達(dá)國家的低中技術(shù)產(chǎn)品、基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)與部分研究開發(fā)向發(fā)展中國家與地區(qū)轉(zhuǎn)移。

(3)制造企業(yè)的職業(yè)吸引力迅速下滑，一流的工程技術(shù)、管理人才和技術(shù)工人后繼乏人。

(4)由于過去工業(yè)化過程中資源的濫用，已經(jīng)引發(fā)了人類的生存危機(jī)。1.傳統(tǒng)制造面對的困境(1)現(xiàn)有產(chǎn)品飽和，現(xiàn)存的制造生產(chǎn)能力2.新興工業(yè)化國家必須走可持續(xù)發(fā)展的道路

所謂信息化，指的是加快信息高技術(shù)的發(fā)展與產(chǎn)業(yè)化，并利用它們提高信息技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)各領(lǐng)域的應(yīng)用水平和推動(dòng)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的進(jìn)程。企業(yè)信息化指的是，利用現(xiàn)代信息技術(shù)有效地開發(fā)與利用信息資源的過程。2.新興工業(yè)化國家必須走可持續(xù)發(fā)展的道路

所3.傳統(tǒng)制造業(yè)的投資效益下滑

造成傳統(tǒng)制造業(yè)投資效益下滑的主要原因有三個(gè)：一是現(xiàn)代制造業(yè)在戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)變時(shí)期遇到了種種困難，傳統(tǒng)制造業(yè)的管理不但不能即時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決這些問題反而強(qiáng)調(diào)“更多地做更少地想”，使制造企業(yè)成為“苦、累、報(bào)酬低”的行業(yè)；二是制造產(chǎn)品與服務(wù)所創(chuàng)造的利潤中相當(dāng)多的部分被商業(yè)貿(mào)易和流通、證券、股市或期貨等金融領(lǐng)域吸納，留給制造企業(yè)的利潤已經(jīng)相當(dāng)?shù)?；三是傳統(tǒng)的制造技術(shù)不能適應(yīng)新的市場競爭要求，譬如由于長期很少研究與改進(jìn)傳統(tǒng)制造技術(shù)，使產(chǎn)品與制造系統(tǒng)不能利用快速實(shí)現(xiàn)重構(gòu)(重組)技術(shù)而無法適應(yīng)產(chǎn)品個(gè)性化與市場壽命周期迅速縮短的需求。3.傳統(tǒng)制造業(yè)的投資效益下滑

造成傳統(tǒng)制造業(yè)投資效益下滑的主4.產(chǎn)品的壽命周期迅速縮短表1-1主要制造產(chǎn)品的市場壽命周期／新產(chǎn)品開發(fā)周期(年)年代電子產(chǎn)品發(fā)動(dòng)機(jī)／汽車機(jī)床機(jī)械制造其他制造199113／2．57．8／2．014．5／1．913／2．517．3／2．020018．7／1．32．5／1．35．5／1．38．8／1．62．0／1．3壓縮比率(％)33／4878／3563／3132／3683／354.產(chǎn)品的壽命周期迅速縮短表1-1主要制造產(chǎn)品的市場壽命周(三)未來制造面對的挑戰(zhàn)(1)充分利用信息技術(shù)提升制造企業(yè)對市場需求及其變化的快速反應(yīng)能力。

(2)快速準(zhǔn)確地捕捉與搜集競爭信息，并迅速地把它們轉(zhuǎn)換成競爭情報(bào)與知識。

(3)快速配置與系統(tǒng)地集成人、技術(shù)和資源，建立基于互聯(lián)網(wǎng)的溝通與通信，為發(fā)展網(wǎng)絡(luò)制造或群集制造建立良好的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

(4)消除或控制污染，提高企業(yè)對環(huán)境的適應(yīng)性。

(5)發(fā)展可重構(gòu)(可重組)企業(yè)(Reconfigurable

Enterprise)。

(6)創(chuàng)新與改進(jìn)了的流程／過程。(三)未來制造面對的挑戰(zhàn)(1)充分利用信息技術(shù)提升制造企業(yè)對三、應(yīng)對未來挑戰(zhàn)的戰(zhàn)略與關(guān)鍵技術(shù)1.應(yīng)對挑戰(zhàn)的制造戰(zhàn)略

2.應(yīng)對未來制造挑戰(zhàn)的十個(gè)關(guān)鍵制造技術(shù)三、應(yīng)對未來挑戰(zhàn)的戰(zhàn)略與關(guān)鍵技術(shù)1.應(yīng)對挑戰(zhàn)的制造戰(zhàn)略

2.1.應(yīng)對挑戰(zhàn)的制造戰(zhàn)略

制造戰(zhàn)略所作出的選擇將長期影響企業(yè)的業(yè)績與市場競爭力。為了獲取最多的效益，制造戰(zhàn)略應(yīng)該在支持總體商務(wù)戰(zhàn)略決策與提升競爭優(yōu)勢方面發(fā)揮作用。成功的制造戰(zhàn)略使企業(yè)可以根據(jù)市場需求、市場環(huán)境與企業(yè)競爭優(yōu)勢提升的要求剪裁和重構(gòu)企業(yè)的組織與管理，運(yùn)作流程，產(chǎn)品、制造系統(tǒng)和商務(wù)活動(dòng)，以及顧客服務(wù)，以達(dá)到提升企業(yè)競爭優(yōu)勢的目標(biāo)。所以，可以把制造戰(zhàn)略理解為制造組織實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的行為與實(shí)施程序，它的重點(diǎn)放在企業(yè)系統(tǒng)的外部，側(cè)重解決企業(yè)全局、全過程與全壽命的重大和長遠(yuǎn)問題。1.應(yīng)對挑戰(zhàn)的制造戰(zhàn)略

制造戰(zhàn)略所作出的選擇2.應(yīng)對未來制造挑戰(zhàn)的十個(gè)關(guān)鍵制造技術(shù)(1)可重構(gòu)制造系統(tǒng)(RMS，Reconfigurable

Manufacturing

Systems)。

(2)無損耗的處理(Waste-free

Processing)。

(3)新的物料過程(New

Material

Process)。

(4)制造用的生物技術(shù)(Biotechnology

for

Manufacturing)。

(5)企業(yè)建模與仿真(Enterprise

Modeling

and

Simulation)。

(6)信息技術(shù)(Information

Technology)。

(7)產(chǎn)品與過程的設(shè)計(jì)方法(Product

and

Process

Design

Methods)。

(8)增強(qiáng)了的機(jī)器—人的接口(Enhanced

Machine-Human

Interfaces)。(9)教育與培訓(xùn)(WorkforceEducationandTraining)。

(10)智能合作系統(tǒng)軟件(SoftwareforIntelligentCollaborationSystems)。2.應(yīng)對未來制造挑戰(zhàn)的十個(gè)關(guān)鍵制造技術(shù)(1)可重構(gòu)制造系統(tǒng)(表1-2未來的重大制造挑戰(zhàn)與十項(xiàng)優(yōu)先發(fā)展的重大關(guān)鍵技術(shù)間的相關(guān)關(guān)系優(yōu)先技術(shù)／挑戰(zhàn)快速響應(yīng)信息轉(zhuǎn)變

成知識人?技術(shù)?資源的集成環(huán)境的

適應(yīng)性可重構(gòu)

企業(yè)創(chuàng)新的

過程可重構(gòu)制造系統(tǒng)YYYNYY無損耗的處理NNNYNY新的物料過程N(yùn)NNNNY制造用生物技術(shù)NNNYNY企業(yè)建模與仿真YYYYYY信息技術(shù)YYYYYY產(chǎn)品與過程的設(shè)計(jì)方法YNNYYY增強(qiáng)了的機(jī)器與人接口NYYYYY教育與培訓(xùn)NYYNNN智能合作系統(tǒng)軟件YNNNYN表1-2未來的重大制造挑戰(zhàn)與十項(xiàng)優(yōu)先發(fā)展的重大關(guān)鍵技術(shù)間的圖1-2獲取持久競爭優(yōu)勢的概念模型圖1-2獲取持久競爭優(yōu)勢的概念模型第二節(jié)制造系統(tǒng)及其發(fā)展一、制造系統(tǒng)基礎(chǔ)二、制造模式與社會(huì)的變革深刻地影響著制造系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)與運(yùn)作結(jié)

果

三、現(xiàn)代制造系統(tǒng)存在的問題

四、設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)的基本要求

五、制造系統(tǒng)的組成要素第二節(jié)制造系統(tǒng)及其發(fā)展一、制造系統(tǒng)基礎(chǔ)一、制造系統(tǒng)基礎(chǔ)1.制造系統(tǒng)的概念

2.從系統(tǒng)工程觀點(diǎn)定義制造系統(tǒng)

3.制造系統(tǒng)的發(fā)展

4.研究和開發(fā)先進(jìn)的制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論與方法一、制造系統(tǒng)基礎(chǔ)1.制造系統(tǒng)的概念

2.從系統(tǒng)工程觀點(diǎn)定義制1.制造系統(tǒng)的概念

“制造系統(tǒng)(Manufacturing

System)”一詞最早出現(xiàn)于1815年，其原意是“工廠系統(tǒng)”。1911年F.W.Taylor用“科學(xué)管理”表達(dá)制造與管理中系統(tǒng)的概念。1.制造系統(tǒng)的概念

“制造系統(tǒng)(Manufact2.從系統(tǒng)工程觀點(diǎn)定義制造系統(tǒng)(1)制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)定義。

(2)制造系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換定義。

(3)制造系統(tǒng)的程序定義。2.從系統(tǒng)工程觀點(diǎn)定義制造系統(tǒng)(1)制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)定義。

((1)制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)定義。

根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)／靜態(tài)的定義，制造系統(tǒng)是由硬件(生產(chǎn)設(shè)施、機(jī)床、夾具等)、物料傳送裝置、工人和其他附屬裝置組成的統(tǒng)一集合體，由生產(chǎn)信息／知識、技術(shù)、方法和軟件支持它。(1)制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)定義。

根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)／靜態(tài)的定(2)制造系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換定義。

按照系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的定義，可以把它定義為，把生產(chǎn)資源，特別是原材料轉(zhuǎn)換成最終產(chǎn)品的變換／轉(zhuǎn)換過程。(2)制造系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換定義。

按照系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的定(3)制造系統(tǒng)的程序定義。

從系統(tǒng)的程序(流程)角度可以把制造系統(tǒng)定義為，制造生產(chǎn)的運(yùn)作程序，即制造的管理系統(tǒng)。它由規(guī)劃、實(shí)施和控制組成的“管理循環(huán)”構(gòu)成。(3)制造系統(tǒng)的程序定義。

從系統(tǒng)的程序(流3.制造系統(tǒng)的發(fā)展傳統(tǒng)制造系統(tǒng)的不足(1)由通用機(jī)床組成的單件生產(chǎn)線主要特征是機(jī)群式組態(tài)，工序分散，要求公認(rèn)的技藝高。

(2)專用機(jī)床或組合機(jī)床組成的自動(dòng)化流水線其主要不足是設(shè)備的平均利用率低。

(3)現(xiàn)有柔性制造系統(tǒng)的主要不足是冗余功能與生產(chǎn)線投資高昂。3.制造系統(tǒng)的發(fā)展傳統(tǒng)制造系統(tǒng)的不足為了克服上述傳統(tǒng)制造系統(tǒng)的不足，期望新一代的制造系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)以下五個(gè)目標(biāo)：(1)能根據(jù)商務(wù)運(yùn)作和顧客需求的變化快速響應(yīng)顧客需求／期望的產(chǎn)品品種與產(chǎn)量。(2)能降低因產(chǎn)品生產(chǎn)壽命期縮短和產(chǎn)品訂貨批量變化造成的制造系統(tǒng)建造與運(yùn)行的高投資風(fēng)險(xiǎn)，保證企業(yè)獲得合理的投資回報(bào)率ROI。(3)可以重復(fù)利用和便于技術(shù)改進(jìn)、技術(shù)革新和升級的。(4)可診斷的，能保證系統(tǒng)組態(tài)快速變更的系統(tǒng)試運(yùn)行時(shí)間最短、質(zhì)量缺陷最少。(5)系統(tǒng)及其組元有高的可靠性、魯棒性(容錯(cuò)能力)與確定性。3.制造系統(tǒng)的發(fā)展為了克服上述傳統(tǒng)制造系統(tǒng)的不足，期望新一代的制造系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)3.制造系統(tǒng)的發(fā)展達(dá)到這些目標(biāo)后可以滿足以下制造業(yè)市場的要求：(1)可按顧客的訂單與生產(chǎn)組織要求快速組成新產(chǎn)品或變換產(chǎn)品的批量生產(chǎn)能力。(2)能夠?qū)崿F(xiàn)無縫地“縮放”的制造系統(tǒng)生產(chǎn)規(guī)模和布局(組態(tài))。(3)允許方便快捷地組織多品種產(chǎn)品的混流生產(chǎn)或并流生產(chǎn)。(4)能夠達(dá)到低的系統(tǒng)重構(gòu)與技術(shù)升級費(fèi)用、高的生產(chǎn)效率，從根本上改變在現(xiàn)代市場環(huán)境下傳統(tǒng)制造系統(tǒng)高投資、高風(fēng)險(xiǎn)與低的投資回報(bào)率的現(xiàn)況。(5)短的制造系統(tǒng)試生產(chǎn)周期和穩(wěn)定可靠的加工質(zhì)量與產(chǎn)量。3.制造系統(tǒng)的發(fā)展達(dá)到這些目標(biāo)后可以滿足以下制造業(yè)市場的要求3.制造系統(tǒng)的發(fā)展圖1-3制造系統(tǒng)的市場環(huán)境與技術(shù)特點(diǎn)3.制造系統(tǒng)的發(fā)展圖1-3制造系統(tǒng)的市場環(huán)境與技術(shù)特點(diǎn)圖1-4圖1-41.超高速加工方面仍處于低級階段，還沒有形成完整、系統(tǒng)的研究體系和方法。國內(nèi)磨削砂輪的線速度一般在45～60m/s，尚未超過80m/s。超高速切削/磨削技術(shù)和其機(jī)床裝備，與國際先進(jìn)水平相比，還有較大差距。2.超精密加工方面國內(nèi)研發(fā)的超精密切削機(jī)床，無論性能穩(wěn)定性和可靠性，還是精度指標(biāo)，與國外產(chǎn)品相比，還有較大差距；而且國外的商品化機(jī)床都配有精度補(bǔ)償軟件。我國現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀1.超高速加工方面我國現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀3.特種加工方面國內(nèi)在電加工、激