數(shù)字化設(shè)計與先進制造系統(tǒng)Email：數(shù)字化設(shè)計與先進制造系統(tǒng)1CAX：CAD計算機輔助設(shè)計CAE計算機輔助工程CAPP計算機輔助工藝設(shè)計CAM計算機輔助制造CAFD計算機輔助工裝設(shè)計5CADCAECAPPCAMCAFD產(chǎn)品策劃設(shè)計開發(fā)樣件生產(chǎn)生產(chǎn)質(zhì)量檢驗進入市場產(chǎn)品生命周期CAX：CAD計算機輔助設(shè)計CAE計算機輔助工程CAPP2CAPP：計算機輔助工藝設(shè)計工藝設(shè)計的主要內(nèi)容：1.選擇機床2.選擇刀具3.確定定位裝夾方案4.確定工序步驟5.確定切削參數(shù)6.生成工藝文件7.數(shù)控編程準備6CAPP：計算機輔助工藝設(shè)計工藝設(shè)計的主要內(nèi)容：635DFX：designforX面向X的設(shè)計DFM：designforManufacturingDFA：designforAssemblyDFC：designforCostDFQ：designforQualityDFE：designforEnvironment5DFX：designforX面向X的設(shè)計DFM：de4知識經(jīng)濟對制造的影響信息技術(shù)改變了人類的生活需求呈現(xiàn)個性化、多樣化需求市場多變、快變?nèi)蚪?jīng)濟一體化，必須參與世界競爭競爭異地制造、合作制造、24小時不間斷制造成為可能企業(yè)生存關(guān)鍵--核心能力、快速響應(yīng)能力合作與競爭并存成為趨勢知識成為重要的制造資源資源3知識經(jīng)濟對制造的影響信息技術(shù)改變了人類的生活354必須快速生產(chǎn)出市場需要的產(chǎn)品生產(chǎn)的瓶頸變成了產(chǎn)品快速創(chuàng)新決定產(chǎn)品成本和利潤的主要因素是新產(chǎn)品中所含知識及創(chuàng)新的價值新的資源利用方式－－異地資源利用新的企業(yè)－－學習型企業(yè)新的競爭方式－－培養(yǎng)核心能力、合作新的生產(chǎn)方式、新的技術(shù)解決方案：先進制造技術(shù)+先進制造模式知識經(jīng)濟時代的制造4必須快速生產(chǎn)出市場需要的產(chǎn)品解決方案：先進制造技術(shù)+先進制6制造企業(yè)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變1）用機器代替手工，從作坊形成工廠

18世紀末機器在英國誕生，先后傳人法國、德國和美國。2）從單件生產(chǎn)方式發(fā)展成大量生產(chǎn)方式泰勒：以勞動分工和計件工資制為基礎(chǔ)的科學管理。福特：零件互換技術(shù)，1913年建立了具有劃時代意義的汽車裝配生產(chǎn)線。3）柔性化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的現(xiàn)代制造技術(shù)柔性制造系統(tǒng)、計算機集成制造系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)化制造、智能制造系統(tǒng)、及時生產(chǎn)、精良生產(chǎn)、敏捷制造……5制造企業(yè)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變1）用機器代替手工，從作坊形成工廠576687單品種大批量扁平網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、自主管理動態(tài)團隊組織價格低廉生產(chǎn)規(guī)模標準產(chǎn)品職能分工實用耐久生產(chǎn)方式變革柔性制造設(shè)備快速產(chǎn)品創(chuàng)新并行工作方式快速相應(yīng)市場滿足個性愛好多品種小批量多層次遞階控制結(jié)構(gòu)、固定組織7單品種大批量扁平網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、自主管理動態(tài)團隊組織價格低廉生產(chǎn)9先進制造技術(shù)現(xiàn)代設(shè)計（并行、反求、CAD/CAM等）精密成型（Netshape）高速切削、超精加工、特種加工（水、激光）快速原型擬實加工自動化技術(shù)、檢測技術(shù)集成制造技術(shù)先進制造模式精益生產(chǎn)LeanProduction(LP)

敏捷制造AgileManufacturing仿生制造BionicManufacturing

智能制造IntelligenceManufacturing柔性制造FlexibleManufacturing

綠色生產(chǎn)Clean(Green)Manufacturing10先進制造技術(shù)現(xiàn)代設(shè)計（并行、反求、CAD/CAM等）先進制造10綠色生產(chǎn)Clean(Green)Manufacturing綠色產(chǎn)品的標志綠色產(chǎn)品是指生產(chǎn)過程及其本身節(jié)能、節(jié)水、低污染、低毒、可再生、可回收的一類產(chǎn)品，它也是綠色科技應(yīng)用的最終體現(xiàn)。22綠色產(chǎn)品就是在其生命周期全程中，符合環(huán)境保護要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率高、能源消耗低的產(chǎn)品，主要包括企業(yè)在生產(chǎn)過程中選用清潔原料、采用清潔工藝；用戶在使用產(chǎn)品時不產(chǎn)生或很少產(chǎn)生環(huán)境污染；產(chǎn)品在回收處理過程中很少產(chǎn)生廢棄物；產(chǎn)品應(yīng)盡量減少材料使用量，材料能最大限度地被再利用；產(chǎn)品生產(chǎn)最大限度地節(jié)約能源，在其生命周期的各個環(huán)節(jié)所消耗的能源應(yīng)達到最少。綠色產(chǎn)品的第一個環(huán)節(jié)是設(shè)計。綠色產(chǎn)品要求產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)、環(huán)境行為優(yōu)。綠色產(chǎn)品的第二個環(huán)節(jié)是生產(chǎn)過程。要求實現(xiàn)無廢少廢、綜合利用和采用清潔生產(chǎn)工藝。綠色產(chǎn)品的第三個環(huán)節(jié)是產(chǎn)品本身的品質(zhì)。比一般產(chǎn)品更體現(xiàn)以人為本、提高舒適度和健康保護及環(huán)境保護程度。綠色產(chǎn)品的第四個環(huán)節(jié)是廢棄物便于處置。綠色生產(chǎn)Clean(Green)Manufacturi11設(shè)計階段制造階段材料采購其它階段費用

產(chǎn)品成本的決定因素構(gòu)成及實際成本消耗構(gòu)成示意圖70%6%20%36%7%40%3%18%成本的決定因素實際成本消耗Boothroyd引用福特公司的報告表明，盡管產(chǎn)品設(shè)計和工藝費用只占整個產(chǎn)品費用的6%，卻影響了總費用的70%以上。設(shè)計階段對產(chǎn)品生命周期的巨大影響1設(shè)計階段制造階段材料采購其它階段費用產(chǎn)品成本的決定因素構(gòu)成12并行工程并行工程（ConcurrentEngineering）20世紀50年代~20世紀60年代基于產(chǎn)品功能和成本的競爭——物美價廉20世紀70年代~20世紀80年代增加了對質(zhì)量的關(guān)注20世紀80年代末~20世紀90年代初在質(zhì)量和成本的基礎(chǔ)上增加了產(chǎn)品開發(fā)時間2并行工程并行工程（ConcurrentEngineerin133產(chǎn)品設(shè)計工藝規(guī)劃加工裝配市場需求無法加工裝配困難串行產(chǎn)品開發(fā)模式3產(chǎn)品設(shè)計工藝規(guī)劃加工裝配市場需求無法加工串行產(chǎn)品開發(fā)模式144串行開發(fā)模式的重大缺陷忽視了不相鄰活動之間的交流和協(xié)調(diào)，形成以部門利益為重而不考慮全局最優(yōu)化的“拋過墻式”工作環(huán)境；各部門對產(chǎn)品開發(fā)整體過程缺乏綜合考慮，造成局部最優(yōu)而非全局最優(yōu)；上下游矛盾與沖突不能及時得到調(diào)解；開發(fā)時間加長，成本提高。4串行開發(fā)模式的重大缺陷忽視了不相鄰活動之間的交流和協(xié)調(diào)，形1551988年，美國防御分析研究院（IDA），提出并行工程的概念：并行工程是對產(chǎn)品及相關(guān)過程（包括制造過程和支持過程）進行并行、一體化設(shè)計的一種系統(tǒng)化工作模式。這種工作模式力圖使開發(fā)者從一開始就考慮到產(chǎn)品全生命周期的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進度和用戶需求。注：支持過程——包括對制造過程的支持（原材料的獲取,中間產(chǎn)品的庫存，工藝過程設(shè)計，生產(chǎn)計劃制定…）和使用過程的支持（產(chǎn)品銷售，使用維護，售后服務(wù)，產(chǎn)品報廢后的處理…）51988年，美國防御分析研究院（IDA），提出166并行工程的含義并行工程是一個關(guān)于設(shè)計過程的方法，它需要在設(shè)計中全面地考慮到相關(guān)過程的各種問題，但并非包括制造過程等其它過程。它要求所有設(shè)計工作要在生產(chǎn)開始前完成，并不是要求在設(shè)計產(chǎn)品的同時就進行生產(chǎn)。并行工程不是指同時或交錯地完成設(shè)計和生產(chǎn)任務(wù)，而是指對產(chǎn)品及其下游過程進行并行設(shè)計，不能隨意消除一個完整工程過程中現(xiàn)存的、順序的、向前傳遞信息的任一必要階段。并行工程是對設(shè)計過程的集成，是企業(yè)集成的一個側(cè)面，它企圖做到的是優(yōu)化設(shè)計，依靠集成各學科專業(yè)人員的智慧做到設(shè)計一次成功。6并行工程的含義并行工程是一個關(guān)于設(shè)計過程的方法，它需要在設(shè)1788189919101020并行工程的特點Concurrence并行性：產(chǎn)品設(shè)計與其后續(xù)相關(guān)過程在同一時間框架內(nèi)并行處理；Constrains約束性：在充分考慮產(chǎn)品設(shè)計約束的同時引入其后續(xù)相關(guān)過程約束；Coordination協(xié)調(diào)性：對產(chǎn)品設(shè)計及其后續(xù)相關(guān)過程進行統(tǒng)一協(xié)調(diào)和管理；Consensus一致性：產(chǎn)品設(shè)計過程中的所有重大決策都要建立在工作組成員意見一致的基礎(chǔ)上；Computerization計算機性：產(chǎn)品設(shè)計需要在計算機及其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)支持下實現(xiàn)集成和并行。14并行工程的特點Concurrence并行性：產(chǎn)品設(shè)計與其后21并行工程應(yīng)避免的幾個誤解CE是設(shè)計與制造的并行或同步CE是設(shè)計活動的并發(fā)或并行CE是一種管理模式CE是對其他幾種生產(chǎn)模式的否定CE不能稱之為生產(chǎn)模式，而是一種新的產(chǎn)品開發(fā)模式不是通過簡單的并行來縮短產(chǎn)品開發(fā)周期,而是通過過程分解、IPT（集成產(chǎn)品開發(fā)團隊）成員之間的信息和知識共享等方法,打破傳統(tǒng)的專業(yè)壁壘,增加設(shè)計活動間的協(xié)作,從而獲取更高的效益科學的管理思想和先進技術(shù)的集成15并行工程應(yīng)避免的幾個誤解CE是設(shè)計與制造的并行或同步CE不能22202023提高設(shè)計效率，縮短產(chǎn)品上市時間據(jù)調(diào)查，傳統(tǒng)方式的設(shè)計者在查找信息和處理信息上花費30%-70%的時間尋找信息、檢索信息等。提高設(shè)計與制造數(shù)據(jù)的準確性、一致性和安全性

PDM系統(tǒng)的版本管理功能能夠保證所有參與同一項目的人員采用同一最新數(shù)據(jù)來工作，避免了設(shè)計上的重復(fù)和不一致。部門之間的信息共享、信息再利用

PDM的優(yōu)點21提高設(shè)計效率，縮短產(chǎn)品上市時間PDM的優(yōu)點2124面向X的設(shè)計DFX：X代表了產(chǎn)品生命周期中的所有因素，包括制造、裝配、拆卸、檢測、維護、測試、回收、可靠性、質(zhì)量、成本、安全性以及環(huán)境保護等。22面向X的設(shè)計DFX：X代表了產(chǎn)品生命周期中的所有因素25CIM概念CIM：ComputerIntegratedManufacturingCIM一詞是由美國的JosephHarrington博士于1973年著書《ComputerIntegratedManufacturing》從而提出的。CIM的基本觀點：系統(tǒng)(集成化)觀點：企業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié),即從市場分析、產(chǎn)品設(shè)計、加工制造、經(jīng)營銷售到售后服務(wù)的全部生產(chǎn)活動是一個不可分割的整體，要緊密連接，統(tǒng)一考慮。信息化觀點：整個生產(chǎn)過程實質(zhì)上是一個數(shù)據(jù)的采集、傳遞和加工處理的過程。最終形成的產(chǎn)品可以看作是數(shù)據(jù)的物質(zhì)表現(xiàn)。30CIM概念3026CIM概念CIM：ComputerIntegratedManufacturingCIM一詞是由美國的JosephHarrington博士于1973年著書《ComputerIntegratedManufacturing》從而提出的。CIM的基本觀點：系統(tǒng)(集成化)觀點：企業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié),即從市場分析、產(chǎn)品設(shè)計、加工制造、經(jīng)營銷售到售后服務(wù)的全部生產(chǎn)活動是一個不可分割的整體，要緊密連接，統(tǒng)一考慮。信息化觀點：整個生產(chǎn)過程實質(zhì)上是一個數(shù)據(jù)的采集、傳遞和加工處理的過程。最終形成的產(chǎn)品可以看作是數(shù)據(jù)的物質(zhì)表現(xiàn)。30CIM概念3027CIMS是將信息技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)和制造技術(shù)相結(jié)合，并應(yīng)用于企業(yè)產(chǎn)品全生命周期（從市場需求分析到最終報廢處理）的各個階段；通過信息集成、過程優(yōu)化及資源優(yōu)化，實現(xiàn)物流、信息流、價值流的集成和優(yōu)化運行，達到人（組織、管理）、經(jīng)營和技術(shù)三要素的集成，以加強企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)T（時間）、Q（質(zhì)量）、C（成本）、S（服務(wù)）、E（環(huán)境），從而提高企業(yè)的市場應(yīng)變能力和競爭能力。31CIMS是將信息技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)和制造技術(shù)相結(jié)合281.2.2CIMs目標(1)縮短產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)周期，快速響應(yīng)市場：以時間求效益，以速度求競爭，占領(lǐng)市場。(2)降低產(chǎn)品成本，減少庫存：以成本求效益，以價格求競爭，占領(lǐng)市場。(3)提高產(chǎn)品質(zhì)量：以質(zhì)量求效益，以質(zhì)量求競爭，贏得信譽，占領(lǐng)市場。(4)增加生產(chǎn)柔性，提高設(shè)備利用率：以最小資源獲最大效益，向設(shè)備要效益。(5)提高企業(yè)制造與管理水平，保持整體實力：保持長期效益，未來競爭能力。351.2.2CIMs目標3529自動化－－是美國人D.S.Harder于1936年提出的。當時他在通用汽車公司工作，他認為在一個生產(chǎn)過程中，機器之間的零件轉(zhuǎn)移不用人去搬運就是“自動化”。這實質(zhì)是早期制造自動化的概念。制造自動化(以下簡稱自動化)的概念是一個動態(tài)發(fā)展過程。過去，人們對自動化的理解或者說自動化的功能目標是以機械的動作代替人力操作，自動地完成特定的作業(yè)。這實質(zhì)上是自動化代替人的體力勞動的觀點。后來隨著電子和信息技術(shù)的發(fā)展，特別是隨著計算機的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，自動化的概念已擴展為用機器(包括計算機)不僅代替人的體力勞動而且還代替或輔助腦力勞動，以自動地完成特定的作業(yè)。

3自動化－－是美國人D.S.Harder于1936年提出的。當30

廣義地講，自動化制造系統(tǒng)是由一定范圍的被加工對象、一定柔性和自動化水平的各種裝備和高素質(zhì)的人員組成的一個有機整體。自動化制造系統(tǒng)具有五個典型組成部分：一定范圍的被加工對象；具有一定技術(shù)水平和決策能力的人；信息流及其控制系統(tǒng)；能量流及其控制系統(tǒng)：物料流及物料處理系統(tǒng)。5制造自動化的組成廣義地講，自動化制造系統(tǒng)是由一定范圍的被加工對象、一定柔性31TQCSE模型T表示時間(Time)，Q表示質(zhì)量(Quality)，C表示成本(Cost)，S表示服務(wù)(Service)，E表示環(huán)境友善性(Environment)。在TQCSE模型中：T有兩方面的含義，一是指采用自動化技術(shù)，能縮短產(chǎn)品制造周期，產(chǎn)品上市快；二是提高生產(chǎn)率。Q的含義是采用自動化系統(tǒng)，能提高和保證產(chǎn)品質(zhì)量。C的含義是采用自動化技術(shù)能有效地降低成本，提高經(jīng)濟效益。S也有兩方面的含義，一是利用自動化技術(shù)，更好地做好市場服務(wù)工作；二是利用自動化技術(shù)，替代或減輕制造人員的體力和腦力勞動，直接為制造人員服務(wù)。E的含義是制造自動化應(yīng)該有利于充分利用資源，減少廢棄物和環(huán)境污染，有利于實現(xiàn)綠色制造。制造自動化功能模型4TQCSE模型在TQCSE模型中：制造自動化功能模型4321952年美國麻省理工學院研制出的第一臺數(shù)控銑床揭開了柔性自動化的序幕，70年代初柔性自動化進人了生產(chǎn)實用階段；近20多年來，柔性自動化有了飛速的發(fā)展，從單臺數(shù)控機床到加工中心、DNC（DistributedNumericalControl分布式數(shù)控）、柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)和計算機集成制造系統(tǒng)，到90年代更是向敏捷化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、智能化等方向發(fā)展。制造自動化技術(shù)的發(fā)展歷程61952年美國麻省理工學院研制出的第一臺數(shù)控銑床揭開了柔性33制造自動化技術(shù)的發(fā)展歷程第一臺階：剛性自動化，包括剛性自動線和自動單機。本臺階在20世紀40一50年代已相當成熟。應(yīng)用傳統(tǒng)的機械設(shè)計與制造工藝方法，采用專用機床和組合機床、自動單機或自動化生產(chǎn)線進行大批量生產(chǎn)。其特征是高生產(chǎn)率和剛性結(jié)構(gòu)，很難實現(xiàn)生產(chǎn)產(chǎn)品的改變。引人的新技術(shù)包括繼電器程序控制、組合機床等。7制造自動化技術(shù)的發(fā)展歷程第一臺階：剛性自動化，包括剛性自動線34制造自動化技術(shù)的發(fā)展歷程第二臺階：數(shù)控加工，包括數(shù)控（NC）和計算機數(shù)控（CNC）。本臺階中的數(shù)控(NC）在50一70年代發(fā)展迅速并已成熟，但到了70一80年代，由于計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，它迅速被計算機數(shù)控(CNC）取代。數(shù)控加工設(shè)備包括數(shù)控機床、加工中心等。數(shù)控加工的特點是柔性好、加工質(zhì)量高，適應(yīng)于多品種、中小批量（包括單件產(chǎn)品）的生產(chǎn)。引人的新技術(shù)包括數(shù)控技術(shù)、計算機編程技術(shù)等。8制造自動化技術(shù)的發(fā)展歷程第二臺階：數(shù)控加工，包括數(shù)控（NC35制造自動化技術(shù)的發(fā)展歷程第三臺階：柔性制造。本臺階特征是強調(diào)制造過程的柔性和高效率。適應(yīng)于多品種、中小批量的生產(chǎn)。涉及的主要技術(shù)包括成組技術(shù)(GT)、計算機直接數(shù)控和分布式數(shù)控(DNC)、柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)、柔性加工線(FML)、離散系統(tǒng)理論和方法、仿真技術(shù)、車間計劃與控制、制造過程監(jiān)控技術(shù)、計算機控制與通信網(wǎng)絡(luò)等等。9制造自動化技術(shù)的發(fā)展歷程第三臺階：柔性制造。本臺階特征是強調(diào)36制造自動化技術(shù)的發(fā)展歷程第四臺階：計算機集成制造（CIM）和計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）。CIMS既可看作是制造自動化發(fā)展的一個新階段，又可看作是包含制造自動化系統(tǒng)的一個更高層次的系統(tǒng)。CIMS在80年代以來得到迅速發(fā)展，而今正方興未艾。其特征是強調(diào)制造全過程的系統(tǒng)性和集成性，以解決現(xiàn)代企業(yè)生存與竟爭的TQCS問題，即產(chǎn)品上市快（Time）、質(zhì)量好（Quality）、成本低（cost）和服務(wù)好(Service）。CIMS涉及的學科和技術(shù)非常廣泛，包括現(xiàn)代制造技術(shù)、管理技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)和系統(tǒng)工程技術(shù)等。10制造自動化技術(shù)的發(fā)展歷程第四臺階：計算機集成制造（CIM37制造自動化技術(shù)的發(fā)展歷程第五臺階：新的制造自動化模式，如智能制造、敏捷制造、虛擬制造、網(wǎng)絡(luò)制造、全球制造、綠色制造等。上述新的制造自動化模式是在20世紀末提出并開展研究的，是制造自動化面向21世紀的發(fā)展方向。11制造自動化技術(shù)的發(fā)展歷程第五臺階：新的制造自動化模式，如智能38將加工程序翻譯成便于計算機處理的格式包括刀具補償（長度、半徑、磨損補償）、速度計算和輔助指令的處理經(jīng)插補運算可確定各坐標軸的進給速度、方向和位移量，并以脈沖信號的方式傳輸給伺服系統(tǒng)。傳輸主軸的變速、換向、啟停；刀具的選擇和交換；工件夾緊和松開、冷卻液啟停等輔助指令數(shù)控機床的基本運行原理將加工程序翻譯成便于計算機處理的格式包括刀具補償（長度、半徑39x-y數(shù)控拖板變頻主軸機床本體數(shù)控系統(tǒng)及其操作面板行程開關(guān)控制電柜Z軸伺服電機x-y數(shù)控拖板變頻主軸機床本體數(shù)控系統(tǒng)及其操作面板行程開關(guān)控40數(shù)控柜刀庫和換刀機構(gòu)立柱主軸箱操作面板工作臺裝置床身26數(shù)控柜刀庫和換刀機構(gòu)立柱主軸箱操作面板工作臺裝置床身2641加工中心的分類無機械手的加工中心帶刀庫、機械手的加工中心刀庫轉(zhuǎn)塔式加工中心按換刀形式分

可裝20把刀的無臂式ATC刀具庫可裝24把刀的有臂式ATC刀具庫可裝32把刀的有臂式刀具庫28加工中心的分類無機械手的加工中心帶刀庫、機械手的加工中心42

工業(yè)機器人的組成操作機（執(zhí)行機構(gòu)）手部：用于抓取對象，有夾持式、吸附式等不同結(jié)構(gòu)腕部：聯(lián)接手部和手臂部件，用以調(diào)整手部姿態(tài)和方位臂部：承載負荷，改變空間位置機身：支撐臂部部件，擴大臂部活動和作業(yè)范圍機座及行走機構(gòu)：機器人基礎(chǔ)件，確定或改變機器人位置驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)完成規(guī)定作業(yè)，提供動力和運動。控制系統(tǒng)

控制機器人按給定的程序動作，記憶示教指令，再現(xiàn)示教信息。是機器人的大腦。智能系統(tǒng)是機器人的感受系統(tǒng)，由感知和決策兩部分組成。34工業(yè)機器人的組成3443工業(yè)機器人的分類--按結(jié)構(gòu)形式分直角坐標機器人有三個正交平移坐標軸,各個坐標軸運動獨立（圖a）；圓柱坐標機器人有一個旋轉(zhuǎn)軸和兩個平移軸（圖b）；關(guān)節(jié)機器人類似人手臂，由各關(guān)節(jié)組成，可實現(xiàn)三個方向旋轉(zhuǎn)運動（圖c）；球坐標機器人有兩個旋轉(zhuǎn)軸和一個平移軸（圖d）。35工業(yè)機器人的分類--按結(jié)構(gòu)形式分3544AGV自動導(dǎo)向小車AGV是無人搬運車（AutomatedGuidedVehicle）RGV有軌導(dǎo)向車（RailGuidedVehicle）ＡＧＶ的基本概念根據(jù)美國物流協(xié)會定義，AGV（AutomatedGuidedVehicle）是指裝備有電磁或光學導(dǎo)引裝置，能夠按照規(guī)定的導(dǎo)引路線行駛，具有小車運行和停車裝置、安全保護裝置以及具有各種移載功能的運輸小車。我國國家標準《物流術(shù)語》中，對AGV的定義為：AGV：裝有自動導(dǎo)引裝置，能夠沿規(guī)定的路徑行駛，在車體上具有編程和停車選擇裝置、安全保護裝置以及各種物料移載功能的搬運車輛。AGVS：多臺AGV小車和自動導(dǎo)向系統(tǒng)、自動裝卸系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、安全系統(tǒng)在控制系統(tǒng)的統(tǒng)一指揮下，組成一個柔性化的自動搬運系統(tǒng)，稱為自動導(dǎo)引車系統(tǒng)，簡稱AGVS。。37AGV自動導(dǎo)向小車AGV是無人搬運車（AutomatedG4515％

95％調(diào)整、裝夾、對刀、檢測等切削30％

70％加工時間

運輸與等待時間制造周期加工時間多品種、中小批量生產(chǎn)的時間分配柔性制造15％9546柔性制造系統(tǒng)2定義根據(jù)“中華人民共和國國家軍用標準”有關(guān)“武器裝備柔性制造系統(tǒng)術(shù)語”的定義，F(xiàn)MS被定義為：“柔性制造系統(tǒng)（FlexibleManufacturingSystem）是數(shù)控加工設(shè)備、物料運儲裝置和計算機控制系統(tǒng)等組成的自動化制造系統(tǒng)。它包括多個柔性制造單元，能根據(jù)制造任務(wù)或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速進行調(diào)整，適用于多品種、中小批量生產(chǎn)。”美國制造工程師協(xié)會的計算機輔助系統(tǒng)和應(yīng)用協(xié)會把柔性制造系統(tǒng)定義為：“使用計算機控制柔性工作站和集成物料運儲裝置來控制并完成零件族某一系列工序的，或所有工序的一種集成制造系統(tǒng)。柔性制造系統(tǒng)2定義475FMS的組成示意圖自動倉庫工廠計算機中央計算機物流控制計算機運輸小車加工單元1加工單元2加工單元n信息傳輸網(wǎng)絡(luò)工夾具站柔性制造系統(tǒng)原理框圖5FMS的組成示意圖自動倉庫工廠計算機中央計算機物流控制計算4861、中央管理和控制計算機

接收來自工廠主計算機的指令，對整個FMS實行監(jiān)控2、物流控制計算機對自動化倉庫、無人輸送臺車、加工毛坯和成品、加工用的刀具和夾具等實行集中管理和控制3、自動化倉庫

對毛坯、半成品或成品等進行自動調(diào)用和儲存4、無人運輸小車行走于機床、自動化倉庫、中央刀具庫之間的自動化臺車5、加工單元

FMS的基本單元，由CNC機床、工業(yè)機器人（Robot）、隨行工作臺（PS）組成，完成多工位加工的制造單位61、中央管理和控制計算機4976、工夾具站工具、刀具的集中存儲區(qū)，即時實現(xiàn)對夾具的調(diào)整與維護7、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)

FMS的通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)9、隨行工作臺（PS）從無人輸送臺車到制造單元之間傳送的緩沖區(qū)76、工夾具站50精益生產(chǎn)LeanProductionLP什么是精益生產(chǎn)?1985年美國麻省理工學院國際汽車項目組織了世界上14個國家的專家、學者，花費了5年時間，耗資500萬美元，對日本等國汽車工業(yè)的生產(chǎn)管理方式進行調(diào)查研究后總結(jié)出來的生產(chǎn)方式，在日本稱為豐田生產(chǎn)方式。“精益”一詞取“精”字中的完美、周密、高品質(zhì)和“益”字中的利和增加，更有“精益求精”的含義。21精益生產(chǎn)LeanProductionLP1985年美國51精益生產(chǎn)追求的目標一、基本目標工業(yè)企業(yè)是以盈利為目的的社會經(jīng)濟組織。因此，最大限度地獲取利潤就成為精益生產(chǎn)的基本目標。二、終極目標精益求精，盡善盡美，永無止境地追求“七個零”(1)“零”轉(zhuǎn)產(chǎn)工時浪費(Products?多品種混流生產(chǎn))(2)“零”庫存(Inventory?消減庫存)(3)“零”浪費(Cost?全面成本控制)(4)“零”不良(Quality?高品質(zhì))(5)“零”故障(Maintenance?提高運轉(zhuǎn)率)(6).“零”停滯(Delivery?快速反應(yīng)、短交期)(7).“零”災(zāi)害(Safety?安全第一)精益生產(chǎn)追求的目標一、基本目標52七種浪費——糾正錯誤定義：對產(chǎn)品進行檢查，返工等補救措施表現(xiàn)：額外的時間和人工進行檢查，返工等工作由此而引起的無法準時交貨企業(yè)的運作是補救式的，而非預(yù)防式的(救火方式的運作)起因：生產(chǎn)系統(tǒng)不穩(wěn)定過度依靠人力來發(fā)現(xiàn)錯誤員工缺乏培訓七種浪費——糾正錯誤定義：對產(chǎn)品進行檢查，返工等補救措施53定義：生產(chǎn)多于需求或生產(chǎn)快于需求

表現(xiàn)：庫存堆積過多的設(shè)備額外的倉庫額外的人員需求額外場地起因：生產(chǎn)能力不穩(wěn)定缺乏交流（內(nèi)部、外部）換型時間長開工率低生產(chǎn)計劃不協(xié)調(diào)對市場的變化反應(yīng)遲鈍七種浪費——過量生產(chǎn)定義：生產(chǎn)多于需求或生產(chǎn)快于需求七種浪費——過量生產(chǎn)54七種浪費——物料搬運定義：對物料的任何移動

表現(xiàn)：需要額外的運輸工具需要額外的儲存場所需要額外的搬運人員大量的盤點工作產(chǎn)品在搬運中損壞起因：生產(chǎn)計劃沒有均衡化生產(chǎn)換型時間長工作場地缺乏組織場地規(guī)劃不合理物料計劃不合理七種浪費——物料搬運定義：對物料的任何移動55七種浪費——動作定義：對產(chǎn)品不產(chǎn)生價值的任何人員和設(shè)備的動作表現(xiàn)：人找工具大量的彎腰，抬頭和取物設(shè)備和物料距離過大引起的走動需要花時間確認或辨認人或機器“特別忙”起因：辦公室，生產(chǎn)場地和設(shè)備規(guī)劃不合理工作場地沒有組織人員及設(shè)備的配置不合理沒有考慮人機工程學工作方法不統(tǒng)一生產(chǎn)批量太大七種浪費——動作定義：對產(chǎn)品不產(chǎn)生價值的任何人員和設(shè)備的動作56七種浪費——等待定義：人員以及設(shè)備等資源的空閑表現(xiàn)：人等機器機器等人人等人有人過于忙亂非計劃的停機起因：生產(chǎn)，運作不平衡生產(chǎn)換型時間長人員和設(shè)備的效率低生產(chǎn)設(shè)備布局不合理缺少部分設(shè)備七種浪費——等待定義：人員以及設(shè)備等資源的空閑57七種浪費——庫存定義：任何超過客戶或者后道作業(yè)需求的供應(yīng)表現(xiàn)：需要額外的進貨區(qū)域停滯不前的物料流動發(fā)現(xiàn)問題后需要進行大量返工需要額外資源進行物料搬運(人員，場地，貨架，車輛等等)對客戶要求的變化不能及時反應(yīng)起因：生產(chǎn)能力不穩(wěn)定不必要的停機生產(chǎn)換型時間長生產(chǎn)計劃不協(xié)調(diào)市場調(diào)查不準確七種浪費——庫存定義：任何超過客戶或者后道作業(yè)需求的供應(yīng)58七種浪費——過量加工定義：亦稱為“過分加工的浪費”，一是指多余的加工；另一方面是指超過顧客要求以上的精密加工，造成資源的浪費表現(xiàn)：瓶頸工藝沒有清晰的產(chǎn)品/技術(shù)標準無窮無盡的精益求精需要多余的作業(yè)時間和輔助設(shè)備起因：工藝更改和工程更改沒有協(xié)調(diào)隨意引進不必要的先進技術(shù)由不正確的人來作決定沒有平衡各個工藝的要求沒有正確了解客戶的要求七種浪費——過量加工定義：亦稱為“過分加工的浪費”，一是指多59第一步：了解什么是浪費第二步：識別工序中哪里存在浪費第三步：使用合適的工具來消除已識別的特定浪費第四步：實施持續(xù)改進措施，重復(fù)實施上述步驟第一步：第二步：第三步：第四步：60消除制造系統(tǒng)浪費的系統(tǒng)方法

——精益生產(chǎn)精益生產(chǎn)的定義：

通過持續(xù)改進措施，識別和消除所有產(chǎn)品和服務(wù)中的浪費/非增值型作業(yè)的系統(tǒng)方法。消除制造系統(tǒng)浪費的系統(tǒng)方法

——精益生產(chǎn)精益生產(chǎn)的定義：61敏捷制造（agilemanufacturing，AM）的理念是美國里海大學亞科卡研究所于1991年在《21世紀制造企業(yè)戰(zhàn)略》研究報告中提出的。其基本思想是：通過對高素質(zhì)的員工、動態(tài)靈活的組織機構(gòu)、企業(yè)內(nèi)及企業(yè)間的靈活管理以及先進的制造技術(shù)進行全面集成，使企業(yè)對持續(xù)變化、不可預(yù)測的市場需求作出快速反應(yīng)，從而獲得長期、持續(xù)的經(jīng)濟效益。敏捷制造強調(diào)人、組織、管理和技術(shù)的高度集成，強調(diào)企業(yè)面向市場的敏捷性。敏捷制造敏捷制造（agilemanufacturing，AM）的理62此課件下載可自行編輯修改，供參考！感謝您的支持，我們努力做得更好！此課件下載可自行編輯修改，供參考！63數(shù)字化設(shè)計與先進制造系統(tǒng)Email：數(shù)字化設(shè)計與先進制造系統(tǒng)64CAX：CAD計算機輔助設(shè)計CAE計算機輔助工程CAPP計算機輔助工藝設(shè)計CAM計算機輔助制造CAFD計算機輔助工裝設(shè)計5CADCAECAPPCAMCAFD產(chǎn)品策劃設(shè)計開發(fā)樣件生產(chǎn)生產(chǎn)質(zhì)量檢驗進入市場產(chǎn)品生命周期CAX：CAD計算機輔助設(shè)計CAE計算機輔助工程CAPP65CAPP：計算機輔助工藝設(shè)計工藝設(shè)計的主要內(nèi)容：1.選擇機床2.選擇刀具3.確定定位裝夾方案4.確定工序步驟5.確定切削參數(shù)6.生成工藝文件7.數(shù)控編程準備6CAPP：計算機輔助工藝設(shè)計工藝設(shè)計的主要內(nèi)容：6665DFX：designforX面向X的設(shè)計DFM：designforManufacturingDFA：designforAssemblyDFC：designforCostDFQ：designforQualityDFE：designforEnvironment5DFX：designforX面向X的設(shè)計DFM：de67知識經(jīng)濟對制造的影響信息技術(shù)改變了人類的生活需求呈現(xiàn)個性化、多樣化需求市場多變、快變?nèi)蚪?jīng)濟一體化，必須參與世界競爭競爭異地制造、合作制造、24小時不間斷制造成為可能企業(yè)生存關(guān)鍵--核心能力、快速響應(yīng)能力合作與競爭并存成為趨勢知識成為重要的制造資源資源3知識經(jīng)濟對制造的影響信息技術(shù)改變了人類的生活3684必須快速生產(chǎn)出市場需要的產(chǎn)品生產(chǎn)的瓶頸變成了產(chǎn)品快速創(chuàng)新決定產(chǎn)品成本和利潤的主要因素是新產(chǎn)品中所含知識及創(chuàng)新的價值新的資源利用方式－－異地資源利用新的企業(yè)－－學習型企業(yè)新的競爭方式－－培養(yǎng)核心能力、合作新的生產(chǎn)方式、新的技術(shù)解決方案：先進制造技術(shù)+先進制造模式知識經(jīng)濟時代的制造4必須快速生產(chǎn)出市場需要的產(chǎn)品解決方案：先進制造技術(shù)+先進制69制造企業(yè)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變1）用機器代替手工，從作坊形成工廠

18世紀末機器在英國誕生，先后傳人法國、德國和美國。2）從單件生產(chǎn)方式發(fā)展成大量生產(chǎn)方式泰勒：以勞動分工和計件工資制為基礎(chǔ)的科學管理。福特：零件互換技術(shù)，1913年建立了具有劃時代意義的汽車裝配生產(chǎn)線。3）柔性化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的現(xiàn)代制造技術(shù)柔性制造系統(tǒng)、計算機集成制造系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)化制造、智能制造系統(tǒng)、及時生產(chǎn)、精良生產(chǎn)、敏捷制造……5制造企業(yè)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變1）用機器代替手工，從作坊形成工廠57066717單品種大批量扁平網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、自主管理動態(tài)團隊組織價格低廉生產(chǎn)規(guī)模標準產(chǎn)品職能分工實用耐久生產(chǎn)方式變革柔性制造設(shè)備快速產(chǎn)品創(chuàng)新并行工作方式快速相應(yīng)市場滿足個性愛好多品種小批量多層次遞階控制結(jié)構(gòu)、固定組織7單品種大批量扁平網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、自主管理動態(tài)團隊組織價格低廉生產(chǎn)72先進制造技術(shù)現(xiàn)代設(shè)計（并行、反求、CAD/CAM等）精密成型（Netshape）高速切削、超精加工、特種加工（水、激光）快速原型擬實加工自動化技術(shù)、檢測技術(shù)集成制造技術(shù)先進制造模式精益生產(chǎn)LeanProduction(LP)

敏捷制造AgileManufacturing仿生制造BionicManufacturing

智能制造IntelligenceManufacturing柔性制造FlexibleManufacturing

綠色生產(chǎn)Clean(Green)Manufacturing10先進制造技術(shù)現(xiàn)代設(shè)計（并行、反求、CAD/CAM等）先進制造73綠色生產(chǎn)Clean(Green)Manufacturing綠色產(chǎn)品的標志綠色產(chǎn)品是指生產(chǎn)過程及其本身節(jié)能、節(jié)水、低污染、低毒、可再生、可回收的一類產(chǎn)品，它也是綠色科技應(yīng)用的最終體現(xiàn)。22綠色產(chǎn)品就是在其生命周期全程中，符合環(huán)境保護要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率高、能源消耗低的產(chǎn)品，主要包括企業(yè)在生產(chǎn)過程中選用清潔原料、采用清潔工藝；用戶在使用產(chǎn)品時不產(chǎn)生或很少產(chǎn)生環(huán)境污染；產(chǎn)品在回收處理過程中很少產(chǎn)生廢棄物；產(chǎn)品應(yīng)盡量減少材料使用量，材料能最大限度地被再利用；產(chǎn)品生產(chǎn)最大限度地節(jié)約能源，在其生命周期的各個環(huán)節(jié)所消耗的能源應(yīng)達到最少。綠色產(chǎn)品的第一個環(huán)節(jié)是設(shè)計。綠色產(chǎn)品要求產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)、環(huán)境行為優(yōu)。綠色產(chǎn)品的第二個環(huán)節(jié)是生產(chǎn)過程。要求實現(xiàn)無廢少廢、綜合利用和采用清潔生產(chǎn)工藝。綠色產(chǎn)品的第三個環(huán)節(jié)是產(chǎn)品本身的品質(zhì)。比一般產(chǎn)品更體現(xiàn)以人為本、提高舒適度和健康保護及環(huán)境保護程度。綠色產(chǎn)品的第四個環(huán)節(jié)是廢棄物便于處置。綠色生產(chǎn)Clean(Green)Manufacturi74設(shè)計階段制造階段材料采購其它階段費用

產(chǎn)品成本的決定因素構(gòu)成及實際成本消耗構(gòu)成示意圖70%6%20%36%7%40%3%18%成本的決定因素實際成本消耗Boothroyd引用福特公司的報告表明，盡管產(chǎn)品設(shè)計和工藝費用只占整個產(chǎn)品費用的6%，卻影響了總費用的70%以上。設(shè)計階段對產(chǎn)品生命周期的巨大影響1設(shè)計階段制造階段材料采購其它階段費用產(chǎn)品成本的決定因素構(gòu)成75并行工程并行工程（ConcurrentEngineering）20世紀50年代~20世紀60年代基于產(chǎn)品功能和成本的競爭——物美價廉20世紀70年代~20世紀80年代增加了對質(zhì)量的關(guān)注20世紀80年代末~20世紀90年代初在質(zhì)量和成本的基礎(chǔ)上增加了產(chǎn)品開發(fā)時間2并行工程并行工程（ConcurrentEngineerin763產(chǎn)品設(shè)計工藝規(guī)劃加工裝配市場需求無法加工裝配困難串行產(chǎn)品開發(fā)模式3產(chǎn)品設(shè)計工藝規(guī)劃加工裝配市場需求無法加工串行產(chǎn)品開發(fā)模式774串行開發(fā)模式的重大缺陷忽視了不相鄰活動之間的交流和協(xié)調(diào)，形成以部門利益為重而不考慮全局最優(yōu)化的“拋過墻式”工作環(huán)境；各部門對產(chǎn)品開發(fā)整體過程缺乏綜合考慮，造成局部最優(yōu)而非全局最優(yōu)；上下游矛盾與沖突不能及時得到調(diào)解；開發(fā)時間加長，成本提高。4串行開發(fā)模式的重大缺陷忽視了不相鄰活動之間的交流和協(xié)調(diào)，形7851988年，美國防御分析研究院（IDA），提出并行工程的概念：并行工程是對產(chǎn)品及相關(guān)過程（包括制造過程和支持過程）進行并行、一體化設(shè)計的一種系統(tǒng)化工作模式。這種工作模式力圖使開發(fā)者從一開始就考慮到產(chǎn)品全生命周期的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進度和用戶需求。注：支持過程——包括對制造過程的支持（原材料的獲取,中間產(chǎn)品的庫存，工藝過程設(shè)計，生產(chǎn)計劃制定…）和使用過程的支持（產(chǎn)品銷售，使用維護，售后服務(wù)，產(chǎn)品報廢后的處理…）51988年，美國防御分析研究院（IDA），提出796并行工程的含義并行工程是一個關(guān)于設(shè)計過程的方法，它需要在設(shè)計中全面地考慮到相關(guān)過程的各種問題，但并非包括制造過程等其它過程。它要求所有設(shè)計工作要在生產(chǎn)開始前完成，并不是要求在設(shè)計產(chǎn)品的同時就進行生產(chǎn)。并行工程不是指同時或交錯地完成設(shè)計和生產(chǎn)任務(wù)，而是指對產(chǎn)品及其下游過程進行并行設(shè)計，不能隨意消除一個完整工程過程中現(xiàn)存的、順序的、向前傳遞信息的任一必要階段。并行工程是對設(shè)計過程的集成，是企業(yè)集成的一個側(cè)面，它企圖做到的是優(yōu)化設(shè)計，依靠集成各學科專業(yè)人員的智慧做到設(shè)計一次成功。6并行工程的含義并行工程是一個關(guān)于設(shè)計過程的方法，它需要在設(shè)8088819982101083并行工程的特點Concurrence并行性：產(chǎn)品設(shè)計與其后續(xù)相關(guān)過程在同一時間框架內(nèi)并行處理；Constrains約束性：在充分考慮產(chǎn)品設(shè)計約束的同時引入其后續(xù)相關(guān)過程約束；Coordination協(xié)調(diào)性：對產(chǎn)品設(shè)計及其后續(xù)相關(guān)過程進行統(tǒng)一協(xié)調(diào)和管理；Consensus一致性：產(chǎn)品設(shè)計過程中的所有重大決策都要建立在工作組成員意見一致的基礎(chǔ)上；Computerization計算機性：產(chǎn)品設(shè)計需要在計算機及其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)支持下實現(xiàn)集成和并行。14并行工程的特點Concurrence并行性：產(chǎn)品設(shè)計與其后84并行工程應(yīng)避免的幾個誤解CE是設(shè)計與制造的并行或同步CE是設(shè)計活動的并發(fā)或并行CE是一種管理模式CE是對其他幾種生產(chǎn)模式的否定CE不能稱之為生產(chǎn)模式，而是一種新的產(chǎn)品開發(fā)模式不是通過簡單的并行來縮短產(chǎn)品開發(fā)周期,而是通過過程分解、IPT（集成產(chǎn)品開發(fā)團隊）成員之間的信息和知識共享等方法,打破傳統(tǒng)的專業(yè)壁壘,增加設(shè)計活動間的協(xié)作,從而獲取更高的效益科學的管理思想和先進技術(shù)的集成15并行工程應(yīng)避免的幾個誤解CE是設(shè)計與制造的并行或同步CE不能85202086提高設(shè)計效率，縮短產(chǎn)品上市時間據(jù)調(diào)查，傳統(tǒng)方式的設(shè)計者在查找信息和處理信息上花費30%-70%的時間尋找信息、檢索信息等。提高設(shè)計與制造數(shù)據(jù)的準確性、一致性和安全性

PDM系統(tǒng)的版本管理功能能夠保證所有參與同一項目的人員采用同一最新數(shù)據(jù)來工作，避免了設(shè)計上的重復(fù)和不一致。部門之間的信息共享、信息再利用

PDM的優(yōu)點21提高設(shè)計效率，縮短產(chǎn)品上市時間PDM的優(yōu)點2187面向X的設(shè)計DFX：X代表了產(chǎn)品生命周期中的所有因素，包括制造、裝配、拆卸、檢測、維護、測試、回收、可靠性、質(zhì)量、成本、安全性以及環(huán)境保護等。22面向X的設(shè)計DFX：X代表了產(chǎn)品生命周期中的所有因素88CIM概念CIM：ComputerIntegratedManufacturingCIM一詞是由美國的JosephHarrington博士于1973年著書《ComputerIntegratedManufacturing》從而提出的。CIM的基本觀點：系統(tǒng)(集成化)觀點：企業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié),即從市場分析、產(chǎn)品設(shè)計、加工制造、經(jīng)營銷售到售后服務(wù)的全部生產(chǎn)活動是一個不可分割的整體，要緊密連接，統(tǒng)一考慮。信息化觀點：整個生產(chǎn)過程實質(zhì)上是一個數(shù)據(jù)的采集、傳遞和加工處理的過程。最終形成的產(chǎn)品可以看作是數(shù)據(jù)的物質(zhì)表現(xiàn)。30CIM概念3089CIM概念CIM：ComputerIntegratedManufacturingCIM一詞是由美國的JosephHarrington博士于1973年著書《ComputerIntegratedManufacturing》從而提出的。CIM的基本觀點：系統(tǒng)(集成化)觀點：企業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié),即從市場分析、產(chǎn)品設(shè)計、加工制造、經(jīng)營銷售到售后服務(wù)的全部生產(chǎn)活動是一個不可分割的整體，要緊密連接，統(tǒng)一考慮。信息化觀點：整個生產(chǎn)過程實質(zhì)上是一個數(shù)據(jù)的采集、傳遞和加工處理的過程。最終形成的產(chǎn)品可以看作是數(shù)據(jù)的物質(zhì)表現(xiàn)。30CIM概念3090CIMS是將信息技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)和制造技術(shù)相結(jié)合，并應(yīng)用于企業(yè)產(chǎn)品全生命周期（從市場需求分析到最終報廢處理）的各個階段；通過信息集成、過程優(yōu)化及資源優(yōu)化，實現(xiàn)物流、信息流、價值流的集成和優(yōu)化運行，達到人（組織、管理）、經(jīng)營和技術(shù)三要素的集成，以加強企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)T（時間）、Q（質(zhì)量）、C（成本）、S（服務(wù)）、E（環(huán)境），從而提高企業(yè)的市場應(yīng)變能力和競爭能力。31CIMS是將信息技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)和制造技術(shù)相結(jié)合911.2.2CIMs目標(1)縮短產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)周期，快速響應(yīng)市場：以時間求效益，以速度求競爭，占領(lǐng)市場。(2)降低產(chǎn)品成本，減少庫存：以成本求效益，以價格求競爭，占領(lǐng)市場。(3)提高產(chǎn)品質(zhì)量：以質(zhì)量求效益，以質(zhì)量求競爭，贏得信譽，占領(lǐng)市場。(4)增加生產(chǎn)柔性，提高設(shè)備利用率：以最小資源獲最大效益，向設(shè)備要效益。(5)提高企業(yè)制造與管理水平，保持整體實力：保持長期效益，未來競爭能力。351.2.2CIMs目標3592自動化－－是美國人D.S.Harder于1936年提出的。當時他在通用汽車公司工作，他認為在一個生產(chǎn)過程中，機器之間的零件轉(zhuǎn)移不用人去搬運就是“自動化”。這實質(zhì)是早期制造自動化的概念。制造自動化(以下簡稱自動化)的概念是一個動態(tài)發(fā)展過程。過去，人們對自動化的理解或者說自動化的功能目標是以機械的動作代替人力操作，自動地完成特定的作業(yè)。這實質(zhì)上是自動化代替人的體力勞動的觀點。后來隨著電子和信息技術(shù)的發(fā)展，特別是隨著計算機的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，自動化的概念已擴展為用機器(包括計算機)不僅代替人的體力勞動而且還代替或輔助腦力勞動，以自動地完成特定的作業(yè)。

3自動化－－是美國人D.S.Harder于1936年提出的。當93

廣義地講，自動化制造系統(tǒng)是由一定范圍的被加工對象、一定柔性和自動化水平的各種裝備和高素質(zhì)的人員組成的一個有機整體。自動化制造系統(tǒng)具有五個典型組成部分：一定范圍的被加工對象；具有一定技術(shù)水平和決策能力的人；信息流及其控制系統(tǒng)；能量流及其控制系統(tǒng)：物料流及物料處理系統(tǒng)。5制造自動化的組成廣義地講，自動化制造系統(tǒng)是由一定范圍的被加工對象、一定柔性94TQCSE模型T表示時間(Time)，Q表示質(zhì)量(Quality)，C表示成本(Cost)，S表示服務(wù)(Service)，E表示環(huán)境友善性(Environment)。在TQCSE模型中：T有兩方面的含義，一是指采用自動化技術(shù)，能縮短產(chǎn)品制造周期，產(chǎn)品上市快；二是提高生產(chǎn)率。Q的含義是采用自動化系統(tǒng)，能提高和保證產(chǎn)品質(zhì)量。C的含義是采用自動化技術(shù)能有效地降低成本，提高經(jīng)濟效益。S也有兩方面的含義，一是利用自動化技術(shù)，更好地做好市場服務(wù)工作；二是利用自動化技術(shù)，替代或減輕制造人員的體力和腦力勞動，直接為制造人員服務(wù)。E的含義是制造自動化應(yīng)該有利于充分利用資源，減少廢棄物和環(huán)境污染，有利于實現(xiàn)綠色制造。制造自動化功能模型4TQCSE模型在TQCSE模型中：制造自動化功能模型4951952年美國麻省理工學院研制出的第一臺數(shù)控銑床揭開了柔性自動化的序幕，70年代初柔性自動化進人了生產(chǎn)實用階段；近20多年來，柔性自動化有了飛速的發(fā)展，從單臺數(shù)控機床到加工中心、DNC（DistributedNumericalControl分布式數(shù)控）、柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)和計算機集成制造系統(tǒng)，到90年代更是向敏捷化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、智能化等方向發(fā)展。制造自動化技術(shù)的發(fā)展歷程61952年美國麻省理工學院研制出的第一臺數(shù)控銑床揭開了柔性96制造自動化技術(shù)的發(fā)展歷程第一臺階：剛性自動化，包括剛性自動線和自動單機。本臺階在20世紀40一50年代已相當成熟。應(yīng)用傳統(tǒng)的機械設(shè)計與制造工藝方法，采用專用機床和組合機床、自動單機或自動化生產(chǎn)線進行大批量生產(chǎn)。其特征是高生產(chǎn)率和剛性結(jié)構(gòu)，很難實現(xiàn)生產(chǎn)產(chǎn)品的改變。引人的新技術(shù)包括繼電器程序控制、組合機床等。7制造自動化技術(shù)的發(fā)展歷程第一臺階：剛性自動化，包括剛性自動線97制造自動化技術(shù)的發(fā)展歷程第二臺階：數(shù)控加工，包括數(shù)控（NC）和計算機數(shù)控（CNC）。本臺階中的數(shù)控(NC）在50一70年代發(fā)展迅速并已成熟，但到了70一80年代，由于計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，它迅速被計算機數(shù)控(CNC）取代。數(shù)控加工設(shè)備包括數(shù)控機床、加工中心等。數(shù)控加工的特點是柔性好、加工質(zhì)量高，適應(yīng)于多品種、中小批量（包括單件產(chǎn)品）的生產(chǎn)。引人的新技術(shù)包括數(shù)控技術(shù)、計算機編程技術(shù)等。8制造自動化技術(shù)的發(fā)展歷程第二臺階：數(shù)控加工，包括數(shù)控（NC98制造自動化技術(shù)的發(fā)展歷程第三臺階：柔性制造。本臺階特征是強調(diào)制造過程的柔性和高效率。適應(yīng)于多品種、中小批量的生產(chǎn)。涉及的主要技術(shù)包括成組技術(shù)(GT)、計算機直接數(shù)控和分布式數(shù)控(DNC)、柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)、柔性加工線(FML)、離散系統(tǒng)理論和方法、仿真技術(shù)、車間計劃與控制、制造過程監(jiān)控技術(shù)、計算機控制與通信網(wǎng)絡(luò)等等。9制造自動化技術(shù)的發(fā)展歷程第三臺階：柔性制造。本臺階特征是強調(diào)99制造自動化技術(shù)的發(fā)展歷程第四臺階：計算機集成制造（CIM）和計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）。CIMS既可看作是制造自動化發(fā)展的一個新階段，又可看作是包含制造自動化系統(tǒng)的一個更高層次的系統(tǒng)。CIMS在80年代以來得到迅速發(fā)展，而今正方興未艾。其特征是強調(diào)制造全過程的系統(tǒng)性和集成性，以解決現(xiàn)代企業(yè)生存與竟爭的TQCS問題，即產(chǎn)品上市快（Time）、質(zhì)量好（Quality）、成本低（cost）和服務(wù)好(Service）。CIMS涉及的學科和技術(shù)非常廣泛，包括現(xiàn)代制造技術(shù)、管理技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)和系統(tǒng)工程技術(shù)等。10制造自動化技術(shù)的發(fā)展歷程第四臺階：計算機集成制造（CIM100制造自動化技術(shù)的發(fā)展歷程第五臺階：新的制造自動化模式，如智能制造、敏捷制造、虛擬制造、網(wǎng)絡(luò)制造、全球制造、綠色制造等。上述新的制造自動化模式是在20世紀末提出并開展研究的，是制造自動化面向21世紀的發(fā)展方向。11制造自動化技術(shù)的發(fā)展歷程第五臺階：新的制造自動化模式，如智能101將加工程序翻譯成便于計算機處理的格式包括刀具補償（長度、半徑、磨損補償）、速度計算和輔助指令的處理經(jīng)插補運算可確定各坐標軸的進給速度、方向和位移量，并以脈沖信號的方式傳輸給伺服系統(tǒng)。傳輸主軸的變速、換向、啟停；刀具的選擇和交換；工件夾緊和松開、冷卻液啟停等輔助指令數(shù)控機床的基本運行原理將加工程序翻譯成便于計算機處理的格式包括刀具補償（長度、半徑102x-y數(shù)控拖板變頻主軸機床本體數(shù)控系統(tǒng)及其操作面板行程開關(guān)控制電柜Z軸伺服電機x-y數(shù)控拖板變頻主軸機床本體數(shù)控系統(tǒng)及其操作面板行程開關(guān)控103數(shù)控柜刀庫和換刀機構(gòu)立柱主軸箱操作面板工作臺裝置床身26數(shù)控柜刀庫和換刀機構(gòu)立柱主軸箱操作面板工作臺裝置床身26104加工中心的分類無機械手的加工中心帶刀庫、機械手的加工中心刀庫轉(zhuǎn)塔式加工中心按換刀形式分

可裝20把刀的無臂式ATC刀具庫可裝24把刀的有臂式ATC刀具庫可裝32把刀的有臂式刀具庫28加工中心的分類無機械手的加工中心帶刀庫、機械手的加工中心105

工業(yè)機器人的組成操作機（執(zhí)行機構(gòu)）手部：用于抓取對象，有夾持式、吸附式等不同結(jié)構(gòu)腕部：聯(lián)接手部和手臂部件，用以調(diào)整手部姿態(tài)和方位臂部：承載負荷，改變空間位置機身：支撐臂部部件，擴大臂部活動和作業(yè)范圍機座及行走機構(gòu)：機器人基礎(chǔ)件，確定或改變機器人位置驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)完成規(guī)定作業(yè)，提供動力和運動。控制系統(tǒng)

控制機器人按給定的程序動作，記憶示教指令，再現(xiàn)示教信息。是機器人的大腦。智能系統(tǒng)是機器人的感受系統(tǒng)，由感知和決策兩部分組成。34工業(yè)機器人的組成34106工業(yè)機器人的分類--按結(jié)構(gòu)形式分直角坐標機器人有三個正交平移坐標軸,各個坐標軸運動獨立（圖a）；圓柱坐標機器人有一個旋轉(zhuǎn)軸和兩個平移軸（圖b）；關(guān)節(jié)機器人類似人手臂，由各關(guān)節(jié)組成，可實現(xiàn)三個方向旋轉(zhuǎn)運動（圖c）；球坐標機器人有兩個旋轉(zhuǎn)軸和一個平移軸（圖d）。35工業(yè)機器人的分類--按結(jié)構(gòu)形式分35107AGV自動導(dǎo)向小車AGV是無人搬運車（AutomatedGuidedVehicle）RGV有軌導(dǎo)向車（RailGuidedVehicle）ＡＧＶ的基本概念根據(jù)美國物流協(xié)會定義，AGV（AutomatedGuidedVehicle）是指裝備有電磁或光學導(dǎo)引裝置，能夠按照規(guī)定的導(dǎo)引路線行駛，具有小車運行和停車裝置、安全保護裝置以及具有各種移載功能的運輸小車。我國國家標準《物流術(shù)語》中，對AGV的定義為：AGV：裝有自動導(dǎo)引裝置，能夠沿規(guī)定的路徑行駛，在車體上具有編程和停車選擇裝置、安全保護裝置以及各種物料移載功能的搬運車輛。AGVS：多臺AGV小車和自動導(dǎo)向系統(tǒng)、自動裝卸系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、安全系統(tǒng)在控制系統(tǒng)的統(tǒng)一指揮下，組成一個柔性化的自動搬運系統(tǒng)，稱為自動導(dǎo)引車系統(tǒng)，簡稱AGVS。。37AGV自動導(dǎo)向小車AGV是無人搬運車（AutomatedG10815％

95％調(diào)整、裝夾、對刀、檢測等切削30％

70％加工時間

運輸與等待時間制造周期加工時間多品種、中小批量生產(chǎn)的時間分配柔性制造15％95109柔性制造系統(tǒng)2定義根據(jù)“中華人民共和國國家軍用標準”有關(guān)“武器裝備柔性制造系統(tǒng)術(shù)語”的定義，F(xiàn)MS被定義為：“柔性制造系統(tǒng)（FlexibleManufacturingSystem）是數(shù)控加工設(shè)備、物料運儲裝置和計算機控制系統(tǒng)等組成的自動化制造系統(tǒng)。它包括多個柔性制造單元，能根據(jù)制造任務(wù)或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速進行調(diào)整，適用于多品種、中小批量生產(chǎn)。”美國制造工程師協(xié)會的計算機輔助系統(tǒng)和應(yīng)用協(xié)會把柔性制造系統(tǒng)定義為：“使用計算機控制柔性工作站和集成物料運儲裝置來控制并完成零件族某一系列工序的，或所有工序的一種集成制造系統(tǒng)。柔性制造系統(tǒng)2定義1105FMS的組成示意圖自動倉庫工廠計算機中央計算機物流控制計算機運輸小車加工單元1加工單元2加工單元n信息傳輸網(wǎng)絡(luò)工夾具站柔性制造系統(tǒng)原理框圖5FMS的組成示意圖自動倉庫工廠計算機中央計算機物流控制計算11161、中央管理和控制計算機

接收來自工廠主計算機的指令，對整個FMS實行監(jiān)控2、物流控制計算機對自動化倉庫、無人輸送臺車、加工毛坯和成品、加工用的刀具和夾具等實行集中管理和控制3、自動化倉庫

對毛坯、半成品或成品等進行自動調(diào)用和儲存4、無人運輸小車行走于機床、自動化倉庫、中央刀具庫之間的自動化臺車5、加工單元

FMS的基本單元，由CNC機床、工業(yè)機器人（Robot）、隨行工作臺（PS）組成，完成多工位加工的制造單位61、