先进制造技术与自动化(PPT 35页)
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是在普通数控机床的基础上发展起来的，主要是增加了 刀具库、自动换刀装置和移动工作台等，因而可以在一台机 器上完成多台机床才能完成的工作，包括铣、削、钻、刨、 镗、攻罗纹等多种加工工序。
数控加工中心
三、工业机器人
由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和 检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可 重复编程、能在三维空间完成各种作业。
现场总线控制系统的构成例
现 场 总 线 控 制 系 统 的 构 成 例
现场总线控制系统的主要优点
把数字化通信延伸到生产现场，可方便地获取变 送器、执行器、监控装置等现场设备的运行状态 和故障信息；
结构更简单，一条通信线缆上可挂接多个现场设 备，大量节省连接电缆和A/D、D/A等I/O组件；
作业方式包括钻孔、切削、装配、焊接、喷漆、打 磨、抛光、清洗、材料搬运、机具装卸等，几乎无所 不能，特别适合于多品种变批量的柔性生产。
工业机器人发展很快，未来的工厂将是由计算机 网络控制的包含多个机器人智能加工单元的分布式自 主制造系统，制造自动化的整体水平将显著提高。
生产汽车的机器人自动焊接生产线
四、先进制造系统的综合自动化技术
制造系统包含物料流、信息流和能量流，制造系 统综合自动化的任务就是对它们实行有效的综合管 理和控制，确保生产系统在最佳状态下运行，并获 得尽可能高的效益。
综合自动化技术的常见形式有柔性制造系统、集 散控制系统、现场总线控制系统、计算机集成制造 系统等，代表了先进制造系统的发展方向。
CIMS的构成
市场信息
原材料
信息管理子系统
技
百度文库
术
设计自动化 计算机通信网络 制造自动化
产
信
子系统
和数据库子系统
子系统
品
息
质量保证子系统
销售服务信息
CIMS四个功能子系统的作用和组成
信息管理子系统的功能包括市场分析和预测、经营决策、 各级生产计划、生产技术准备、销售、供应、财务、成本、 设备和人力资源管理；
CIMS是计算机化、信息化、智能化、集成优化 的现代制造系统，集成内容包括功能集成、组织集 成、信息集成、过程集成等。
CIMS具有生产率高、生产周期短、可实现多品 种小批量生产等一系列优点。
CIMS一般包含四个功能子系统（管理信息系统、 产品设计自动化系统、制造自动化系统、质量保证 系统）和两个支撑子系统（计算机网络系统和数据 库系统）。
指导老师：邢志刚
先进制造技术与自动化
主要内容
先进制造技术概述 数控机床和数控加工中心 工业机器人 先进制造系统的综合自动化技术
一、先进制造技术概述
制造业的主要任务是制造人类社会所需的一 切产品，工业化国家约70％～80％的物质财 富来自制造业。
“先进制造技术” 是取得理想技术经济效 果的制造技术的总称。从本质上看，可以说： 传统制造技术+ 信息技术+自动化技术+现代管 理技术 = 先进制造技术。
数控机床系统的基本构成及特点
加 输数
伺服系统
工 入控
机
程 装系
床
序
置统
辅助控制装置
检测装置
与普通机床相比，数控机床不仅适应性强、加工 效率高、精度高、质量稳定，而且可实现多坐标 联动和复杂形状零件的加工，是实现多品种、中 小批量生产自动化的有效方式。
计算机数控系统示意图
数控车床
数控磨床
数控加工中心
DCS的三级体系结构
PLC
2. 现场总线控制系统（FCS）
Fieldbus Control System
大量采用微处理器以及智能传感器的发展导致用 数字信号取代传统仪表的4～20 mA（DC）模拟信 号，并通过现场总线连接控制系统与现场仪表，组 成现场总线控制系统。
现场总线不仅仅是用数字仪表代替模拟仪表，它 是新一代全数字化、全分散、全开放的底层控制网 络，是计算机技术、通信技术和测控技术的综合集 成，它将自动控制系统和设备带进了信息网络之中， 为实现企业信息集成和企业综合自动化提供了坚实 的基础。
具有良好的互操作性、互用性和开放性；
功能模块较DCS更为分散化，可靠性更高；
便于实现现场设备的智能化，数字化的现场仪表 可以对各种数据和参数进行滤波、变换、补偿、 运算等智能化处理，并可实现自学习、自诊断、 自调整等多种功能。
3. 计算机集成制造系统（CIMS）
Computer Integrated Manufacturing System
数控加工生产线
一种柔性制造系统
制造自动化的历史和发展
第一阶段：刚性自动化，包括单机自动化和刚性 自动化生产线。
第二阶段：数控加工，包括数控和计算机数控。
第三阶段：柔性制造，特征是强调对市场需求的 适应性、柔性和高效率。
第四阶段：计算机集成制造，特征是强调制造全 过程的系统性和集成性。
第五阶段：新的制造自动化模式，如智能制造、 敏捷制造、虚拟制造、网络制造、全球制造、绿 色制造等。
先进制造的特点和内容
现代制造业的特点是： ①个性化、小批量生产； ②知识技术产品的周期越来越短； ③产品价格与其知识含量密切相关； ④对产品功能、性能、质量、服务要求越来越高； ⑤全球竞争更加激烈。
先进制造技术包括数控技术、激光技术、新型材料、 机器人、微型机械、纳米技术、CAD／CAM、精益 生产、柔性制造系统、虚拟装配和网络化制造、计算 机集成制造系统、智能制造系统、并行工程、敏捷制 造等内容。
二、数控机床和数控加工中心
是微电子、计算机、自动控制、精密测量等技 术与传统机械技术相结合的产物。它根据机械加 工的工艺要求，使用计算机对整个加工过程进行 信息处理与控制、较好地解决了复杂、精密、多 品种、小批量机械零件加工问题，属于灵活、通 用、高效的自动化装置也是实现生产过程自动化、 柔性化的核心设备。
1. 集散控制系统（分布式控制系统）
集散控制系统是以实现分散控制为主要目标的， 英文名称为“Distributed Control System，简称 DCS”，直译就是 “分布式控制系统”。翻译为 “集散控制系统”更能体现其特点，指“管理功能 集中”，“控制功能分散”。
第一套DCS产品是美国Honeywell公司l975年推 出的，现在DCS已成为工业过程自动化领域的主要 设备，广泛应用于石油、化工、电力、冶金和造纸 等工业领域。
数控加工中心
三、工业机器人
由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和 检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可 重复编程、能在三维空间完成各种作业。
现场总线控制系统的构成例
现 场 总 线 控 制 系 统 的 构 成 例
现场总线控制系统的主要优点
把数字化通信延伸到生产现场，可方便地获取变 送器、执行器、监控装置等现场设备的运行状态 和故障信息；
结构更简单，一条通信线缆上可挂接多个现场设 备，大量节省连接电缆和A/D、D/A等I/O组件；
作业方式包括钻孔、切削、装配、焊接、喷漆、打 磨、抛光、清洗、材料搬运、机具装卸等，几乎无所 不能，特别适合于多品种变批量的柔性生产。
工业机器人发展很快，未来的工厂将是由计算机 网络控制的包含多个机器人智能加工单元的分布式自 主制造系统，制造自动化的整体水平将显著提高。
生产汽车的机器人自动焊接生产线
四、先进制造系统的综合自动化技术
制造系统包含物料流、信息流和能量流，制造系 统综合自动化的任务就是对它们实行有效的综合管 理和控制，确保生产系统在最佳状态下运行，并获 得尽可能高的效益。
综合自动化技术的常见形式有柔性制造系统、集 散控制系统、现场总线控制系统、计算机集成制造 系统等，代表了先进制造系统的发展方向。
CIMS的构成
市场信息
原材料
信息管理子系统
技
百度文库
术
设计自动化 计算机通信网络 制造自动化
产
信
子系统
和数据库子系统
子系统
品
息
质量保证子系统
销售服务信息
CIMS四个功能子系统的作用和组成
信息管理子系统的功能包括市场分析和预测、经营决策、 各级生产计划、生产技术准备、销售、供应、财务、成本、 设备和人力资源管理；
CIMS是计算机化、信息化、智能化、集成优化 的现代制造系统，集成内容包括功能集成、组织集 成、信息集成、过程集成等。
CIMS具有生产率高、生产周期短、可实现多品 种小批量生产等一系列优点。
CIMS一般包含四个功能子系统（管理信息系统、 产品设计自动化系统、制造自动化系统、质量保证 系统）和两个支撑子系统（计算机网络系统和数据 库系统）。
指导老师：邢志刚
先进制造技术与自动化
主要内容
先进制造技术概述 数控机床和数控加工中心 工业机器人 先进制造系统的综合自动化技术
一、先进制造技术概述
制造业的主要任务是制造人类社会所需的一 切产品，工业化国家约70％～80％的物质财 富来自制造业。
“先进制造技术” 是取得理想技术经济效 果的制造技术的总称。从本质上看，可以说： 传统制造技术+ 信息技术+自动化技术+现代管 理技术 = 先进制造技术。
数控机床系统的基本构成及特点
加 输数
伺服系统
工 入控
机
程 装系
床
序
置统
辅助控制装置
检测装置
与普通机床相比，数控机床不仅适应性强、加工 效率高、精度高、质量稳定，而且可实现多坐标 联动和复杂形状零件的加工，是实现多品种、中 小批量生产自动化的有效方式。
计算机数控系统示意图
数控车床
数控磨床
数控加工中心
DCS的三级体系结构
PLC
2. 现场总线控制系统（FCS）
Fieldbus Control System
大量采用微处理器以及智能传感器的发展导致用 数字信号取代传统仪表的4～20 mA（DC）模拟信 号，并通过现场总线连接控制系统与现场仪表，组 成现场总线控制系统。
现场总线不仅仅是用数字仪表代替模拟仪表，它 是新一代全数字化、全分散、全开放的底层控制网 络，是计算机技术、通信技术和测控技术的综合集 成，它将自动控制系统和设备带进了信息网络之中， 为实现企业信息集成和企业综合自动化提供了坚实 的基础。
具有良好的互操作性、互用性和开放性；
功能模块较DCS更为分散化，可靠性更高；
便于实现现场设备的智能化，数字化的现场仪表 可以对各种数据和参数进行滤波、变换、补偿、 运算等智能化处理，并可实现自学习、自诊断、 自调整等多种功能。
3. 计算机集成制造系统（CIMS）
Computer Integrated Manufacturing System
数控加工生产线
一种柔性制造系统
制造自动化的历史和发展
第一阶段：刚性自动化，包括单机自动化和刚性 自动化生产线。
第二阶段：数控加工，包括数控和计算机数控。
第三阶段：柔性制造，特征是强调对市场需求的 适应性、柔性和高效率。
第四阶段：计算机集成制造，特征是强调制造全 过程的系统性和集成性。
第五阶段：新的制造自动化模式，如智能制造、 敏捷制造、虚拟制造、网络制造、全球制造、绿 色制造等。
先进制造的特点和内容
现代制造业的特点是： ①个性化、小批量生产； ②知识技术产品的周期越来越短； ③产品价格与其知识含量密切相关； ④对产品功能、性能、质量、服务要求越来越高； ⑤全球竞争更加激烈。
先进制造技术包括数控技术、激光技术、新型材料、 机器人、微型机械、纳米技术、CAD／CAM、精益 生产、柔性制造系统、虚拟装配和网络化制造、计算 机集成制造系统、智能制造系统、并行工程、敏捷制 造等内容。
二、数控机床和数控加工中心
是微电子、计算机、自动控制、精密测量等技 术与传统机械技术相结合的产物。它根据机械加 工的工艺要求，使用计算机对整个加工过程进行 信息处理与控制、较好地解决了复杂、精密、多 品种、小批量机械零件加工问题，属于灵活、通 用、高效的自动化装置也是实现生产过程自动化、 柔性化的核心设备。
1. 集散控制系统（分布式控制系统）
集散控制系统是以实现分散控制为主要目标的， 英文名称为“Distributed Control System，简称 DCS”，直译就是 “分布式控制系统”。翻译为 “集散控制系统”更能体现其特点，指“管理功能 集中”，“控制功能分散”。
第一套DCS产品是美国Honeywell公司l975年推 出的，现在DCS已成为工业过程自动化领域的主要 设备，广泛应用于石油、化工、电力、冶金和造纸 等工业领域。