第二章 自动化制造系统的人机一体化设计与评价

第一章1制造：人类按照市场的需求，运用主观掌握的知识和技能，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，将原材料转化为最终产品并投放市场的全过程。

2系统的性质：①目的性②整体性③集成性④层次性⑤相关性⑥环境适应性3自动化制造系统定义：由一定范围的被加工对象、一定的制造柔性、一定自动化水平的各种设备和高素质的人组成的一个有机整体。

4自动化制造系统的五个典型组成部分：①具有一定技术水平和决策能力的人②一定范围的被加工对象③信息流及其控制系统④能量流及其控制系统⑤物料流及物料处理系统5自动化制造系统的功能组成：（毛坯制备，储运过程，机械加工，装配过程，辅助过程，质量控制，系统控制，热处理）自动化子系统6自动化制造系统的分类：刚性自动化系统及设备（刚性半自动化单机，刚性自动化单机，刚性自动线，刚性综合自动化系统），柔性自动化系统及设备（数控机床NC，加工中心MC，混合成组制造单元，分布式数控系统DNC，柔性制造单元FMC，柔性制造线FML，柔性制造系统FMS，计算机集成制造系统CIMS）7自动化制造系统的评价指标：①生产率②产品质量③经济性④寿命周期可靠性⑤柔性制造⑥可持续发展性第二章1 人机一体化的定义：就是人与具有适度自动化水平的制造装备和控制系统共同组成的一个完整系统，各自执行自己最擅长的工作，人与机器共同决策、共同作业，从而突破传统自动化制造系统将人排除在外的旧格局，形成新一代人机有机结合的适度自动化制造系统。

2人机一体化的总体结构在人机一体化制造系统定义下的自动化制造系统应该在三个层面上实现一体化，即感知和信息交互层面、控制层面和执行层面，这三个层面的有机结合，就构成了人机一体化制造系统的总体结构3 人机一体化设计的主要步骤：①定义系统目标和作业要求②系统定义③系统设计④人机界面设计⑤作业辅助设计⑥系统检验和评估4人机功能分配：定义：人机功能分配确定了某些功能由人或机器还是由他们相互协作完成的，确定了人机界面的具体位置及人与机器各自的功能职责和配合协作要求。

自动化制造系统复习自动化制造系统复习第一章1、制造（p1）2、制造业（p1）3、系统（p2）4、系统具有的6个性质（p2）5、制造系统（p2）6、制造自动化（p3）7、自动化制造系统的定义（p5）8、自动化制造系统的5个典型的组成部分（p5）9、自动化制造系统的寿命周期（p7）10、自动化制造的意义（p9）11、自动化制造系统的评价指标（18）第二章1、人机一体化制造系统的定义（24）2、人机一体化制造系统定义下的自动化制造系统应在哪3个层面上实现（24）3、自动化制造系统的人机一体化设计方法和主要步骤（26）4、自动化制造系统的人机界面设计有哪些内容（37）5、自动化制造系统的运行机制（42）6、自动化制造系统设计中的人机工程评价的内容（46）第三章1、自动化制造系统的常见类型（49）2、刚性自动线的组成（49）3、柔性制造系统的组成（53）4、自动导向小车的工作原理，调度与控制方法（66）5、对FMS中的数控机床、加工中心和车削中心有哪些要求（59）第四章1、可行性论证的意义（99）2、建设自动化制造系统的目标主要考虑那些因素（100）3、制定自动化制造系统的技术方案主要有那些内容（101）4、自动化制造系统的效益分析主要包括那些内容（102）5、自动化制造系统的可行性分析主要包括那些内容（103）6、确定自动化制造系统类型时应遵循哪些原则（106）7、总体设计有哪些内容（107）8、成组技术（109）9、影响零件族确定的因素（111）１0、选择设备的基本原则有哪些（116）第五章1、自动化制造系统对加工设备的要求有哪些（147）2、加工设备的精度包括哪些内容（149）3、加工设备的规格包括哪些内容（148）4、选择数控系统应遵循什么原则（150）5、检测与监控有哪些内容（169）6、一般数控机床的特点第六章1、仿真:通过对系统模型的实验去研究一个存在或设计中的系统。

2、仿真的意义：可以替代许多难以开展或无法实现的实验。

第二章自动化制造系统的人机一体化设计与评价第一节自动化制造系统的人机一体化基本概念自动化制造系统的实质是现代制造技术、计算机信息技术、自动化技术、电子、通信及人工智能等高新技术有机结合的产物。

因此，制造系统的高度自动化曾一度成为人们研究的核心，并期望建立一种全盘自动化的无人工厂。

所谓人机一体化制造系统，就是人与具有适度自动化水平的制造装备和控制系统共同组成的一个完整系统，各自执行自己最擅长的工作，人与机器共同决策、共同作业，从而突破传统自动化制造系统将人排除在外的旧格局，形成新一代人机有机结合的适度自动化制造系统。

该定义的核心内容是强调人在制造系统中的重要作用，人机功能的最优匹配，以实现制造系统经济高效、安全可靠地运行，使整个制作系统取得最佳的社会经济效益。

自动化制造系统的人机一体化总体结构在人机一体化制造系统定义下的自动化制造系统应该在三个层面上实现一体化，即感知和信息交互层面、控制层面（对输入制造系统的加工信息进行识别、判断、推理、决策和维护）和执行层面。

1.感知层面上的人机联合作用2.控制层面上的人机共同决策3.执行层面上人机交互协作、取长补短，充分发挥各自优势第二节自动化制造系统的人机一体化总体设计为了更好地设计出人机一体化的自动化制造系统，有必要对人和机器系统在感知、控制和执行方面的特征进行对比分析。

人机一体化制造系统的目的，就是在总体上、系统级的最高层次上正确解决好人机功能分配、人机关系协调、人机界面匹配三个基本问题，以求得令人满意的人机系统方案，获得安全、舒适、高效的综合效益。

人机系统设计要求人机系统设计的内容1.确定人机系统的功能及其在人、机间的合理分配2.信息显示器的选型、设计和布置3.操纵器的选型、设计和布置4.机器的危区分析和安全防护设计5.人机界面的优化匹配6.人机系统的可靠性设计7.作业空间设计8.作业环境设计和控制第三节人机一体化运行与维护1、人机系统中的失误分析人的失误可以定义为：人没有完成人机系统分配给他的功能。

第一章一．制造的定义？制造是人类按照市场需求，运用主观掌握的知识和技能，借用手工或可以利用的客观物质和工具，采用有效地方法，将原材料转化为最终物质产品并投向市场的全过程。

二．系统的性质？1.目的性2.整体性3集成性4.层次性5.相关性6环境适应性三．自动化制造系统的定义？自动化制造系统(AMS)是由一定范围的被加工对象、一定的制造柔性、一定自动化水平的各种设备和高素质的人组成的一个有机整体。

四．自动化制造系统的组成部分？1、具有一定技术水平和决策能力的人2、一定范围的被加工对象3、信息流及其控制系统4、能量流及其控制系统5物料流级物料处理系统五．自动化制造系统的功能组成（P6）六．自动化制造系统的分类？刚性自动化设备及系统：1刚性半自动化单机2刚性自动化单机3刚性自动线4刚性综合自动化系统柔性自动化设备及系统：5一般数控机床6加工中心7混合成组制造单元8分布式数控系统9柔性制造单元10柔性制造系统11柔性制造线12计算机集成制造系统七．加工中心（填空）加工中心是在一般数控机床的基础上增加刀库、自动换刀装置甚至零件更换装置而形成的一类更复杂、但用途更广、效率更高的数控机床。

由于具有刀库和自动换刀装置，就可以在一台机床上完成车、铣、镗、钻、铰、攻螺纹、轮廓加工等多个工序的加工。

因此，加工中心具有工序集中、可以有效缩短调整时间和搬运时间，减少在制品库存，加工质量高等优点。

加工中心常用于零件比较复杂，需要多工序加工，且生产批量中等的场合。

根据所处理的对象不同，加工中心又可分为铣削加工中心和车削加工中心。

八．柔性制造系统的组成部分（填空）两台以上的数控加工设备、一个自动化的物流及刀具储运系统、若干台辅助设备和一个由多级计算机组成的控制和管理系统九．自动化制造系统的评价指标？1生产率2产品质量3经济性4寿命周期可靠性5柔性制造6可持续发展性第二章一．人机一体化制造系统的定义？所谓人机一体化制造系统，就是人与具有适度自动化水平的制造装备和控制系统共同组成一个完整系统，各自执行自己最擅长的工作，人与机器共同决策共同作业，从而突破传统自动化制造系统将人排除在外的旧格局，形成新一代人机有机组合的自动化制造系统。

浅析自动化制造系统中的人机一体化设计作者：王浩蒲仕洋蒋恩科来源：《科学与财富》2016年第09期摘要：随着制造技术不断取得进步，我们对于自动化制造技术的研究和应用也在不断深入，其中对于人机一体化的研究已经成为我国制造业发展研究的重大课题。

本文在大量收集资料的基础上，对人机一体化的设计方法步骤、运行维护与评价方面进行了分析。

关键词：自动化；制造；人机一体化自动化制造系统，尤其是柔性自动化制造系统的出现和大量使用，导致使用者与自动化制造系统间的关系发生了根本的变化。

早期许多自动化制造系统的设计者，片面追求系统的自动化和无人化，反而降低了系统运行的可靠性和经济性，最终导致系统的运行失败。

沉痛的教训迫使我们重新认识人在自动化制造系统中的重要地位和作用，因而提出发展适度自动化的制造系统——人机一体化的制造系统。

近年来，随着全球制造业的快速发展和我国制造业的崛起，我国制造业获得了一个难得的发展机遇。

然而，如何根据中国国情，快速发展人机一体化的制造系统，是摆在我们面前的一个难题。

下面我们从基本概念、设计方法、系统运行维护和人机一体化评价方法等方面浅析自动化制造系统中的人机一体化设计。

1基本概念20世纪80年代以来，在全球制造业市场竞争日益激烈的形势下，自动化制造系统的研发和应用成为工业发达国家以及一些发展中国家投资的热点。

然而人们过分追求制造系统的自动化和无人化忽略了人在系统中的作用与组织管理职能，使许多高度自动化的制造系统在运行过程中造成意想不到的失败和损失。

过往经验表明，在发展自动化制造系统的过程中，忽略人的影响因素和作用是不可取的，任何制造系统必定是一个人机一体化的系统。

为此我们给出人机一体化制造系统的如下定义：人与具有适度自动化水平的制造装备和控制系统共同组成的一个完整系统，各自执行自己最擅长的工作，人与机器共同作业，从而突破传统自动化制造系统将人排除在外的旧格局。

2设计方法和步骤人机一体化设计并非单一制造设备的人机关系设计，是适合于所有制造系统的一种通用设计方法。

2020自动化一、填空题（每空2分，共20分）1.广义的讲，自动化制造系统是由一定范围的被加工对象，一定的制造柔性，一定自动化水平的各种设备和高素质的人组成的一个有机整体。

（5）2.自动化制造系统的人机一体化总体结构中，控制层面上，人机联合控制共有三种控制策略，包括机主人辅，人主机辅，人机耦合。

（27）3.为了保证自动化制造系统的正常可靠运行，提高加工生产率和加工过程安全性，合理利用自动化制造系统中的制造资源，需要对自动化制造系统的运行状态和加工过程进行检测与控制。

（77）4.自动化制造系统分析可分为目标分析与产品和零件分析两部分。

（109）5.数控机床最主要的规格为工作台尺寸与承载能力，工件的最大回转和加工直径，行程范围和主轴电动机功率等，主要根据选定零件族的典型零件或零件尺寸范围进行选择。

（145）6.根据自动化制造系统的属性及评价特点，他的指标体系应包括三个方面:经济效益评价指标，战略效益评价指标，社会效益评价指标。

（219）7.自动化制造系统中，CIMS的中文全称是计算机集成制造系统。

（263）二，单选题（每空2分，共20分）1. 系统的性质包括__B__A.随机性B.集成性C.独特性D.集合性2. 所谓人机一体化制造系统，就是人与具有__C_共同组成的一个完整系统。

A.适度自动化水平的控制系统B.高度自动化水平的制造设备C.适度自动化水平的制造设备和控制系统D.高度自动化水平的制造设备和控制系统3.柔性制造单元内的机床在工艺能力上通常是B_A.相互独立的B.相互补充的C.互不相关的D.相互影响的4.机器人和机械手的主要区别是BA.机械手有自主能力，可重复编程，机器人由计算机控制，不可重复编程B.机械手没有白主能力，不可重复编程，机器人由计算机控制，可重复编程C.机械手所实现的动作比机器人更复杂D.没有区别5.以下关于自动化制造系统目标可行性论证的要求描述正确的有AA.要明确责任和活动范围B.便于实现C.定量目标可随时更改D.是主观的需要6.以下关于成组技术的描述不正确的有BA.技术对象是企业生产的多种产品、部件和零件B.可以节省人力，但时间和费用消耗大C.实现产品设计，制造工艺和生产管理的合理化D.按照特定的相似性准则进行分类归族7.自动化制造系统对加工设备的要求中，关于质量的描述不正确的是DA.选择设备时所涉及的质量是广义的质量B.所制造的产品在性能指标方面满足用户期望值的程度C.满足设备使用者对设备功能的基本要求D.一般来讲，高质量等同于性能的高档次8.输送系统形式选择中，输送柔性大，且控制系统比较复杂的是__A___A.网型和树型B.环型和树型C.真线型和环型D.真线型和网型9.自动化剧造系统项目的综合评价不包括BA技术性能评价 B.可靠性分析 C综合效益评价 D.风险分析10为了满足精益生产的要求，对于自动化制造系统应具备的特点描述不正确的是A.系统具有足够的柔性，能够适应产品的改变。