制造自动化技术

一、制造自动化技术

（一）制造自动化技术的概念及发展

早期的自动化（automation）概念是美国通用汽车公司的D．S．Harder于1936年提出的，其核心是指零件在机器之间实现自动传输，目标就是代替人的体力劳动。制造自动化的概念是一个动态发展过程，随着计算机技术和信息技术的发展，自动化的概念已扩展为不仅代替人的体力劳动，而且还可以代替或辅助部分脑力劳动。

制造自动化技术的含义，在“狭义制造”概念下，是指产品的机械加工、装配及检验过程的自动化，包括工件加工、装卸、储运、装配、清洗及检验等过程的自动化。而在“广义制造”概念下，制造自动化技术则包含了产品设计、生产管理、加工过程和质量控制等产品制造全过程以及各个环节综合集成自动化，以使产品制造过程实现高效、优质、低耗、及时、洁净的目标。

制造自动化技术的发展经历了刚性自动化、柔性自动化和综合自动化三个阶段。刚性自动化阶段：以自动机床、组合机床以及组合机床自动线的出现为标志，解决单一品种、大批量生产自动化问题。柔性自动化阶段：以数控技术、柔性制造单元、柔性制造系统等的出现为代表，主要满足多品种、小批量甚至单件生产自动化的需要。综合自动化阶段：以计算机为中心的综合自动化，如计算机集成制造系统、并行工程、精益生产、敏捷制造等生产模式，得到了发展和应用。

伴随着科学技术的不断进步，制造自动化技术，正朝着敏捷化、网络化、虚拟化、智能化、全球化、绿色化的方向发展。

（二）制造自动化的主要技术

制造自动化技术主要包括计算机辅助制造、机床数控技术、工业机器人技术、柔性制造技术等。

1.计算机辅助制造（CAM）(https://www.daowen.com)

计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM），通常是指利用计算机完成从毛坯到产品制造过程中的直接和间接的制造工作。它包括计算机辅助工艺规程设计、计算机辅助工装设计与制造、计算机辅助数控编程、生产计划制订、工时定额计算、资源需求计划编制等内容。它还可以包括质量控制以及加工、装配、检验、存贮、输送等与物流有关过程的运行控制。狭义的CAM 则是指工艺准备或其中的某个活动应用计算机辅助工作，如在CAD/CAM 系统中，CAM 常指数控程序的自动编制。

CAM 的应用可分为直接应用和间接应用。

（1）CAM 直接应用。计算机通过接口直接与制造系统连接并对该系统进行监视和控制。对制造系统进行监视的称为计算机过程监视系统。在该监视系统中，计算机通过接口直接监视制造系统的运行情况，并采集数据，但不直接参与控制，如加工尺寸的计算机数字显示系统就属于此类。而对制造系统进行控制的称为计算机过程控制系统。计算机过程控制系统不仅对制造系统的运行进行监视，而且还对其实施控制，如数控机床上的计算机数字控制就属于此类。

（2）CAM 间接应用。计算机并不直接与制造系统连接，而是离线工作，只是利用计算机对制造过程进行支持。它只是用来提供制造过程和生产作业所需要的数据和信息，以便使生产资源的管理更有效。如计算机辅助数控编程、计算机辅助作业计划编制、计算机辅助工装设计制造等均属于CAM 间接应用。

2.机床数控技术

数字控制（Numerical Control，NC）技术，是指用数字化信号对设备运行及其加工过程进行控制的一种自动化技术。采用了数控技术控制或者是装备了数控系统的机床，称为数控机床。数控机床的加工工艺与普通机床相似，其根本区别在实现自动控制的原理与方法上。数控机床是用数字化信息、通过可编程序来实现自动控制方式的。

3.工业机器人技术

所谓“机器人”就是一种模仿人的自动化装置，它能完成通常由人才能完成的工作。机器人可广泛应用于各种不同的领域，当在工业领域内应用时，通常称为工业机器人。我国国家标准GB/T 12643—1997将工业机器人定义为“是一种能够自动控制、可重复编程、多功能、多自由度的操作机，能够搬运材料、工件或操持工具，用于完成各种作业”。将操作机定义为“具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体或进行其他操作的机械装置”。机器人和机械手的主要区别是：机械手无自主能力，不能重复编程，只可完成定位点不变的重复动作；机器人是由计算机控制的，可重复编程，能够完成任意定位的复杂运动。