自动化制造系统综述

自动化制造是人类在长期的生产活动中不断追求的主要目标。随着科学技术的不断进步，自动化制造的水平也越来越高。采用自动化制造技术，不仅可以大幅度降低操作者的劳动强度，而且还可以提高生产效率，改善产品质量，提高制造系统响应市场变化的能力，从而提升企业的市场竞争能力。如果我们今后仍旧从事本专业相关的工作，那么在工作生产中就不得不与自动化制造系统打交道。因此了解自动化制造系统的知识也就显得尤为重要，下面我总结出了有关自动化制造系统的综述，希望对同学们有些帮助。

想要了解自动化制造系统，先要知道它的发展历程及现状。自从18世纪中叶蒸汽机发明而引发工业革命以来，自动化制造技术就伴随着机械化开始得到迅速发展。从其发展历程看，自动化制造技术大约经历了四个发展阶段。第一阶段：从1870年到1950年左右，纯机械控制和电液控制的刚性自动化加工单机及系统得到长足发展。该刚性自动化单机是自动化制造系统的一种类型，自动化制造系统的具体分类下面会详细列出。在第一阶段，前苏联于1946年提出成组生产工艺的思想，它对自动化制造系统的发展具有极其重要的意义。一直到目前，成组技术仍然是自动化制造系统赖以发展的主要基础之一。第二阶段：从1952年到1965年左右，数控技术（NC），特别是单机数控得到飞速发展。数控技术的出现是自动化制造技术发展史上的一个里程碑，它对多品种、小批量生产的自动化意义重大，几乎是目前经济性实现小批量生产自动化的唯一实用技术。其中1965年出现的计算机数控机床（CNC）具有很重要的意义，因为它的出现为实现更高级别的自动化制造系统扫清了技术障碍。第三阶段：从1967年到20世纪80年代中期，是以数控机床和工业机器人组成的柔性自动化制造系统得到飞速发展的时期。在第三阶段中还出现过一个发展误区，1980年日本建成的面向多品种、小批量生产的无人化机械制造厂——富士工厂及20世纪80年代初期开发的日本无人电机制造厂就是典型的例子，这种无人自动化工厂的努力最终失败了，原因并不在技术，而主要在于它的经济性太差以及忽视了人在制

造系统中的核心作用。现如今一提起自动化这个术语，人们往往会把它与人对立起来，似乎只要一搞自动化，就不再需要人，就意味着失业。事实上，人和自动化并不矛盾。在自动化制造系统中，人起着不可替代的作用。首先，在制造过程中总是有各种各样的突发决策问题，需要根据具体情况才能做出正确决策，仅靠计算机显然是不可能的。另外，有些特殊的制造环节，如由人来完成，既经济又能保证质量；如由机器来完成，其结构和控制系统将十分复杂，不仅占地面积大，系统的可靠性也差，往往还难以保证加工质量。由此可见，自动化制造系统不仅没有降低对人的要求，反而要求参与自动化制造系统的人具备更全面、更高水平的能力。第四阶段：从20世纪80年代至今，制造自动化系统的主要发展史计算机集成制造系统，并被认为是21世纪制造业新模式。至于我国自动化制造系统的现状，从事机械行业的学习、工作的人应该能够切身体会到，我国的数控机床虽然有了长足的发展，但存在着技术水平低、性能不稳定等问题，远远不能满足国内用户的需求。总体看来，我国的自动化制造系统的发展空间巨大，这就需要我们一代一代机械人的不断努力与超越。

自动化制造系统的定义给出之前，先了解其特征词的广义概念。制造，是人类按照市场需求，运用主观掌握的知识和技能，借助于手工或可以利用的客观物质和工具，采用有效的方法，将原材料转化为最终物质产品并投放市场的全过程。而制造系统，是指为了达到预定的制造目的而构造的物理或组织系统。综上所述再结合自动化的含义，便可得出自动化制造系统的广义定义，自动化制造系统（AMS）是由一定范围的被加工对象、一定的制造柔性、一定自动化水平的各种设备和高素质的人组成的一个有机整体，它接受外部信息、能源、资金、配套件和原材料作为输入，在人和计算机控制系统的共同作用下，实现一定程度的柔性自动化制造，最后输出成品、文档资料、废料和对环境的污染。自动化制造系统具有五个典型组成部分：1）具有一定技术水平和决策能力的人；2）一定范围的被加工对象；3）信息流及其控制系统；4）能量流及其控制系统；5）物料流及其控制系统。与任何系统一样，自动化制造系统也有自己的寿命周期，达到一定的服役年限后系统就得

报废。通常将系统的设计、制造、安装、调试、验收、应用、维护、报废及回收处理这些过程的集合称为自动化制造系统的寿命周期、每个系统都有各自的学科特点，自动化制造系统也不例外，由其定义就可以看出，它所涉及的学科范围很宽，呈多学科交叉状态。它的核心是制造科学和技术，通过系统工程技术的纽带作用将现代制造科学及技术和以计算机为基础的自动控制技术结合起来，实现有关科学和技术的有机集成，从而形成一个人机结合的、多学科交叉的柔性自动化制造系统。

我们知道不同的自动化制造系统有着不同的应用范围，因此应根据需要选择不同的自动化制造系统。根据系统的自动化水平和规模，我们可将自动化系统分为以下12种类型。其分别为：刚性半自动单机、刚性自动化单机、刚性自动线、刚性综合自动化系统、一般数控机床、加工中心、混合成组制造单元、分布式数控系统、柔性制造单元、柔性制造系统、柔性制造线以及计算机集成制造系统。其中前14种称为刚性自动化设备及系统，其余的系统统称为柔性自动化设备及系统。对于刚性自动化设备及系统，其中特点是适用于批量很大而品种较少的生产场合。对于柔性自动化加工系统来说，数控机床一般适合批量较小的自动化加工，对零件的品种数基本上没有什么限制。而加工中心由于自动化程度更高，一般情况下，批量要大于普通数控机床，但品种却要少一些。柔性制造单元、柔性制造系统和柔性制造线从批量上呈递增趋势，但从品种上却呈递减趋势。需要指出的是，以上的加工范围并不是绝对的。另外，各类类型的制造系统的加工范围之间有一定的重叠现象，在进行系统选型时要根据情况具体分析。为了经济性地实现自动化制造，可以从产品设计方面、工艺技术方面、制造系统本身这三个方面去考虑问题。就目前而言，中、小批量生产的自动化是自动化制造的主要研究和应用领域。

任何一个人造系统都是为了某一特定目的而设计建造的。为了对设计方案进行优化选择，也为了衡量所建造的系统是否满足使用要求，是否达到预定目标，就需要对系统进行评价。对自动化制造系统的评价应保证其全面性、完整性和真实性。一般地，我们可以从

六个方面评价一个自动化制造系统，称其为自动化制造系统的六要素：生产率、产品质量、经济性、寿命周期可靠性、柔性制造以及可持续发展性。

制造过程的自动化是科学技术不断进步和生产力高速发展的产物，是人类早已向往且期盼已久的理想生产形式。实现自动化制造系统具有非常重大的意义，它意味着提高了生产率、缩短了生产周期、提高了产品质量、提高了经济效益、降低了劳动强度，还有利于产品的更新。用一句话结束此篇综述，自动化制造系统的实现标志着人类进入了现代文明生产的新纪元。

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