机械制造TQC(制造自动化技术概述)

一、制造自动化技术的广义内涵

自动化技术是人类在长期的生产活动中不断追求的主要目标之一。

1、1936年美国通用汽车公司工作人员认为：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”。即：以机械代替人力操作，自动完成特定的作业。

2、随着计算机的出现和应用，自动化的概念扩展为：用机器包括计算机代替或辅助人的体力劳动和脑力劳动，按照需求和目标，灵活、自动地完成特定的作业。

3、今天，柔性自动化制造技术是指：在广义制造过程中的所有环节采用自动化技术，即对制造全过程进行优化规划、组织、运作、协调、控制与管理，以实现优质、高效、低耗、敏捷和绿色生产的目标，并取得社会经济效益。

柔性自动化制造技术在形式上的三层含义

1、代替人的体力劳动；

2、代替或辅助人的脑力劳动；

3、实现制造系统中人、机及整个系统的协调、管理、控制和优化。

柔性自动化制造技术在功能上的含义

可用TQCSEF模型来描述柔性自动化制造技术的目标。

?T（Time）——时间，加速新产品研制，缩短交货期

?Q（Quality）——质量

?C（Cost）——成本

?S（Service）——服务

?E（Environment）——环保

?F（Flexible）——柔性

柔性自动化制造技术的内涵

?自动化：自动去完成特定的作业。

?制造自动化（狭义）：生产车间内，产品机械加工、装配和检验过程的自动化；

?制造自动化（广义）：包含产品设计、企业管理、加工装配和质量控制等产品制造全过程综合集成自动化。

?制造自动化意义：显著提高劳动生产率、提高产品质量、降低制造成本、提高经济效益，改善劳动条件、提高劳动者的素质、有利于产品更新、带动相关技术的发展、提高企业的市场竞争能力。

二、柔性自动化制造技术的发展历程及现状

发展历程的第一种划分方法（三个阶段）

?刚性自动化

设备--自动/半自动机床、组合机床、组合机床自动线；

对象--单一品种大批量生产自动化；

特点--生产效率高、加工品种单一。

?柔性自动化

设备--NC、CNC、FMC、FMS等。

对象--多品种小批量甚至单件生产自动化；

?综合自动化

经营管理、开发设计、加工装配、质量保证自动化，CIMS、CE、LP、AM等。

发展历程的第二种划分方法（五个阶段）

1、第一阶段（1913年－）：刚性自动化，包括刚性生产线和自动单机。

该阶段技术在20世纪40年代已经相当成熟。

特点：大批量生产；仅适用于单一品种

新技术：继电器程序控制组合机床

2、第二阶段（1930－）：数控加工，包括数控和计算机数控。

其中数控在20世纪50-70年代发展迅速并已成熟，70-80年代计算机数控加工取代了数控加工。

特点：柔性好；适用于多品种中小批量生产

新技术：数控技术、计算机编程技术等

3、第三阶段（1965年－）：柔性制造，包括计算机直接控制（DNC）、FMS和FMC。

特点：柔性、高效率；适用于多品种中小批量生产；

新技术：GT，DNC，FMS，监控技术……

4、第四阶段（1973－）：计算机集成制造系统CIMS

CIMS在20世纪80年代以来发展迅速。

特点：强调系统性和集成性；

新技术：现代制造技术、管理技术、计算机技术、自动化技术、信息技术、系统工程技术……

5、第五阶段（1991年－）：智能制造系统（IMS），包括计算机直接控制（DNC）、FMS和FMC。

1990年4月由日本倡导。

特点：集成日本的企业技术、欧共体的精密工程技术、美国的系统技术等

以上介绍五个阶段，是国外发达国家的发展历程。我国与国外发达国家相比，有所滞后，目前正在努力跟进。

三、柔性自动化制造技术发展趋势

1、集成技术和系统技术

研究热点。

CIMS：信息集成和功能集成；

CE：过程集成；

AM：企业间集成；

2、人机一体化系统

全盘自动化和无人化工厂或车间曾经是制造自动化发展的目标。在对无人制造中出现的问题进行反思的基础上，人们重新认识了人在柔性自动制造系统中有着机器不可替代的重要作用。

将人作为系统结构中的有机组成部分。

3、单元系统及其技术

单元系统：以一台或多台数控加工设备与物料储运系统为主体，在计算机统一控制下，可进行多品种、中小批量零件自动化加工生产的机械加工工艺系统的总称。

是CIMS的重要组成部分。

4、制造过程中的计划与调度

在多品种、中小批量生产中，加工时间仅占生产时间的约5％，其余95％均为周转等待时间；加工时间中真正进行切削的时间不足30%。

5、柔性制造自动化制造技术的深度与广度

FMC－－FML－－FMS；

但物流自动化设备投资在整个FMS的投资中占有相当大的比例，因此FMS的应用受到其投资大、见效慢和可靠性相对较差等不足的限制。

DNC具有投资小、见效快和可靠性高等优点，近年来研究较为活跃。

6、适应现代生产模式的制造环境

JIT；

CE；

LP；

AM……

7、加工系统的复合化和智能化

日本提出了智能完备制造系统（HMS）；

?制造敏捷化使企业面临市场竞争作出快速响应；

?制造网络化实现制造过程的集成，实现异地制造、远程协调作业；

?制造虚拟化保证产品和制造过程一次成功，尽早发现设计与生产中可避免的缺陷和错误；

?制造智能化扩大、延伸、部分取代人类专家在制造过程中的脑力劳动，以实现优化的制造过程。

制造全球化市场国际化，产品制造跨国化，制造资源跨国家的协调、共享和优化利用；

?制造绿色化使产品从设计、制造、使用到报废处理全生命周期中，对环境影响最小，资源利用率最高。

四、制造自动化技术涉及的相关内容

1、数控技术与系统

2、柔性制造系统

3、工业机器人

4、自动检测与监控技术