第1章自动化制造系统概论

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1、第第 1 章章 自动化制造系统概论自动化制造系统概论1. 系统的定义：系统的定义：系统是指由相互联系、相互 作用的若干要素构成的具有特定功能的有机整体。（有机是指事物的各部分互相关连协调而不可分,就像一个生物体那样）2. 系统的特征：系统的特征：系统一般具备五大特征。 1）目的性：）目的性：通常系统都具有某种目的。 2）整体性：）整体性：系统是由相互联系的若干要 素组成的，它作为一个有机整体存在于 特定的环境之中。系统是一个集合, 具 有统一性和非加和性。 2. 系统的特征：系统的特征：系统一般具备五大特征。 3）相关性：）相关性：系统的各个组成要素是相互联系和制约的，这是系统内部的相关性。

2、4）层次性：）层次性：由于客观事物的复杂性，使系统具有多层次结构。系统、分系统和系统要素构成了层次结构。层次结构有底层、中间层和顶层。 5）环境适应性：）环境适应性：系统适应外部环境的变化，以获取生存和发展能力的性质。 1. 制造制造 2. 制造业制造业 3. 制造规模制造规模是一个涉及制造工业中产品设计、物料选择、生产计划、生产过程、质量保证、经营管理、市场销售和服务的一系列相关活动和工作的总称。制造的概念有和之分。是指生产车间与物流有关的加工和装配过程。3. 制造规模制造规模：年产量超过5000件的制造，例如标准件（螺钉、螺母、垫圈、销等）。年产量在5005000件之间制造，如大型汽车制造

3、等。年产量在500件以下的制造，如飞机制造、大型轮船制造等。机械制造企业的生产规模越来越小，正在向着多品种、单件化的方向发展，目前已成为机械制造业的主导方式。 1. 制造系统的定义制造系统的定义 2. 制造系统的基本模型制造系统的基本模型 3. 制造系统的特征制造系统的特征 4. 制造系统的制造系统的“流流”理论理论 5. 制造系统的分类制造系统的分类 制造系统也有广义广义和狭义狭义之分。 广义的制造系统广义的制造系统是包含从原材料供给到销售服务的所有制造过程及其所涉及的硬件和有关软件组成的一个具有特定功能的有机整体。 其中，硬件包括人员、生产设备、材料、能源和各种辅助装置；软件包括制造理论、

4、制造技术（制造工艺和制造方法等）和制造信息。 狭义的制造系统狭义的制造系统通常指产品加工和装配相关的机械制造系统。 制造系统的基本模型如图1.1所示。 从系统基本模型可以看出，制造系统的发展主要由资源输入、资源输出、资源转换、机资源输入、资源输出、资源转换、机制和控制制和控制五大要素决定。 1）资源输入：）资源输入：是实现转换功能的必备和前提条件。传统的输入资源主要是指物质和能量资源。而今，信息、技术、知识等无形资源将逐渐占主导地位，资源输入有两大类，即有形资源和无形资源。 2）资源输出：是企业系统存在的前提条）资源输出：是企业系统存在的前提条件。包含四种类型，即件。包含四种类型，即产品 、服

5、务、创造客户和社会责任。 3）资源转换：）资源转换：这是企业系统最本质的功能。衡量转换优劣主要有五大指标(TQCSE)，即时间短、质量优、成本低、服务好、环境清洁。 4）机制：）机制：主要是支撑企业实现资源转换的各种平台，如硬件平台、软件平台、战略平台、知识平台、文化平台等。 5）控制或约束：）控制或约束：主要是指企业系统的外部约束，如国家的方针政策、法律法规、规范标准以及其它的有关要求和约束，如环境保护、社区要求等。 一个制造系统首先具备“系统”的全部特征以外，即目的性、整体性、相关性、层次性和环境适应性，还具有以下三个显著特点： 1）制造系统是一个动态系统。 2）制造系统在运行过程中无时无

6、刻不伴随着物料流、资金流、价值流、信息流和工作流的运动。 3）制造系统具有反馈特性，从而实现制造过程的不断调节、改善和优化。 1）制造系统的）制造系统的“五流五流”理论：有五种要素理论：有五种要素流流即即物料流、资金流、价值流、信息流和工作流物料流、资金流、价值流、信息流和工作流流动在制造系统的动态过程中，极大地影响着流动在制造系统的动态过程中，极大地影响着制造系统运行的质量和发展的活力。如图制造系统运行的质量和发展的活力。如图1.2所示。所示。 （1）信息流）信息流：根据类型将信息分为需求信息和供给信息。 （2）物料流）物料流：根据客户和市场的需求，开发产品，购进原料，加工制造成品，以商品的

7、形式销售给客户并提供售后服务这一过程。 （3）资金流）资金流：物料是有价值的，物料的流动引发资金的流动。 （4）价值流）价值流：实质上客户是在购买商品和服务的价值，是一个不断增加其技术含量或附加值的增值过程。 （5）工作流）工作流 ：企业系统的业务活动，即人的劳务，工作流决定了各种流的流速和流量，企业系统的体制组织必须保证工作流畅通，对瞬息万变的环境做出响应，在此基础上增加流量（产量），为企业系统谋求更大的效益。 2）机械制造系统“三流”理论 机械制造系统即狭义的制造系统在运行过程中，无时无刻不伴随着“三流”的运动，即总是伴随着物料流、信息流和能量流物料流、信息流和能量流的运动。如图如图1.3

8、所示。 （1）物料流）物料流：物料在机械加工系统中的运动 。 （2）信息流）信息流：信息在机械加工系统中的作用过程 。 （3）能量流）能量流：能量在机械加工过程中的运动 。 从人在系统中的作用、零件品种和批量、零件及其工艺类型、系统的柔性、系统的自动化程度及系统的智能程度等方面对制造系统进行了分类，并简单介绍了它们各自的特点。如图如图1.4所示。 另外，把不同类型的制造系统进行组合，可以得到新的制造系统。例如，刚性自动化离散型制造系统就是自动化程度、系统柔性和工艺类型三种分类方式的组合。1.1.4 自动化的含义自动化的含义 任何制造过程都是由若干个工序组成，而在一个工序中，又包含若干个基本动作

9、，如传动、上下料、换刀、切削以及检测等动作。此外，还有操纵和管理这些基本动作的操作动作，如开动和关闭传动机构等动作。这些动作可以用手动来完成，也可以用机器来完成。 当执行的基本动作由机器（机械）代替人力劳动来完成时，这个过程就是机械化；若操纵这些机构的动作也是由机器来完成，则可以认为这个制造过程是“自动化”了。 1. 制造自动化的概念制造自动化的概念 制造自动化制造自动化是在广义制造过程的所有环节采用自动化技术，实现制造全过程的自动化。 其广义内涵至少包括以下几点： 1）在形式上，制造自动化有三个方面的含义：代替人的体力劳动；代替或辅助人的脑力劳动；制造系统中人、机及整个系统的协调、管理、控制