A) 模块化柔性制造实训系统
(一)项目概述
目前从我国机电一体化（机械设计制造、电气工程及自动化）专业实验教学的实际情况来看，无论是电工电子、电气控制、还是机械制造等专业课程在基础实验和应用实验上都比较完善，而将机械与电气相结合的实验相对薄弱，缺乏具有机电一体化综合特色的实训教学平台。很少有较全面反映真实现代化自动生产线水平的综合实训教学系统，使学生对机电一体化专业知识的应用缺乏感性认识，难以具备综合解决实际问题的能力。
现代工业是计算机、信息技术、现代管理技术、先进工艺技术的综合与集成，涵盖产品设计、生产准备、制造执行等多方面，是国家建设和社会发展的重要支柱之一。为了加强学生面向新世纪的挑战能力，提高机、光、电一体化的理论水平与实践能力刻不容缓，重点建设机电类工程柔性加工与大型综合实训平台，更具有迫切性和现实意义。
经过近十年自主研发与逐步完善的M E093399FMS是一款时代性与功能性极强的大型综合性机电类实训设备，也是目前国内起步最早、最完善、且涵盖实训内容最全的一款柔性制造实训系统。该系统先后荣获数十项国家专利，并且拥有其自主知识产权。在2001年该系统的上市填补了此类培训设备国产化的空白。
本系统是一套完整、灵活、模块化、易扩展的教学系统；从简单到复杂，从零部件到整机，充分体现了工业自动化相关技术。系统采用铝合金框架为结构主体，是一种利用多种机械传动方式模拟完成现代化装配过程的柔性生产系统。系统中展现了实际工业生产中的典型部分：控制系统部分、执行器部分、传动机构部分、检测采集部分、工业总线等。
通过该自动化模拟生产线的实训，有效的解决了学生在校期间只能接触到以理论教学和单元实验相结合的模式。而在校外参观实习中，一些大型自动化设备无法动手操作，使得理论教学与实践严重脱节。
该系统将现代化工业现场浓缩并完美展现，既而提供了一个开放性的、创新性的和可参与性强的实训平台，让学生全面掌握机电一体化技术的应用、
开发和集成技术，帮助学生从整体角度去认识系统各组成部分，从而掌握机电系统的组成、功能及控制原理。激发学习兴趣，使学生的机电一体化认知、设计、装配、调试、维修能力均能得到综合提高。
其涵盖的实训课程与技术应用包括：PLC控制技术、总线技术、电气控制技术、气动技术、液压技术、伺服控制技术、比例控制技术、变频控制技术、电子技术、组装技术、运动控制技术、电机拖动技术、直流调速技术、步进闭环控制技术、PID控制技术、机械传动与执行机构技术、精密传动技术、传感技术、测控技术、组态技术、HMI人机交互技术、自动化仓储管理技术、智能仪表控制技术、质量控制技术等。
系统主要配置如下：
(二)产品特点
（2.1）模块化
整套系统可选配多种不同功能的主要单元（包含有主控单元、从控单元、传输单元、实训单元、外部设备等），并可任意配置多种系统方案。采用模块化设计理念，每个功能性单元均由电控箱、被控部分、支撑平台组成。具备结构风格统一、升级扩展灵活等特点。各单元分为手动/自动两种模式，可单
站训练也可整体运行。
（2.2）实训性强
整套系统从机械传动的精心设计、控制元件类型的选用、和控制类型上，均体现其特点特性，以多元化为出发点，避免重复使用，使学生可以在一套系统中最大可能的掌握更多知识点。使用户可以根据这一套系统同时设立多门实训课程，从而达到同类几套产品的实训功能。
传动技术：涡轮蜗杆、齿轮齿条、链轮链条、滚珠丝杠、直线导轨、连杆机构、凸轮等。
传感技术：开关量（电感式、电容式、光电式、霍尔式）、模拟量（压力变送器、流量变送器、PT100温度变送器）等、PNP、NPN、两线制、三线制等。
输送技术：皮带式、滚筒式、链条式；主动式、从动式；直线输送、转向输送等。
电机拖动技术：三相变频电机、步进电机、伺服电机、直流减速电机等。
控制技术：模拟量控制、开关量控制、脉冲控制、总线通讯技术等。
气动技术：无杆气缸、导向气缸、真空吸盘、双作用气缸、阀组、气控元件等。
液压技术：摆动缸、直动缸、比例阀、液压泵站等。
人机交互技术：HMI人机界面、软件组态、操作面板等。
工业网络通信
任务1：组态监控软件的运行使用及与PLC的通信
任务2：触摸屏工程的编写
任务3：编程软件使用
任务4：PROFIBUS-DP模块的学习与使用
任务5：PROFIBUS通讯协议的学习与使用
任务6：PROFIBUS主站与从站之间的通讯
PLC程序编制和程序调试
环形线教学系统可以分成若干完全独立的工作机构，使十几个学生可以同时进行技能训练。在该设备上学员不但可以学习PLC的各种编程技术，而且可以学习综合科技环境下PLC的多种应用。
任务1：总控台单元控制程序的编写与调试
任务2：上料单元控制程序的编写与调试
任务3：下料单元控制程序的编写与调试
任务4：加盖单元控制程序的编写与调试
任务5：穿销单元控制程序的编写与调试
任务6：模拟单元控制程序的编写与调试
任务7：伸缩换向单元控制程序的编写与调试
任务8：检测单元控制程序的编写与调试
任务9：液压单元控制程序的编写与调试
任务10：分拣单元控制程序的编写与调试
任务11：物流仓储单元控制程序的编写与调试
任务12：伺服电机定位/调速；
任务13：接近/限位开关应用。
电气控制电路设计及安装
环形生产线工作机构其电控部分全部按照工业标准和习惯进行设计，并且以附件方式提供全部设计图纸和说明书。学员在该设备上可学习电路原理图分析。
任务1：各从站、传输线及转角配套组件的安装
任务2：各从站、传输线及转角控制电路的设计
任务3：伺服电机控制系统的安装、控制电路的设计
任务4：仓库电机正反转控制电路的设计、安装
任务5：废品处理电机变频调速控制电路的设计、安装
传感器的应用
系统使用的传感器数量达40多个，有电感式、电容式、光电式、光纤式、霍尔式、电磁式、红外以及色标传感器等，每一种传感都有着各自的特性。学员可通过了解工作中各类传感器的工作特性来加强对这些传感器的感性认识，再结合项目中传感器安装与调整、测试应用技能训练，可使学员快速掌握传感器在自动线中的使用。
机械系统安装与调试
环形线上工作机构可让各组学员将了解机械传动的基本应用，并进行安
装调试工作。这对提高在校学生技能有极大帮助。
任务1：各站同步带传动机构的安装与调整
任务2：转角单元圆柱、圆锥齿轮传动机构的安装与调整
任务3：加盖单元圆锥齿轮传动机构的安装与调整
任务4：链条辊道传输线链条传动机构的安装与调整
任务5：物流仓储单元链条链轮机构的安装与调整
任务6：物流仓储单元直线导轨的安装与调整
任务9：码垛机立体仓库单元滚珠丝杆的安装与调整
任务10：下料单元间歇轮的安装与调整
任务11：穿销单元轴向凸轮旋转机构的安装与调整
任务12：码垛机立体仓库单元齿轮齿条机构的安装与调整
任务13：加盖单元蜗轮蜗杆的安装与调整
气动应用技术
该系统上使用了大量的气动元件，包括多种电控气动阀、多种气动缸、气动夹爪、真空吸盘、真空发生器、过滤减速阀等。不但可以单独学习每一种分离元件，而且还可以在学习时了解各种气动元件之间以及气动元件与其它元件之间是如何配合起来进行协调工作的。
气动元件的安装与调整实训项目
任务1：电控气动阀的安装与调整
任务2：真空发生器的安装与调整
任务3：气动二联体的安装与调整
任务4：各种气缸的安装与调整
系统维护和故障检测
设备日常维护的内容和方法，以及系统常见故障分析、排除的方法。
本系统以工作过程导向，可开展项目教学，完成以下任务：
（1）设备安装
（2）电气设计
（3）气路连接和电路连接
（4）设置变频器参数
（5）设置伺服电机驱动器及伺服电机参数
（6）完成PLC程序编制和程序调试
（7）工业控制网络的组建，通信测试与网络故障诊断
（8）触摸屏组态和监控
（9）系统维护和故障检测（涉及程序、参数、电气、机械等）
（2.3）柔性、可扩展性与开放性强
电气扩展：系统在每个控制单元都留有扩展接口，以便系统有条件通过外接其它品牌或系列的PLC或单片机对系统进行控制与通讯。
机械扩展：无论是系统功能还是实训功能，模块化设计使硬件有条件通过简单的添加单元，来完成系统扩展和升级。
柔性化：各功能模块设计独立，配高档脚轮。便于拆装，可选择性适用于整机或单元实训。控制模块和实训模块均配备连杆支撑机构。
（2.4）电气配置完善
系统各单元均配备移动平台或移动配电平台，移动平台为系统各单元或附加直线、转角单元提供支撑的作用；而移动配电平台则是为该移动平台配备一个配电箱；其电控箱可以根据操作需要撑起或放下。电控箱具备以下功能：
操作面板中英文使用说明：操作要求及注意事项。
220V电源：包含外设电源插座及本站电源开关。
PLC输入/输出状态指示灯：每个指示灯分别对应着PLC各个输入和输出点，显示其输入/输出状态。
手动/自动旋钮：拨到“自动”时由总站进行控制。拨到“手动”时可手动进行本站操作，此时“复位”、“启动”和“停止”按钮才可具有控制作用。
急停旋钮：遇到紧急情况，按下此按钮强制性的将各种设备处于停止工作状态。
220V指示灯和24V指示灯：指示有无正常供电。
安装控制器：通过电路板和排线，将控制器与被控部分连接。
本站PLC/扩展设备选择旋钮：拨到扩展设备时，系统可外接其它品牌的PLC或单片机进行控制。
（2.5）功能强大
整套系统可以最终实现一套从综合控制监控中心、到加工装配自动线、
经检测分拣系统，至最终的物流仓储系统的完整闭环式可循环系统功能。将大型现代化工业现场的技术应用与工程项目完整涵盖。
（2.6）高端配置
机械结构：机械加工零件如钢制、铝制零件均在保证高标准加工装配精度的同时，进行了表面氧化、喷涂等处理方式；滚珠丝杠、直线导轨、轴承等均选用日韩进口品牌。
电气元件：产品电气元件如传感器、气控元件、低压电器等均选用德国、瑞士进口一线品牌产品。
支撑平台：支撑平台配高档PVC脚轮，便于频繁移动；控制箱和实训箱均采用连杆机构与平台连接，该平台撑起后负载可达200KG，结实耐用。（2.7）工业化特征高
整体系统以完全工业化典型制造项目方案为设计根本，并且选用全部工业级别电气件、加工件、标准件等，并配备工业机器人系统多轴运动控制系统等，最大程度的缩短实训设备与工业用设备的差距。
设备无论从元器件选用，到结构件加工精度，工业标准件选用，装配标准，还是配线形式均符合工业级标准。整体设备以完全工业化典型生产制造自动化方案为设计根本，最大程度的缩短实训设备与工业用设备的差距。（2.8）交钥匙工程
实训室建设支持交钥匙成套解决方案，即可配套多媒体教学设备、设备挂图、电气/机械装配工具、清洁器具、操作/培训/维护资料等辅助功能产品，方便用户实训室管理与课程开展。
（2.9）操作安全性
设备具有接地保护、过载保护、短路保护、漏电保护功能、具有误操作保护功能、安全性符合相关的国标标准、所有材质均符合环保标准。所有元器件满足国家CCC认证。
(三)系统组成
3 下料单元间歇机构、张紧机构
4 加盖单元蜗轮蜗杆、直流减速
5 穿销单元气动控制、凸轮机构
6 模拟单元模拟量采集、PID控制
7 伸缩换向单元气动控制、扇齿轮传动、平面连杆
机构
8 检测单元传感技术
9 液压单元液压回路、液压比例控制
10 分拣单元各类气动元件应用
11 码垛机立体仓库单
元
双伺服运动控制
12 废料单元变频调速
13 传输机带传动、滚筒传动、链条传动等
(四)整机参数
工作环境：温度-10℃～40℃、相对湿度≤85%、（25℃）海拔≤4000M；
整机容量：≤3KVA
适用电源：三相220VAC(±5%),50H Z (±1)
模块尺寸：750*750(MM)
框架结构：工业铝型材
1)总控单元
功能或工艺过程
本单元包含了柔性系统总站控制和压块机拆装装置，总控单元主站控制器、总控操作面板、控制/监控用计算机、上位机组态、系统总供电/总气源；支持组态控制、按钮组操作、系统状态监控、总供电/供气等功能。
技术参数
控制柜（工业铝合金型材、铝塑板、拉丝铝板腐蚀字体）、Φ22按钮（启动按钮、停止按钮、复位按钮、急停按钮）、总电开关、电压表（0～450V）、开关电源（DC24V、100W）、电源开关（DC24V）、电压指示灯（DC24V）、设备工作状态指示灯（Φ22MM、三色、常亮型、DC24V、红绿黄三色、桌面安装）、漏电保护开关（30M A，0.1S）、电源（220V,10A）、联想品牌机、超静音气泵（0.8M PA、220V、50H Z、185W）。
控制柜外形尺寸（长*宽*高）：1090*710*1264 MM。
主要实训内容
上位机组态实训；
以太网通讯实训。
系统配套
工件：工件主体/上盖/销钉、托盘；
工件：工件主体/上盖/销钉；分别使用不同颜色。工件组合采用插入式连接；
工件主体：长方体、带上盖槽、带销钉孔，外形尺寸（长*宽*高）：92*68*60MM，颜色：黄色、绿色，材质：ABS、模具加工一次成型。
上盖：为T型结构、带销钉孔，外形尺寸（长*宽*高）92*68*60MM、颜色：蓝色、材质：ABS；模具一次成型。
销钉：圆柱形结构，外形尺寸：直径：Φ19MM、长度：68MM；带定位卡
紧槽。颜色：红色，材质：ABS；模具一次成型
工件载体：托盘，颜色：黑色、外形尺寸：200*138*30、材质：ABS；模具一次成型。
机械工件：
联轴器：CPLCN25-10-10、沟槽式夹持型、L=31MM、D=25MM、D1=10MM、D2=10MM；
角接触球轴承：7001；
角接触球轴承：7004；
深沟球轴承：6001；
固定套式滑动轴承：结构件；
压盖式滑动轴承：结构件；
蜗杆蜗轮减速机构：模数1、单头、右旋、中心距30、传动比40；
牙嵌式电磁离合器：DLY0-1.2、电源24VDC；
主动链轮：节距9.525、齿数24；
从动链轮：节距9.525、齿数18；
链条：06B-1-50、节距9.525；
行星轮系：模数0.8、压力角20°、固定齿圈齿数80、行星轮齿数30；
主动同步带轮：L型、18齿、带轮齿宽14；
从动同步带轮：L型、14齿、带轮齿宽：14；
同步带：L型、宽度12.7；
主动直齿轮：模数2、齿数20、宽度15；
从动直齿轮：模数2、齿数30、宽度15；
主动直齿圆锥齿轮：模数2、齿数38；
从动直齿圆锥齿轮：模数2、齿数38；
平面回转分度间歇机构：六分度；
曲柄连杆机构：往复行程为30MM；
直流减速电机：24DCV、30W、输出转速50RPM。
工具、仪表：工具箱及配套工具；
资料：实训与操作指导书、元器件说明书手册；
光盘：FMS1000示范运行程序、示范组态、安装软件、硬件说明书；
教学挂图：可挂于实训室四周墙壁；
实训指导书。
控制系统
采用工业上应用最广泛的西门子300系统，型号：CPU313C-2DP；IO特性：16DI/16DO；通信功能：2个RS485接口；必选件：前连接器40针，存储卡。
设备主要明细：
序号货品名称-品牌型号/图号规格数
量
单
位
1 电源-SIEMENS 6ES7 307-1EA01-0AA0 型号：PS 307；额定
负载：24V 5A；适用
机型：S7-300系列
PLC
1 个
2 中央处理单元
-SIEMENS
6ES7 313-6CF03-0AB0
型号：CPU 313C-2
DP；IO特性：
16DI/16DO；通信功
能：2个RS485接口；
必选件：前连接器
40针，存储卡
1 个
3 前连接器
-SIEMENS
6ES7 392-1AM00-0AA0
连接形式：40针；
紧固形式：螺钉型端
子；适用机型：
S7-300系列PLC
1 个
4 存储卡-SIEMENS 6ES7 953-8LF20-0AA0 容量：64K；适用机
型：S7-300系列PLC
1 个
5 安装导轨
-SIEMENS
6ES7 390-1AE80-0AA0
长度：480mm；适用
机型：S7-300系列
PLC
1 个
6 CP5611-SIEMENS 6GK1 561-1AA01 连接形式：PCI；连
接协议：PROFIBUS/MPI；适用
机型：
S7-300,S7-200系列
PLC
1 个
7 编程电缆
-SIEMENS
6ES7 901-0BF00-0AA0
连接形式：DB9；连
接协议：MPI；长度：
3M；适用机型：
S7-300系列PLC
1 个
8 编程通讯电缆
-SIEMENS
6ES7 901-3CB30-0XA0
连接形式：DB9；连
接协议：PC / PPI；
长度：3M；适用机型：
S7-200系列PLC
1 根
硬盘；2G内存
23 控制面板ZK100-00001 材料：5052；表面处
理：拉丝氧化白
1 个
24 脚轮制动外径：75mm；材质：
白色尼龙制动
2 个
25 脚轮不制动外径：75mm；材质：
白色尼龙不制动
2 个
26 显示器面板ZK100-00002 材料：5052；表面处
理：拉丝氧化白
1 个
2)上料单元
功能或工艺过程
将料槽中的毛坯件抓取，机身扬臂、旋转、行走、并放至下料单元。
动作功能简述
运行后机身扬臂将料槽内工件吸附并抓取，然后机臂垂直上扬至位，并旋转90°后水平行走至下料单元料仓上方，并放下工件后，待返回；
机身水平行走至初始位置，机臂旋转复位，然后机臂垂直下降复位，待命。
技术参数
水平走行行程280MM；
垂直扬臂行程450MM；
手部伸缩行程100MM；
旋转角度180°；
电磁手负载5KG；
重复定位精度±0.5MM。
单元配置
电气配置：步进电机、步进电机驱动器、气控元件、槽型光电开关、光电开关、警灯、电磁吸铁等。
机械配置：行星齿轮系、滚珠转盘、齿轮齿条、同步带轮、线性导轨、蜗轮蜗杆、双作用气缸等。
其它：移动配电平台、平皮带传输机。
主要实训内容
多轴机械臂结构组成；
位置开关应用；
步进电机定位调速；
直流减速电机调速；
电磁吸铁的应用；
双作用气缸与气控回路的应用。
控制系统
采用工业上应用最广泛的西门子200系统，型号：CPU226CN DC/DC/DC；IO特性：24DI/16DO；通信功能：2个RS485接口；并选用PROFIBUS模块进行总线通讯，型号：EM277；IO特性：无；通信功能：1个RS485接口；适用机型：S7-200系列PLC。
设备明细
序号货品名称-品
牌
型号/图号规格数量
单
位
1 编程通讯电
缆-SIEMENS
6ES7 901-3CB30-0XA0
连接形式：DB9；连
接协议：PC/PPI；
长度：3M；适用机
型：S7-200系列
PLC
1 根
2 中央处理单
元-SIEMENS
6ES7 216-2AD23-0XB8
型号：CPU 226 CN
DC/DC/DC；IO特性：
24DI/16DO；通信功
能：2个RS485接
口
1 台
3 Profi bus-DP
模块
-SIEMENS
6ES7 277-0AA22-0XA0
型号：EM 277；IO
特性：无；通信功
能：1个RS485接
口；适用机型：
S7-200系列PLC
1 个
4 指示灯-APT AD16-16C/G23 类型：Φ16，LED；
颜色：绿色；额定
电压：DC24V
1 个
5 指示灯-APT AD16-16C/R23 类型：Φ16，LED；
颜色：红色；额定
电压：DC24V
1 个
6 指示灯-APT AD16-16C/Y23 类型：Φ16，LED；
颜色：黄色；额定
电压：DC24V
1 个
7 指示灯-ABB CL-502G（1SFA619402R5022）类型：Φ22，LED； 1 个
5.08mm/0.2 2in；
43 PCB端子挡片
-WAGO
236-850
使用位置：端板；
颜色：黑色；厚度：
1mm；适用端子系
列：236两针PCB
接线端子
1 件
44 直线导轨
-STAF
BGXH20BN-2-L-800-N-ZO
导轨长度（L）：
800mm；孔间距：
60mm；双滑块
2 副
45 压力轴承7202 外径（D）：35mm；
内径（d）：15mm；
厚度（B）：11mm
1 个
46 同步带420L 皮带材质：橡胶；
齿形：L；皮带周长：
1050mm；皮带宽度：
30mm；颜色：黑
2 条
47 小同步轮（SL100-00119）齿数：14齿；齿形：
L；同步带轮宽度：
36mm；齿宽：32mm；
内径：14mm
2 个
48 大同步轮（SL100-00120）齿数：32齿；齿形：
L；同步带轮宽度：
36mm；齿宽：32mm；
内径：14mm
2 个
3)下料单元
功能或工艺过程
料仓入口接收待装配主体，托盘抵达下料仓出口，料仓中的待装配主体通过直流电机驱动间歇机构带动同步齿型带，使其沿料仓通道间歇性落料到托盘。
动作功能简述
料仓中可连续放入工件，发出信号，启动下料电机执行将工件主体下落动作，通过光电式传感器检测库存是否仓满。
电感式传感器检测到托盘是否到位，启动下料电机继续执行将工件主体下落动作。
光电传感器检测工件下落至托盘时，电动挡停器处于放行状态。
配置报警器，当工作中料仓空仓时进行报警提示。
技术参数
工件主体：长方体，外形尺寸92*68*60MM，模具加工一次成型。
标准工作台面（长*宽）：750*750MM
落料速度24MM/S、间歇时间1S、料筒尺寸94*450*70MM。
单元配置
电气配置：光电开关、蜗轮蜗杆减速电机、双节信号塔等。
机械配置：间歇机构、直齿轮组、同步带轮、螺杆锁紧机构、同步带张紧机构、料仓等。
其它：移动配电平台、平皮带传输机。
主要实训内容
料仓框架结构组成；
光电开关应用；
电感式传感器应用；
直流减速电机控制；
直齿轮组与同步带轮配合传动。
控制系统
采用工业上应用最广泛的西门子200系统，型号：CPU226CN AC/DC/RELAY；IO特性：24DI/16DO；通信功能：2个RS485接口；并选用PROFIBUS 模块进行总线通讯，型号：EM277；IO特性：无；通信功能：1个RS485接口；适用机型：S7-200系列PLC。
设备主要明细：
序号货品名称-品
牌
型号/图号规格数量
单
位
1 编程通讯电缆
-SIEMENS
6ES7 901-3CB30-0XA0
连接形式：DB9；连接协
议：PC/PPI；长度：3M；
适用机型：S7-200系列
PLC
1 根
2 中央处理单元
-SIEMENS
6ES7 216-2BD23-0XB8
型号：CPU 226 CN
AC/DC/RELAY；IO特性：
24DI/16DO；通信功能：2
个RS485接口
1 个
3 Profi bus-DP
模块-SIEMENS
6ES7 277-0AA22-0XA0
型号：EM 277；IO特性：
无；通信功能：1个RS485
接口；适用机型：S7-200
系列PLC
1 个
SolidWorks的参数化功能有多种实现方式，本文详细介绍了利用Excel表格驱动SolidWorks模型的方法：通过Excel输入参数，利用Excel表格ActiveX控件、方便的数据计算能力，结合SolidWorks方程式及宏功能，实现对SolidWorks模型尺寸修改及更新。 参数化设计方法就是将模型中的定量信息变量化，使之成为任意调整的参数。对于变量化参数赋予不同数值，就可得到不同大小和形状的零件模型。 用CAD方法开发产品时，产品设计模型的建立速度是决定整个产品开发效率的关键。如果该设计是从概念创意开始，则产品开发初期，零件形状和尺寸有一定模糊性，要在装配验证、性能分析之后才能确定，这就希望零件模型具有易于修改的柔性;如果该设计是改型设计，则快速重用现有的设计数据，不啻为一种聪明的做法。无论哪种方式，如果能采用参数化设计，其效率和准确性将会有极大的提高。 在CAD中要实现参数化设计，参数化模型的建立是关键。参数化模型表示了零件图形的几何约束、尺寸约束和工程约束。几何约束是指几何元素之间的拓扑约束关系，如平行、垂直、相切和对称等;尺寸约束则是通过尺寸标注表示的约束，如距离尺寸、角度尺寸和半径尺寸等;工程约束是指尺寸之间的约束关系，通过定义尺寸变量及它们之间在数值上和逻辑上的关系来表示。 在参数化设计系统中，设计人员根据工程关系和几何关系来指定设计要求。要满足这些设计要求，不仅需要考虑尺寸或工程参数的初值，而且要在每次改变这些设计参数时维护这些基本关系。即将参数分为两类：其一为各种尺寸值，称为可变参数;其二为几何元素间的各种连续几何信息，称为不变参数。参数化设计的本质是在可变参数的作用下，系统能够自动维护所有的不变参数。因此，参数化模型中建立的各种约束关系，正是体现了设计人员的设计意图。 SolidWorks是典型的参数化设计软件，参数化功能非常强大，并且实现方法多种多样。笔者今天介绍一种通过Excel表格对模型参数进行驱动的方法，其特点是充分利用Excel 表格强大的公式计算、直观的参数输入、方便的数据维护功能，来实现产品的参数化、系列化设计。如图1所示Excel表格，展示的是一个压力容器的法兰参数。表中直观地将不同法兰用不同颜色体现，并对应相同颜色块的参数。该参数采用下拉列表的方式，直接选取即可，最后只需要点击右下角的“更新法兰参数”，SolidWorks中的模型便实时得到更新。
Grasshopper 参数化建筑设计应用 摘要：在各种常用的参数化辅助设计软件当中，Rhinoceros 和Grasshopper 组成 的参数化设计平台是目前最为流行、使用得最为广泛的一套设计平台，Grasshopper独特的可视化编程建模，适合于前期方案构思阶段的快速实验。Grasshopper 采用并行数据控制方式。使得简单的程序可以处理复杂的的数据控制。它不需要太多任何的程序语言的知识就可以通过一些简单流程方法达到设计师所 想要的模型。Grasshopper 其很大的价值在于它是以自己独特的方式完整记录起始模型（一个点或一个盒子）和最终模型的建模过程，从而达到通过简单改变起始 模型或相关变量就能改变模型最终形态的效果。当方案逻辑与建模过程联系起来时，grasshopper可以通过参数的调整直接改变模型形态。这无疑是一款极具特点、简单易行的参数化设计的软件。 关键词：参数化设计；Grasshopper；模型；变量绪论参数化建模技术在辅助 建筑设计上的应用越来越广泛，参数化设计，对应的英文是Parametric Design 标 准的英语表达是：ParametricDesign is designing by numbers.（Prof.Herr from ShenZhen University）。 它是一种建筑设计方法该方法的核心思想是，把建筑设计的要素都变成某个 函数的变量，通过改变函数，或者说改变算法，人们能够获得形态各异的建筑设 计方案。通过对Grasshopper 在建筑设计应用中的研究，可以帮助我们更好的理 解参数化设计建筑本身对建筑行业的影响，参数化概念的引入，可以对复杂形体 建筑构造进行精确调节，在保持固有衍生关系的前提下，进行最优化设计；并且 可以引入相应数学算法，使建筑自身在一个严密逻辑下进行自我设计。 一、Grasshopper 参数化设计概述1、目前参数化软件应用现状：参数化设计 工具随时间的发展和参数化设计的广泛应用，由一开始的应用其他领域的软件逐 渐发展到应用为建筑领域专门开发的软件。如动画领域的Maya、3dsmax,虽然是 为动画产业设计的软件，但其中有大量功能经恰当使用也可用来定义物体间的几 何逻辑关系。 UG、TopSolid 拥有明确的几何逻辑、强大的造型控制能力、极为准确的建模 功能以及直接将模型转化为施工图纸的建造服务功能。它们虽属工业化设计软件 却被用于辅助建筑设计。还有一类专门为建筑师开发的软件或插件。如以CATIA 为平台GT 开发的Digital Project、以RHINO 为平台的Grasshopper、Autodesk 公司 开发的Revit、以MicroStation 为平台开发的Generative Component 等。上述软件 可被应用于项目的不同阶段，也有各自不同优势。Revit Architecture 软件经过逐 渐的改进，目前已经具有了非常完善的建筑参数化设计与作图功能，其提供的族(Famliy)模型编写平台能够为建筑师较快掌握，建立特定制图环境所需的参数化模型、详图构件与标准符号。DP 主要应用于整个工程全面设计、生产、管理的较好选择。 2、Grasshopper 编程建模在各种常用的参数化辅助设计软件当中，Rhinoceros 和Grasshopper 组成的参数化设计平台是目前最为流行、使用得最为广泛的一套设计平台，Rhinoceros 建模软件拥有强大的造型能力和Grasshopper 独特的可视化编程建模，两者结合比较适合于前期方案构思阶段的快速实验。Grasshopper 采用并行数据控制方式。使得简单的程序可以处理复杂的的数据控制。它不需要太多任何的程序语言的知识就可以通过一些简单流程方法达到设计师所 想要的模型。
第三章产品级参数化设计 本章所研究的是关于产品级的参数化设计问题，为此，拟订“产品模块化、模块参数化”的技术思路来对小型热风微波耦合干燥设备模块化设计进行研究。 3.1参数化设计概述 传统的CAD设计主要针对零件级别的建模，对产品设计本身缺乏有效的支撑，只有最后的结果，不注重整个设计过程，有输入数据量大，操作难度大，无参数设计功能，不能自动更新现有模型，设计周期长，效率低，工作量重复等缺点。 参数化设计过程中，Revit Building是一中重要思想，它在保证参数化模型约束不变的的条件下，通过修改模型的基本尺寸参数来驱动参数化模型，完成模型更新从而获得新模型的现代化设计方法。模型的设计不是一蹴而就的，往往经过一个复杂的过程，在设计初期，设计人员对产品的认识较浅，不能完全确定设计其边界条件，并不能一次性设计出满足产品要求的所有条件。随着时间的推移，研究的深入，设计人员通过不断的修改模型的尺寸和造型，摸索研究之后，一步一步设计出满足所有条件的产品。由此可知，设计是一个不断修改，不断更新数据并且不断满足模型约束条件的过程，这种精益求精，追求完美的过程促进了CAD系统中参数化设计的产生华和发展。参数化设计大大提高了设计的效率，缩短了设计周期的同时大大减少了设计人员的工作强度和工作压力。 目前，参数化设计已经实际运用并且不断的发展壮大，已经成为现代设计与制造，机械设计系统等方向的研究热点，与之相关的各种CAD软件系统也不断的设计完善自己的参数化设计系统和功能，满足未来设计发展的需要。另外，对于标准化，系列化产品，参数化设计尤为重要，对于此次热风微波耦合干燥系列产品，采用参数化设计技术是非常好的选择。 3.1.1 参数化设计定义 参数化设计是机械CAD系统的一项非常关键技术，从最初的概念设计到详细设计，到最后形成产品，它贯穿产品设计的全过程。参数化设计是将参数化的产品模型用数学中一一对应关系来表示，而不是确定其数值，当某些参数变化时，与之相关的其他参数也将随之改变，达到几何更改控制几何形状的目的。这种快速反应的尺寸驱动，高效的图形修改功能，为产品设计、产品造型、产品更新修改，产品系列化设计等提供了有效的手段。其核心是通过产品约束的表达方式，使用设计好的一组尺寸参数和约束来描述产品模型的几个图形，能够充分满足相同或者相近几何拓扑关系的设计需求，充分体现设计者的设计思想。 根据参数化设计对象不同，可以将参数化设计分成两种：零件级参数化设计和产品级参数化设计。目前，广泛应用于实践的是零件级参数化设计方法，主要是指在单个零部件的内部通过尺寸参数和约束控制零件的参数化模型，当尺寸参数和约束发生变化时，参数化零件模型自动更新。相对于零件级参数化设计，产品级参数化设计是一种更加高级的参数化设计方法，它更加注重零部件之间的相互关联关系，当某一个零件的参数修改后，与该零件相关的其他零部件也将完成同步更新，这种更新包括形状的更新和尺寸的更新。由此可知，产品
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/803405038.html, “参数化设计”工作流程分析 作者：杨满丰 来源：《中国科技博览》2015年第35期 [关键词]参数化；设计方法；计算机程序；设计 中图分类号：T3 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2015）35-0333-01 当今在建筑设计、规划设计、景观设计等领域中“参数化设计”已经成为不可不提的设计手段。从城市尺度上的规划设计到单体建筑的形态和表皮设计，从景观规划的场地布局到产品、家具的外观设计，参数化设计这种基于数字化技术的设计方法以极大包容的态度给设计领域带来了一种全新的工作方法与审美选择。本文从设计方案构思层面探讨参数化设计的特点及其工作流程。 一、参数化设计方法的特点 从方案设计层面上理解，参数化设计是指借助数字化技术手段将设计中的诸多要素，依据特定规则进行组织与关联，并获得设计结果的设计方法。参数化设计实际上是关联规则的设计，这个规则决定了一个系统中各要素间的关系和运行方式，给这个系统输入条件变量，系统就会依据规则生成结果。 传统设计方法由于受技术条件的限制通常被限定在以“几何体”为基本形式元素的思维框架内来解决功能问题。参数化设计将关注点转移到寻求设计要素与功能要求的逻辑关系组织上来，使用程序语言来组织设计条件与功能要求间复杂的逻辑关系，制定规则，并推演出结果是参数化设计方法的主要工作思路。计算机程序语言是处理参数化信息的主要技术手段。参数化设计方法从根本上突破了传统设计方法的几何思维限制和人脑计算能力的限制，这种方法可以获得传统设计手段难以表现的形态或形式组织方式。参数化设计方法中，设计师并不是通过设计形式来承载功能，而是通过寻找逻辑关系来设计一个能够推演出结果的系统。 二、参数化设计方法的一般设计过程 1、条件细分 条件细分是参数化设计方法的第一个工作环节。运用参数化设计方法的一个很重要的前提就是充分理解和认可影响设计的因素是复杂的。通过对复杂条件因素的细分，设计师将设计项目各主要条件因素分成足够数量且相对独立的基本单元。它们可以是基本实体单元如砌筑材料，墙、窗户、一个房间等，也可以是一些条件因素，如特定人群的行为、活动、喜好，气候因素，场地条件，人文因素等，细分内容甚至可以是更为抽象的形态构成元素如三维曲面的控制曲线的等。将以上这些与设计相关的各种条件信息，通过分析，找出其中的一种或几种关键
——广西钦州丝路花园规划设计研究 摘要： 随着城市化进程在世界范围内的加速发展，沿用了几十年的现代城市网格体系正受到严峻的挑战。本文从广西钦州3.4平方公里的规划为案例，试图站在一个新的角度看待城市发展，提出一个新的城市发展的模型：流体城市。以适应现在乃至未来城市丰富和多样化的需要。 With the fast development of urbanism globally, the modernism grid system being used for decades is losing its luster. Taking an 3.4 sqkm masterplan in Qinzhou as an example, a new concept “Fluid Urbanism” has been developed to cooperation with the complexity of modern life. 关键词：流体，流动性，城市力场，流体城市 Keywords: Fluid Dynamics, Fluidility，Vector Field, Fluid Urbanism XWG Studio 以广西钦州东部3.4平方公里的规划作为设计研究的案例，试图站在一个新的角度看待城市发展，运用计算机编程技术，提出一个新的城市发展的模型（模式）：参数化城市设计——流体城市。 钦州是广西北部湾经济圈的中心城市，有1400年悠久的历史。2008年5月，国务院正式批准设立广西钦州保税港区，这是全国第六个保税港区，也是我国中西部地区唯一的保税港区，为钦州带来了极大的发展机遇。钦州该如何发展？ 规划新的思考 正在修编中的钦州新的城市总体规划（2008-2025）提出了钦州向东，向南发展的思路，但是具体规划方式上仍沿用网格规划的方式。通过道路网格，将城市划分成大小相似的街区，形成一种相当匀质而重复的城市布局。这样的例子在现代都市规划中已经屡见不鲜。生活在这样格局里的人群，如峡道中的水流，在严格划分的容器中，碰撞地流动着，冲击着城市网格的束缚。事实和历史已经充分展示了，随着城市人口的迅猛增长，带来许多问题，如交通拥挤、建筑类型分布不合理、建筑资源利用不充分等。同时，随着八九十年代开始的经济繁荣，带来生活方式的丰富、多样化，工作方式的灵活、弹性化。这些现象与问题激发了人们对城市规划和建筑设计多样性和丰富性的要求。现代主义单一的组织方式开始被质疑，沿用了几十年的现代城市网格体系正受到严峻的挑战。 现代城市的建设，除了被一条条纵横交错的道路划成大小均匀的一块一块，就没有别的形式了吗？ 场地与流体
参数化设计的建筑设计方法研究 摘要：非线性科学理论的不断发明，突破了线性科学对人类的束缚，人们对欧几里德几何体系产生了怀疑，影响到人类产品制造业，则表现为产品形态的非标准化;清除了时间与空间的二元对立，表现了时空统一的状态；歌颂了高度的连续性与流动性。建筑物也像其他人造物一样受这些新的科学理论的影响，开始摆脱规则标准几何形体的枷锁，走向非线性参数化的发展道路。参数化设计植根于软件的发展，发自建筑学对于周边领域或是学科的借鉴； 关键词：非线性建筑；现象学设计方法；生成性参数化设计; 关系构建式参数化设计；脚本设计 全球化经济是当代真实的准则，将所有的东西都变成了商品，所有的地方都变成了市场。过度的媒体文化缩小了天真的或是独特的发明的可能性，吸收了所有的不同和例外。所有的优势都已经被占有过，所有的事情也都被做过，想过，或是规划过。建筑也是如此，大多数的建筑会被层层的建筑规范，区域规划，工业准则，标准化参数，市场需求甚至政治需要所包围，事实上建筑师所拥有的自由是一种已经被限定过的自由。先进的建筑诞生于建筑师终于认识到自己跳不出这种已经被限定过的自由，而所有“创造美好世界”的幻想都只是庸人自扰，于是伴随着名称的变化也伴随着所标榜的“主义”的变化，从“批判”变成了“后批判”（从解构到后解构，从后现代到后后现代）。这种变化实际上代表了一种倒退——因为“后”并不代表“超越”，而仅仅代表“之后”。在当代先进的建筑师中两个最大的力量，“Dutch派”和“Parametric派”，“Dutch派”算是一种简称——代表库哈斯和他的模仿者及追随者们。他们的作品建立在差异的人类特性和弱点之上，喜欢寻找已知社会和系统的漏洞，然后进行反向的设计，并且喜欢用大量的统计学数据和量化的研究来兜售他们机智的结果。而另外一种建筑学的力量可以称为“Parametric派”，或是”Parametric Design”(参数化设计）。 在这里有必要先介绍一下非线性建筑的概念，非线性建筑人们往往忽视最普通的自然现象，比如自然界中的万物都是非规则的形状便是一例。无论植物、生物还是动物，包括人本身在内，其形状没有一个是规则状的。但是，在人类世界中，人造物大部分却都是规则规范的几何形体，建筑更是如此。原因之一可能与人类坚信欧几里德几何理论有关，原因之二也许是因为人类生产能力有限，技术条件不够，因而，依靠仅有的生产技术能力只能制造出简单标准的人造物体。然而上世纪中叶开始，非线性科学理论的不断发明，突破了线性科学对人类的束缚，人们对欧几里德几何体系产生了怀疑，影响到人类产品制造业，则表现为产品形态的非标准化。模糊理论、混沌学、耗散结构理论、涌现理
1模块化机械设计 1.1模块及模块化的概念 模块是一组具有同一功能和结合要素(指联接部位的形状、 尺寸、连接件间的配合或啮合等),但性能、规格或结构不同却能 互换的单元。模块化则是指在对产品进行市场预测、功能分析的基础上划分并设计出一系列通用的功能模块,然后根据用户的 要求,对模块进行选择和组合,以构成不同功能或功能相同但性 能不同、规格不同的产品。 1.2模块化机械设计相关性 模块化设计所依赖的是模块的组合,即结合面,又称为接 口。为了保证不同功能模块的组合和相同功能模块的互换,模块 应具有可组合性和可互换性两个特征。这两个特征主要体现在 接口上,必须提高模块标准化、通用化、规格化的程度。对于模块化机械设计,可见其关键是怎样划分模块,这里主要通过综合考 虑零部件在功能、几何、物理上存在的相关性来划分模块。 (1)功能相关性零部件之间的功能相关性是指在模块划分 时,将那些为实现同一功能的零部件聚在一起构成模块,这有助 于提高模块的功能独立性。 (2)几何相关性零部件之间的几何相关性是指零部件之间 的空间、几何关系上的物理联接、紧固、尺寸、垂直度、平等度和同轴度等几何关系。 (3)物理相关性零部件之间的物理相关性是指零部件之间 存在着能量流、信息流或物料流的传递物理关系。 1.3模块化机械设计的优点 模块化机械设计在技术上和经济上都具有明显的优点,经 理论分析和实践证明,其优越性主要体现在下述几方面: (1)可使现在机械工业得到振兴,并向高科技产业发展; (2)减轻机械产品设计、制造及装配专业技术人员的劳动强 度; (3)模块化机械产品质量高、成本低,并且妥善解决了多品 种小批量加工所带来的制造方面的问题; (4)有利于企业根据市场变化,采用先进技术改造产品、开 发新产品; (5)缩短机械产品的设计、制造和供货期限,以赢得用户; (6)模块化机械产品互换性强,便于维修。 2模块化机械设计在UG中的实现 2.1总体构思 在用UG进行机械设计时,为了将常用件模块化,首先要把 常用件的三维模型表达出来。对于系列产品,可按照成组技术的 原理进行分类,一组相似的常用件建立一个三维模型,即所谓的 三维模型样板。根据UG参数化设计思想,一个三维模型样板可 认为是一组尺寸不同、结构相似的系列化零部件的基本模型。把
柔性制造系统 一、基本简介 简称,,,，是一组数控机床和其他自动化的工艺设备，由计算机信息控制系统和物料自动储运系统有机结合的整体。柔性制造系统由加工、物流、信息流三个子系统组成。 柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统(Flexible Manufacturing Syste m)，英文缩写为FMS。 FMS的工艺基础是成组技术，它按照成组的加工对象确定工艺过程，选择相适应的数控加工设备和工件、工具等物料的储运系统，并由计算机进行控制，故能自动调整并实现一定范围内多种工件的成批高效生产(即具有“柔性”)，并能及时地改变产品以满足市场需求。 [编辑本段] 二、主要功能和技术效果 FMS兼有加工制造和部分生产管理两种功能，因此能综合地提高生产效益。FMS 的工艺范围正在不断扩大，可以包括毛坯制造、机械加工、装配和质量检验等。80年代中期投入使用的FMS，大都用于切削加工，也有用于冲压和焊接的。
采用FMS的主要技术经济效果是:能按装配作业配套需要，及时安排所需零件的加工，实现及时生产，从而减少毛坯和在制品的库存量，及相应的流动资金占用量，缩短生产周期;提高设备的利用率，减少设备数量和厂房面积;减少直接劳动力，在少人看管条件下可实现昼夜24小时的连续“无人化生产”;提高产品质量的一致性。 [编辑本段] 三、发展历史 1967年，英国莫林斯公司首次根据威廉森提出的FMS基本概念，研制了“系统24”。其主要设备是六台模块化结构的多工序数控机床，目标是在无人看管条件下，实现昼夜24小时连续加工，但最终由于经济和技术上的困难而未全部建成。 同年，美国的怀特?森斯特兰公司建成 Omniline I系统，它由八台加工中心和两台多轴钻床组成，工件被装在托盘上的夹具中，按固定顺序以一定节拍在各机床间传送和进行加工。这种柔性自动化设备适于少品种、大批量生产中使用，在形式上与传统的自动生产线相似，所以也叫柔性自动线。日本、前苏联、德国等也都在60年代末至70年代初，先后开展了FMS的研制工作。 1976年，日本发那科公司展出了由加工中心和工业机器人组成的柔性制造单元(简称FMC)，为发展FMS提供了重要的设备形式。柔性制造单元(FMC)一般由1,2台数控机床与物料传送装置组成，有独立的工件储存站和单元控制系统，能在机床上自动装卸工件，甚至自动检测工件，可实现有限工序的连续生产，适于多品种小批量生产应用。 70年代末期，FMS在技术上和数量上都有较大发展，80年代初期已进入实用阶段，其中以由3,5台设备组成的FMS为最多，但也有规模更庞大的系统投入使用。 1982年，日本发那科公司建成自动化电机加工车间，由60个柔性制造单元(包括50个工业机器人)和一个立体仓库组成，另有两台自动引导台车传送毛坯和工件，此外还有一个无人化电机装配车间，它们都能连续24小时运转。
杭州奥体中心体育游泳馆(以下简称“体育游泳馆”)位于杭州奥体博览中心内北侧，北临钱塘江，西临七甲河，是一座集合了体育馆、游泳馆、商业设施和停车设施等复杂内容的庞大综合体建筑，总建筑面积近40万平米。建筑形态分为上下两个部分，下部是一个形式低调的大平台，内部包含了以商业设施和地下停车为主的功能空间，平台上部放置了一个形态生动的巨大的非线性曲面，把体育馆、游泳馆两个最主要的功能空间覆盖其中。这一非线性曲面通过长短轴连续变化的一系列剖面椭圆连缀放样而成，曲面内的支撑结构和曲面外表皮分块相互对应，保持了内外一致，分格体系呈菱形网格状分布，使曲面成为巨大的网壳体。由于这一形态从造型到构造用传统手段难以完成设计、优化和输出，因此设计者从方案阶段引入了参数化手段直至施工图设计结束。借助参数化手段，设计者应用了一系列逻辑强烈的数学方式对网壳主体和各子体加以描述并确定其形态，对网壳结构和内外表面进行有效划分和组织，对空间构件进行定位，对围护结构构造和内外节点进行设计和控制，并且从实际加工角度对构件进行了逐次优化。同时，还在建筑内部进行了BIM 设计，使上部网壳围护结构的构造、空间结构、内外幕墙、雨水、采光、通风等系统等与下部功能对应的各系统全部虚拟搭建起来，并进行了三维的校核和调整。
之间最大的区别所在。
1. 通过参数化编程进行造型的区域 2. BIM的区域 DesIgn cycle anD aPPlIcatIon software 设计周期和应用软件 各软件分工和使用阶段如下： 平面工作由Microstation完成。方案时期的基础形态由Rhino生成，3DSMAX进行细节加工；初步设计时期引入GC对造型进行参数化，特殊部位使用Rhino生成，Catia进行综合并输出；施工图阶段由GC转移至Rhino平台，并采用Rhinoscript+Grasshopper实现从总体造型到特殊部位全过程的参数化，Catia进行整合、细化和BIM，并在Catia中实现输出。 图5
第九章 正弦稳态电路的分析 本章重点： 1.阻抗，导纳及的概念 2.正弦电路的分析方法 3.正弦电路功率的计算 4.谐振的概念及谐振的特点 本章难点：如何求电路的参数 主要内容 §9-1阻抗和导纳 1．阻抗 (1)复阻抗：u i Z U U Z Z R jX I I ψψ?==-=∠=+&& 式中22U Z R X I ==+为阻抗的模； Z u i X arctg R ?ψψ=-=为阻抗角(辐角)； R=Re[Z]cos z Z ?=称为电阻； X=Im[Z]=sin z Z ?称电抗。 (2)RLC 串联电路的阻抗： 1 U Z R j L I j c ωω==++ =&& 1 ()()L C Z R j L c R j X X R jX Z ωω?+- = ++=+=∠ 式中L X L ω=称为感抗；1C X c ω=- 称为容抗；1L C X X X L c ωω=+=- 可见，当X.>0，即1L c ωω>时，Z 是感性； 当X<0，即1L c ωω<时，Z 呈容性。 (3)阻抗三角形： 2．导纳 Z ?Z Ｒ Ｘ Z &U &+ — I &U &+ — C L
(1)复导纳：1i u Y I I Y Y G jB Z U U ψψ?===∠-=∠=+&& 式中I Y U = =称为导纳的模；arctan Y B G ψ=称为导纳角； Re[]cos Y G Y Y ψ==称为电导； Im[]sin Y B Y Y ψ==称为电纳。 (2)RLC 并联电路的导纳： 1111 ()I Y j c j c U R j L R L ωωωω==++=+-=&& ()C L Y G j B B G jB Y ψ++=+=∠ 式中1L B L ω=- 称为感纳；C B C ω=称为容纳；1C L B B B c L ωω=+=-；1 G R =。 可见，当0,B >即1c L ωω>时，Y 呈容性；当0,B <即1 ,c L ωω 柔性制造系统的定义 制造是个需求启动的、包括给予信息、改变物性、实现增值的受控造物过程。获取最大的增值一直是制造技术所追求的目标。伴随着物质生活的丰富、市场竞争加剧、客观需求越来越多样化，限制了大量生产方式的发展，迫使制造业不得不朝低成本、高品质、高效率、多品种、中小批量自动化生产方向转变。另一方面，科学技术的迅猛发展推动了自动化程度和制造水平的提高，使制造业的上述转变在技术上成为可能。在需求和技术两者的促使下，出现柔性制造系统，并迅速在制造业中得到了广泛应用。柔性制造系统（Flexible Manufacturing System—FMS）的雏形源于美国马尔罗西（MALROSE）公司，该公司在1963年制造了世界上第一条加工多种柴油机零件的数控生产线。FMS的概念由英国莫林（MOLIM）公司最早正式提出，并在1965年取得了发明专利，1967年推出了名为“Molins System—24”（意为可24小时无人值守自动运行）的柔性制造系统，使FMS正式形成。此后，世界上各工业发达国家争相发展和完善这项新技术，使之在实际应用中取得了明显的经济效益。 柔性制造系统的定义是科技名词定义。中文名称为：柔性制造系统；英文名称为：flexible manufacturing system，缩写为FMS。 柔性制造系统在成组技术的基础上，以多台(种)数控机床或数组柔性制造单元为核心，通过自动化物流系统将其联接，统一由主控计算机和相关软件进行控制和管理，组成多品种变批量和混流方式生产的自动化制造系统，它有统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备，能适应加工对象变换。 柔性制造系统有以下三种类型：柔性制造单元、柔性制造系统和柔性自动生产线。 柔性制造系统是由一台或若干台数控机床设备、物料运储装置和计算机控制系统组成的加工单元，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。它是一种能迅速响应市场需求而相应调整生产品种的制造技术。柔性制造系统可以根据需要可以自动更换刀具和夹具，加工不同的工件，适合加工形状复杂，加工工序简单，加工工时较长，批量小的零件。它有较大的设备柔性，但人员和加工柔性低。 柔性制造系统是以数控机床或加工中心为基础，配以物料传送装置组成的生产系统，该系统由电子计算机实现自动控制，能在不停机的情况下，满足多品种的加工。柔性制造系统适合加工形状复杂，加工工序多，批量大的零件。其加工和物料传送柔性大，但人员柔性仍然较低。 柔性自动生产线是把多台可以调整的机床(多为专用机床)联结起来，配以自动运送装置组成的生产线。该生产线可以加工批量较大的不同规格零件。柔性程度低的柔性自动生产线在性能上接近大批量生产用的自动生产线，而柔性程度高的柔性自动生产线，则接近于小批量、多品种生产用的柔性制造系统。 由于FMS是一项工程应用技术，它的内部组成根据使用目的而异，客观上也难有一个统一的模式。直观地看，可以说FMS的基本组成与特征是：1）系统由计算机控制和管理；2）系统采用了NC控制为主的多台加工设备和其他生产设备；3）系统中的加工设备和生产设备通过物料输送装置连接。 FMS有两个主要特点，即柔性和自动化。FMS与传统的单一品种自动生产线，相对而言的，可称之为刚性自动生产线，如由机械式、液压式自动机床或组合机床等构成的自动生产线）的不同之处主要在于它具有柔性。有关专家认为，一个理想的FMS应具备8种柔性：（1）设备柔性指系统中的加工设备具有适应加工对象变化的能力。其衡量指标是当加工对象的类、族、品种变化时，加工设备所需刀、夹、铺具的准备和更换时间；硬、软件的交换与调整时间；加工程序的准备与调校时间等。（2）工艺柔性指系统能以多种方法加工某一族工件的能力。工艺柔性也称加工柔性或混流柔性，其衡量指标是系统不采用成批生产方式 柔性制造的现状及其发展趋势 随着社会的发展与科技水平的提高，传统的制造技术已经不能满足人们日益增长的生活需求，许多人对产品的样式和功能都有了更高层次追求。在计算机技术、微电子技术、机械制造自动化技术与通信技术日趋成熟的今天，柔性制造技术已经在国内外得到了广泛的认可并有着良好的发展趋势。 1.柔性制造的基本概念 柔性制造技术是在自动化技术、信息技术及制造技术的基础上，将以往企业中相互独立的工程设计、生产制造及经营管理等过程，在计算机及其软件的支撑下，构成一个覆盖整个企业的完整而有机的系统，以实现全局动态最优化，总体高效益、高柔性，并进而赢得竞争全胜的智能制造技术。柔性制造一方面是系统适应外部环境变化的能力，可用系统满足新产品要求的程度来衡量；另一方面是系统适应内部变化的能力，可用在有干扰（如机器出现故障）情况下，系统的生产率与无干扰情况下的生产率期望值之比来衡量。“柔性”是相对于“刚性”而言的，传统的“刚性”自动化生产线主要实现单一品种的大批量生产。 柔性可以表述为两个方面，一个方面是指生产能力的柔性反应能力，也就是机器设备的小批量生产能力。其优点是生产率很高,由于设备是固定的,所以设备利用率也很高,单件产品的成本低。但价格相当昂贵,且只能加工一个或几个相类似的零件,难以应付多品种中小批量的生产。随着批量生产时代正逐渐被适应市场动态变化的生产所替换,一个制造自动化系统的生存能力和竞争能力在很大程度上取决于它是否能在很短的开发周期内,生产出较低成本、较高质量的不同品种产品的能力。另一个方面，指的是供应链的敏捷和精准的反应能力。在柔性制造中，供应链系统对单个需求做出生产配送的响应。从传统“以产定销”的“产——供——销——人——财——物”，转变成“以销定产”，生产的指令完全是由消费者独个触发，其价值链展现为“人——财——产——物——销”这种完全定向的具有明确个性特征的活动。在这个过程中不仅对生产的机器提出了重大的挑战，也对传统的供应链提出了革命性的颠覆。 2.柔性制造的特征及优点 柔性制造的特征主要包括：(1) 机器柔性，是指系统的机器设备具有随产品变化而加工不同零件的能力；(2) 工艺柔性，系统能够根据加工对象的变化或原材料的变化而确定相应的工艺流程；(3) 产品柔性，产品更新或完全转向后，系统不仅对老产品的有用特性有继承能力和兼容能力，而且还具有迅速、经济地生产出新产品的能力；(4) 生产能力柔性，当生产量改变时，系统能及时作出反应而经济地运行；(5) 维护柔性，系统能采用多种方式查询、处理故障，保障生产正常进行；(6) 扩展柔性，当生产需要的时候，可以很容易地扩展系统结构，增加模块，构成一个更大的制造系统。具有这些特征的制造系统必然具有以下优点：（1）设备利用率高。（2）在制品减少80% 左右。（3）生产能力相对别的生产技术来说更为稳定。（4）产品质量高。（5）运行灵活。（6）在生产产品的过程中，机器的应变能力比较强。（7）经济效果显著。柔性制造技术是一种技术复杂、高度自动化的技术，它将微电子学、计算机和系统工程等技术有机地结合起来，理 景观参数化设计初探 【摘要】参数化设计作为建筑及城市领域的一股热潮，当前也逐渐在景观设计中得到应用。通过近一个月的查阅资料和动手操作，了解了参数化设计的概念，分析了参数化在建筑设计中参数、规则和软件建平台的应用和景观参数化设计的案例，然后加以实践，在过程中对景观参数化设计面临的问题加以总结，希望通过整理能发现一些景观参数化的设计方向。 【关键词】参数化设计；景观参数；应用进展 在做中庭方案之前，还没有参数化设计的准确概念，建筑领域的热潮已经向景观领域涌来。在近来的一些景观设计中或多或少的出现了参数化设计的影子。参数化设计在一定程度上改变了传统的设计方式和思想观念。本文通过自己练习的一个概念设计来挖掘景观参数化的发展方向。 1参数化设计 1.1参数化设计的定义 参数化设计（parametric design），是一种具有普遍应用价值的计算机辅助设计技术，广泛应用于机械、汽车、轻工业等工业领域；而在建筑科学与工程领域，由于牵涉到社会、文化、技术等众多因素，其应用面临着一定的难度。目前关 于参数化设计的定义中较为全面、深刻的认识为徐卫国所提到的“参变量控制或表明设计结果的某种重要性质，改变参变量的值会 改变设计结果”。他认为设计过程的关键环节分别为：设计要求信息的数据化、设计参数关系的建立、计算机软件参数模型的建立等。概括来讲，参数化设计由寻找参数、设定规则和选择软件平台的3个关键过程所组成。 1.2参数化软件构成 根据包瑞清博士的研究，以参数化设计为代表的计算机辅助设计软件系统包括以下几个方面： （1）潜在使用的模型构建工具：如Rhinoceros 及其与之搭配使用的Grasshopper 与Python Script、Autodesk Revit、CATIA 等。 （2）潜在使用的后期渲染工具：如VUE、面向工业设计的Autodesk Showcase 和Alias Image Studio 等； （3）三维文件转换平台Deep Exploration。 （4）结构分析软件ANASYS Workbench（Static Structural）。 （5）地理信息系统工具：如ESRI Arc GIS、Global Mapper、AXWoman 等（目前景观生态学已开始应用）； （6）遥感影像处理：最具代表性的是ENVI 和ERDAS Imaging。 建筑参数化建模 发表时间：2016-11-09T15:09:41.207Z 来源：《基层建设》2016年15期作者：李学炫[导读] 【摘要】参数化设计，对应的英文是Parametric Design。是一种建筑设计方法。该方法的核心思想是，把建筑设计的全要素都变成某个函数的变量，通过改变函数，或者说改变算法，人们能够获得不同的建筑设计方案，简单理解为一种可以通过计算机技术自动生成设计方案的方法。 金刚幕墙集团有限公司【摘要】参数化设计，对应的英文是Parametric Design。是一种建筑设计方法。该方法的核心思想是，把建筑设计的全要素都变成某个函数的变量，通过改变函数，或者说改变算法，人们能够获得不同的建筑设计方案，简单理解为一种可以通过计算机技术自动生成设计方案的方法。标准的英语表达是：Parametric Design is designing by numbers.（Prof.Herr from ShenZhen University）。本文主要探讨基于Rhino及Grasshopper软件的参数化建模。【关键词】参数化建模（Parametric Design） Rhino Grasshopper 建筑 1 应用软件简单介绍 1.1 Rhino软件 Rhino中文名称犀牛，是美国Robert McNeel & Assoc开发的PC上强大的专业3D造型软件，它可以广泛地应用于三维动画制作、工业制造、科学研究以及机械设计等领域。它能轻易整合3DS MAX 与Softimage的模型功能部分，对要求精细、弹性与复杂的3D NURBS模型，有点石成金的效能。能输出obj、DXF、IGES、STL、3dm等不同格式，并适用于几乎所有3D软件，尤其对增加整个3D工作团队的模型生产力有明显效果。 Rhino是一款超强的三维建模工具，大小才几十兆，硬件要求也很低。不过不要小瞧它，它包含了所有的NURBS建模功能，用它建模感觉非常流畅，所以大家经常用它来建模，然后导出高精度模型给其他三维软件使用。 1.2 Grasshopper插件简单的说Grasshopper是一款在Rhino环境下运行的采用程序算法生成模型的插件。不同于Rhino Scrip,Grasshopper不需要太多任何的程序语言的知识就可以通过一些简单的流程方法达到设计师所想要的模型。 Grasshopper其很大的价值在于它是以自己独特的方式完整记录起始模型（一个点或一个盒子）和最终模型的建模过程，从而达到通过简单改变起始模型或相关变量就能改变模型最终形态的效果。当方案逻辑与建模过程联系起来时，grasshopper可以通过参数的调整直接改变模型形态。这无疑是一款极具参数化设计的软件。 Grasshopper中提供的矢量功能是 Rhino 中没有的概念。在 Rhino 中制作模型，比如画曲线，拉控制点，移动，阵列物体等等几乎所有的手工建模都是在反复的做定义距离和方向的工作。而在以程序建模（参数化建模）的软件中，这个工作我们希望是尽量以输入数据和程序自动计算的方式来完成，以替代传统的手工去画的方式，在 Grasshopper 或者其他的参数化建模的软件中用来完成这个工作的工具就是矢量。 2 建筑外观模型 Grasshopper的建筑外观模型建立。Grasshopper的基本界面： Grasshopper的基本界面图1 下面演示基本建模的思路，首先建立建筑的基本轮廓，本次建立的一个椭圆，椭圆的大小可以通过改变输入函数大小实现。如下图所示： 参数化程序图2 1.什么是参数化设计 参数化设计是一种建筑设计方法。该方法的核心思想是，把建筑设计的全要素都变成某个函数的变量，通过改变函数，或者说改变算法，人们能够获得不同的建筑设计方案，简单理解为一种可以通过计算机技术自动生成设计方案的方法。 各种建模软件如sketchup、犀牛、Bonzai3d、3dmax 和计算机辅助工具revit 、archicad 这些所谓的BIM，都属于“参数化辅助设计”的范畴，即使用某种工具改善工作流程的工具；这些虽能提高协同效率、减少错误、或实现较为复杂的建筑形体，但却不是真正的参数化设计。真正的参数化设计是一个选择参数建立程序、将建筑设计问题转变为逻辑推理问题的方法，它用理性思维替代主观想象进行设计，它将设计师的工作从“个性挥洒”推向“有据可依”；它使人重新认识设计的规则，并大大提高运算量；它与建筑形态的美学结果无关，转而探讨思考推理的过程。 建筑包括“功能”和“形式”两个大的领域。功能之间的相互作用，国内研究得很多。本科生大概都读过彭一刚写的《建筑空间组合论》。这种建筑空间的组合，实质上是“功能空间”的组合，蕴含着一定的逻辑关系。如果从参数化设计的角度来看，这就已经具备可操作性了。我们可以把一个一个的功能空间定义出来，再把它们之间的逻辑关系定义出来，那么，在符合逻辑关系的条件下，功能空间有多少种组合方法？通过各种参数化设计的软件，我们能够得到许多种答案。但这还没完。 参数化设计可以给你提供许多种复合条件的形式，接下去，你必须进行选择。要么人工选择，要么就再增加新的参数进去，从而逐渐推导出所有条件都满足的那个形式。 说到形式，建筑设计领域还涉及的一个美学的问题。美学问题一方面涉及到传统，另一方面涉及到个人的主观感受，是很难“参数化”的。而参数化设计的终极目标是全要素参数化，现在我们做不到，但坚持朝这个方向努力。 国内的建筑项目，绝大部分遵循先功能后形式的思路，也就是“形式追随功能”的思路，建筑的格局都定了，最后装点一下门面。建筑设计院就像一个个自动售货机，你把建筑用地的条件图和设计费塞进去，它自动吐出来建筑方案。因为容积率等技术经济指标是政府和开发商都已经定好了的，满足了日照标准之后，建筑方案只有很少的几种可能性。不同设计院给出的方案大同小异。如果你拿一本介绍楼盘的书来看，就有这个体会。在容积率和日照条件控制下的参数化设计，就是这个样子。当然，这是一种病态，是低水平的参数化。参数化设计的根本目的在于，用新的软件工程方法来延伸人的思维，让我们有更多的选择的可能。参数化设计的前景之所以被看好，就是因为，所有的变量都是有变化范围的。如果设计师判断，建筑方案哪里有点不舒服，那么他不是直接去修改方案，而是去调节参数。经过新一轮的计算，建筑方案会取得改善。这就触及到建筑空间的生成的较为本质性的问题了。在实际工程的应用中，现在能见得到的案例，基本上是用参数化软件来做建筑立面。但是经常遇到的问题是，控制得不够精细，弄得大面上看着马马虎虎，细节总有违背常理之处。这主要是由于软件不熟造成的吧。随着时间推移，逐渐会改善。我认为在城市规划、区域规划等领域，参数化设计可能更有发挥的空间。最近这几年，可以关注一下城市规划和城市设计领域的参数化设计的进展。 2.参数化设计的两个方面 不论是否应用参数化设计的手段，建筑师和城市规划师都面临两个方面的问题，一是认识现状，二是提出设计方案。在认识现状的这个方面，伦敦大学的比尔·西里尔教授提出了“空间句法”（Space Syntax）的理论。按照我个人的肤浅了解，空间句法就是把建筑空间、城市空间的现状，用数学语言描述出来。数学语言描述出来的东西，可以继续推导，得到了某种数据化的结果。而这些结果是有意义的，可以被理解的，建筑师和城市规划师可以把这些结果直接翻译成建筑空间。空间句法的方法，对建筑师来说，就是“参数化理解”，或者“参数化认知”。但是建筑学作为一个艺术学科，从根本上来讲，具有反对理性，反对逻辑的基因。美学理论里面不是有一句，说，There is no debate for taste, 艺术品位是无从探讨的，无法用逻辑的推理来得到正确的东西。艺术的法则是不同于逻辑的法则的。所以著名的建筑学者王鲁民教授就说，他很难理解现在参数化这样的时髦学问，“看不懂”，并且“很愿意与之保持相当的距离”。这也就印证了法国哲学家波德里亚所说的，参数化设计等柔性制造系统的定义
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