制造自动化技术

制造自动化技术的发展历程
?1952 年美国麻省理工学院研制出的第一台数 控铣床揭开了柔性自动化的序幕， 70 年代初 柔性自动化进人了生产实用阶段；近 20 多年 来，柔性自动化有了飞速的发展，从单台数 控机床到加工中心、 DNC 、柔性制造单元、 柔性制造系统和计算机集成制造系统，到 90 年代更是向敏捷化、网络化、虚拟化、智能 化等方向发展。
制造自动化的广义内涵
?(3) 在范围方面，制造自动化不仅涉及到具体 生产制造过程，而是涉及产品生命周期所有 过程。
本节讲述的主要内容
?制造自动化的定义及内涵
?制造自动化的组成及所涉及的学科
?制造自动化技术的发展历程 ?制造自动化技术的国内外研究现状 ?制造自动化的关键技术 ?制造自动化技术的发展趋势
制造自动化的广义内涵
?(1) 在形式方面，制造自动化有三个方面的含 义：
?①代替人的体力劳动。 ?②代替或辅助人的脑力劳动。 ?③制造系统中人、机及整个系统的协调、管
理、控制和优化。
制造自动化的广义内涵
?(2) 在功能方面，制造自动
化代替人的体力劳动或脑 力劳动仅仅是制造自动化 功能目标体系的一部分。 制造自动化的功能目标是 多方面的，已形成一个有 机体系。此体系可用如右 图所示的功能目标模型描 述。
或称为“小制造概念”，如机械加工过程； ?另一个是广义制造概念，包括产品整个生命周
期过程，又称为“大制造概念”。实际应用中， 两者皆在使用，其概念范围视具体情况而定。
制造自动化的定义及内涵
?自动化－－是美国人D.S.Harder于1936年提 出的。当时他在通用汽车公司工作，他认为 在一个生产过程中，机器之间的零件转移不 用人去搬运就是“自动化”。这实质是早期 制造自动化的概念。
制造自动化技术的发展历程Fra Baidu bibliotek
?第二台阶：数控加工，包括数控（ NC ）和计算机 数控（ CNC ）。本台阶中的数控 ( NC ）在 50 一 70 年代发展迅速并已成熟，但到了 70 一 80 年代， 由于计算机技术的迅速发展，它迅速被计算机数控 ( CNC ）取代。数控加工设备包括数控机床、加工 中心等。数控加工的特点是柔性好、加工质量高， 适应于多品种、中小批量（包括单件产品）的生产。 引人的新技术包括数控技术、计算机编程技术等。
制造自动化技术涉及的学科范围
?制造自动化技术涉及的学科范围很宽，其核 心仍是制造科学和技术，其学科领域主要有： 系统工程学、设计与制造科学、质量控制工 程、信息科学、计算机科学、人机工程学、 生产管理、自动控制理论、运筹学、工业工 程、规划论、电气工程、技术经济学 等。
本节讲述的主要内容
?制造自动化的定义及内涵 ?制造自动化的组成及所涉及的学科
第四章 制造自动化技术
第一节 制造自动化技术概述
本节讲述的主要内容
?制造自动化的定义及内涵
?制造自动化的组成及所涉及的学科 ?制造自动化技术的发展历程 ?制造自动化技术的国内外研究现状 ?制造自动化的关键技术 ?制造自动化技术的发展趋势
制造自动化的定义及内涵
?制造自动化＝制造＋自动化 ?制造－－目前对制造有两种理解： ?一是通常的制造概念，指产品的“制作过程”
化、集成化生产方式。 ? 1760 年由于蒸汽机的出现而导致的工业革命揭开
了工业化的序幕，从此使制造技术进人了第一阶段。
制造自动化技术的发展历程
?20 世纪初，泰勒提出了以劳动分工为基础的科学管 理理论，继而福特运用泰勒的理论，找到了克服单 件生产方式弱点的方法，在福特汽车公司实现了流 水装配线生产，从此开始了代表本世纪工业文明的、 以高效自动化专用设备和流水线生产为特征的大量 生产方式。到 20 世纪中期，这种生产方式发展到 了顶峰。随着科学技术的发展，新产品不断出现， 产品的复杂程度也随之增高，而产品的市场寿命却 日益缩短，使大量生产方式受到巨大的挑战。
? 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。
?制造自动化技术的发展历程
?制造自动化技术的国内外研究现状 ?制造自动化的关键技术 ?制造自动化技术的发展趋势
制造生产和制造自动化的发展简史
制造自动化技术的发展历程
?回顾历史，制造自动化技术服务的生产模式经历了 三个主要发展阶段 :
?1 ．用机器代替手工，从作坊形成工厂。 ?2 ．从单件生产方式发展到大量生产方式。 ?3 ．从大量生产方式发展到多品种、小批量的柔性
TQCSE模型 T表示时间(Time)， Q表示质量(Quality)， C表示成本(Cost)， S表示服务(Service)， E表示环境友善性
(Environment)。
制造自动化的广义内涵
? 在TQCSE 模型中：
? 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。
制造自动化的定义及内涵
?制造自动化 (以下简称自动化 )的概念是一个动态发 展过程。
?过去，人们对自动化的理解或者说自动化的功能目 标是以 机械的动作代替人力操作，自动地完成特定 的作业 。这实质上是自动化代替人的体力劳动的观 点。
?后来随着电子和信息技术的发展，特别是随着计算 机的出现和广泛应用，自动化的概念已扩展为 用机 器(包括计算机 )不仅代替人的体力劳动而且还代替 或辅助脑力劳动，以自动地完成特定的作业。
制造自动化技术的发展历程
分析上述生产模式的发展历史和发展趋势， 可以看出，制造自动化的历史和发展可分为五个台 阶。
制造自动化技术的发展历程
?第一台阶：刚性自动化，包括刚性自动线和 自动单机。本台阶在 20 世纪 40 一 50 年代 已相当成熟。应用传统的机械设计与制造工 艺方法，采用专用机床和组合机床、自动单 机或自动化生产线进行大批量生产。其特征 是高生产率和刚性结构，很难实现生产产品 的改变。引人的新技术包括继电器程序控制、 组合机床等。
制造自动化的组成
? 广义地讲，自动化制造系统是由一定范围的 被加工对象、一定柔性和自动化水平的各种 装备和高素质的人员组成的一个有机整体。 自动化制造系统具有五个典型组成部分：
? 一定范围的被加工对象； ? 具有一定技术水平和决策能力的人； ? 信息流及其控制系统； ? 能量流及其控制系统： ? 物料流及物料处理系统。