先进制造技术课件第六章先进生产制造模式27
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先进制造技术课件
工业机器人编程与操作实践
工业机器人概述
工业机器人是一种能够自动执 行工作任务的机器装置，具有 高度的灵活性、精确性和可靠 性，广泛应用于焊接、装配、 搬运、喷涂等领域。
工业机器人编程技 术
工业机器人编程是实现机器人 自动化作业的关键技术，包括 示教编程、离线编程和自主编 程等方式，通过编程实现对机 器人运动轨迹、作业顺序和作 业参数等控制。
05 精益生产与持续改进方法
精益生产理念及实施步骤
精益生产理念
追求卓越、消除浪费、持续改进、 全员参与。
实施步骤
明确目标、识别价值流、消除浪费、 持续改进。
关键成功因素
领导层的支持、员工的参与、持续 改进的文化。
价值流图分析和改善措施
价值流图分析
识别生产过程中的价值流和非价值流，找出浪费和瓶颈。
发展历程
从手工制造到机械制造，再到数字化、 智能化制造，先进制造技术经历了多 个发展阶段，不断推动着制造业的转 型升级。
特点及优势分析
特点
高精度、高效率、高柔性、集成化、 智能化等。
优势分析
先进制造技术能够显著提高生产效率 、降低生产成本、提高产品质量和一 致性，同时能够满足个性化、定制化 生产需求，提升企业竞争力。
循环经济模式
以资源节约和循环利用为特征， 通过废弃物回收、再生利用等手 段，将经济活动组织成一个“资 源-产品-再生资源”的反馈式流 程。
清洁生产技术与循环 经济的关系
清洁生产是实现循环经济的基础 和手段，而循环经济则为清洁生 产提供了更广阔的应用空间和政 策支持。
企业实施绿色制造战略路径选择
加强绿色技术创新
增材制造的应用领域
增材制造技术广泛应用于航空、医疗、汽车等领域，如制造飞机发动机零件、人体植入物 、汽车轻量化零件等。
先进制造技术课件文字
物联网与大数据在智能制造中的技术发展
随着物联网与大数据技术的不断进步，智能制造将实现更高程度的实 时监控和智能化决策。
物联网与大数据在智能制造中的未来展望
随着技术的不断融合和创新，物联网与大数据将在智能制造中发挥更 大的作用，推动制造业的转型升级和高质量发展。
03 增材制造技术
3D打印技术原理与分类
随着人工智能、物联网等技术的融合，工 业机器人将在智能制造中发挥更大的作用 ，提高生产效率和降低成本。
自动化生产线
自动化生产线概述
自动化生产线是指通过自动化设备、 传感器、控制系统等组成的生产线， 实现生产过程的自动化和智能化。
自动化生产线的技术发展
随着传感器、控制系统的技术进步， 自动化生产线正朝着更高效、更可靠 的方向发展，能够适应更复杂的产品 和生产环境。
详细描述
绿色制造技术是指在产品的全生命周期中，通过采用先进的技术和工艺，实现资 源的高效利用、减少环境污染和生态破坏，并达到经济效益和社会效益的双重提 升。它是一种综合考虑环境影响和资源利用效率的现代制造模式。
绿色制造技术的分类与实现方式
总结词
绿色制造技术包括清洁生产、资源高效利用、循环经济和低碳制造等多个方面，实现方 式包括优化设计、改进工艺、使用环保材料和能源等。
材料多样性
开发更多种类的打印材料，如 金属、陶瓷、塑料等，以满足
更广泛的应用需求。
打印精度和效率
提高打印精度和效率，降低生 产成本，提高产品质量。
智能化和自动化
结合人工智能、机器学习等技 术，实现增材制造过程的智能 化和自动化。
定制化与个性化
满足消费者对定制化和个性化 的需求，拓展增材制造在各行
业的应用。
数字化工厂的构建需要克服技术、人才、资金等多方面的 挑战，但同时也带来了提高生产效率、降低成本、提升产 品质量等多方面的机遇。
随着物联网与大数据技术的不断进步，智能制造将实现更高程度的实 时监控和智能化决策。
物联网与大数据在智能制造中的未来展望
随着技术的不断融合和创新，物联网与大数据将在智能制造中发挥更 大的作用，推动制造业的转型升级和高质量发展。
03 增材制造技术
3D打印技术原理与分类
随着人工智能、物联网等技术的融合，工 业机器人将在智能制造中发挥更大的作用 ，提高生产效率和降低成本。
自动化生产线
自动化生产线概述
自动化生产线是指通过自动化设备、 传感器、控制系统等组成的生产线， 实现生产过程的自动化和智能化。
自动化生产线的技术发展
随着传感器、控制系统的技术进步， 自动化生产线正朝着更高效、更可靠 的方向发展，能够适应更复杂的产品 和生产环境。
详细描述
绿色制造技术是指在产品的全生命周期中，通过采用先进的技术和工艺，实现资 源的高效利用、减少环境污染和生态破坏，并达到经济效益和社会效益的双重提 升。它是一种综合考虑环境影响和资源利用效率的现代制造模式。
绿色制造技术的分类与实现方式
总结词
绿色制造技术包括清洁生产、资源高效利用、循环经济和低碳制造等多个方面，实现方 式包括优化设计、改进工艺、使用环保材料和能源等。
材料多样性
开发更多种类的打印材料，如 金属、陶瓷、塑料等，以满足
更广泛的应用需求。
打印精度和效率
提高打印精度和效率，降低生 产成本，提高产品质量。
智能化和自动化
结合人工智能、机器学习等技 术，实现增材制造过程的智能 化和自动化。
定制化与个性化
满足消费者对定制化和个性化 的需求，拓展增材制造在各行
业的应用。
数字化工厂的构建需要克服技术、人才、资金等多方面的 挑战，但同时也带来了提高生产效率、降低成本、提升产 品质量等多方面的机遇。
先进制造技术课件(PPT 292页)
第二十一页，共291页。
绿色(lǜ sè)设计与制造
回收(huíshōu)费让成本涨一成 ，冰箱最高回收 (huíshōu)费用为20欧元/件、洗衣机和空调的回收 (huíshōu)费用为10欧元/件、微波炉的回收(huíshōu) 费用为5欧元/件、其他小家电的回收(huíshōu)费用为 1欧元/件。
方法有：注塑、压铸、吸塑、挤塑等。 特点：材料利用率高，但产生变形的能
量消耗较大，内部结构复杂的零 件制造(zhìzào)困难。
第二十八页，共291页。
添加(tiān jiā)成型（增材成型）：
采用材料添加的方法分层制造零件 (línɡ jiàn)，能成型复杂零件(línɡ jiàn)， 材料利用率高。
快速成型技术属于添加成型（或增材 成型）。
第二十九页，共291页。
快速成型技术的 加工(jiā gōng)方法 ：
采用 “分层制造，逐层叠加”的方 法， 即将一个复杂(fùzá)的三维实体离 散成一系列二维层片的加工，是一种降 维制造，极大降低了加工难度，易以成 型结构复杂(fùzá)的零件。
第三十页，共291页。
应掌握的知识： 零件成型的方法。 快速成型的发展历程。 快速成型的特点。 光固化技术（SLA）、层状实体制造技术（LOM）的 特点、工艺过程(guòchéng)和应用。
第二十三页，共291页。
一、快速成型技术产生的背景 快速成型技术的产生是由于从20世纪末开始， 消费需求日益个性化、多样化，产品更新加速， 开发周期、生产周期缩短，快速响应市场需求 已成为(chéngwéi)企业的重要走向。市场需 要一种更快的方式推出产品原型（样机）， RP技术应运而生。
制造(zhìzào)信息的数字化，将实现CAD／ CAPP／CAM／CAE的一体化，使产品向无图纸制 造(zhìzào)方向发展。
绿色(lǜ sè)设计与制造
回收(huíshōu)费让成本涨一成 ，冰箱最高回收 (huíshōu)费用为20欧元/件、洗衣机和空调的回收 (huíshōu)费用为10欧元/件、微波炉的回收(huíshōu) 费用为5欧元/件、其他小家电的回收(huíshōu)费用为 1欧元/件。
方法有：注塑、压铸、吸塑、挤塑等。 特点：材料利用率高，但产生变形的能
量消耗较大，内部结构复杂的零 件制造(zhìzào)困难。
第二十八页，共291页。
添加(tiān jiā)成型（增材成型）：
采用材料添加的方法分层制造零件 (línɡ jiàn)，能成型复杂零件(línɡ jiàn)， 材料利用率高。
快速成型技术属于添加成型（或增材 成型）。
第二十九页，共291页。
快速成型技术的 加工(jiā gōng)方法 ：
采用 “分层制造，逐层叠加”的方 法， 即将一个复杂(fùzá)的三维实体离 散成一系列二维层片的加工，是一种降 维制造，极大降低了加工难度，易以成 型结构复杂(fùzá)的零件。
第三十页，共291页。
应掌握的知识： 零件成型的方法。 快速成型的发展历程。 快速成型的特点。 光固化技术（SLA）、层状实体制造技术（LOM）的 特点、工艺过程(guòchéng)和应用。
第二十三页，共291页。
一、快速成型技术产生的背景 快速成型技术的产生是由于从20世纪末开始， 消费需求日益个性化、多样化，产品更新加速， 开发周期、生产周期缩短，快速响应市场需求 已成为(chéngwéi)企业的重要走向。市场需 要一种更快的方式推出产品原型（样机）， RP技术应运而生。
制造(zhìzào)信息的数字化，将实现CAD／ CAPP／CAM／CAE的一体化，使产品向无图纸制 造(zhìzào)方向发展。
先进制造技术课件(PPT 28页)
第一章先进制造技术概述
2、先进制造技术的特点 （2）. 先进制造技术是面向新世纪的技术系统，它的目的很 明确，即提高制造业的综合效益（包括经济效益、社会效益 和环境生态效益），赢得激烈的国际市场竞争。 （3）.先进制造技术并不抛弃传统技术，而是不断用科技新 手段去研究它，并运用科技新成果去改造它，充实它。特别 是利用先进技术研究传统工艺的成形原理，建立数学模型， 并利用优化设计技术进行传统工艺方法的优化。
第一章先进制造技术概述
2、先进制造技术的特点 （7）.先进制造技术不是一项具体技术，它是利用系统工程 技术将各种相关技术集成的一个有机整体。 （8）. 先进制造技术特别强调环境保护，既要求其产品是所 谓的“绿色商品”，又要求产品的生产过程是环保型的。
第一章先进制造技术概述
3. 先进制造技术特点的具体体现 （1）.高效率 在提高生产效率方面，提高自动化程度是各国致力发展的方 向。近些年来，计算机数控（CNC）、计算机辅助设计与制 造（CAD∕CAM）、柔性制造系统（FMS）和计算机集成 制造系统（CIMS）发展非常迅速。各种新理论层出不穷， 如敏捷制造、快速原型制造、并行工程、及时生产、虚拟制 造，集成相关信息和资源，其本质均是实现高效率、自动化 生产的思想。就应用于实践的CNC、FMC、FMS来看，已 有力地显示出其有柔性化、自动化、资源共享和高效率的强 大生命力。
第一章先进制造技术概述
（2） 、高精度
在提高精度方面，从精密加工发展到超精密加工，这是世界 各主要工业发达国家致力发展的方向。例如，超大规模集成电 路、导弹火控系统、惯导陀螺、精密仪器、精密雷达、精机 床等都需要采用超精密加工技术。众所周知，在飞机、潜艇等 军事设施中使用的精密陀螺、复印机的磁鼓、大型天文望远镜 以及大规模集成电路的硅片等高新技术产品都需要超精密加工 技术的支持。精密加工是指加工精度在0.1-1µm之间，表面粗 糙度Ra在0.1µm以下的加工方法；而加工精度控制在0.1µm 以下，表面粗糙度Ra在0.02µm以下的加工方法则称为超精密 加工。
《先进制造技术概论》PPT课件
2021/6/10
15
3. FMF柔性制造工厂
FMF是FMS扩大达到全厂范围内的生产管理过程。机械加工过程和物料 储运过程全盘自动化。它的主要特点是： （1）分布式多级计算机系统，生产计划、日生产进度计划的生产管理 的主计算机，它与CAD/CAM系统相联，以取得自动编制加工用的数控程 序数据。 （2）FMF全部的日程计划进度和作业可以由主计算机和各级计算机通 过在线控制系统进行调整，并可以进行无人化加工。 （3）CNC机床的数量一般在十几台到几十台。可以是各种形式的加工 中心、车削中心、CNC机床等。 （4）系统可以全自动地加工各种形状、尺寸和材料的工件。全部刀具 可以自动交换、自动检测磨损或损坏的刀具，能自动更新废旧刀具。 （5）物料储运系统必须包括自动立体仓库，以满足存取为数众多的工 件和刀具的需求。系统可以从自动立体仓库中提取所需的坯料，并以 最有效的途径实现物流和进行加工。
后者是CAD模块与CAM模块的无缝集成，其系统内部通过中性 文件获取其它CAD系统的图形信息。
2021/6/10
5
数控编程的内容与步骤
进行工艺处理 数值计算 编制工件的数控加工程序 制备控制介质 校核加工程序
2021/6/10
6
7.2 成组技术（GT）
市场竞争日趋激烈，产品更新换代越来越快，产品品种 增多，而每种产品的生产数量却并不很多。世界上75％~80％ 的机械产品是以中小批生产方式制造的。
码位组成，每一码位包括从0到9的10个特征项号，详见图
12-1和表12-1、12-2、12-3、12-4、12-5。
➢JLBM-1系统的特点是零件类别按名称类别矩阵划分，便于
检索，码位适中，又有足够的描述信息的容量。
➢202日1/6/本10 KK系统。
先进制造技术概述(PPT 73页)
第二十四页，共72页。
先进制造技术(jìshù)发展的背 景
制造全球化与贸易自由化 原因：世界自由贸易体制进一步完善；全球交通运输进一步完善；全球
通讯网络建立；国际经济合作与交往日益紧密；经济全球化 导致：全球产业界结构大调整，世界逐步形成一个统一的大市场 使得：任何国家、地区，不论实行怎样的社会制度，都不可能离开世界
第十六页，共72页。
制造业的地位(dìwèi)和作用
√国家经济发展的支柱、工业生产的技术支柱 √制造业是国民经济的基础和重要的收入来源，国家实力(shílì)的象征 √工业经济年代经济增长的“发动机” √一个国家经济强大、经济腾飞的重要基础
√高新技术发展的平台，为高新技术发展提供(tígōng)物质条件，高技术成果走向 应 用的接口、桥梁、通道 √提高企业国际竞争能力和技术创新能力的根本途径 √在未来的竞争中，谁掌握了先进的制造技术谁就掌握了市场
5.125
家具
1.542
有色冶金
2.120
和
构
电子设备
4.588
文教用品
4.292
其他制造
1.681
成
仪器仪表
0.998
油加工
3.870
第十四页，共72页。
制造业的地位(dìwèi)和作用
三大产业 农林牧业
工业 （52%）
服务业
农林牧业、工业、服务业
农业、林业、畜禽业、水产业
制造业（45%）、建筑业、采掘业 以及电力、煤气、水的生产供应业
、信息、人力等），利用制造技术，通过制造过程，转化为
供人们使用或利用的工业品或生活消费品的行业。
我
类别
构成比例
类别
构成比例
类别
先进制造技术(jìshù)发展的背 景
制造全球化与贸易自由化 原因：世界自由贸易体制进一步完善；全球交通运输进一步完善；全球
通讯网络建立；国际经济合作与交往日益紧密；经济全球化 导致：全球产业界结构大调整，世界逐步形成一个统一的大市场 使得：任何国家、地区，不论实行怎样的社会制度，都不可能离开世界
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制造业的地位(dìwèi)和作用
√国家经济发展的支柱、工业生产的技术支柱 √制造业是国民经济的基础和重要的收入来源，国家实力(shílì)的象征 √工业经济年代经济增长的“发动机” √一个国家经济强大、经济腾飞的重要基础
√高新技术发展的平台，为高新技术发展提供(tígōng)物质条件，高技术成果走向 应 用的接口、桥梁、通道 √提高企业国际竞争能力和技术创新能力的根本途径 √在未来的竞争中，谁掌握了先进的制造技术谁就掌握了市场
5.125
家具
1.542
有色冶金
2.120
和
构
电子设备
4.588
文教用品
4.292
其他制造
1.681
成
仪器仪表
0.998
油加工
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制造业的地位(dìwèi)和作用
三大产业 农林牧业
工业 （52%）
服务业
农林牧业、工业、服务业
农业、林业、畜禽业、水产业
制造业（45%）、建筑业、采掘业 以及电力、煤气、水的生产供应业
、信息、人力等），利用制造技术，通过制造过程，转化为
供人们使用或利用的工业品或生活消费品的行业。
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类别
构成比例
类别
构成比例
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第六章 6.1.1 CIM和CIMS的概念
计算机集成制造CIM 美国Harrington博士关于CIM两个观点:
• 企业各个生产环节是一个不可分隔的整体(集成)； • 企业生产制造过程实质上是对信息的采集、传递和加工 处理的过程（信息）。 ISO关于CIM定义：是将企业所有的人员、功能、信息和组织等 诸方面集成为一个整体的生产方式。 CIM：是一种思想、模式、哲理，强调企业信息集成。
第六章
第二节 并行工程（CE）
6.2.1 并行工程定义 6.2.2 并行工程运行模式 6.2.3 并行工程特征 6.2.4 并行工程关键技术 6.2.5 并行工程的支持工具
第六章
6.2.1 并行工程定义
• 串行工程 在前一工作环节完成之后才开始后一工作 环节的工作，各工作环节作业时序上没有重叠和反馈， 即使有反馈，也是事后的反馈。
• 人与经营管理:人员素质提 高支持企业的经营管理；
CIMS三要素集成
第六章 6.1.2 CIMS的组成
四个功能分系统，两个支撑分系统组成
第六章
1、经营管理信息分系统（MIS)
• 信息处理 包括信息的收集、传输、加工和查询； • 事务管理 包括计划管理、物料管理、生产管理、财 务 管理、人力资源管理等；
仍不能保证在规定时间内得到同事的反应； 基于网络的视频会议系统（MONET）：基于网络的多媒体会 议系统，可共商关心的问题，减少来往消耗的时间和精力。
• CAPP 毛坯设计、工艺方法选择、工序设计、工艺路线 制定、工时定额计算等；
• CAM 刀具路径确定、刀位文件生成、刀具轨迹仿真、 NC代码的生成等作业。
第六章
3、制造自动化分系统(MAS) MAS地位: 位于企业底层，是企业信息流和物料流的结合点，
是最终产生效益聚集地。 MAS组成:
•机械加工系统-CNC、MC、FMC、FMS加工设备； •物流系统—对工件和工具存储、搬运、装卸等操作； •控制系统-实现对加工设备和物流系统的控制； MAS目标: •实现多品种、小批量生产柔性自动化； •实现优质、低成本、短周期、高效率生产； •创造舒适安全劳动环境。
第六章
4、质量保证信息分系统（QIS)
• 质量计划--建立质量技术标准，制定检测计划、检 测规程和规范；
• 质量检测管理--包括进出厂材料检测、产品质量检 测管理，设计质量指标管理，生产质量数据管理；
• 质量分析评价--对各类质量问题进行分析，评价各 种影响因素，查明主要原因。
• 质量信息综合与控制--报表生成，质量综合查询， 采取各种质量控制措施。
• 辅助决策 根据现有信息，利用数学分析手段预测未 来，提供企业经营管理决策。
核心工具：制造资源计划MRPII，将企业内各个管理环 节进行集成，缩短生产周期、减少库存、降低成本、 计自动化分系统(EDIS)
（CAD/CAPP/CAM）
• CAD 计算机绘图、有限元分析、产品造型、图像分析 处理、优化设计、动态分析与仿真、物料清单（BOM）生 成等；
第六章
计算机集成制造系统CIMS
CIMS:基于CIM哲理的一种工程集成系统。
CIMS核心:是将企业内的人/组织、经营管理和技术三 要素之间的集成，以保证企业内的工作流程、物质流 和信息流畅通无阻。
CIMS三要素关系：
• 经营管理与技术:技术支持 企业达到预期的经营目标；
• 人与技术:技术支持各类人 员互相配合、协调一致工作；
• 并行工程 将时间上先后的知识处理和作业实施过程， 转变为同时考虑，尽可能同时处理的一种作业方式。
• 并行工程关键思想 ①是一种工作模式，而不是具体的工作方法；
②从产品设计一开始就考虑产品全生命周期中所有因 素，以保证产品设计一次成功。
第六章
串行工程工作方式
并行工程工作方式
第六章
6.2.2 并行工程运行模式
并行工程运行模式
第六章
并行工程设计网络
第六章
6.2.3 并行工程特征
•并行特征--在产品设计阶段并行考虑产品整个生命 周期中的所有因素。
注意：并行工程不能省去任一生产环节，不是将 设计和生产环节重叠进行。
•整体特征--强调全局考虑问题，追求整体最优。
第六章
协同特征
•协同组织形式：群体小组（Teamwork）工作方式，小组 成员由设计、工艺、制造不同代表组成，有自己责、权 、利，有自身的工作计划和目标；
第六章
6.2.4 并行工程关键技术
• 产品开发过程的重构 从产品特征、开发活动、组织结构、 资源配置、开发计划、调度策略等方面不断改进和提高。 • 集成的产品信息模型 应能够全面表达产品、工艺、制造以 及产品生命周期内各环节的信息，能够使小组成员共享模型 中的信息，这是并行作业的基础。 • 并行设计过程的协调与控制--并行设计是一个反复迭代优 化的过程，该过程的管理、协调与控制是实现并行设计关键 。
第六章
6.2.5 并行工程的支持工具
• CAX工具：CAD、CAE、CAPP、CAM、CAT等； • DFX工具：DFM、DFA、DFT、DFU等； • 产品数据管理（PDM）：对共享数据进行统一规范管理，保证 全局共享数据的一致性，提供统一的数据库操纵界面。 • 协同的网络通讯手段：
多媒体邮件-传送速率低，不适于解决期限紧迫设计问题； 电子公告板-是一种提供观察、修改公共信息的白板技术，
•协同设计思想：强调一体化、并行地进行产品及其相关 过程的协同设计； •协同的效率：强调“1+1>2” ，强调“工”字钢协同强 度。 集成特征 •人员集成：管理者、设计者、制造者以至用户集成； •信息集成：信息获取、表示和操作工具的集成与管理； •功能集成：企业内部及外部功能集成； •技术集成：多学科知识以及各种技术、方法的集成。
第六章
第六章 先进生产制造模式
6.1 计算机集成制造(CIM) 6.2 并行工程（CE） 6.3 精益生产(LP) 6.4 敏捷制造（AM） 6.5 智能制造系统（IMS）
第六章
第一节 计算机集成制造(CIM)
6.1.1 CIM和CIMS的概念 6.1.2 CIMS的组成 6.1.3 CIMS递阶控制结构 6.1.4 CIMS的体系结构 6.1.5 CIMS在我国的实施进展