现代制造系统

前言

第一章 制造系统工程基础

第一节 制造

第二节 制造系统及其发展

第三节 制造系统的柔性自动化及自动化制造系统的技术分析

第四节 计算机集成制造CIM系统

第五节 集成制造系统分析和功能模型IDEF0

复习思考题与习题

第二章 成组技术基础

第一节 成组技术概述

第二节 零件分类和编码系统

第三节 零件的分组(族)方法

第四节 成组技术的应用及经济效益

复习思考题与习题

第三章 机床数字控制与编程基础

第一节 数字控制的基础

第二节 计算机数字控制

第三节 自适应控制

复习思考题与习题

第四章 柔性制造及系统的基本原理

第一节 柔性制造及柔性制造系统

第二节 FMS工作站与FMC

第三节 FMS的物流

第四节 FMS的控制

复习思考题与习题

第五章 工业机器人及其应用

第一节 机器人的基本知识

第二节 位形描述与空间变换

第三节 工业机器人的应用

复习思考题与习题

第六章 装配及自动化装配

第一节 装配与产品实现自动化装配的设计要求

第二节 自动化装配系统类型

第三节 零件送进装置

第四节 多站装配机的分析

复习思考题与习题

第七章 质量工程、质量改进与自动检测/监控基础

第一节 现代质量观与质量工程

第二节 质量体系与质量改进

第三节 自动检测原理与方法

第四节 切削过程监控原理

复习思考题与习题

第八章 新一代制造系统——快速可重构制造系统

第一节 可重构性与快速可重构制造系统设计基础

第二节 制造系统的过程效应和系统的寿命期

第三节 RRMS系统的规划

第四节 RRMS系统的设计

复习思考题与习题

参考文献 2100433B

制造系统是现代工业工程学进行企业系统设计和运作优化的重要内容。熟悉和掌握现代制造系统是工业工程师必不可少的重要知识。本书系统地介绍了制造系统工程基础，成组技术基础，机床数字控制与编程基础，柔性制造及系统的基本原理，工业机器人及其应用，装配及自动化装配，质量工程、质量改进与自动检测/监控基础，新一代制造系统快速可重构制造系统等内容。 本书可作为高等院校工业工程专业本科生、研究生教材，也可供从事现代制造系统设计．运作与管理的工程技术人员和管理人员学习参考。

清华大学机械工程及其自动化系列教材图书信息

书名：现代制造系统

书号：9787302112389

作者：周凯

定价：29.8元

出版日期：2005-8-1

出版社：清华大学出版社

清华大学机械工程及其自动化系列教材内容简介

本书从系统科学与工程的角度阐述现代制造系统的有关理论和方法，内容分5个部分：第1部分介绍现代制造系统的基本概念、理论基础、体系结构和数学模型；第2部分介绍现代制造系统分析与综合的主要方法和利用计算机对现代制造系统进行分析与设计的新技术；第3部分介绍现代制造系统计算机管理与控制的核心技术——计划控制、调度控制和过程控制；第4部分从信息与制造相融合的角度，阐述制造系统的信息集成问题，并讨论制造系统运行信息的获取问题，核心内容是随机市场环境下的制造信息预测技术；第5部分是现代制造系统实例分析。

本书可作为高等院校机电、自动化、工业工程、企业管理等专业的教材，也可供机电一体化、先进制造技术、现代制造系统等领域的研究人员和专业技术人员参考。

清华大学机械工程及其自动化系列教材前言

随着科学技术的进步和社会经济的发展，“制造”已由个人行为和孤立机器完成的简单过程演变到必须由众多制造要素组成的制造系统来完成的复杂工程。从系统科学与工程的角度看，完成现代制造任务的制造系统亦正在从简单系统发展为复杂大系统。

面对上述现实，工程界和教育界都越来越清楚地认识到，如果仅从孤立的制造方法、制造技术、制造工具和制造设备等方面去孤立地研究制造过程，将无法从全局上使“制造”这样一个复杂大系统运行于最优状态，发挥出最佳效益。因此作为制造领域的高级专门人才——制造专业的研究生必须从系统科学与工程的高度对制造过程有深刻的理解与把握，才能在今后的研究工作、技术工作和管理工作中更好地驾驭全局，为制造工业和国民经济的发展做出更大的贡献。为此，清华大学于1989年开始为机械工程及自动化专业研究生开设专业课“现代制造系统”。

本书作为该课程的教材，从系统科学与工程的角度对现代制造过程进行研究，通过信息、控制与制造相融合的方法对制造系统的内在规律进行分析，以近十年来国际上制造系统领域的最新发展和我国在该领域的研究、开发和应用成果为案例，按照工程学科教学的客观规律和现代人才培养的要求组织教材内容，指导教学过程的实施，力图使学生学会从系统的角度去看待制造、研究制造、把握制造、发展制造。

本教材内容分5个部分。（1）基础理论与总体结构（由第1，2，3，4章组成）：介绍现代制造系统的基本概念、理论基础、体系结构和数学模型。（2）制造系统的分析与综合（包括第5，6两章）：介绍现代制造系统分析与综合的主要方法和利用计算机对现代制造系统进行分析与设计的新技术。（3）制造系统的计算机管理与控制（由第7章至第9章组成）：介绍现代制造系统管理与控制的核心技术——计划控制、调度控制和过程控制。（4）制造系统运行的信息环境（第10章和第11章）：从信息与制造相融合的角度，讨论制造系统的信息集成问题，介绍制造网络系统和制造数据库系统等支持现代制造系统优化运行的信息环境。在此基础上，进一步讨论制造系统运行信息的获取问题，核心内容是随机市场环境下的制造信息预测技术。（5）现代制造系统实例（第12章）：介绍现代制造系统的典型案例，阐述现代制造系统研究、开发和应用中一些实际问题的解决方法与过程。

本书的编写和出版得到清华大学研究生精品课程建设项目和清华大学出版社的支持，同时得到张伯鹏教授、李庆祥教授、张秋玲副教授等同志的帮助，在此一并表示感谢！

虽然本书的编写是在多年教学和科研实践基础上进行的，并汲取了多轮讲义的精髓，但由于作者的水平和能力有限，书中错误和不妥之处在所难免，因此恳请读者批评指正。

清华大学机械工程及其自动化系列教材目录

1绪论1

1.1研究和发展制造系统技术的意义1

1.2发展现代制造系统技术的基础3

1.3制造系统的发展历史与现状4

1.4制造系统研究和应用领域的发展趋势6

1.5本书的主要内容92制造系统的基本概念12

2.1概述12

2.2制造过程13

2.3制造模式14

2.4制造系统22

2.5现代制造系统研究、开发和应用中的重要课题243制造系统的体系结构与运行原理27

3.1概述27

3.2现代制造系统的总体结构28

3.3单元级制造系统的结构与运行原理37

3.4车间级制造系统的结构与运行原理40

3.5工厂级制造系统的结构与运行原理42

3.6跨企业与全球制造系统的结构与运行原理444制造系统的数学模型46

4.1概述46

4.2制造系统的投入产出模型47

4.3制造系统的排队网络模型51

4.4制造系统的活动循环图模型57

4.5制造系统的Petri 网模型61

4.6制造系统建模中应注意的问题64目录现代制造系统5制造系统性能分析66

5.1概述66

5.2基于排队理论的分析方法67

5.3计算机仿真分析方法74

5.4Petri网分析方法82

5.5基于随机过程理论的分析方法876制造系统的综合与设计93

6.1概述93

6.2制造系统设计的主要过程94

6.3制造系统设计的基本方法98

6.4解决设计决策问题的有效方法——层次分析法1057制造系统的运行管理113

7.1概述113

7.2制造系统运行管理系统的总体结构114

7.3产品制造的主生产计划116

7.4物料需求计划130

7.5制造资源计划139

7.6企业资源计划1428制造系统的调度控制145

8.1概述145

8.2流水排序调度方法147

8.3非流水排序调度方法160

8.4基于规则的调度方法164

8.5基于仿真的调度方法167

8.6智能调度方法1699制造系统的过程控制178

9.1概述178

9.2过程控制系统的组成178

9.3集成化设备控制系统180

9.4制造过程的动态工艺控制182

9.5刀具系统的管理与控制192

9.6制造过程的物流控制193

9.7制造过程的质量控制200

9.8制造过程的状态检测与监控20510制造系统运行的信息环境208

10.1概述208

10.2制造信息与信息流系统209

10.3制造系统的信息集成210

10.4制造系统的网络环境212

10.5制造数据库系统22811制造系统运行的信息获取235

11.1概述235

11.2制造系统运行信息获取的重要手段——需求预测236

11.3需求预测方法240

11.4预测误差分析与预测监控256

11.5市场预测的案例26012现代制造系统实例263

12.1国家CIMS"_blank" href="/item/计算机集成制造系统/219309" data-lemmaid="219309">计算机集成制造系统263

12.2空调器制造的CIMS系统272

12.3基于并行工程的复杂产品制造系统284

12.4新型基层敏捷制造系统290

12.5智能网络化机床制造系统300参考文献3092100433B

现代制造工程研究发表

据2018年5月1日中国知网显示，《现代制造工程》共出版文献14114篇。

据2018年5月1日万方数据知识服务平台显示，《现代制造工程》载文量为8017。

现代制造工程收录情况

《现代制造工程》被《中国科学引文数据库》、中国科协精品科技期刊工程项目、中国科技论文统计分析、中国学术期刊综合评价数据库、《中国学术期刊（光盘版）》、《中国期刊网》、万方数据库、《中文核心期刊要目总览》（2017年版）等数据库收录。

现代制造工程影响因子

据2018年5月1日中国知网显示，《现代制造工程》总被下载1263587次、总被引42091次、（2017版）复合影响因子为0.482、（2017版）综合影响因子为0.251。

据2018年5月1日万方数据知识服务平台显示，《现代制造工程》被引量为32308，下载量为310914；2015年影响因子为0.37，在全部统计源期刊（6735种）中排名第3699名，在机械与仪表工业（98种）中排名第42名。

现代制造工程荣誉表彰

《现代制造工程》荣获首届国家优秀期刊三等奖。

《现代制造工程》荣获中国机械工程学会优秀期刊一等奖。

《现代制造工程》荣获历届北京市优秀期刊奖。

《现代制造工程》荣获华北地区优秀期刊奖和十佳期刊奖。

《现代制造工程》被评为中科双效期刊。

《现代制造工程》被评为中文核心期刊。

《现代制造工程》被评为中国期刊方阵期刊。

《现代制造工程》被评为中国科技论文统计源期刊。

柔性制造定义

柔性制造系统(FMS)

关于柔性制造系统的定义很多，权威性的定义有:

美国国家标准局把FMS定义为：“由一个传输系统联系起来的一些设备，传输装置把工件放在其他联结装置上送到各加工设备，使工件加工准确、迅速和自动化。中央计算机控制机床和传输系统，柔性制造系统有时可同时加工几种不同的零件。 国际生产工程研究协会指出“柔性制造系统是一个自动化的生产制造系统，在最少人的干预下，能够生产任何范围的产品族，系统的柔性通常受到系统设计时所考虑的产品族的限制。”而我国国家军用标准则定义为“柔性制造系统是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统组成的自动化制造系统，它包括多个柔性制造单元，能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整，适用于多品种、中小批量生产。”简单地说，FMS是由若干数控设备、物料运贮装置和计算机控制系统组成的并能根据制造任务和生产品种变化而迅速进行调整的自动化制造系统 。

柔性制造组成

常见的组成通常包括4台或更多台全自动数控机床(加工中心与车削中心等)，由集中的控制系统及物料搬运系统连接起来，可在不停机的情况下实现多品种、中小批量的加工及管理。反映工厂整体水平的FMS是第一代FMS，日本从1991年开始实施的“智能制造系统”(IMS)国际性开发项目，属于第二代FMS;而真正完善的第二代FMS预计本世纪十年代后才会实现。

柔性制造FMC

FMC的问世并在生产中使用约比FMS晚6～8年，FMC可视为一个规模最小的FMS，是FMS向廉价化及小型化方向发展的一种产物，它是由1～2台加工中心、工业机器人、数控机床及物料运送存贮设备构成，其特点是实现单机柔性化及自动化，具有适应加工多品种产品的灵活性。迄今已进入普及应用阶段。

柔性制造FML

它是处于单一或少品种大批量非柔性自动线与中小批量多品种FMS之间的生产线。其加工设备可以是通用的加工中心、CNC机床;亦可采用专用机床或NC专用机床，对物料搬运系统柔性的要求低于FMS，但生产率更高。它是以离散型生产中的柔性制造系统和连续生过程中的分散型控制系统(DCS)为代表，其特点是实现生产线柔性化及自动化，其技术已日臻成熟，迄今已进入实用化阶段。

柔性制造FMF

FMF是将多条FMS连接起来，配以自动化立体仓库，用计算机系统进行联系，采用从订货、设计、加工、装配、检验、运送至发货的完整FMS。它包括了CAD/CAM，并使计算机集成制造系统(CIMS)投入实际，实现生产系统柔性化及自动化，进而实现全厂范围的生产管理、产品加工及物料贮运进程的全盘化。FMF是自动化生产的最高水平，反映出世界上最先进的自动化应用技术。它是将制造、产品开发及经营管理的自动化连成一个整体，以信息流控制物质流的智能制造系统(IMS)为代表，其特点是实现工厂柔性化及自动化。