自动化制造系统概论
来源：维思自动化 发布时间:2016-02-22 15:27:23
一、制造及制造业
制造（Manufacturing）是人类按照市场需求。运用主管掌握的知识技能，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，将原有材料转化为最终物质产品并投放市场的全过程。因此，制造不是指单纯的加工或装配过程，而是包括市场调研和预测、产品设计、材料和工艺设计、生产准备、物料管理、加工装配、质量保证、生产过程和生产现场管理、市场营销、销售前后服务以及报废后的回收处理等产品寿命循环周期内一系列相互联系活动。
在这里，我们所定义的是制造的广义概念，与传统的狭义制造概念不同，或者往往只包括生产车间内与物流有关的加工和装配过程。
制造业是所有与制造业有关的企业机构的总称。制造业是国民经济的支柱产业，它一方面创造价值、物质财富和新的知识，另一方面为国民经济各个部门包括国防和科学技术的进步与发展提供先进的手段和装备。在工业化国家中，约有1/4的人口从事各种形式的制造活动，在非制造业部门中，约有半数人的工作性质与制造业密切相关。纵观世界各国，如果一个国家的制造业发达，它的经济必然强大。大多数国家和地区的经济飞腾，制造业功不可没。 
二、系统
系统（system）是具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素所构成的一个分割的整体。虽然一个系统可以进一步划分成一些更小的分系统，而且这些分系统也可以单独存在并对外呈现一定的特性，但这些分系统都不具备原有系统的整体性质。另外，这些分系统的简单叠加也不能构成原来的系统，而仅仅是一个分系统间的简单集合。
一般的系统都具有下述性质：
（1）目的性 任何一个物理或组织系统都具有一定的目的。例如，制造系统的目的是将制造资源有效地转变成有用的产品。为了实现系统的目的，系统必须具有处理、控制、调节和管理的功能。
（2）整体性 系统是由两个或两个以上可以相互区别的要素，按照系统所应具有的综合整体性构成的。系统的整体性说明，具有独立功能的系统要素以及要素间的相互关系是根据逻辑统一性的要求，协调存在于系统整体之中，对外呈现整体特性。系统的整体性要求应从整体协调的角度去规划整个系统，从整体上确定各组成要素之间的相互联系和作用，然后再去分别研究各个要素。离开整体性去研究系统的各要素，就失去了原来系统的意义，也就无法实现系统的功能。
（3）集成性任 何系统都是由两个或两个以上的要素组成，每个要素都对外呈现出自身的特性，并有其自身的内在规律。但这些要素都要通过系统的整体规划有机地集成为一个整体。因此，系统的集成性并不等于集合性，前者构成一个有机的整体，可以实现系统整体运行的最佳化；后者仅是组成要素之间的简单叠加，不仅达不到最优，有时系统还会由于参数不匹配而无法进行。
（4）层次性 系统作为一个相互作用的诸要素的总体，它可以分解成由不同级别的分系统构成的层次结构，层次结构表达了不同层次分系统之间的从属关系和相互作用关系。将系统适当分层，是研究和设计复杂大系统的有力手段。
（5）相关性 组成系统的要素是相互联系、相互作用的，相关性说明了这些联系之间的特定关系。研究系统的相关性可以弄清楚各个要素之间的相互依存关系，提高系统的延续性，避免系统的内耗，提高系统的整体运行效果。弄清楚各要素的相关性也是实现系统有机集成的前提。
（6）环境适应性 任何系统都必然会受到外部环境的影响和约束，与外部环境进行物质、能量和信息的交换。一个好的系统应能适应外部环境的改变，能随着外部条件的变化而改变系统的内部结构，使系统始终运行在最佳状态。
三、制造系统
制造系统(Manufacturing System)是为了达到预定的制造目的而构造的物理或组织系统。作为一产系统，制造系统具有构成上述系统的一切特征。
在研究制造系统时，除了要搞清楚系统与外部环境的关系外，我们更感兴趣的主要是它的内部组织和结构。在系统内部包括很多与制造活动有关的因素：人员设备、组织机构、管理方式、技术系统、资金等，简单地将这些因素相加，无法取得整体最优的效果，也不成其为系统。只有从系统的观点出发，运用系统工程的原理和技术去统筹规划各个要素，才能实现各要素之间的有机集成使系统运行在最佳状态以最经济有效的方式达到制造活动的目的。
四、制造自动化
广义制造过程包括很多内容。制造自动化(Manufacturing Automation)就是在广义制造过程的所有环节采用自动化技术，实现制造全过程的自动化。
五、制造规模
制造企业的产品品种和生产批量大小是各不相同的，我们称之为制造规模（Manufacturing Scale）。通常，可以将制造规模分为三种：大规模制造、大批量制造和多品种小批量制造。
年产量超过5000件的制造常称为大规模制造，例如标准件（螺钉、螺母、垫圈、销子等）的制造、自行车的制造、汽车的制造等。大规模制造常采用组合机床生产线或自动化单机系统，通常其生产率极高，产品的一致性非常好，成本也较低。
年产量在500~5000间的制造，如重型汽车制造、大型工程机械制造等均属于大批量制造。大批量制造的自动化程度和生产率通常较低，实际中多使用加工中心和柔性制造单元。
年产量在500件以下的制造通常称为多品种小批量制造，如飞机制造、机床制造、大型轮船制造等。随着用户需求的不断变化，机械制造企业的生产规模越来越小，多品种单件化已成为机械制造业的主导方式。
六、制造系统分类
从人在系统中的作用、加工对象的品种和批量、零件及其工艺类型、系统的柔性、系统的自动化程度及系统的智能程度等方面对制造系统可进行如下分类：
制造（Manufacturing）是人类按照市场需求。运用主管掌握的知识技能，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，将原有材料转化为最终物质产品并投放市场的全过程。因此，制造不是指单纯的加工或装配过程，而是包括市场调研和预测、产品设计、材料和工艺设计、生产准备、物料管理、加工装配、质量保证、生产过程和生产现场管理、市场营销、销售前后服务以及报废后的回收处理等产品寿命循环周期内一系列相互联系活动。
在这里，我们所定义的是制造的广义概念，与传统的狭义制造概念不同，或者往往只包括生产车间内与物流有关的加工和装配过程。
制造业是所有与制造业有关的企业机构的总称。制造业是国民经济的支柱产业，它一方面创造价值、物质财富和新的知识，另一方面为国民经济各个部门包括国防和科学技术的进步与发展提供先进的手段和装备。在工业化国家中，约有1/4的人口从事各种形式的制造活动，在非制造业部门中，约有半数人的工作性质与制造业密切相关。纵观世界各国，如果一个国家的制造业发达，它的经济必然强大。大多数国家和地区的经济飞腾，制造业功不可没。
系统（system）是具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素所构成的一个分割的整体。虽然一个系统可以进一步划分成一些更小的分系统，而且这些分系统也可以单独存在并对外呈现一定的特性，但这些分系统都不具备原有系统的整体性质。另外，这些分系统的简单叠加也不能构成原来的系统，而仅仅是一个分系统间的简单集合。
一般的系统都具有下述性质：
（1）目的性 任何一个物理或组织系统都具有一定的目的。例如，制造系统的目的是将制造资源有效地转变成有用的产品。为了实现系统的目的，系统必须具有处理、控制、调节和管理的功能。
（2）整体性 系统是由两个或两个以上可以相互区别的要素，按照系统所应具有的综合整体性构成的。系统的整体性说明，具有独立功能的系统要素以及要素间的相互关系是根据逻辑统一性的要求，协调存在于系统整体之中，对外呈现整体特性。系统的整体性要求应从整体协调的角度去规划整个系统，从整体上确定各组成要素之间的相互联系和作用，然后再去分别研究各个要素。离开整体性去研究系统的各要素，就失去了原来系统的意义，也就无法实现系统的功能。
（3）集成性任 何系统都是由两个或两个以上的要素组成，每个要素都对外呈现出自身的特性，并有其自身的内在规律。但这些要素都要通过系统的整体规划有机地集成为一个整体。因此，系统的集成性并不等于集合性，前者构成一个有机的整体，可以实现系统整体运行的最佳化；后者仅是组成要素之间的简单叠加，不仅达不到最优，有时系统还会由于参数不匹配而无法进行。
（4）层次性 系统作为一个相互作用的诸要素的总体，它可以分解成由不同级别的分系统构成的层次结构，层次结构表达了不同层次分系统之间的从属关系和相互作用关系。将系统适当分层，是研究和设计复杂大系统的有力手段。
（5）相关性 组成系统的要素是相互联系、相互作用的，相关性说明了这些联系之间的特定关系。研究系统的相关性可以弄清楚各个要素之间的相互依存关系，提高系统的延续性，避免系统的内耗，提高系统的整体运行效果。弄清楚各要素的相关性也是实现系统有机集成的前提。
（6）环境适应性 任何系统都必然会受到外部环境的影响和约束，与外部环境进行物质、能量和信息的交换。一个好的系统应能适应外部环境的改变，能随着外部条件的变化而改变系统的内部结构，使系统始终运行在最佳状态。
三、制造系统
制造系统(Manufacturing System)是为了达到预定的制造目的而构造的物理或组织系统。作为一产系统，制造系统具有构成上述系统的一切特征。
在研究制造系统时，除了要搞清楚系统与外部环境的关系外，我们更感兴趣的主要是它的内部组织和结构。在系统内部包括很多与制造活动有关的因素：人员设备、组织机构、管理方式、技术系统、资金等，简单地将这些因素相加，无法取得整体最优的效果，也不成其为系统。只有从系统的观点出发，运用系统工程的原理和技术去统筹规划各个要素，才能实现各要素之间的有机集成使系统运行在最佳状态以最经济有效的方式达到制造活动的目的。
四、制造自动化
广义制造过程包括很多内容。制造自动化(Manufacturing Automation)就是在广义制造过程的所有环节采用自动化技术，实现制造全过程的自动化。
五、制造规模
制造企业的产品品种和生产批量大小是各不相同的，我们称之为制造规模（Manufacturing Scale）。通常，可以将制造规模分为三种：大规模制造、大批量制造和多品种小批量制造。
年产量超过5000件的制造常称为大规模制造，例如标准件（螺钉、螺母、垫圈、销子等）的制造、自行车的制造、汽车的制造等。大规模制造常采用组合机床生产线或自动化单机系统，通常其生产率极高，产品的一致性非常好，成本也较低。
年产量在500~5000间的制造，如重型汽车制造、大型工程机械制造等均属于大批量制造。大批量制造的自动化程度和生产率通常较低，实际中多使用加工中心和柔性制造单元。
年产量在500件以下的制造通常称为多品种小批量制造，如飞机制造、机床制造、大型轮船制造等。随着用户需求的不断变化，机械制造企业的生产规模越来越小，多品种单件化已成为机械制造业的主导方式。
六、制造系统分类
从人在系统中的作用、加工对象的品种和批量、零件及其工艺类型、系统的柔性、系统的自动化程度及系统的智能程度等方面对制造系统可进行如下分类：
