自动化制造系统第1、2章

单一的基本单 元或次一级的 要素集合
要素构成的有 要素构成的有 机整体
3. 制造系统： 制造系统是为了达到预定的制造目的而 制造系统是为了达到预定的制造目的而 构造的物理或组织系统。 制造系统具有构成一般系统的所有特征。
原材料 所需产品
人员、生产设备、 材料、能源、制 造理论、制造技 术、制造信息
2. 发展历程
1) 第一阶段：从1870年到1950年左右，纯机 第一阶段：从1870年到1950年左右，纯机 械控制随着电液控制的刚性自动化加工单机和系 统得到长足发展。自动化制造技术由单机自动化 转向自动生产线形式的自动化系统。
2) 第二阶段：从1952年到1965年，单机数控 第二阶段：从1952年到1965年，单机数控 技术的出现对多品种、小批量生产自动化的意义 重大。计算机辅助设计系统(CAD)为自动化设计 重大。计算机辅助设计系统(CAD)为自动化设计 与制造奠定了基础。计算机数控机床(CNC)为实 与制造奠定了基础。计算机数控机床(CNC)为实 现更高级别的自动化制造系统开辟了广阔的前景。
选用教材： 选用教材：
《 自动化制造系统 》 ， 张根保主编 ， 机械工 自动化制造系统》 张根保主编， 业出版社
主要参考书： 主要参考书：
1.《机械制造自动化技术》 1.《机械制造自动化技术》，周骥平、林岗 主编，机械工业出版社 2.《柔性制造自动化概论》，刘延林编，华 2.《柔性制造自动化概论》 中科技大学出版社
2. AMS人机一体化设计的主要内容 AMS人机一体化设计的主要内容
1) 系统的人机功能分配 首先根据系统的使用对象和加工范围，定 义系统的基本功能，并按主要功能和子功能 两个层次进行分解，然后根据人和机器的功 能特征进行分配，并使已分配给人和机器的 功能关系协调。
2) 系统的作业空间设计 作业空间的设计主要考虑机器设备的静态、 动态作业范围，以及系统中操作人员作业的方便 性、舒适性和安全性。设计内容有： (1) 人体测量数据的选取 (2) 操作空间设计 (3) 加工设备布置及空间设计 (4) 可能的作业空间设计仿真评价
2. AMS中的作业安全要求 AMS中的作业安全要求 3. AMS监控作业中的疲劳预防 AMS监控作业中的疲劳预防 4. AMS中的事故预防 AMS中的事故预防
第4节 AMS设计的人机工程评 AMS设计的人机工程评 价
1. 人机工程评价内容
2. 人机工程评价方法
产品的整个 生命周期 各种加工工艺、 制造方法
手、简单工 机器、 具 ⇔ 机器、 机床
要素构成的有 机整体
要功能的、相互间具有有机 系统是具有特定功能的、相互间具有有机 联系的许多要素所构成的一个不可分割的整 联系的许多要素所构成的一个不可分割的整 体。 一般系统都具有目的性、整体性、集成性、 层次性、相关性和环境适应性这六个特性。
自动化制造系统的发展历程
第4节 AMS的特点、适用范围 AMS的特点、适用范围 及实现原则
1. AMS的分类及其特点： AMS的分类及其特点：
自动化制造系统分类一般按照系统的自动化水 平和规模分类。
刚性半自动化单机 刚性自动化 设备及系统 刚性自动化单机 刚性自动线 刚性综合自动化系统 自动化制 造系统 数控机床NC 数控机床NC 加工中心MC 加工中心MC 混合成组制造单元 柔性自动化 设备及系统 分布式数控系统DNC 分布式数控系统DNC 柔性制造单元FMC 柔性制造单元FMC 柔性制造线FML 柔性制造线FML 柔性制造系统FMS 柔性制造系统FMS 计算机集成制造系统CIMS 计算机集成制造系统CIMS
4. AMS的学科特点和学科体系 AMS的学科特点和学科体系
涉及学科范围很广，呈多学科交叉状态。 核心是制造科学和技术，纽带是系统工程技术， 形成多学科的有机集成。
第3节 AM的意义和发展历程 AM的意义和发展历程
1. 自动化制造的意义
1) 提高生产率，缩短生产周期 2) 提高产品质量，提高经济效益 3) 降低劳动强度，提高劳动者素质 4) 有利于产品更新，带动相关技术的发展 5) 制造自动化的发展体现出一个国家的技术水 平
1. AMS的人机一体化运行机制 AMS的人机一体化运行机制
自动化制造系统的运行机制是人机一体 化的集成模式。 运行过程中，人的监控能力是设计自动 化制造系统时必须考虑的重要因素，避免监 控活动中人的操作错误是另一个设计重要考 虑的重要问题。 适度自动化的AMS系统中，如何平衡成 适度自动化的AMS系统中，如何平衡成 本与自动化水平是十分关键的。
第2节 AMS的人机一体化总体 AMS的人机一体化总体 设计
1. AMS中人机功能特征比较 AMS中人机功能特征比较
人和机器在感知能力、思维能力和执行能力 上各有所长。 人的长处在于控制、感知、决策、创造等主 观要素占优的工作，而机器在重复性、单调性、 劳动强度大以及其他由于人的生理、心理因素限 制而无法完成的工作。 人机一体化的思想，就是人和机器的各自发 挥优势，相辅相成，获得系统运行最佳效益。
6. 制造系统的分类：
参见课本P4页图1 参见课本P4页图1-2 制造系统的分类。
第2节 自动化制造系统的定义、 组成及学科特点
1. 自动化制造系统的定义
自动化制造系统(AMS)是由一定范围的被加工 自动化制造系统(AMS)是由一定范围的被加工 对象、一定的制造柔性和一定自动化水平的各种 设备和高素质的人组成的一个有机整体，它接受 外部信息、能源、资金、配套件和原材料等作为 输入，在人和计算机控制系统的共同作用下，实 现一定程度的柔性自动化制造，最后输出产品、 文档资料、废料和对环境的污染。
2. AMS的人机一体化总体结构： AMS的人机一体化总体结构：
包括三个层面，即： 1) 感知层面上的人机联合作用； 2) 控制层面上采用人机共同决策； 3) 执行层面上人机交互协作、取长补短。充 分发挥各自优势。
3. 人机一体化设计方法和主要步骤：
1) 定义系统目标和作业要求； 2) 系统定义(实质性转入设计阶段的第一步)； 系统定义(实质性转入设计阶段的第一步) 3) 系统设计：功能分配、作业要求研究，作业 分析与设计； 4) 人机界面设计； 5) 作业辅助设计； 6) 系统检验和评价。
第1节 AMS的人机一体化概念 AMS的人机一体化概念
1. 人机一体化制造系统的定义：
人机一体化制造系统是人与具有适度自动化水 人机一体化制造系统是人与具有适度自动化水 平的制造设备和控制系统共同组成的一个完整系 统，各自执行自己最擅长的工作，人与机器( 统，各自执行自己最擅长的工作，人与机器(制造 装备) 装备)共同决策、共同作业，从而突破传统自动化 制造系统将人排除在外的旧格局，形成新一代人 机有机结合的适度自动化制造系统。 有机结合的适度自动化制造系统。
3) 第三阶段：从1967年到20世纪80年代中期， 第三阶段：从1967年到20世纪80年代中期， 是以数控机床和工业机器人组成的柔性自动化制 造系统得到飞速发展的时期。柔性制造单元和柔 性制造系统是目前制造自动化程度最高并且使用 的系统。
4) 第四阶段：从20世纪80年代至今，制造自 第四阶段：从20世纪80年代至今，制造自 动化系统的主要发展是计算机集成制造系统 (CIMS)，它被认为是21世纪制造业新模式。 (CIMS)，它被认为是21世纪制造业新模式。 CIMS技术是集管理、技术、质量保证和制造自 CIMS技术是集管理、技术、质量保证和制造自 动化为一体的广义自动化制造系统
2. 自动化制造系统的适用范围 自动化制造系统的适用范围
3. AMS的实现原则 AMS的实现原则
1) 产品设计方面：通用化、系列化、标准化和 模块化———“ 模块化———“四化”措施；“面向制造的设计” 和“面向装配的设计”；无切削、少切削技术的 引入 2) 工艺技术方面：成组技术，柔性可重组生产 设备和工艺方法 3) 制造系统本身：合理确定和选择系统的自动 化程度和水平。
4. 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。
5. 生产规模：
1) 年产量大于5000件的制造为大规模制造； 年产量大于5000件的制造为大规模制造； 2) 年产量在500 ∼ 5000件之间的制造为大批量 年产量在500 5000件之间的制造为大批量 制造； 3) 年产量小于500件的制造为多品种、小批量 年产量小于500件的制造为多品种、小批量 制造。
第5节 AMS的评价指标 AMS的评价指标
1. 生产率 2. 产品质量 3. 寿命周期经济性 4. 寿命周期可靠性 5. 制造柔性 6. 可持续发展性
第二章 AMS的人机一体化设 AMS的人机一体化设 计与评价
本章主要内容：
AMS基本概念 AMS基本概念 AMS总体设计 AMS总体设计 AMS运行与维护 AMS运行与维护 AMS的人机工程评价 AMS的人机工程评价
2. 自动化制造系统的五个组成部分
1) 具有一定技术水平和决策能力的人 2) 一定范围的被加工对象 3) 信息流及其控制系统 4) 能量流及其控制系统 5) 物料流及物料处理系统
3. 自动化制造系统与企业其它系统的关系
AMS主要完成产品制造，属于企业生产经营管 AMS主要完成产品制造，属于企业生产经营管 理的操作层，仅为企业各种应用系统的一部分。 理的操作层，仅为企业各种应用系统的一部分。 AMS系统的运行需要与企业的其它应用系统发 AMS系统的运行需要与企业的其它应用系统发 生信息、物资和能量的交换。
《自动化制造系统》的学习要求 自动化制造系统》
1. 了解自动化制造系统的意义及其发展历程和 发展趋势，学习自动化制造系统计算机仿真的概 念、内容和方法。 2. 理解和掌握自动化制造系统以及制造系统人 机一体化的基本概念，AMS的定义、组成和类型， 机一体化的基本概念，AMS的定义、组成和类型， 学习AMS总体设计的原则、内容及其设计方法。 学习AMS总体设计的原则、内容及其设计方法。 3. 学习和掌握自动化制造系统各分系统——加 学习和掌握自动化制造系统各分系统——加 工系统、物流系统、控制系统及检测与监控系统 的组成原理、运行要求、设计内容和方法。