第四节 自动化制造系统的特点、适用范围及实现原则
一、自动化制造系统的分类及其特点
• 刚性自动化设备及系统
刚性半自动化单机
除上下料外，机床可以自动完成单个工艺过程的加工循环，这样的机床称为刚性半自动化单机。机械或电液控制，多刀多面加工。
刚性自动化单机
增加自动上下料装置。
刚性自动线
刚性综合自动化系统
柔性自动化设备及系统
1) 数控机床NC：硬件数控→软件数控
2) 加工中心MC
3)混合成组制造单元（采用GT原理布置加工设备，包括成组单机、成组单元和成组流水线）
4) 分布式数控系统DNC
5) 柔性制造单元FMC
6) 柔性制造系统FMS
7) 柔性制造线FML
8) 柔性制造车间
9) 计算机集成制造系统CIMS
补充1：FMS柔性制造系统
FMS是一个柔性化、自动化程度更高的系统；是在成组技术、数控技术、计算机技术、自动检测与控制技术基础上产生的综合性技术产物。
FMS的功能：
（1）以成组技术为核心的对零件分析编组的功能。
（2）以微型计算机为核心的编排作业计划的智能功能。
（3）以加工中心为核心，自动换刀、换工件的加工功能。
（4）以托盘和运输系统为核心的工件存放与运输功能。
（5）以各种自动检测装置为核心的自动测量、定位与保护功能。
补充2： CIMS计算机集成制造系统
计算机集成制造系统是在信息技术、自动化技术、计算机技术及现代制造技术的基础上，通过计算机及其软件，将制造工厂生产、经营的全部活动（包括市场调研、生产决策、生产计划、生产管理、产品开发、产品设计、加工制造、质量检验及销售经营等）与整个生产过程有关的物料流与信息流实现计算机系统化的管理，把各种分散的自动化系统（也称自动化孤岛Islands of Automation）有机的集成起来，构成一个优化的完整生产系统，从而获得更高的整体效率，缩短产品开发制造周期，提高产品的质量，提高生产率，提高企业的应变能力，以赢得竞争。
图3CIMS技术集成关系图
二、自动化制造系统的适用范围
三、自动化制造系统的实现原则
一) 产品设计方面
1、“四化”设计：通用化、系列化、标准化、模块化；
2、面向制造和装配的设计；
3、提高毛坯的精度。
二) 工艺技术方面
1、成组技术；
2、柔性可重组的、高可靠性和高质量的设备和工艺方法；
3、刚性自动化系统流水线作业；
4、刚柔结合。
三) 制造系统本身
1、选择适当的自动化制造方式；
2、自动检测装置；
3、信息流和物料流处理；
4、以人为中心。
第五节 自动化制造系统的评价指标
一、AMS评价的特点：全面性、完整性、真实性、量化
二、AMS评价的方法：
1.理论分析：一套完整的指标体系，系统的分析和评价；
2.模拟与仿真：计算机模拟与仿真，多目标优化。
三、AMS评价六要素
生产率、经济性、可靠性、质量、制造柔性、可持续发展性。
需要进行多目标优化。
第六节 系统工程技术与AMS方法论
一、系统工程技术与方法概述
系统工程是以研究大规模复杂系统为对象的一门交叉学科。运用各种方法和手段,应用定量与定性分析相结合的方法和计算机等工具,对系统组成要素、组织结构、信息交换和反馈控制等功能进行分析、设计、制造和服务，从而达到最优设计、最优控制和最优管理的目的，最终实现系统的综合最优化。
二、自动化制造系统功能模型
在进行复杂系统的规划和设计时，为了使设计人员、用户以及维修人员对系统的功能达成一致的理解，必须采用一种通用性强、规则严格、没有歧义的工具对系统进行描述，称为系统的功能模型。
一个好的建立功能模型的工具必须满足以下条件：
1) 能够从各个侧面全面描述系统；
2) 系统描述简单明了，容易读懂，便于理解；
3) 具有严格的建模规则，不会产生二义性；
4) 所建立的模型应能够用来进行系统的分析与设计。
三、自动化制造系统信息模型
AMS需要处理大量的信息，建立自动化制造系统信息模型的目的是为了全面描述和分析它的信息要求，为数据库设计和有关控制器设计提供必要的技术准备，以实现自动化制造系统内部以及与外部环境的全面信息集成。
自动化制造系统信息模型是一种描述信息的“概念模式”，独立于专门的数据应用与物理存取方式，为的是提供一个数据含义和相互关系的一致定义，实现数据集成与共享。
四、人在自动化制造系统中的作用
1)监视系统的运行状态；
2)随时排除系统的复杂故障；
3)完成机器无法完成的复杂工作；
4)完成机器不能经济性完成的工作；
5)在系统控制和调度中起主导作用；
6)随时调整系统运行参数。
【课堂讨论】
课后1-5：柔性设备是否一定比刚性设备好? Why?
