Chapter1

ComputersinManufacturingBy,ZhangHangweiMechatronicsEngineeringDepartmentAdvancedManufacturingTechnologyChapter1

ComputersinManu1ContentsChapter1ComputersinManufacturing1Computer-aidedProductionandControlSystemIntroduction1.1AutomationConcept1.2ComputerProcessControl1.3ManagementInformationSystems(MIS)1.4Engineering1.5Business1.6ComputerControlofManufacturingSystemContentsChapter1Computers2Computer-aidedProductionandControlSystemPara1Thereasonofmodernmfg.System’sdevelopment.

TomeetpeoplesdesiresPara2

Computerisimportantinmfg..

SuchasNC,AC,Robotics,AGVS,AS/RS,FMSComputer-aidedProductionand3Computer-aidedProductionandControlSystem

NC=NumericalControl數控即數字控制(NumericalControl,縮寫為NC),在制造業指用數字化信號對機床運動及其加工過程進行控制的一種方法。根據國家標準GB/T8129—1997機床數字控制的定義:用數字數據的裝置(簡稱數控裝置),在運行過程中,不斷地引入數字數據,從而對某一生產過程實現自動控制,叫數字控制,簡稱數控。用計算機控制加工功能,實現數字控制,稱計算機數控(ComputerizedNumericalControl,縮寫CNC)。Computer-aidedProductionand4Computer-aidedProductionandControlSystem

Computer-aidedProductionand5Computer-aidedProductionandControlSystem

AC=AdaptiveControl自適應控制

所謂自適應是指生物能改變自己的習性以適應新的環境的一種特征。因此,直觀地講，自適應控制系統，它能修正自己的特性以適應對象和擾動的動態特性的變化。它是一種現代控制理論。以變制變

自適應控制和常規的反饋控制和最優控制一樣，也是一種基于數學模型的控制方法，所不同的只是自適應控制所依據的關于模型和擾動的先驗知識比較少，需要在系統的運行過程中去不斷提取有關模型的信息，使模型逐步完善。Computer-aidedProductionand6Computer-aidedProductionandControlSystem

Robotics工業機器人學

工業機器人由操作機（機械本體）、控制器、伺服驅動系統和檢測傳感裝置構成，是一種仿人操作、自動控制、可重復編程、能在三維空間完成各種作業的機電一體化自動化生產設備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產。它對穩定、提高產品質量，提高生產效率，改善勞動條件和產品的快速更新換代起著十分重要的作用。Computer-aidedProductionand7足球機器人四足機器人足球機器人四足機器人8Computer-aidedProductionandControlSystemAGV是自動引導小車（AutomatedGuidedVehicle）AGV是指裝備有電磁或光學等自動導引裝置，能夠沿規定的導引路徑行駛，具有安全保護以及各種移載功能的運輸車，AGV是輪式移動機器人（WMR――WheelMobileRobot）的特殊應用。

AGV是一種以電池為動力，裝有非接觸導航（導引）裝置的無人駕駛車輛。它的主要功能表現為能在計算機監控下，按路徑規劃和作業要求，精確地行走并?？康街付ǖ攸c，完成一系列作業功能。Computer-aidedProductionand9

先進制造技術英文版第一章ppt課件10先進制造技術英文版第一章ppt課件11先進制造技術英文版第一章ppt課件12先進制造技術英文版第一章ppt課件13Computer-aidedProductionandControlSystem

AS/RS=AutomatedStorage/RetrievalSystem自動存儲和提取系統一種用于存儲和提取物品的自動、電腦化控制系統。Computer-aidedProductionand14先進制造技術英文版第一章ppt課件15先進制造技術英文版第一章ppt課件16Computer-aidedProductionandControlSystem

FMS=FlexibleManufacturingSystem柔性制造系統FMS通常包括3臺以上的CNC機床(或加工中心),由集中的控制系統及物料系統連接起來,可在不停機情況下實現多品種、中小批量的加工管理。Computer-aidedProductionand17先進制造技術英文版第一章ppt課件18PhrasePara1bearound出現，存在rangefrom…to…在.….的范圍內Para2versatile(a.)通用的，萬能的，多才多藝的e.g.aversatileengineerbecomingofage:成年，日趨成熟onthefoundationof=onthebasisofPara3grouptogether組合group…into…把分類aspecialapplicationsystem專用系統bereferredtoas指的是asetofsubsystem一組子系統collectively(ad.)集體地，共同地，總的來說haveaneffecton起作用，對……有影響take…for…考慮passthrough穿（通、經、流）過，刺穿、經歷

19Computer-aidedProductionandControlSystem

Para3WhatisPACS?

Manyrelatedmanufacturingactivitiesaregroupedtogethertoformaspecialapplicationsystem.

Para5WhatisCAPACS?Manyrelatedmanufacturingactivitiesaregroupedtogethertoformacomputer-drivenspecialapplicationsystem.Computer-aidedProductionand20TechnologiesinIntroduction

CAD(計算機輔助設計，COMPUTER

AIDED

GESIGN)是指工程技術人員以計算機為工具，用各自的專業知識，對產品進行總體設計、繪圖、分析和編寫技術文檔等設計活動的總稱。一般認為CAD功能可歸納為四大類：建立幾何模型、工程分析、動態建模、自動繪圖。TechnologiesinIntroduction21TechnologiesinIntroductionCAM(計算機輔助制造，Computer-aidedmfg.)目前尚無統一的定義，一般而言，是指計算機在產品制造方面有關應用的總稱。CAM有廣義和狹義之分，廣義CAM一般是指利用計算機輔助從毛坯到產品制造過程中的直接和間接的活動。包括工藝準備(計算機輔助工藝設計、計算機輔助工裝設計與制造、NC自動編程、工時定額和材料定額編制等)、生產控制、及時控制等。狹義CAM通常僅指數控程序的編制，可包括刀具路徑的規劃、刀位文件的生成、刀具軌跡仿真以及NC代碼的生成等。

TechnologiesinIntroduction22TechnologiesinIntroductionCAPP(計算機輔助工藝設計，Computer-aidedProcessPlanning)是根據產品設計所給出的信息進行產品的加工方法和制造過程的設計。一般認為，CAPP系統的功能包括毛坯設計、加工方法選擇、工序設計、工藝路線制定和工時定額計算等。其中，工序設計又可包含裝夾設備選擇或設計、加工余量分配、切削用量選擇以及機床、刀具和夾具的選擇、必要的工序圖生成等。

TechnologiesinIntroduction23TechnologiesinIntroductionCAD/CAM/CAPP的集成

CAD過程與CAPP、CAM過程的集成系統，其基本工作步驟如下：(1)CAD過程設計產品結構，繪制產品圖形，并為CAPP、CAM過程準備設計數據；(2)生成標準化的數據結構(如征成STEP文件)，并經過接口進行數據轉換；(3)CAPP系統直接讀入CAD系統生成并經過轉換的數據，生成零件加工工藝規程；(4)CAM系統讀入CAPP系統生成并經過轉換的數據，生成加工零件的數控程序。

TechnologiesinIntroduction24PhrasePara4:byfar(adv.)到目前為止Para5:bring…into…引進;使開始bringabout引起;致使;造成;達成intimate及時地discharge(vt.)卸下,放出,解雇,拔染,履行,放電

Para7:function（n.）功能，作用，函數，模塊hub軸心，活動中心Para8:spoke輻條e.g.putaspokeinsomeone’swheel從中作梗

25Computer-aidedProductionandControlSystemPara8Q1:WhatisthehubofFig.1.2?Q2:WhatarethespokesofFig.1.2?Q3:WhatareadvantagesofCAPACS?increaseproductivity,reducewaste,andproducethingsitwouldnototherwisebeabletomake.

Computer-aidedProductionand261.1AutomationConceptDefinition

Taketheplaceofobservation,effortanddecisionbyhuman.

Bedefinedasasystemthatisrelativelyself-operating.Function1.1AutomationConceptDefinit27PhraseLine3:taketheplaceof取代Line5:respondto對……響應Line5:encodedinstruction編碼指令1.1AutomationConceptPhrase1281.2ComputerProcessControlDefinitionThecontrolofvariablesinamanufacturingprocess,whereoneoranycombinationofmaterialsandequipmentproducesormodifiesaproducttomakeitmoreusefulandmorevaluable.ClassificationClosed-loopControlSystemOpen-loopControlSystem1.2ComputerProcessControlD291.2ComputerProcessControlOpen-loopControlSystem1.2ComputerProcessControlO301.2ComputerProcessControlOpen-loopControlSystem1.2ComputerProcessControlO311.2ComputerProcessControlClosed-loopControlSystem1.2ComputerProcessControlC321.2ComputerProcessControlClosed-loopControlSystem1.2ComputerProcessControlC33

PhrasePara1：involve涉及，包含，就是，serveas作為mechanism裝置instrument儀器，儀表calibrateddials分度盤，校準盤Para2:inchargeof負責sensingdevice=transmit傳感器feedbackmechanism反饋裝置difference誤差beginat從開始，開始于……endat結束于……Para3：datalogging數據存儲1.2ComputerProcessControl

341.3ManagementInformationSystemCharacteristicsBedesignedtoaidintheperformanceofmanagementfunctions.Tobedevelopedtoprovideexecutiveswithup-to-the-minuteinformationabouttheoperationsoftheenterprise.1.3ManagementInformationSys35PhraseLine1Para1：bedesignedtodo被設計用來Line3Para1：executive執行程序、行政部門Line3Para1：up-to-the-minute最新的Line5Para1：view…as…將……看作Line2frombottom：softwarepackage軟件包1.3ManagementInformationSystemPhrase1.336Q1:WhatisthedefinitionofEngineering?

Engineeringisaprofessioninwhichaknowledgeofthenaturalsciencesisappliedwithjudgmenttodevelopwaysofusingthematerialsandforcesofnature.Q2:WhataretheadvantagesCAPACSofInEngineering?

increasetheproductivityofengineers,improvethequalityofdesign

1.4EngineeringQ1:Whatisthedefinitionof37Paragraph2Makeexamplestoexplaintheadvantagesbecauseofusingcomputer.Paragraph3Q:Whataretherolesofcomputer?

automatedoperations,relievetheengineeroftediousmanualcalculations1.4EngineeringParagraph21.4Engineering38PhraseLine1Para1：engineering(n.)工程；設計、制定；工藝技術；操縱、管理；Humanengineering環境工程學powerengineering動力學Line5Para1：simulation模擬；仿真；模型化；偽裝、冒充；Line5Para1：modeling模型化成型；模型制造；模擬；仿形、靠模；Line7Para2：physicalproperties物理性質Line2Para3：document(n.)文件、資料(v.)用文件證明Line4Para3：relieve…of…免除、解除1.4IntroductionofEngineering

391.4Computer-aidedEngineeringandProductionDefinitionPhase方案論證階段,初步設計階段,conceptualphaseTranslationPhase詳細設計階段;detaileddesignphaseConstructionPhase生產準備及制造階段SupportPhaseListFourPhasesofProduction1.4Computer-aidedEngineering40FigFig41一個機電一體化產品的設計和開發歸納為以下14個基本步驟。(1)擬定產品(設計)目標，確定初步技術規范。(2)收集資料，市場分析，可行性分析，技術經濟性分析。(3)初步設計(總體方案設計)。(4)初步設計方案的評審、評價(不滿意，修改)。(5)確定數學模型(理論分析)。(6)詳細設計(樣機設計)。(7)詳細設計方案評審、評價(不滿意，修改)。(8)試制樣機。(9)樣機試驗，測試。(10)技術評價與審定(不滿意，修改)。(11)小批量生產。(12)試銷。(13)正常正產，收集用戶意見。(14)銷售，收集用戶意見。一個機電一體化產品的設計和開發歸納為以下14個基本步驟。421.5BusinessPara1WhatisCAB？

TheapplicationsofcomputerstoassistoraidinperformingvariousoperationsinthesefunctionsarereferredtoasCAB.WhatarethefunctionsofCAB?

productionplanningandcontrol,financeandaccounting,distributionmanagement,maintenanceschedulingandcontrol,managementinformationsystems,dataprocessing,andproductplanning.

1.5BusinessPara1431.5BusinessPara2~4：Computerinfluencesthewaysofmfg.inthreerespects.(1)changingthewayofoperations(Para2).(2)changingthewayofdesign(Para3).(3)changingtheinternalstructureofmanufacturingorganization,theirmethodsofoperations,andtheirexternalrelationshiptosociety(Para4).1.5Business44PhaseLine4Para1:financeandaccounting財（政和）會（計）Line2Para2:carryout實行、執行Line5Para2:longterm長期的Line6Para2:MRP2=ManufacturingResourcePlanning制造資源計劃Line1Para3:gobeyond過分、超越、超出…范圍Line1Para3:payroll工資單Line3Para3:laborintensive勞動力密集的Line4Para3:intricate(a.)復雜的、錯綜的、難以理解的1.5BusinessPhase1.5Business45PhaseLine3Para4:scenario(n.)電影劇本、情況、方案Line5Para4:conceptualdesign=preliminarydesign初步設計Line7Para4:iterationafteriteration反反復復Line8Para4:drawon利用、抽煙Line9Para4:serviceable有用的、耐用的Line2frombottomPara4:inconformancewith與…一致1.5BusinessPhase1.5Business461.6ComputerControlofManufacturingSystemQ1:Whataretherolesofcomputer-controlledmfg.systems?

★controlstand-alonesystems(spraypainting)★controltheuseofresourcestoproduceasalableproduct★controlcomplexsystems(FMS)1.6ComputerControlofManufa471.6ComputerControlofManufacturingSystem1.6ComputerControlofManufa481.6ComputerControlofManufacturingSystemQ2:Whatisthechallengingincomputer-controlledsystems?★datacommunication★databasemanagement★theintegrationofthemanyislandsofautomation1.6ComputerControlofManufa49PhaseLine1Para1:use…as=view…as使…作為Line5Para1:stand-alone獨立的Line7Para1:asalableproduct暢銷產品Line2Para2:manufacturingcycle生產周期Line2Para2:productionline生產線Line2Para2:takeovercontrolof接管Line5Para2:islandsofautomation自動化島Line1Para3:integratedcontrolsystem集成控制系統Line2Para3:thrust（n.）插,戳,刺,推力,猛推,口頭攻擊（vt.）力推,沖,插入,擠進,刺,戳,強加,延伸（vi.）插入,刺,戳,延伸,強行推進1.6ComputerControlofManufacturingSystemPhase1.6ComputerControlofM501.6.1Computer-IntegratedControlSystemQ1:WhatisthedefinitionofICS?

ThephilosophyofanICSistotietogetherthesubsystemsofbusiness,engineering,andproductionoverthecompletemanufacturingcycletocreateasmoothmanufacturingbusinessmachine.1.6.1Computer-IntegratedCont511.6.1Computer-IntegratedControlSystemQ2:WhatarethetargetsofICS?(ComputerIntegratedControlSystem)★bedirectedatchangingthesubtledifferencesinthemeaningofcontrolastheconceptisusedbyrhevariousfunctionsinthemanufacturingenterprise.★bedirectedattyingtogetherthemanagementobjectivesforthefirmandthevariousprocessfunctionsrequiredtoproducetheproduct.1.6.1Computer-IntegratedCont521.6.1Computer-IntegratedControlSystemQ2:WhatistheconceptandtargetsofICS?(ComputerIntegratedControlSystem)★bedirectedatcreatingandcontrollingasingle,integratedplanforoperatingthefacilityandproducingacooperative,harmoniousworkingrelationshipamongallpartsofthebusiness.1.6.1Computer-IntegratedCont53S7-200主機外形PLC可編程序控制器：PLC英文全稱ProgrammableLogicController,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算,順序控制，定時，計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。

S7-200主機外形PLC可編程序控制器：PLC英文全稱54DCS集散系統:DCS英文全稱DISTRIBUTEDCONTROLSYSTEM,中文全稱為集散型控制系統。DCS可以解釋為在模擬量回路控制較多的行業中廣泛使用的，盡量將控制所造成的危險性分散,而將管理和顯示功能集中的一種自動化高技術產品。DCS集散系統:DCS英文全稱DISTRIBUT55煙霧傳感器紅外線傳感器傳感器sensor直接作用于被測量，并能按一定方式將其轉換成同種或別種量值輸出的器件。通常由敏感元件和轉換元件組成。當傳感器的輸出為規定的標準信號時，則稱為變送器transducer。

煙霧傳感器紅外線56溫度傳感器壓力傳感器超聲波點鈔/驗鈔磁阻式溫度傳感器57發送傳感器(或稱超聲波發送器)transmitter接收傳感器(或稱超聲波接收器)receiver發送傳感器(或稱超聲波發送器)transmitter58PhaseLine1Para1:tietogether結合成有機整體Line4Page1:accountfor考慮到、解釋說明Line1Para2:bedirectedat目的在于Line2frombottomPara2:cooperative合作的Line1Para3:3C技術=Computer,Communication,CollectionLine1Para3:PLC=ProgrammableLogicControllerLine3Para3:user-oriented面向用戶的Object-orientedlanguage面向對象的語言Line1Para3:sensor傳感器、transducer變換器1.6.1Computer-IntegratedControlSystemPhase1.6.1Computer-Integrated591.6.2LevelsofControlLevelsofControl1.6.2LevelsofControlLevels60NameFunctionCharaceristics1ProcessControl2SupervisoryControl3ManagementControlNameFunctionCharaceristics1Pr61NameFunctionCharaceristics1ProcessControlControlindividualmachineReceivedirectivesfromLevel2Primary,fast-acting2SupervisoryControlTietogetherprocessesdynamicallyHuman-oriented,Moreslowly3ManagementControlControlentiresystemInorderofdaysNameFunctionCharaceristics1Pr62Thedefinitionofdistributedcontrolsystem1.6.3DistributedControlThedefinitionofdistributed63Supervisoryandadministrationfunctions,wherereal-timecommunicationisnotsocritical,mustnotinterferewiththetime-criticalcontrolloop.1.6.3DistributedControlSupervisoryandadministration64Q1:WhatisthedefinitionofCommunication?thetransmissionofintelligencebetweenpointsoforiginandreceptionwithoutalterationofsequenceorstructureoftheinformation.Q2:Whatisdatacommunication?

themovementofcomputer-encodedinformationbymeansofelectricaltransmission1.6.4PlantCommunicationQ1:Whatisthedefinitionof65Q3:Whatistheheartofcommunicationsystem?computersQ4:Howtochooseacontroller?theControllershouldbeefficientintheperformanceoftheirassignedresponsibility1.6.4PlantCommunicationQ3:Whatistheheartofcommu66Summary

Akeycommunicationissueisaccesstotheup-to-the-minutedatatoeliminatecostlyerrors,toimproveproductqualityandtoimproveproductivity.PlantCommunicationSummaryPlantCommunica671.6.5NetworkArchitectures1.Hardware2.Software3.Protocols4.DataLinkControls5.LocalAreaNetworks6.Topology1.6.5NetworkArchitectures1.H68HardwareDefinitionthephysicalequipmentExamplescomputer,terminals,machines,controllers,modems,HardwareDefinition69Hardware大亞華為新橋調制解調器（即Modem），是計算機與電話線之間進行信號轉換的裝置，由調制器和解調器兩部分組成，調制器是把計算機的數字信號（如文件等）調制成可在電話線上傳輸的聲音信號的裝置，在接收端，解調器再把聲音信號轉換成計算機能接收的數字信號。通過調制解調器和電話線就可以實現計算機之間的數據通信。

作用是利用模擬信號傳輸線路傳輸數字信號。

Hardware大亞70.SoftwareDefinitionasetofprogramsExamplesCWS,AP,OS,DBMS

軟件主要是指支持系統運行并對系統進行管理和控制的程序系統。實