制造系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)

制造系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)機(jī)電學(xué)院機(jī)械制造及自動(dòng)化系制造系統(tǒng)自動(dòng)化水平是衡量一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。第1章緒論內(nèi)容：制造系統(tǒng)自動(dòng)化包括設(shè)計(jì)、制造、管理、控制自動(dòng)化。目的：1）提高勞動(dòng)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(jì)效益5）降低勞動(dòng)強(qiáng)度6）改善市場(chǎng)響應(yīng)能力7）提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力8）帶動(dòng)相關(guān)學(xué)科發(fā)展1.1.1制造1.1制造系統(tǒng)自動(dòng)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(guò)程。機(jī)械制造：將材料或毛坯加工成零件部件或產(chǎn)品的過(guò)程。機(jī)械：由零部件組成的，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)、能量、信息傳遞或轉(zhuǎn)換的，具有某種功能的機(jī)器、設(shè)備或儀器。

機(jī)器：是以通過(guò)某種方式實(shí)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(guò)某種方式實(shí)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(guò)某種方式實(shí)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(dòng)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(jī)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(dòng)化及自動(dòng)化系統(tǒng)1.1制造系統(tǒng)自動(dòng)化定義與概念自動(dòng)化：是針對(duì)應(yīng)用對(duì)象用某種控制方法和手段，通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)其動(dòng)作，使其按預(yù)先規(guī)定的程序自動(dòng)地進(jìn)行操作，而無(wú)需人直接干預(yù)的過(guò)程。

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

1.1.4機(jī)械制造系統(tǒng)及機(jī)械制造系統(tǒng)自動(dòng)化1.1制造系統(tǒng)自動(dòng)化定義與概念機(jī)械制造系統(tǒng)：是由相互作用和相互依賴的可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)、能量、信息傳遞或轉(zhuǎn)換的若干機(jī)器、設(shè)備或儀器組成的，具有某種特定功能的有機(jī)整體。機(jī)械制造系統(tǒng)自動(dòng)化：是機(jī)械系統(tǒng)用某種控制方法和手段，通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能，使其按預(yù)先規(guī)定的程序自動(dòng)地進(jìn)行操作，而無(wú)需人直接干預(yù)的過(guò)程。1.1制造系統(tǒng)自動(dòng)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(dòng)力醫(yī)療..…石油產(chǎn)品結(jié)構(gòu)機(jī)械制造系統(tǒng)所涉及的領(lǐng)域設(shè)計(jì)制造管理機(jī)械制造系統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)品工藝伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)輔助系統(tǒng)加工檢測(cè)裝配質(zhì)量庫(kù)存生產(chǎn)計(jì)劃1.1制造系統(tǒng)自動(dòng)化定義與概念1.1.4機(jī)械制造系統(tǒng)及機(jī)械制造系統(tǒng)自動(dòng)化機(jī)械制造系統(tǒng)基本要素被控制對(duì)象執(zhí)行元器件檢測(cè)元器件調(diào)節(jié)控制裝置1.2.1機(jī)械制造系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)以實(shí)現(xiàn)TQCSE功能為目標(biāo)

T(Time)——時(shí)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(jì)效益

S(Service)——服務(wù)水平提高

E(Environment)——環(huán)境保護(hù)1.2機(jī)械制造系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程、現(xiàn)狀及趨勢(shì)1.2.1機(jī)械制造系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程1870螺絲制造自動(dòng)機(jī)（美國(guó)）1913福特：流水裝配線（美國(guó)）1924自動(dòng)生產(chǎn)線（英國(guó)Morris汽車(chē)公司）1936D.S.Harder提出“自動(dòng)化”的術(shù)語(yǔ)，（美國(guó)）1946成組加工工藝，第1臺(tái)電子管計(jì)算機(jī)（前蘇聯(lián)）1950全自動(dòng)鍛壓機(jī)（美國(guó)：福特公司）；全自動(dòng)活塞生產(chǎn)（前蘇聯(lián)）第一階段：剛性自動(dòng)化單元、機(jī)械控制方式1.2.1機(jī)械制造系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程1952帕森斯（Parsons）：三軸數(shù)控立式銑床（美國(guó)MTT）；第1臺(tái)數(shù)控機(jī)床（美國(guó)麻省理工學(xué)院）1953NC（NumericalControl）數(shù)控加工自動(dòng)編程語(yǔ)言（美國(guó)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(guó)H.Goode,R.Machol）1958自動(dòng)編程系統(tǒng)（美國(guó)）；F.Roserblatt引進(jìn)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(guó)）；1962工業(yè)機(jī)器人（圓柱坐標(biāo)型）（美國(guó)）；二維CAD（ComputerAidedDesign美國(guó)）；B.Widrow提出自適應(yīng)線性元件1965低成本自動(dòng)化（美國(guó)：賓州大學(xué)）；生產(chǎn)過(guò)程的計(jì)算機(jī)直接數(shù)字控制（DNC）（DirectNumericalControl美國(guó)）第二階段：數(shù)控技術(shù)、單機(jī)數(shù)控1.2.1機(jī)械制造系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程1966自動(dòng)編程語(yǔ)言EXAPT（德國(guó)）1967CAD/CAM軟件：CAD-CAM（美國(guó)）；計(jì)算機(jī)控制的6臺(tái)數(shù)控機(jī)床的可變制造系統(tǒng)（FMS）（英國(guó)：Molins公司）1968直接數(shù)控DNC系統(tǒng)（美國(guó)）1969CAM（ComputerAidedManufacturing美國(guó)）；阿波羅宇宙飛船登月（美國(guó)）；工業(yè)機(jī)器人操作的焊接自動(dòng)線（美國(guó)）1970IMS：機(jī)器人生產(chǎn)線作業(yè)（本體焊接）（美國(guó)）；FMS專利（英國(guó)）1973哈林頓（Harrington）：計(jì)算機(jī)集成制造CIM概念；三維實(shí)體模型CAD（英國(guó)、日本）第三階段：柔性自動(dòng)化1.2.1機(jī)械制造系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程1974JosephHarrington提出計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS（ComputerIntegratedManufacturingSystem美國(guó)）1980制造自動(dòng)化協(xié)議（MAP）（美國(guó)）；無(wú)人化機(jī)械制造廠（日本：富士工廠）；計(jì)算機(jī)輔助工程CAE（美國(guó)）1982提出Hopfield新神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型（美國(guó)：生物物理學(xué)家J.J.Hopfield）1988提出并行工程（ConcurrentEngineering）的概念（美國(guó)：R.I.Winner在美國(guó)國(guó)家防御分析研究所報(bào)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(jìn)制造技術(shù)計(jì)劃（美國(guó)）；“21世紀(jì)制造企業(yè)戰(zhàn)略”中提出敏捷制造AM的概念第四階段：計(jì)算機(jī)集成制造、智能集成自動(dòng)化例1：計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）1.2.1機(jī)械制造系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集和監(jiān)控、分單元控制的工序計(jì)劃、工作站控制、通訊、庫(kù)存控制、物料單、生產(chǎn)計(jì)劃、定單登記(定單登錄)、工作成本分析/評(píng)估例2：并行工程（CE）1.2.1機(jī)械制造系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程傳統(tǒng)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)模式是串行的.設(shè)計(jì)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(jī)械制造系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)裝配設(shè)計(jì)檢驗(yàn)設(shè)計(jì)維修設(shè)計(jì)時(shí)間例3：精益生產(chǎn)（LP）1.2.1機(jī)械制造系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程例3：精益生產(chǎn)（LP）1.2.1機(jī)械制造系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程日本豐田例3：精益生產(chǎn)（LP）1.2.1機(jī)械制造系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程例4：快速原型制造（RPM）1.2.1機(jī)械制造系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程1.2.2機(jī)械制造系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)所涉及的領(lǐng)域及發(fā)展的影響因素1.自動(dòng)化技術(shù)涉及的技術(shù)領(lǐng)域計(jì)算機(jī)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(jī)械制造系統(tǒng)自動(dòng)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(jī)械技術(shù)設(shè)計(jì)與制造測(cè)試與診斷系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)可靠性自動(dòng)控制控制原理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jī)設(shè)計(jì)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(jī)械制造系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)所涉及的領(lǐng)域及發(fā)展的影響因素2.自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的影響因素：(1)客觀的需求是自動(dòng)化發(fā)展的前提(2)基礎(chǔ)理論研究是自動(dòng)化發(fā)展的基礎(chǔ)(3)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是自動(dòng)化發(fā)展的保證1.2.3機(jī)械制造系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展的趨勢(shì)國(guó)際關(guān)系多極化消費(fèi)多樣化市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)多元化市場(chǎng)響應(yīng)要快應(yīng)變能力要強(qiáng)適應(yīng)能力要廣1.市場(chǎng)環(huán)境穩(wěn)定型動(dòng)態(tài)的、多變型圖1-3產(chǎn)品生命周期1.2.3機(jī)械制造系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展的趨勢(shì)1.2.3機(jī)械制造系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展的趨勢(shì)以產(chǎn)品為中心以顧客為中心以市場(chǎng)為中心2.社會(huì)環(huán)境圖1-4美國(guó)勞動(dòng)力在各行業(yè)分布的統(tǒng)計(jì)與預(yù)測(cè)1.2.3機(jī)械制造系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展的趨勢(shì)3.發(fā)展趨勢(shì)（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(shí)虛擬設(shè)計(jì)虛擬制造虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)虛擬企業(yè)1.2.3機(jī)械制造系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展的趨勢(shì)1.3