課程簡介課程宗旨

掌握機械制造技術的基礎知識、基本理論和基本方法。通過課程學習及實驗、生產實習及課程設計等實踐環節訓練，培養分析和解決機械制造工程問題基本能力。了解機械制造領域的最新成就和發展趨勢。主要內容

機械制造技術概論（6學時）

機械制造過程基礎知識（6學時）

切削與磨削原理（8學時）

機械加工質量（8學時）

機械加工工藝過程設計（8學時）

機器的裝配工藝（6學時）機械制造技術發展（6學時）課程簡介學習方式

課堂講授——講授重點、難點；自學——課前預習、課后復習、作業、答疑；實踐環節——作業練習、實驗、生產實習、課程設計?？己朔椒?/p>

期末考試——70％；作業、平時——20％，實驗——10％。課程特點與學習方法

綜合性——注意聯系和綜合應用以往所學知識；實踐性——注意理論聯系生產實際，重視實踐性環節；靈活性——掌握基本原理，活學活用。教材與參考文獻教材主要參考文獻[1]張冠偉等，機械制造技術基礎習題集，2004；[2]

MikellP.Groover.FundamentalsofModernManufacturing.JOHNWILEY&SONS,INC.2002.張世昌主編，機械制造技術基礎，高等教育出版社.2007

機械制造過程基礎知識

切削與磨削原理

機械加工質量

機械加工工藝過程設計

機械制造技術新發展

機器的裝配工藝課程導航

機械制造技術概論第1章機械制造技術概論本章要點大、小制造概念制造系統先進制造哲理機械制造技術基礎第1章

機械制造技術概論1.1

制造與制造技術ManufacturingandManufacturingTechnology輸入輸出+-生產過程效益生產定義從系統的觀點，生產可以定義為將生產要素轉變成生產財富并創造效益的輸入輸出系統，見圖1-1。

生產財富有形（產品）無形（服務）圖1-1

生產的定義轉變效率：生產率

=

輸出/輸入

生產要素生產對象（原材料）生產資料（直接、間接）能源勞動力信息（知識、技能、情報…）資金1.1.1生產與制造

狹義理解：生產過程從原材料→成品直接起作用的那部分工作內容，包括毛坯制造、零件加工、產品裝配、檢驗、包裝等具體操作（物質流）。[小制造]

廣義理解：制造=生產

美國將機械、電子、輕工、紡織、冶金、化工等行業列為制造業。屬于三種生產企業中的第二產業CIRP定義：制造包括制造企業的產品設計、材料選擇、制造生產、質量保證、管理和營銷一系列有內在聯系的運作和活動。[大制造、廣義理解]1.1.1生產與制造

制造

制造業第一產業農業林業漁業畜牧業礦業采石業石油業第二產業航天航空紡織、服裝汽車、裝備、重型機械冶金、鋼鐵、金屬制品食品、飲料化工、石油精煉計算機、半導體、電器建筑、建材日用消費品玻璃、陶瓷、造紙制藥橡膠、塑料制品能源、電力出版第三產業銀行、金融服務、保險通訊、資訊教育、醫療、保健娛樂、旅館、餐飲、旅游政府法律機構房地產修理與維護商業（零售、批發）交通、運輸

表1-1

第一、二、三產業的劃分1.1.1生產與制造制造系統結構圖1-2制造系統功能結構經營管理信息流生產管理信息流技術信息流物質流用戶、市場與外部環境經營管理市場與銷售研究與開發資源管理財務生產管理工程設計采購車間制造（加工、裝配、檢驗、輸送、存儲…

）質量控制1.1.2制造系統制造系統特性軟件硬件圖1-3制造系統結構特性

結構特性制造系統可視為若干硬件的集合體。為使硬件充分發揮效能，必須有軟件支持。1.1.2制造系統

轉變特性主要從技術角度出發，如何使轉變過程更有效進行。獲取階段轉變階段分配階段圖1-4制造系統的物質流原材料供應者原材料庫存零件加工零件庫存裝配成品庫存最終用戶1.1.2制造系統壓力加工油漆車身裝配內部裝飾驅動橋裝配變速箱裝配輪胎裝配底盤裝配

車身安裝最后試驗發動機裝配發動機試驗機械加工熱處理鍛造熔化造型澆鑄壓鑄油漆機械加工自動線熱處理圖1-5汽車生產物流示意圖1.1.2制造系統需求訂貨信息生產計劃信息進度計劃信息作業計劃信息生產結果數據生產控制信息生產技術信息產品設計信息綜合生產計劃生產進度計劃作業計劃生產實施生產控制產品設計工藝過程計劃工藝過程信息計劃階段實施階段控制階段圖1-6制造系統的程序特性

程序特性

程序

——

一系列按時間和邏輯安排的步驟

制造系統可視為生產離散型產品的工作程序（圖1-6）

研究制造系統程序特性，主要從管理角度出發如何使生產活動達到最佳化。1.1.2制造系統制造系統的物質流與信息流誤差流物流資金流規劃控制需求信息流實施（車間或現場）原材料產品與服務能源能量流圖1-x制造系統的五種流1.1.2制造系統制造技術

在產品生產中，使原材料轉化為產品過程所施行的各種手段的總和，稱為制造技術。運用一定的知識、技能操縱可以利用的物質、工具采取有效的方法……

手段包括

與大、小制造概念相對應，對于制造技術的理解也有廣義和狹義之分。廣義理解制造技術涉及生產活動的各個方面和生產的全過程，制造技術被認為是一個從產品概念到最終產品的集成活動，是一個功能體系和信息處理系統。1.1.3制造技術

在商品經濟高度發展的今天，科學與技術的界限開始變得模糊，純粹的科學研究不斷萎縮,原因是得不到足夠的經費支持，許多科學研究從一開始就有明確的應用前景（例如:超導技術、克隆技術等）?？茖W與技術

科學

——

認識世界，基本方法是“分析”，基本形式為“發現、揭示”。

技術

——

改造世界，基本方法是“綜合”，基本形式為“發明、創造、改進”。1.1.3制造技術機械制造技術基礎1.2制造業的發展及其在國民經濟中的地位DevelopmentofManufacturingIndustryandit’sPositioninNationalEconomy第1章

機械制造技術概論1.2.1制造業的發展

17世紀60年代，瓦特改進蒸汽機，標志第一次工業革命興起，工業化大生產從此開始

18世紀中，麥克斯韋爾建立電磁場理論，電氣化時代開始

20世紀初，福特汽車生產線，泰勒科學管理方法，標志自動化時代到來（以大量生產為特征—MassProduction）二戰后，計算機、微電子技術，信息技術及軟科學的發展，以及市場競爭的加劇和市場需求多樣性的趨勢，使中小批量生產自動化成為可能，并產生了綜合自動化和許多新的制造哲理與生產模式。進入21世紀，制造技術向自動化、柔性化、集成化、智能化、精密化和清潔化的方向發展。1.2.2制造業在國民經濟中的地位

國民經濟的支柱產業，國民經濟總收入的60%以上來自制造業，世界發達國家無不具有強大的制造業。美國：約1/4人口直接從事制造業，其余人口中又有約半數人所做工作與制造業有關。

日本由于重視制造業，二次大戰后30年時間，發展成為世界經濟大國。機械制造業是制造業的基礎,是重中之重。與此相反，美國在一段相當長時間內忽視了制造技術的發展，結果導致經濟衰退，競爭力下降，出現在家電、汽車等行業不敵日本的局面。直至上世紀80年代初，美國才開始清醒，重新關注制造業的發展，至1994年美國汽車產量重新超過日本。1.2.2制造業在國民經濟中的地位

紡織機械動力機械家用電器通訊設備出版印刷網絡媒體文化娛樂冶金機械建筑機械交通工具環保設備軍事裝備醫療設備機器制造農業機械化工設備制造業圖1-7

當今制造業的社會功能◆

圖1-7顯示了當今制造業的社會功能。1.2.2制造業在國民經濟中的地位

1963年1983年美日兩國汽車產量在世界市場所占份額圖1-X

美日兩國汽車產量變化1.2.2制造業在國民經濟中的地位

東芝事件圖1-X

多軸數控機床改進核潛艇性能1.2.3我國機械制造業面臨的機遇和挑戰我國機械制造業與世界發達國家的差距

困難：技術上落后，資金不足，資源短缺，管理體制、周邊環境還存在諸多問題（地方保護，信用危機…）

機遇：中國已加入WTO；制造業的世界格局已經和正在發生重大變化，歐、亞、美三分天下局面正在形成，世界經濟重心開始向亞洲轉移已出現征兆，制造業的產品結構、生產模式也在迅速變革之中

機遇與挑戰

發展迅速，成績矚目存在階段性的差距:產品質量和水平不高，技術開發能力不強，基礎元器件和基礎工藝不過關，生產率低下，科技投入嚴重不足。

機械制造業人均產值僅為發達國家的幾十分之一。挑戰與機遇并存。

1.3.3我國機械制造業面臨的機遇和挑戰圖1-X

神州9號宇宙飛船圖1-X

神州9號宇宙飛船神州9號機械制造技術基礎1.3先進制造哲理與先進生產模式AdvancedManufacturingPhilosophyandProductionModel

第1章

機械制造技術概論大批量生產方式的產生

“技藝”型生產時代——工業革命開始至20世紀初，機器代替人力成為生產主要方式，但仍以作坊式的單件生產為主，由于機器精度不高，產品質量主要靠從業人員的技藝來保證大批量生產方式（MassProduction）——20世紀初，福特汽車公司在底特律建立了世界上第一條自動生產線，標志大批量生產時代的開始技藝不再重要——由于機器精度的提高，加上互換性原理的推行，加工和裝配工作變得簡單大批量生產方式特點——生產周期短，生產效率高，生產成本低，產品質量好1.3.1批量法則（BatchRule）

1.3.1批量法則（BatchRule）

批量法則當市場競爭以產品質量和生產成本為決定因素時，大批量生產方式顯示了巨大的優越性。與中小批量生產相比，大批量生產可取得明顯的經濟效果，這就是所謂的“批量法則”（BatchRule）。

批量法則以成本分析為基礎。產品在其全生命周期內的總生產成本可近似表達為：式中CA——產品全生命周期總生產成本；

CF——固定成本；

CV——生產單位產品可變成本；

Q——生產產品總數量；

k

——大于1的指數。

（1-1）

單件產品平均生產成本CS為：

（1-2）

對式（1-2）求導，并令其導數為0，可得到最低單件成本對應的產量Q0：（1-3）Q0稱為最優生產規模。這一現象首先在汽車工業生產中被發現。圖1-8表示了總生產成本和單件生產成本與生產規模之間的關系。1.3.1批量法則（BatchRule）

1.3.1批量法則（BatchRule）

生產量x生產成本x0圖1-8生產成本與生產量的關系CACSCF專業化協作與擴散生產

根據批量法則，為了取得良好的經濟效益，除合理地擴大產品的產量外，組織專業化協作生產是一種行之有效的方法。專業化協作生產形式

基礎零部件專業化生產毛坯專業化生產中小零件專業化生產工藝專業化協作生活服務社會化1.3.1批量法則（BatchRule）

1.3.2成組技術（GroupTechnology—GT）

批量法則在大批量生產中，由于采用專用、高效和自動化的生產設備，可以獲得高的生產率，低的生產成本，短的生產周期；而多品種、小批量生產則相反。機床利用率例：CA6140車床，最大加工直徑φ400，實際加工90％以上工件直徑不足100mm，機床利用率極低。制造周期在多品種、中小批量生產中，加工時間僅占生產時間的約5％，其余95％均為周轉等待時間；加工時間中真正進行切削的時間不足30%。多品種、中小批量生產中存在的問題1.3.2成組技術（GroupTechnology—GT）

◆目前，單件小批量生產的產品占機械產品總數的70％以上，并有繼續增大的趨勢。解決多品種、中小批量生產的有效途徑是采用GT。5％

95％調整、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圖1-9多品種、中小批量生產的時間分配GT的客觀基礎二次相似性結構（形狀、尺寸、精度…）材料（材質、毛坯、熱處理…）工藝（加工方法、加工設備…）一次相似性

機械零件之間存在相似性這種相似性主要表現在三個方面：1.3.2成組技術（GroupTechnology—GT）

機械產品中各類零件出現有明顯的規律性（圖1-11）正是由于70%左右的零件屬于相似件，構成實施成組技術的客觀基礎。1.3.2成組技術（GroupTechnology—GT）

標準件復雜件相似件20～25%70%5～10%零件復雜程度零件出現頻數圖1-11機械產品中不同復雜程度零件分布規律1.3.2成組技術（GroupTechnology—GT）

圖1-1X結構相似零件組圖1-1X工藝相似零件組GT定義

一般性定義：GT是一門生產技術科學，研究和發掘生產活動中有關事物的相似性，并充分利用它，即把相似的問題分類成組，尋求解決這一組問題的相對統一的最優方案，以取得最佳效果。

機械制造領域中定義：將多種零件（部件或產品）按其相似性分類成組，并以這些零件組（部件組或產品組）為基礎組織生產，實現多品種、中小批量生產的產品設計、制造工藝和生產管理的合理化。GT

被認為是一種“制造哲理”—（ManufacturingPhilosophy），是現代制造技術的一個重要理論基礎。1.3.2成組技術（GroupTechnology—GT）

1.3.2成組技術（GroupTechnology—GT）

圖1-10成組技術基本原理產品部件零件零件組ABCA1A2A3B1B2C1C2C3C4

將多種零件按其相似性分類成組，人為擴大生產批量

重復使用原則：◆資源重復使用，降低生產成本；

◆作業熟練程度增加，提高生產率。GT工作原理1.3.2成組技術（GroupTechnology—GT）

GT發展簡況★

20世紀50年代，前蘇聯院士Митрофанов

在其著作“成組工藝科學原理”中首次提出“成組技術”。★

20世紀60年代西歐研究GT形成高潮，代表人物首推阿亨工業大學

Opitz教授，他所領導的小組進行了大量的調查研究工作，為成組技術提供了重要的理論依據。★

20世紀70年代，美國、日本接受成組技術，并迅速與計算機技術聯系在一起，使其得到更好的應用。★

20世紀80、90年代，GT與各種新的制造方式相結合，成為現代制造技術的基礎。★

GT發展過程：成組加工→成組工藝→成組技術→成組生產系統1.3.2成組技術（GroupTechnology—GT）

我國GT發展簡況★20世紀50末、60初學習蘇聯，首先在紡織機械行業試點實行，有清華大學、西安交大等高校參與?！?0世紀60年代中期以后，由于文化大革命，國民經濟陷入混亂狀態，GT無從談起。★20世紀70末、80初，文革以后，自上而下推行，機械部推出4個試點單位，并組織制定了兩個編碼系統（JCBM-1，JLBM-1），對GT發展起到了推動作用。★20世紀80年代中期后，計劃經濟向市場經濟轉軌，采用GT成為企業自發的行為。1.3.2成組技術（GroupTechnology—GT）

零件分類編碼系統

基本概念——零件分類編碼系統是用字符（數字、字母或符號）對零件有關特征進行描述和識別的一套特定的規則和依據。★

Opitz分類編碼系統（如圖所示）★

JLBM-1分類編碼系統（圖1-12）

分類編碼系統簡介特點：1）結構簡單，使用方便2）對零件形狀（特別是回轉類零件）描述較完善3）適用范圍較廣（設計、工藝、管理…）4）工藝信息反映不夠充分5）對非回轉類零件描述較粗糙圖1-XOpitz分類編碼系統0123456789RotationalNonrotationalDigit1PartclassL/D≤0.5MainshapeExternalshapeelementMainshapeRotationalmachiningAccuracy0.5<L/D<3L/D≥3WithdeviationL/D≤2WithdeviationL/D>2SpecialL/W≤3L/H≥4L/W>3L/W≤3L/H<4SpecialMainshapeMainshapeMainshapeOriginalofrawmaterialsmaterialDimensions6789InternalshapeelementMachiningofplanesurfacesOtherholesandteethMachiningofplanesurfacesOtherholesandteethMachiningofplanesurfacesOtherholesteeth&formingRotationalmachiningMainboreRotationalmachiningPlanesurfacemachiningAdditionalholesteeth&formingDigit2Digit3Digit4Digit5FormcodeSupplementarycodeDigit1.3.2成組技術（GroupTechnology—GT）

Digit1Digit2Digit3Digit4Digit5NonrotationalPartclass0123456789RotationalL/D≤0.50.5<L/D<3L/D≥3Smooth,noshapeelements0123456789ThreadExternalshape,ExternalshapeelementsnoshapeelementsOrsmoothFunctionalgrooveSteppedtobothendnoshapeelementsThreadFunctionalgrooveFunctionalconeOperatingthreadAllothersSteppedoneendSteppedoneendSmooth,noshapeelements0123456789ThreadInternalshape,InternalshapeelementsnoshapeelementsOrsmoothFunctionalgrooveSteppedbothendnoshapeelementsThreadFunctionalgrooveFunctionalconeOperatingthreadAllothersPlanesurfacemachining0123456789Surfaceplaneand/orcurvedinonedirection,externalNosurfacemachiningExternalplanesurfacerelatedbygraduationaroundcircleExternalgrooveand/orslotExternalspline(polygon)Externalplanesurfaceand/orslot,externalsplineInternalplanesurfaceand/orslotInternalspline(polygon)Internal/externalpolygon,grooveand/orslotAllothersAuxiliaryholesandgearteethNoauxiliaryholeAxial,notonpitchcirclediameter0123567894Axial,onpitchcirclediameterNogearteethWithgearteethRadial,notonpitchcirclediameterAxial/radial,and/orotherdirectionAxial/radial,onPCDand/orotherdirectionAllothersSpurgearteethBevelgearteethOthergearteeth圖1-XOpitz分類編碼系統回轉體零件形狀碼1.3.2成組技術（GroupTechnology—GT）

圖1-XOpitz分類編碼系統輔助碼（6～9位）Steel,Heattreatment0123456789012345678901234567890123456789Diameter(Length)MaterialAccuracyOriginalshapeofrawmaterial≤2020～5050～100100～160160～250250～400400～600600～10001000～2000＞2000NodularironAlloysteel(Heattreatment)NonferrousmetalLightalloyAllothersCastironPipeMachinedworkpieceCastingandforgingsL,U,Tetc.sectionsteelBar(heatrolling)Bar(coldrollingordrawing)△,□,etc.barSheetStickplateWeldmentUndefined23452+32+42+53+42+3+4+5Digit6Digit8Digit9Digit7AlloysteelSteelSteel1.3.2成組技術（GroupTechnology—GT）

名稱類別粗分類0123456789回轉類零件非回轉類零件輪盤類環套類銷桿軸齒輪類異形件專用件桿條類板塊類座架類箱體類名稱類別細分類0123456789盤蓋防護蓋法蘭盤帶輪手輪離合器分度盤滾輪活塞其它回轉類零件的形狀及加工碼外部形狀加工基本形狀功能要素內部形狀加工基本形狀功能要素平面曲面加工外平面內平面輔助孔成形刻線輔助碼

材料

毛坯原始形狀

熱處理主要尺寸

精度

直徑或寬度

長度非回轉類零件形狀及加工碼圖1-12JLBM-1分類編碼系統1.3.2成組技術（GroupTechnology—GT）

1.3.2成組技術（GroupTechnology—GT）

圖1-13壓蓋零件編碼（001021103050736)φ240700.80.8其余3.21.3.2成組技術（GroupTechnology—GT）

1）綜合零件法

——

★

綜合零件包含了零件組內所有零件的結構要素，它可以是一個實際零件，但更多情況是一個假想零件。

★

按綜合零件編制工藝規程，則該工藝規程包含了零件組內所有零件的工藝內容?！?/p>

綜合零件法多用于回轉體零件的成組工藝過程設計。成組工藝過程設計

2）綜合路線法——

★

將零件組內所有零件的工藝內容綜合在一起，形成成組工藝。

★多用于非回轉體零件的成組工藝過程設計。1.3.2成組技術（GroupTechnology—GT）

綜合零件圖1-X綜合零件實際零件【例】1.3.2成組技術（GroupTechnology—GT）

特征矩陣綜合零件成組工藝過程卡車間零件組代號頁工序號工序名稱及內容機床適用零件車右端面,打中心孔,車外圓(留磨量)車螺紋,倒角,切槽,切斷1C6132

ABCDE2車左端面,打中心孔,倒角銑鍵槽（銑橫槽,銑扁）3C6132X51W4調質5研中心孔C61326磨外圓M121∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨12345678901234567891）加工單元組織形式①成組單機②成組單元③成組流水線④成組柔性制造系統圖1-14成組單元布置形式加工單元設計a）機群式布局

G

G

GDDMM進出料口

L

L

L

L

L

LAAMMb）成組單元布局LLLMMDDGGA出料口進料口1.3.2成組技術（GroupTechnology—GT）

1.3.2成組技術（GroupTechnology—GT）

圖1-XFMS自動倉庫工廠計算機中央計算機物流控制計算機信息傳輸網絡加工單元1加工單元2加工單元n運輸小車工夾具站2）確定機床數量式中[Qj]——計算的機床臺數

Ni

——第i種零件年需求量

tij

——第i種零件在第j種機床上的單件工時

F

——機床年臺時基數（1-4）（1-4a）F

=

250×M×8×K式中M——班次

K

——開機系數，常取0.9～0.95◆計算機床臺數：1.3.2成組技術（GroupTechnology—GT）

1.3.2成組技術（GroupTechnology—GT）

◆一般要求：η≥0.85關鍵、稀少設備允許

η=1.1～1.2簡單設備η值可適當減小◆負荷調整與平衡：①負荷過低，可幾個單元共用一臺機床②也可擴大單元內零件組數或組內零件數◆機床負荷率：（1-6）◆實際機床臺數：Qj≥[Qj]（1-5）1.3.2成組技術（GroupTechnology—GT）

成組技術在設計中的應用

利用零件編碼，檢索相似零件，減小重復設計工作量（據統計，一項新產品中有70%以上的零件設計可以借鑒或直接引用原有的設計）。同樣利用產品和部件的繼承性，對產品及部件進行編碼，通過檢索、調出和利用已有相類似設計，可顯著減少新設計的工作量（參數化設計技術的發展使這一效果更加顯著）?！?/p>

零件標準化內容零件名稱標準化零件結構標準化零件標準化

提高設計標準化程度設計標準化是工藝標準化的前提。1.3.2成組技術（GroupTechnology—GT）

◎

零件結構標準化等級與標準化要素之間的關系：標準化等級簡單標準化基本標準化主要標準化完全標準化標準化要素功能要素基本形狀功能要素配置主要尺寸◎設計標準化與工藝標準化的關系：

基本形狀標準化主要工藝過程（工藝路線）標準化功能要素標準化工序、工步標準化功能要素配置標準化次要工序及工藝順序標準化主要尺寸標準化工藝裝備標準化

設計標準化工藝標準化1.3.2成組技術（GroupTechnology—GT）

◆成組生產單元是一種先進的生產組織形式，在成組生產單元內，零件加工過程被封閉起來，責、權、利集中在一起，生產人員不僅負責加工，而且共同參與生產管理與生產決策活動，使其積極性能夠得到充分發揮。

◆按成組工藝進行加工，可使零件加工流向相同，這不僅有利于減少工件運動距離，在安排作業計劃時，也有規則可循。成組技術在管理中的應用◆要求按工藝相似零件組（而非按產品）安排生產計劃，需要打破舊的生產計劃方式，而代之以按零件組安排生產進度計劃。除了要轉變傳統觀念以外，采用計算機輔助生產管理方法也是必要的。

1.3.3計算機集成制造（CIM）

CIM提出CIM一詞首先由Dr.J.Harrington于1973年提出，其兩個基本觀點：CIM概念提出后，未被立即接受，因條件不成熟。直至20世紀80年代初，各項單元技術（CAD、CNC、CAPP、MIS、FMC、FMS…）得到充分發展，并形成一個個自動化“孤島”。在這種形勢下，為取得更大的經濟效果，需要將這些“孤島”集成起來，CIM概念受到重視并被實施。2）整個生產過程可以視為一個數據采集、傳遞和加工處理的過程，最終產品可視為數據的物化表現。1）企業生產活動的各個環節，從市場分析、產品設計、加工制造、經營管理到售后服務是一個統一的不可分割的整體。1.3.3計算機集成制造（CIM）

20世紀80年代中、后期，CIM逐漸開始實施，并顯示出明顯的效益——提高企業的生產率和市場競爭能力。以往，競爭力主要取決于生產率，現今更重要的是對市場的響應能力。

信息時代的到來,使世界正在“變小”。世界大市場的發展，使競爭更加激烈，這一方面極大地促進了社會的發展，另一方面也給企業造成了嚴酷的“生存環境”。企業為求得生存和發展，必須在

TQCSE

五要素上下工夫。T（Time）——時間，加速新產品研制周期，縮短交貨期Q（Quality）——質量C（Cost）

——成本S（Service）——服務E（Environment）——環保為實現這一目標，CIM是一種強有力的形式。1.3.3計算機集成制造（CIM）

CIM定義CIM是將人及其經營知識和能力與信息技術和制造技術綜合應用，以提高制造型企業的生產率和響應能力。企業所有人員、功能、信息、組織管理等方面都是集成起來的整體的各個部分。

歐共體CIM-OSA（開放體系結構）課題委員會：◆

CIM是一種哲理、思想、方法；◆

CIMS是CIM哲理的具體體現；◆

CIMS是一個計算機控制的閉環反饋系統，其輸入是產品的需求和概念，輸出的是合格的產品。CIM與CIMS1.3.3計算機集成制造（CIM）

討論◆

整體優化是CIM的目標（相對于自動化孤島）?！?/p>

CIM

的核心是集成，而集成的本質是信息集成。◆

3M（人、機器、管理）集成，其中人是核心。普渡大學T.J.Willian教授提出CIMS參考模型的兩個概念：

★

Automability（可自動化性）——指生產活動中可用數學形式或計算機程序描述的部分，生產活動中的這一部分內容可用計算機來進行處理。

★

Innovation（創新）——生產活動中無法用數學形式或計算機程序描述的部分，這一部分內容仍需人來完成。

他認為工業革命使人變成了機器的奴隸，新技術革命則要“恢復人格”（Humanlization）。1.3.3計算機集成制造（CIM）

◆

CIM往往和人們經常提到的“三無工廠”（無圖紙、無庫存、無人化),“3J”（Justintime，Justincase，Justinsupply）等概念相聯系?！?/p>

搞CIM是非常復雜的事情，是一項高投入、高風險項目，必須審慎行事（20世紀80年代只有少數公司獲得成功）。圖1-X無圖紙生產實例—波音777客機◆CIMS的實現程度受企業經營環境的制約，與企業的技術水平、投資能力、經營戰略等相聯系，決定了CIMS是一個多層次、多模式、動態發展、逐漸向理想狀態趨近的系統?！?/p>

限定“制造型企業”。

NetworkDB市場信息生產過程信息技術信息原材料，能源產品MIS，BM，PMMM，LM，FM…EISCADCAECAPPNCPCATD∶QISCAICATCAQCCMM∶MASCNC,MC,FMC,FMS,ROBOT,AA…圖1-28CIMS功能模型CIMS的體系結構指以信息的觀點建立的企業模型框架（或功能模型）。CIMS

功能模型通常由5

個分系統組成（圖1-28）。1.3.3計算機集成制造（CIM）

1.3.3計算機集成制造（CIM）

CIMS發展簡況（國外）

歐共體——1984年開始實施ESPRIT（歐洲信息技術研究戰略計劃），在130個合作項目中，關于CIM項目占28項

日本——CNC、DNC、FMS已處于世界領先地位，1985年通產省主持開發“筑波綜合實驗工廠”，相當于CIMS實驗基地。

美國——不僅企業重視，國家也極為重視，認為CIM是奪回失去市場、取得競爭成功的關鍵技術，并將不可逆轉地成為21世紀占主導地位的新的生產方式。20世紀80年代初，美國國家標準局（NBA）所屬AMRF（自動化研究實驗基地）建立了世界上第一個CIMS實驗系統（見圖1-29）

新加坡、以色列、韓國、巴西、南非等——也在積極跟蹤和發展CIM技術。1.3.3計算機集成制造（CIM）

CIMS發展簡況（國內）◆

863計劃

◎目標：跟蹤世界高技術最新發展

◎自動化領域兩個主題：1）CIM；2）工業機器人

◎組織與領導機構（圖1-X）自動化領域總體戰略、分階段戰略部署，對外合作，總經費、年度經費分配，學術領導具體領導各項工作開展專題學術領導，組長由主題專家組成員擔任圖1-X863自動化領域組織結構自動化領域專家委員會CIM主題專家組CIM專題專家小組1.3.3計算機集成制造（CIM）

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CIMS實驗工程（CIMS-ERC）

技術原則：

1）包括實際工廠主要功能遞推結構；

2）最小配置實際制造環境；

3）采用開放系統概念，多廠家設備（軟、硬件）集成；

4）以信息集成為主，不追求機械設備完善；

5）自頂向下設計與自下而上實現相結合。1987.6——可行性論證1988.3——通過國家評審1988.5～1989.5——總體設計1989.6～1992.12——開發實施1993.3——國家驗收1994年獲美國CASA/SME（美國機械工程師協會計算機與自動化系統分會）“UniversityLEADAward”（大學領先獎）1.3.3計算機集成制造（CIM）

注重研究→注重應用

大型企業→中小型企業“技術推動”→“需求牽動”

強調技術支撐→強調人、技術、經營集成

CIM應用模式越來越多

CIM實施過程中不斷吸收新技術、新思想、新概念CIMS發展趨勢

1.3.4并行工程（CE）

并行工程（

ConcurrentEngineering——CE）定義1988年，美國國防部防衛分析研究所（IDA）發表R338

報告：

并行工程（CE）是對產品及其相關過程（包括制造過程和支持過程）進行并行、一體化設計的一種系統化的工作模式。這種工作模式力圖使開發者從一開始就考慮到產品全生命周期（從概念形成到產品報廢）中所有的因素，包括質量、成本、進度與用戶需求。注：支持過程——

包括對制造過程的支持（原材料的獲取,中間產品的庫存，工藝過程設計，生產計劃制定…）和使用過程的支持（產品銷售，使用維護，售后服務，產品報廢后的處理…）1.3.4并行工程（CE）

CE與CIM的目標都是為了贏得市場競爭，著眼點均為“TQCSE”。隨著市場競爭的日趨激烈，“TQCSE”五要素中“T”變的越來越重要，減小新產品開發周期成為“TQCSE”的“瓶頸”。CIM著眼于信息集成與信息共享，通過網絡與數據庫將自動化孤島集成起來。但生產過程的組織結構與管理仍是傳統的，獨立、順序進行。生產管理者在信息集成的基礎上，對整個生產進程有清楚的了解，從而可以進行有效的控制，并最終在

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