现代制造系统名词解释
现代制造系统
现代制造系统引言现代制造系统是用先进技术和方法来实现产品制造的系统，它是工业生产的核心。
随着科技的进步和全球化的发展，现代制造系统在不断演变和改进，以适应不断变化的市场需求和技术发展。
本文将介绍现代制造系统的定义、特点、优势、组成以及未来发展趋势。
定义现代制造系统是一种复杂的系统，它包括了物料处理、生产过程、设备自动化控制、质量管理、信息技术和供应链管理等方面。
它的目标是通过精确的计划、灵活的资源调配和高效的生产流程来实现产品的制造和交付。
现代制造系统通常涉及到多个环节的协同工作，包括原材料采购、生产计划、生产调度、工艺设计、设备控制、质量检测和物流管理等。
特点现代制造系统具有以下几个特点：自动化现代制造系统采用先进的自动化技术，例如机器人、自动化生产线和自动化控制系统等，能够实现高度自动化的生产过程。
这不仅提高了生产效率，还减少了人工操作的错误和安全风险。
灵活性现代制造系统具有较高的灵活性，能够根据市场需求的变化快速调整生产计划和生产流程。
它可以适应多样化的产品和生产工艺，实现快速切换和生产共享。
高效性现代制造系统通过优化生产流程和资源利用率，提高了生产效率和产品质量。
它能够减少生产周期、提高产能和降低成本，从而增强企业的竞争力。
数据驱动现代制造系统依靠信息技术和数据分析来指导生产决策和优化生产过程。
它通过实时监控和分析关键指标，可以及时发现和解决潜在的问题，实现持续改进和优化。
优势现代制造系统具有多项优势，以下是其中几点：提高生产效率现代制造系统采用自动化设备和智能化控制，能够大幅提高生产效率。
它可以实现连续生产和无人值守，减少人力投入和生产周期，从而提高产能和降低成本。
提高质量和可靠性现代制造系统通过先进的质量管理和可靠性工程技术，提高产品质量和可靠性。
它可以实时监控和控制生产过程，减少变异和缺陷，确保产品符合质量标准和客户需求。
降低生产成本现代制造系统通过优化生产流程和资源利用率，能够降低生产成本。
制造系统的名词解释(一)
制造系统的名词解释(一)制造系统相关名词•生产线：由一系列相互协调的设备和工序组成，用于完成产品的制造过程。
例如，汽车生产线由焊接、喷涂、组装等工序组成。
•工艺：指制造产品所需的具体步骤和技术规程，包括材料选择、加工方法、工序顺序等。
例如，铸造工艺是将熔化金属注入模具中并冷却成型的过程。
•自动化：采用自动设备和控制系统，实现生产过程的自动化操作。
例如，电子产品生产中的自动贴片机可以替代人工将电子元器件粘贴在电路板上。
•数字化：将生产过程中的信息和数据转化为数字形式，并利用计算机进行管理和分析。
例如，使用ERP系统来管理和监控生产过程的关键数据。
•物联网：通过互联网将各种设备、传感器和系统连接起来，实现信息的交互和共享。
例如，生产车间使用物联网技术可以实现设备状态的实时监控和远程控制。
•柔性制造系统：具有灵活性和可调度性的生产系统，能够适应不同产品的生产和需求变化。
例如，柔性制造系统可以根据订单的变化快速调整生产线的工序和设备配置。
•质量管理：通过采用各种质量控制和改进方法，确保产品符合质量标准和客户要求。
例如，使用统计质量控制方法对生产过程中的关键指标进行监控和调整，以提高产品的质量。
•供应链管理：包括原材料采购、物流配送、生产协调等一系列活动，以确保产品能够按时、按量地交付给客户。
例如，使用供应链管理系统可以实现对原材料库存和交货期的实时监控和管理。
•节能减排：通过优化生产过程和使用节能设备，减少能源消耗和环境污染。
例如，使用高效的照明设备和回收利用废热的技术可以降低生产过程中的能源消耗和排放物。
•人机协同：人工智能和机器人技术与人类工作者之间的紧密合作，共同完成生产任务。
例如，机器人可以负责重复性、危险性工作，而人类工作者可以进行复杂问题的处理和创造性工作。
现代制造概述
设计集中化，制造分散化，
市场全球化，经济一体化。
1.2 制造系统的概念模型
企业系统与环境的关系
企业是一个社会经济技术的开放系统
1.3 制造系统的本质特征
五大特性：转换特性、过程特性、系统 特性、开放特性、进化特性。
转换特性
企 业 的 资 源 转 换 特 征
1.3 制造系统的本质特征
过程特性
1.1 制造系统的基本概念
制造 所谓制造，是一种将有关资源（如物 料、能量、资金、人力资源、信息等） 按照社会的需求转变为新的有更高应 用价值的资源（如有形的物质产品和 无形的软件、服务等产品）的行为和 过程。
1.1 制造系统的基本概念
系统
概念
系统，是由若干相互联系和相互作用 的要素组成的具有特定功能的统一整体 。 四大特性：
在传统的机械工程领域（宏观环境下），20世 纪机械制造技术的标志性创新有二：数控加工 技术和快速成型制造技术。
数控机床
快速原型机
5.1 机械工程学科发展概述
机械制造理论的突破性创新
1959年美国物理学家、诺贝尔物理学奖得主 R.Frynmam提出微型机械的设想，发展为微型 机电系统——MEMS。
1.3 制造系统的本质特征
进化特性
案例6 虚拟企业
基于信息技术支撑的虚拟企业
1.3 制造系统的本质特征
案例6 虚拟企业
企业间的关系
1.4 大制造的内涵
制造科学的发展将不仅仅局限在传统的机械 制造的狭义范围以内，而是面向包括汽车、 电子、仪器仪表、航空航天设备、交通运输 设备、工程设备、能源设备、机床、轻工设 备、家电等制造过程中的基础理论和基础技 术的“大制造”。 大制造应包括光机电产品的制造、工艺流程 制造、材料制备等，它是一种广义制造概念。 从制造方法来看，它不仅包括机械加工方法， 还应包括高能束加工方法、硅微加工方法、 电化学加工方法等。
精选现代集成制造系统CIMS和制造业信息化工程MIE
IDEF1X：IDEF1X是IDEF系列方法中IDEF1的扩展版本,是在E-R(实体联系)
法的原则基础上,增加了一些规则, 使语义更为丰富的一种方法。用于建立系统 信息模型。
E－R：实体-联系
决策视图的建模方法
GRAI：法国波尔多第一大学的ＧＲＡＩ实验室提出的一种用以描述与分析
供应商 Suppliers
6
我国学者对CIMS的理解
863/CIMS主题于1986年提出了CIMS计划。我们结合国情，正走着 一条具有中国特色的CIMS之路--包括在CIM/CIMS的哲理、技术及 其应用实施等诸多方面。基于863/CIMS主题的实践，我们对新的 CIM及CIMS的内涵概括如下：“CIM是一种组织、管理与运行企业 的哲理。它将传统的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动 化技术、系统工程技术等有机结合，借助计算机（硬、软件）， 使企业产品全生命周期市场需求分析、产品定义、研究开发、设 计、制造、支持（包括质量、销售、采购、发送、服务）以及产 品最后报废、环境处理等各阶段活动中有关的人/组织、经营管理 和技术三要素及其信息流、物流和价值流有机集成并优化运行， 实现企业制造活动的计算机化、信息化、智能化、集成优化，以 达到产品上市快，高质、低耗、服务好、环境清洁，进而提高企 业的柔性、健壮性、敏捷性，使企业赢得市场竞争”。“CIMS是 一种基于CIM哲理构成的计算机化、信息化、智能化、集成优化的 制造系统”。
企业生产过程的要素包括人/组织、技术及经营管理。 其中，尤其要继续重视发挥人在现代企业生产中的主导 作用，进而实现各要素间的集成优化。
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我国学者对CIMS的理解
企业生产活动中包括信息流（采集、传递和加工处理）、 物流及价值流（在产品T、Q、C、S、E方面体现的价值 流，如资金流）等三大部分。现代企业中尤其要重视价 值流的管理、运行、集成、优化及价值流与信息流和物 流间的集成优化。
APS审核课程准备——现代制造系统
现代制造系统Modern Manufacture Systems这门课主要讲述了现在制造业的技术，以及追求绿色生产的发展方向。
This course mainly talks about the modern technology of manufacturing industry and the development direction of pursuing green production.1制造系统概念：制造系统是工艺、机器系统、人、组织结构、信息、控制系统和计算机的集成组合，其目的在于取得产品制造的经济性和产品性能的国际竞争性。
发展历史：由传统的机床、自动化生产线进行大批量加工到数控设备进行多品种、中小批量、单单件产品的生产，再到由计算机将生产形成联系，通过计算机系统对生产进行管理和控制，最后展望未来，实现智能制造，由智能机器与人类专家共同组成的人机一体化系统。
1 manufacturing systemConcept:Manufacturing system is a combination of technology, machine system, human, organization, information, control system and computer. Its purpose is to achieve the economy of product manufacturing and the international competitiveness of product performance. Development history:From traditional machine tools and automatic production lines to CNC equipment for multi variety, medium and small batch, single product production, and then to the computer to form a link between production, through the computer system for production management and control, finally looking forward to the future, the realization of intelligent manufacturing, man-machine integration system composed of intelligent machines and human experts.3 先进制造工艺技术发展方向：优质、高效、低耗、洁净、灵活学习了：超高速加工技术、微细加工、超高速加工技术含义：利用超硬材料刀具，磨具，利用能可靠实现高速运动的高精度、高自动化、高柔性的制造设备，以提高切削速度来达到提高材料切除率、加工精度及加工质量的技术。
现代制造系统
• 制造自动化系统要生成作业计划，进行优化调 度控制，生成工件、刀具、夹具需求计划，进 行系统状态监控和故障诊断处理，以及完成生 产数据采集及评估等。 • 制造自动化系统是CIMS中信息流和物料流的 结合点，是CIMS最终产生经济效益的聚集地 ，可以由数控机床、加工中心、清洗机、测量 机、运输小车、立体仓库、多级分布式控制计 算机等设备及相应支持软件组成。
CIMS的构成
• 一个制造企业从功能看，可以简单地分为设计 、制造、和经营管理三个主要方面。由于产品 质量对于一个制造企业的竞争和生存越来越重 要，因此，常常也把质量保证系统作为企业功 能主要方面之一。为了实现上述企业功能的集 成，还需要一个支撑环境，包括计算机网络、 数据库和集成方法—系统技术。如图11-1.
实现必要的行政 或经营管理功能 成本估算 库存统计 用户定单处理、 采购 人事管理和工 资单处理等
CAD CAPP CAM 功能一般通 过用户和数 据接口并在 人的干预下 实现
2．车间层控制系统
车间层控制系统负责协调车间的生产和辅助性工作以及 这些工作的资源配置。规划时间从几周到几个月，主要 有以下2个模块：
• AMRF将CIMS分为5级：工厂层、车间层、单元层、 工作站层和设备层。每一层又可分解为多个模块，都 由数据驱动，并可扩展为树状结构。
图11-2 CIMS的递阶控制结构模型
1. 工厂层控制系统
生产管理 信息管理
制造工程
跟踪主要项目 制定长期生产计 划 明确生产资源需 求 确定所需的投资 算出剩余生产能 力 汇总质量性能数
工程设计分系统
• 工程设计分系统是在产品开发过程中引入的计 算机技术，包括产品的概念设计、功能结构分 析、详细设计、工艺设计与数控编程。 • 通常划分为CAD、CAPP、CAM三大部分及产 品数据管理等子系统（PDM）。 • 工程设计系统在CIMS中是主要信息源，为管 理信息系统和制造自动化系统提供BOM表和工 艺路线等信息。
现代制造系统
参阅书籍1 制造的含义现代制造系统 11 制造的含义1制造制造制造制造原理的理解制造原理的理解制造原理的理解1 1 制造的特点制造制造、、制造制造、、制造制造、、制造制造、、制造制造、、（2）制造与生产的比较制造制造、、制造业的内涵及构成制造业的内涵及构成1.制造业的内涵制造业的内涵及构成制造业的内涵及构成制造业的内涵及构成制造业的内涵及构成制造业的内涵及构成表1-1我国制造业的我国制造业的282828个行业个行业制造业的内涵及构成续表续表11-1我国制造业的我国制造业的282828个行业个行业制造业的内涵及构成续表续表11-1我国制造业的我国制造业的282828个行业个行业制造业的内涵及构成制造业的发展与作用制造业的发展制造业的发展1.古代制造业的发展制造业的发展图1-3弓形钻是公元前弓形钻是公元前300030003000年以前年以前年以前（（史前期史前期））的重要工具的重要工具。
它由燧石钻头、钻杆钻杆、、窝座和弓弦等组成窝座和弓弦等组成。
可用来钻孔可用来钻孔、、扩孔和取火扩孔和取火。
弓形钻后来又发展成为弓弦钻床来又发展成为弓弦钻床（（图1-4）和弓弦车床和弓弦车床（（图1-5）。
图1-4 弓弦钻床图1-3 弓形钻图1-5 弓弦车床制造业的发展公元953年沧州铁狮子，，图1-6 沧州铁狮子沧州铁狮子（（公元953年）制造业的发展近代制造业的发展蒸汽机提供了动力蒸汽机提供了动力，，初步形成了传统大机器制造业初步形成了传统大机器制造业。
发明新型冶炼技术发明新型冶炼技术、、内燃机技术内燃机技术、、电气技术电气技术。
世纪前半叶兵器和汽车的大量生产方式兵器和汽车的大量生产方式，，以流水线为典显著提高了生产效率显著提高了生产效率，，创造了制造业的辉煌创造了制造业的辉煌。
制造系统是机群式生产线制造系统是机群式生产线，，按工序特征组织生产按工序特征组织生产。
制造系统以能量驱动型的刚性生产线为代表制造系统以能量驱动型的刚性生产线为代表，，其特点是高生产率特点是高生产率、、刚性结构刚性结构，，难适应品种变化难适应品种变化。
现代制造系统复习资料
现代制造系统复习资料1. 制造业发展三阶段：（1）用机器代替手工，由作坊形成工厂，19世纪，英法，德美；（2）从单件生产发展成为大批量生产，泰勒：劳动分工，计件工资制；（3）当代先进制造技术：柔性化，集成化，智能化，全球化，网络化。
2.制造系统的发展历史：（1）刚性自动化（2）数控加工（3）柔性制造（4）计算机集成制造系统（5）智能制造系统。
3.制造系统（AMT）定义：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所组成的具有特定功能的一个有机整体。
其中，硬件包含人员、生产设备、材料、能源和各种辅助装置；软件包括制造理论、制造技术和制造信息等。
4.制造系统体系结构主要包含：先进制造工艺技术、制造自动化系统、先进制造模式等。
5.制造系统的发展趋势：（P12）近年来，制造自动化技术的研究发展迅速，其发展趋势可用“六化”简要描述，及制造全球化、制造敏捷化、制造网络化、制造虚拟化、制造智能化和制造绿色化。
6.超高速加工技术：是指采用超硬材料刀具和磨具，利用能可靠地实现高速运动的搞精度、高自动化和高柔性的制造设备，以提高切削速度来达到提高材料切除率、加工精度和加工质量的先进加工技术。
不同的工件材料、不同的加工方式有着不同的切削速度范围。
7.形成理论（P76）图3-2，Salomon曲线8.超高速切削加工技术：通常把切削速度比常规高5~10倍以上的切削叫做超高速切削。
高速切削加工技术与常规切削加工相比，在提高生产率，减低生产成本，减少热变形和切削力以及实现高精度、高质量零件加工等方面有明显优势。
特点：加工效率高、切削力小、热变形小、加工精度高、加工过程稳定、减少后续加工工序、良好的技术经济效益。
9.超高速切削刀具材料：涂层刀具、金属陶瓷刀具、立方氮化硼、聚晶金刚石。
10.防护措施：机床防护罩，工件的加紧11.电火花加工技术：（弟一种被发明）可加工材料、不可加工材料、优缺点12.超声波加工：概念、加工材料、材料13.激光加工：是一种利用材料在激光聚集照射下瞬时急剧熔化和气化，并产生很强的冲击波，是被熔化的物质爆炸式地喷溅来实现材料去除的加工技术。
现代制造技术第7章 现代制造系统
第7章 现代制造系统
2、仿真技术( Simulation Technology)
仿真的基本步骤为： 研究系统——收集数 据——建立系统模型——确定仿真算法—— 建立仿真模型——运行仿真模型——输出结 果并分析。 就仿真技术应用的对象来看， 可将制造业 中的仿真分为四类： 面向产品的仿真; 面向 制造工艺和装备的仿真; 面向生产管理的仿真; 面向企业其他环节的仿真
第7章 现代制造系统
这样，我们可以得出以下看法： CIMS是在自动化技术、信息技术及现代 制造技术的基础上，通过计算机软硬件 将企业全部生产活动所需的各种分散的 自动化系统有机地集成起来，是适应多 品种、小批量生产的总体高效率、高柔 性的智能制造系统。
第7章 现代制造系统
7.1.2 CIMS的基本组成
从系统的功能角 度考虑，一般认 为 CIMS 可 有 经 营管理信息系统、 工程设计自动化 系统、制造自动 化系统和质量保 证信息系统四个 功能分系统，以 及计算机网络和 数据库两个支撑 分系统组成。
第7章 现代制造系统
7.1.3 CIMS的递阶控制模式
CIMS是一个复杂的大系统，通常采用递阶控 制的体系模式。所谓的递阶控制即为将一个复杂 的控制系统按照其功能分解成若干层次，各层次 进行独立的控制处理，完成各自的功能。 层与层之间保持信息交换，上层对下层发出命 令，下层对上层回送命令执行结果，通过信息联 系构成完整的系统。这种控制模式减少了全局控 制的难度以及系统开发的难度，已成为当今复杂 系统的主流控制模式。
第7章 现代制造系统
CIMS/OSA 的 结 构 框 架
第7章 现代制造系统
7.1.5 我国在CIMS技术方面的进展
十年来，我国 863/CIMS 主题在“效益驱动、总体规划、 重点突破、分步实施”16字方针的指导下，CIMS在我国 的研究、开发与应用取得了重大进展，完成了一批CIMS 前沿技术的研究，开发了一批具有实用价值的 CIMS工具 产品，建立了十多个典型的CIMS应用工程。 1994 年 11 月，建立在清华大学的国家 CIMS 工程中心 获得美国制造工程师学会（SME）的CIMS应用开发“大 学领先奖”，这表明我国CIMS研究达到了国际先进水平， 我国CIMS技术得到国际社会的承认。
现代制造系统_习题集（含答案）
现代制造系统_习题集（含答案）《现代制造系统》课程习题集一、名词解释题1.计算机集成制造系统（CIMS）2.制造3.计算机集成制造4.成组技术5.相似性6.复合零件7.零件材料的相似性8.零件分类编码系统9.复合路线10.族11.数字控制12.自适应控制13.开环系统14.闭环系统15.机床零点16.柔性制造系统17.控制分辨率18.重复定位精度19.终端效应器20.装配二、论述题21.试论述对新一代制造系统能够实现目标的期望。
22.试论述制造自动化的策略。
23.试论述自动线设计与制造的考虑因素包括哪些方面。
24.试论述用复合零件法编制回转体零件成组工艺的原理。
25.试论述用复合路线法编制非回转体零件成组工艺的原理。
26.试论述FMC的技术经济效益。
27.试论述FMC在现代制造系统中的作用。
28.试简述FMS中计算机的功能。
29.试论述机器人应用应考虑的因素。
30.简述装配过程的作业的分类。
三、填空题31.制造的狭义概念是使用一系列能量，把（）的几何、物理和化学性态进行预定变化以获取（）的过程。
32.从功能上，计算机集成制造（CIM）包含一个制造企业的全部（）和（）活动。
33.制造是把生产资源特别是（）转换成最终（）的变换/转换过程。
34.提高生产率的基本策略包括：减少生产要素的（），提高制造系统的（）等。
35.提高生产率的基本策略包括：缩短单件产品的（）时间；延长制造系统的（）时间等。
36.制造系统是人、机器与装备、（）和（）的组合。
37.成组技术的主要原理是（）原理；成组技术的基本方法是（）。
38. GT在产品设计中的应用，不仅是（）的重复使用，意义更为深远的是为产品设计（）明确了方向，提供了方法和手段。
39.成组技术的效益来源于（）的（）。
40.对零件进行分类编码时，首先要将零件划分为（）和（）两类。
41.编制成组工艺的重点是（）；编制成组工艺的重点是（）。
42.根据各码位之间的关系，编码系统的结构可分为：（）、（）、混合式。
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1.制造业发展三阶段：（1）用机器代替手工，由作坊形成工厂，19世纪，英法，德美；（2）从单件生产发展成为大批量生产，泰勒：劳动分工，计件工资制；（3）当代先进制造技术：柔性化，集成化，智能化，全球化，网络化。
2.制造系统的发展历史：（1）刚性自动化（2）数控加工（3）柔性制造（4）计算机集成制造系统（5）智能制造系统。
3.制造系统（AMT）定义：制造系统是包含从惊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所组成的具有特定功能的一个有机整体。
其中，硬件包含人员、生产设备、材料、能源和各种辅助装置；软件包括制造理论、制造技术和制造信息等。
4.制造系统体系结构主要包含：先进制造工艺技术、制造自动化系统、先进制造模式等。
5.制造系统的发展趙势：（P12）近年來，制造自动化技术的研究发展迅速，其发展趋势可用“六化”简要描述，及制造全球化、制造敏捷化、制造网络化、制造虚拟化、制造智能化和制造绿色化。
6.超高速加工技术：是指采用超硕材料刀具和磨具，利用能可靠地实现高速运动的搞精度、高自动化和高柔性的制造设备，以提高切削速度来达到提高材料切除率、加工精度和加工质量的先进加工技术。
不同的工件材料、不同的加工方式有着不同的切削速度范围。
7.形成理论（P76） @3-2, Salomon 曲线&超高速切削加工技术：通常把切削速度比常规高5~10倍以上的切削叫做超高速切削。
高速切削加工技术与常规切削加工相比，在提高生产率，减低生产成本，减少热变形和切削力以及实现高精度、高质量零件加工等方面有明显优势。
特点：加工效率高、切削力小、热变形小、加工精度高、加工过程稳定、减少后续加工工序、良好的技术经济效益。
9.超高速切削刀具材料：涂层刀具、金属陶瓷刀具、立方氮化硼、聚晶金刚石。
10.防护措施：机床防护罩，工件的加紧11.电火花加工技术：（弟一种被发明）可加工材料、不可加工材料、优缺点12.超声波加工：概念、加工材料、材料13.激光加工：是一种利用材料在激光聚集照射下瞬时急剧熔化和气化，并产生很强的冲击波，是被熔化的物质爆炸式地喷溅来实现材料去除的加工技术。
现代制造系统范文
现代制造系统范文
现代制造系统是基于先进技术技术和理念，为提高制造和加工质量及效率，缩短交付时间而设计的整体系统。
现代制造系统通常以自动化设备代替传统的人工劳动，并包括一系列技术如机器控制，现代计算机技术，传感器，机械工程，电气工程，自动控制，流体动力学，信息技术和生产管理系统等。
本文将对这些技术及其在现代制造系统中的作用进行详细阐述。
首先，机器控制技术是现代制造系统中最重要的技术之一、它的基础是计算机自动控制，可以实现机器的自动操作，实现设备的自动开关，自动监控和自动调节，减少或替代人力的工作，大大提高了生产效率。
其次，现代计算机技术的发展为现代制造系统提供了更有效的信息处理能力，包括从传感器收集的信息的处理和对不同类型信息的分析，实现具有智能的控制等。
以上这些基于计算机技术的技术可以实现自动监控、质量控制和快速反应，为成品质量提供保障，同时也可以改善加工效率和准确度。
第三，传感器，机械工程，电气工程等技术是现代制造系统不可缺少的一部分。
现代制造系统
案例三：某电子制造企业的精益生产改进
总结词
精益生产、价值流分析、持续改进
详细描述
某电子制造企业通过精益生产理念和价值流分析方法，对生 产流程进行持续改进，减少了浪费和提高了效率。同时通过 不断改进员工技能和素质，提高了员工的工作满意度和生产 效率。
案例四：某机械制造企业的绿色制造实践
总结词
绿色制造、资源节约、环境友好
安全与环保设计
在设计过程中，考虑安全和环保因 素，采取相应的措施，确保生产过 程的安全性和环保性。
制造系统仿真与优化
仿真模型建立
根据实际生产过程，建立仿真模型，模拟 生产线的运行情况。
性能评估与优化
通过仿真模型，对生产线性能进行评估， 找出瓶颈和问题，进行优化设计。
预测与决策支持
通过仿真模型，对生产线可能出现的异常 情况进行预测，为决策提供支持。
提供必要的技术支持和培训，鼓励创新和技 术研发，推动制造系统的持续改进和发展。
04
现代制造系统的应用场景
汽车制造行业
自动化生产线
现代制造系统在汽车制造行业 广泛应用，包括自动化生产线 、机器人技术、物联网和大数 据分析等，以提高生产效率和
质量。
定制化生产
随着消费者对汽车外观和功能 的需求多样化，现代制造系统 能够实现定制化生产，满足不
医疗器械制造
医疗器械制造行业对产品的精度和无菌性要求严格，现代制造系统中的精密加工、无菌包 装等技术能够满足这些要求。
家居用品制造
家居用品制造行业对产品的外观和舒适性要求较高，现代制造系统能够实现个性化的定制 化生产，同时保证产品的质量和舒适性。
05
现代制造系统的挑战与未来发展
技术与人才瓶颈
技术瓶颈
现代制造系统及其应用
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Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
9
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
6.1 制造系统的基本概念
制造系统的定义 （3）制造系统的定义 1）物料流 机械加工系统输入的是原材料、毛坯或半成品及相 应的刀具、夹具、量具、润滑油、冷却液和其他辅助物料等，经 过输送、装夹、加工和检验等过程，最后输出半成品或产品（一 般还伴随切 屑的输出）。 2 ）信息流 为保证机械加工过程的正常进行，必须集成各方面 的信息，主要包括市场需求、生产任务、产品质量指标、技术要 求、 加工方法、工艺参数、设备状态等。这些信息及其交换和 处理过程构成了机械加工过程的信息系统，这个系统不断地和机 械加工过程的各种状态进行信息交换，由此对加 工过程进行管 理和控制 3）能量流 驱动机械系统运动的原动力是电能，通过电动机 将电能转化为机械能，改变原材料或毛坯的形状，完成机械 切 削加工，部分机械能转化为液压能以驱动执行元件完成特定的动 作，还有部分机械 能转化为热能被消耗掉。物流环节中的能量 还包括燃料燃烧产生的化学能。
3
Huazhong Univ. of Sci. & Tech.
6.1 制造系统的基本概念
制造系统的定义 （2） 系统的概念 韦氏大辞典将“系统”一词解释为“有组织的或被组织的整 体”，“结合着的整体所形成的各种概念和原理的综合”，“由有规 则的相互作用、相互依存的形式组成的诸要素集合”。 冯· 贝塔兰菲把系统定义为“相互作用的诸要素的综合体”。 钱学森教授把一个极其复杂的研究对象称为系统，即“系 统 是由相互作用和相互依般的若干组成部分结合而成的具有特定功 能的有机整体， 而这个系统本身又是它所从属的更大系统的组 成部分”。 系统定义为：系统是由若干可以相互区别、相互联系而又相 互作用的要素所组成，在一定的层次 结构中分布，在给定的环 境约束下为达到整体的目的而存在的有机集合体。
现代制造系统名词解释答案
现代制造系统名词解释答案1、信息系统:指的是提供经过处理的信息流和精确数据与信息的网络2、复合零件：拥有相同的代加工表面的要素的零件。
3、数控系统：自动读入载体上预先给定的数字或字符，将其译码或者进行数据处后控制机床或者其他设备，完成规定运动，实现工件加工，处理，装配等作业4、几何建模：是开发设计对象的数学描述，可在计算机上显示模型对其进行一定的操作5、软件式NC系统：采用有存储程序功能的专用计算机，由软件部分实现甚至全部数字控制功能，具有良好的柔性，可通过改变软件来更改或者扩展NC功能6、系统的优化：指的是为了实现系统目标的最高性能，选取合适的可控变量设定值7、成组单元：指的是在车间的一定生产面积上，配置一组机床或其它的生产设备和一组生产工人，用以完成一定的零件组的全部工艺过程8、控制分辨率：指的是机器人的操作控制器和定位系统细分关节工作范围为控制器可以识别的最近的空间点的距离9、分布是检测：指的是按过程顺序在关节工序上布置检测工作站的布置方式10、计算机辅助生产分析：对产品零件力学性能，物理性能，产品功能等进行分析以及考虑到成本等因素的优化设计功能11、切削过程监视：指的是在加工状态下对刀具，零件、机床的工况和切削过程状态动态变化的信息进行自动检测、处理、识别判断及状态反馈控制12、重复定位精度：是其终端手在给定的工作空间上，对目标点重复定位性能的度量二、简答题答案1、简述世界可持续发展委员会提出的绿色制造战略的主要内容不可再生资源得利用最少化，能耗最少化和空气与水污染最少化2、成组技术的本质是什么？它是通过何种手段取得效益的本质是利用了重复使用原则获得经济效益，它的效益来源于制造资源的重复使用3、简述逐点比较法的工作过程1）进行偏差判别2)进给3）偏差计算4）终点判断4、简述机器人的再现编程的步骤1）由人工控制引导机器人以较慢动作完成全部作业，并在合适位置记录机器人的关节角2）由机器人控制器编程后在现示教的全部作业动作3)若经检测，动作正确，示教作业动作完整即可5、简述朱兰质量规划三部曲的主要内容1）质量规划2）质量控制3）质量改进6、自动化装配线采用的传输方式有几种答四种，即连续传输系统；同步传输系统；异步传输系统；基础件静止系统7、什么是自动编程，适用于什么情况自动编程指的是采用计算机或编程机进行数控机床程序编制，即有计算机自动完成数值计算和零件加工程序单编写，并自动输出打印的加工程序单与蒋程序记录在穿孔纸带或其他控制介质上适用于复杂零件的编程8与柔性制造相关的技术包括哪些CAM,CAD,CAPP，自动化编程，生产预测，库存控制，生产规划与调度，以及计算机分布式控制系统9、FMC有哪些功能自动化加工功能；物料传输、存储功能；自动加工和检测的功能；自动检验、监视等功能10、灵捷制造企业的组织机构有哪些特征1）是根据订货的需求建立相应的组织机构，开展企业内外部的动态活动2)是经过培训、考核和授权的多功能交叉小组和群体/工段/集团组织方式高度协同工作的责权利统一的自治/自组织形式3）是扁平式的少层次网络管理组织11、自动化方案评审包括哪些内容1）对可行性结论和建议的复审与评价2）进行技术评审3）技术经济评价4）其他因素的评审5）确定进一步调查、实验和论证的问题和改进建议6）做出评价结论12、实施GT能给企业哪些方面带来经济效益产品标准化，产品设计质量、设备利用率、工艺装备利用率、生产自动化程度、加工质量，生产率、成本估算准确性、企业竞争能力13、自动装配线布置方式有几种四种，即转盘类，直线型，环形，单站装配线14、FMS的通信网络的结构有哪几种（见复习题）15、与普通机床相比数控机床的结构有何特点（见复习题）。
现代制造系统
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制造系统环境的变化
产品生命周期的缩短
生命周期：一个产品从开发到被淘汰所经历的时 间。
用户需求多样化、个性化 大市场和大竞争 交货期至关重要
时间是世界竞争的主要推动力。
多品种小批量生产比例增大
占制造业的80％以上。
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精益生产系统（Lean Production）
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敏捷制造
主要概念
全新的企业概念：将制造系统空间扩展 到全国，通过全美工厂网络建立信息交 流的高速公路——“虚拟企业”或“虚 拟公司”。 全新的产品概念：
柔性、模块化的产品设计方法； 利用极大丰富的通信和软件资源； “高质量”的产品。
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敏捷制造
主要概念
全新的组织管理观念：
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(a)递阶控制
(b)协同控制
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精益生产系统
简化产品开发过程（决定产品生命周期成本的90 简化产品开发过程 ％）
采用并行工程方法
传统顺序工程方法—— 周期长，不能全面考虑产品制造过程和质量保 证等。 并行工程方法——集成地、并行地设计，设计一开始就考虑产品整个生 命周期的所有因素，时间和投入减少一半，需要CAD、CAPP和CAM系 统之间信息的集成
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精益生产系统
精益生产系统特点
以“简化”为手段 简化”
简化企业的组织机构 简化产品的开发过程 简化零部件的制造过程 简化产品结构 零浪费
以“人”为中心； 为中心； 尽善尽美”为最终目标。 以“尽善尽美”为最终目标。
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现代制造系统 讲义
（2）高能束加工及复合加工技术 航空，航天，军事尖端技术，产品性能要求日 益提高，强度重量要比，精度，工作建设，功率， 小型化方面要求很高，高压，高强，腐蚀环境中— —新结构，新材料，复杂形状精密零件大量涌现— —结构形状的复杂性材料的可加工，加工精度和表 面完整性要求——一般机械加工难实现。
高能束加工技术：高能量密度的束流（激光束， 离子束，电子束）——热源——对材料或构件加 工——先进特种加工技术，可：焊接，切割，打孔， 喷涂，表面改性，刻 ，精细加工等。高能束加工： 高能束热源：高能量密度，可精密控制微焦点和高 速打扫特性：客观。材料或构件的深穿透，高速加 热学，高速冷却的全方位加工。制造工艺发展方向， 前沿领域——“21世纪加工技术”，当今科技与制 造技术相结合的产物，数控微光焊接，电火花加工， 超声波加工。
• • •
先进制造系统的运行特征 先进制造系统是在先进的生产组织模式管理 下，运用先进制造技术进行生产活动的系统，整 个系统是在缜密的计划组织下协调运行的。正是 由于先进制造系统拥有独特的组织和技术支持， 所以先进制造系统在实际、复杂的环境中表现出 了许多突出的特征。
• • 线 •
本质特点： 1 转换特性：资源转换贯穿系统的一条主 2 过程特性：资源转换本质上是一个过程、 一个面向客户需求的不断适应环境变化不断改 善和进化的动态的过程：5种要素流动：物料、 资金、价值、信息、工作流
应用：航空技术工业领域，雷达组件，铝或镁合金 压铸件，飞机大梁。 刀具：涂层TiN，TiCN（碳氮化钛），氮化铝钛 （TiAlN），CBN，Al2O3 金属陶瓷刀具材料：300~500m/min，高速精车钢和 铸铁，陶瓷刀具材料。 陶瓷刀具材料 PCD：金刚石微粉聚合而成的高品材料。 CBN；立方氮化硼硬度仅次于金刚石，热稳定性。 （1400℃） 刀柄 ：德国HSK刀柄系统，美国KM系列刀柄，重 复定位精度1μm高速下，径向跳动不超过5um。 支承：高精度，高速度，高刚度，（床身，立柱， 箱体，工作台，底座，托板，刀架。）
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1.生产：利用一系列能量把原材料转化为产品，每种能量的作用规定了物料的物理与化学特性的变化。
P12.制造：广义：包括制造企业的产品设计、材料选择、规划、制造生产、质量保证、管理和营销的一系列有内在联系的活动与运作（作业）。
狭义：指利用工具、装备或装置把原材料转换成产品/货物的生产。
P1 3.机械模式：是机械自动化的生产模式，是以机械论为主导，不承认个体的创造性和主动性。
P24.生物模式：主张摒弃机械模式的泰勒制，实行目标管理，子提出目标和要求，注重实施者的自主性，对项目提供必要的资源，明确达到的目标和验收结果。
P25.社会模式：就是主张从系统工程的观点研究人与人和部门与部门之间的交互作用，对他们执行集成系统管理，使企业形成“系统整体大于部分之和”的“相乘效果”。
P26.自然科学—社会科学一体化模式：充分利用知识、信息与自然科学—社会科学最新成果，尊重人，充分发挥人的作用，实施小组与群体/工段/集团自组织、动态快速响应和不断改进与创新的人鱼自然和谐的模式。
P27.自动化：是指把机械、电子和计算机系统用于操作和控制生产的技术。
P4 8.工厂自动化：实现机械工业各种作业的流水生产，对流水作业的设备或装置实施自动控制。
P4 9.办公自动化：是以企业/工厂的信息流自动化为目标，利用计算机提高办公效率，从而实现高效生产的经营管理业务。
P4 10.“三高”：高污染、高物耗、高能耗。
11.绿色制造(P6) ：不可再生资源的利用最少化，能耗最少化和空气与水污染最少化。
12.准时制造生产（及时生产）：即“只在需要的时候，按需要的量生产所需的产品”，这也就是Just in Time（JIT）一词所要表达的本来含义。
这种生产方式的核心是追求一种无库存的生产系统，或使库存达到最小的生产系统。
为此而开发了包括“看板”在内的一系列具体方法，并逐渐形成了一套独具特色的生产经营体系。
13.灵捷制造：是指制造系统在满足低成本和高质量的同时对变化莫测的市场需求的快速反应。
14.TCS（使顾客完全满意）：是指超越顾客的期望，适应顾客需求变化、利用需求变化和改变（或引导）需求变化，使企业成为市场竞争的赢家。
15. TQCSE 中的T有两方面的含义，一是指采用自动化技术，能缩短产品制造周期，产品上市快；二是提高生产率。
Q的含义是采用自动化系统，能提高和保证产品质量。
C的含义是采用自动化技术能有效地降低成本，提高经济效益。
S也有两方面的含义，一是利用自动化技术，更好地做好市场服务工作；二是利用自动化技术，替代或减轻制造人员的体力和脑力劳动，直接为制造人员服务。
E的含义是制造自动化应该有利于充分利用资源，减少废弃物和环境污染，有利于实现绿色制造。
16.制造过程：(P9)是指制造产品和服务的活动集合。
17.5M ：即作为生产对象的物料（Material）,包括制造产品和服务的主要原材料、配件、元器件和辅助材料；作为劳动力主体的人（Man）;作为生产资料（Machine）的设施、机器、装置和工辅具等；作为支持制造生产的相关信息、情报（Message）、知识和方法；资金（Money）18.6M：即作为生产对象的物料（Material）,包括制造产品和服务的主要原材料、配件、元器件和辅助材料；作为劳动力主体的人（Man）;作为生产资料（Machine）的设施、机器、装置和工辅具等；作为支持制造生产的相关信息、情报（Message）、知识；资金（Money）;方法（Method）.19. 学习效应又称熟练效应即在多品种小批量生产中，各种品种的生产批量是有限的，但随着操作方法的改进和熟练程度的提高，单位产品的加工工时随批量的增加而趋于降低。
20.物料流：即制造系统同环境间有物质交换，系统从外部获取原材料、坯件和配套件，输出成品货物和废弃物。
21.信息流：指的是生产组织与管理、生产计划与控制、物料转换技术/方法/程序、过程与产品评价等所需的各种信息或知识的传递与转换过程。
22.能量流：制造系统运行是一个低熵的有序过程，必须有能量才能维持其有序度。
制造系统同外界的能量输入与输出交换及系统内能量的转换和传递过程。
23.成本流:制造过程的经济学本质是资金的不断消耗和创造附加价值（社会财富）的过程。
资本的物化和劳动的物化劳动同知识、软件和服务的结合是产品货物增值。
这种附加价值的过程称为成本流。
24. 误差流又称为制造或加工误差流，指的是从原材料到最终产品各种误差的传递与变换过程。
25. 生产函数又称为生产模型，是表达生产输入与输出间数量关系的函数。
26.生产率:从生产资源转化成产品/货物过程最重要的指标。
平均生产率：是产出对生产（输入）要素之比，产用的劳动生产率为平均劳动生产率。
27.边际生产率:是单位输入的变化与总输出变化关系的表征。
28.制造的效率:制造企业常采用的效率来判定在规定的标准时间内完成给定任务的能力。
29.协调效应:由于“相乘效应”组织起来构成有机整体的现象。
30.全系统:把那些具有强自治或独立特征的组成部分，称为系统的模块，并称自治模块组成的系统为全系统。
31. 由自治模块组成的系统的系统为全系统。
全系统经常采取系统集成的模式，并有如下3个特征：（1）协调不同的自治维护领域/方面的集成。
（2）协作可以获得共生增益。
（3）协同协同地获得放大效益。
32.系统工程与分析是系统论在工程中的应用，由于背景和体验不同，有不尽相同的定义。
33.系统（抽象定义、结构定义、功能定义、动态定义）抽象定义：“系统是两个或两个以上相互关联，并可以识别的要素集合体”。
根据这一定义，从理论、逻辑、数学和辩证法不同角度研究“一般系统”。
这里主要强调系统的相关性。
结构定义：“系统是在一定的外部环境下，实现规定的目标的若干互相关联、可以识别的要素集合体。
”它主要强调系统的静态结构。
功能定义：“系统是一个接受某些输入，经作用后转换为某种输出的过程。
”它强调环境与系统间的相互作用，这是系统的转换特性。
动态定义：“系统是事物按逻辑、整体、时间进行处理的流程。
”34.所谓全寿命设计，涉及以下几个重要的寿命期因素：1）订货。
交货时间、质量、成本、介质。
2）可靠性。
故障率、物料与容差。
3）可维护性。
模块化设计和全面生产维护。
4）合用性。
诊断、预测与模块化设计。
5）可改进性。
现行设计的未来可竞争性。
6）可处理性。
危险品的处理与再循环。
35. TPM就是模块化和全面生产维护。
36. 系统的模型（物理模型、图解模型、数学模型、仿真模型）物理模型：这是一种立体表达方式，与实际事物成一定比例。
图解模型：利用各种框图、过程图、机械制图的图样、各种特性曲线或图表达系统的状态、结构和特征的形式。
数学模型：利用数学公式、函数等高度简练的本质表达方式，是表达系统的科学本质和规律的一种有效表达方式。
仿真模型：是利用计算机编程语言表达系统的参数、控制变量、约束条件的时序变化和可行方案的组合方式。
37.系统的优化:指的是为了实现系统目标的最高性能，选取合适的可控变量设定值。
38.信息技术是传感技术、计算机技术、数据结构、数据与知识库、算法、超大规模集成电路设计、计算机和计算机应用和通信技术组成的技术群。
39.信息（现代信息）的概念是经过处理后能为人接受和理解、有确定含义的情报的原材料。
40．信息系统指的是提供经处理的信息流和精确数据与信息的网络。
41.管理信息系统(P32):是能提供企业（公司）管理活动各部门和各层次的规划，实施和控制问题求解活动管理和决策精确而及时信息集成的信息系统。
42.传略信息系统(P33):是供最高管理层用的有战略规划功能的信息系统。
43.局域网络(P34):在工程数据工作站中，直接通信用的数据网络（如CNC和计算机）被称为局域网络。
44.制造系统（结构定义，转换定义，程序定义）(P34-35)结构定义：制造系统是硬件（包括生产设施—机床，夹具等）物料传送装置，工人和其他所属装置组成的统一集合体，由生产信息，知识。
技术，方法和软件支持它。
根据系统的转换定义，制造系统可定义为生产资源，特别是原材料转换成最终产品的转换或者变换过程。
从系统的程序（流程）定义看，把制造系统看成生产的运作程序，即制造的管理系统。
45 IMS （P35）：指的是指接受指令，生产要求的产品和按时或尽可能快地发出产品的程序。
46 MLT（制造时间）（P36）：指的是一批同种产品或零件完成制造所需的时间。
47制造能力（PC）:一个工厂或生产单位可能的最大（生产）输出率，以吨，台或件计。
48制造自动化（P39）:指的是利用机械，电子和计算机技术实现操作与生产控制自动化和经营管理自动化。
49制造过程件（WIP)（P39）又称在制件，其含义是正在加工，处理，装配或滞留在两个工序（设备）间的制件数量。
50刚性自动化（P40）:是指按工艺流程不变顺序地布置设施与设备的自动化。
51可编程自动化：是指其装备能适应不同品种制造，加工顺序决定于控制的程序，是可变顺序的自动化。
52柔性自动化：制造系统对外部因素变化的顺应性和对内部因素变化的适应性。
53顺应性：是指对市场需求变化的有效响应能力。
54适应性：是指系统容错能力与可靠性和稳定性。
55可重组性：指的是一种可按规划与设计规定变化，利用子系统、模块或组元重新排列、变形、更替、剪裁和革新等手段改变系统的布置，更新过程，变换功能，改变输出量，以迅速适应市场变化的能力。
56可重组制造系统简称RMS：一种能按市场需求变化和系统规划与设计规定，以重排（重新组态）、变形、重复利用和更新系统组态或子系统的方式，短的设计建造时间和斜升时间，高的质量和投资效益，快速调整制造过程、制造功能和制造生产能力的可变制造系统。
57大规模生产导致的经济效益简称规模经济：是指在一定的定量范围内，随着产量的增加，平均成本不断降低的事实。
规模经济是由于一定的定量的范围内，固定成本可以认为变化不大，那么新增的产品就可以分担更多的固定成本，从而使总成本下降。
58 大系统：是指“在整个时间上，（系统的）功能要求数大于10个或更多。
59 相似性：是指不同类型、不同层次的系统间存在某些共有的物理、化学、生物性或功能等方面的具体属性或特点。
60 零件分类编码系统:是指用字符（数字、字母或符号）对零件各种特征或属性进行描述、识别的一套特定规则。
61 链式结构：各码位的特征或属性具有独立含义，与前位或后位码无关。
62 树式结构：码位之间是递阶隶属关系，即除第一码位内的特征码外，其后各码位特征含义都要根据前一位确定，因此形成树状分枝。
63 混合结构：系统中部分分码位链式、部分为树式，故称混合结构。
64 Opitz系统：是一种零件分类编码系统。
由9位十进制数字代码组成，前5位为主码，表示零件几何形状的特征，称形成码。