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1　概论 1

1.1　生产系统设施 2

1.1.1　小批量生产 4

1.1.2　中等批量生产 5

1.1.3　大批量生产 5

1.2　制造支持系统 6

1.3　生产系统中的自动化 8

1.3.1 自动化制造系统 8

1.3.2　计算机化的制造支持系统 10

1.3.3　为什么实行自动化 11

1.4　生产系统中的人工作业 12

1.4.1　工厂操作中的人工作业 12

1.4.2　制造支持系统中的人工作业 14

1.5 自动化的原则和策略 14

1.5.1 USA方法 15

1.5.2 自动化与生产系统的10个策略 16

1.5.3 自动化转移策略 17

1.6　本书的结构 18

参考文献 20

2　制造操作 21

2.1　制造工业与产品 25

2.2　制造操作 27

2.2.1　加工和装配操作 28

2.2.2　工厂中的其他操作 29

2.3　产品与生产的关系 31

2.3.1　产品数量与产品种类 31

2.3.2　产品和零部件的复杂性 31

2.3.3　制造工厂的能力和限制 34

2.4　生产的概念与数学模型 35

2.4.1　生产率 36

2.4.2　生产能力 37

2.4.3　利用率与可用率 39

2.4.4　制造提前期 40

2.4.5　在制品 42

2.5　制造操作的成本 42

2.5.1　固定成本与可变成本 42

2.5.2　直接劳动、原材料和管理费用 43

2.5.3　设备使用成本 45

参考文献 47

附录 47

习题 49

3　自动化概述 53

3.1 自动化系统的基本组成要素 55

3.1.1　完成自动化过程所需的能源 55

3.1.2　指令程序 57

3.1.3　控制系统 59

3.2　高级自动化功能 61

3.2.1　安全监测 61

3.2.2　维护和维修诊断 62

3.2.3　故障检测与恢复 63

3.3　自动化的层级 65

参考文献 67

4　工业控制系统 68

4.1　过程工业和离散制造工业 69

4.1.1 两类工业中的自动化层级 69

4.1.2　两类工业中的变量和参数 70

4.2　连续控制和离散控制 71

4.2.1　连续控制系统 71

4.2.2　离散控制系统 75

4.3　计算机过程控制 76

4.3.1　控制要求 78

4.3.2　计算机控制能力 79

4.3.3　工业过程控制的层级 82

4.4　计算机过程控制的形式 83

4.4.1　计算机过程监视 84

4.4.2　直接数字控制 84

4.4.3　数字控制和机器人 85

4.4.4　可编程逻辑控制器 86

4.4.5　监控系统 86

4.4.6　分布式控制系统和个人计算机 87

参考文献 90

5　传感器、执行器及其他控制系统元件 92

5.1　传感器 93

5.2　执行器 95

5.3　模数转换 96

5.4　数模转换 99

5.5　离散数据的输入输出设备 101

5.5.1　触点输入输出接口 101

5.5.2　脉冲计数器和发生器 102

参考文献 102

习题 103

6　数字控制技术 104

6.1　数控技术基础 106

6.1.1　数控系统的基本组成 106

6.1.2　数控坐标系统 107

6.1.3　运动控制系统 107

6.2　计算机数字控制 110

6.2.1　计算机数字控制的特点 111

6.2.2　计算机数控系统的机器控制单元 113

6.2.3　计算机数控软件 116

6.3　直接数字控制 116

6.3.1　直接数字控制 116

6.3.2　分布式数字控制 117

6.4　数控的应用 119

6.4.1　机床应用 119

6.4.2　数控的其他应用 123

6.4.3　数控的优点与缺点 124

6.5　数控零件编程 126

6.5.1　数控编码系统 126

6.5.2　手工零件编程 133

6.5.3　计算机辅助零件编程 138

6.5.4 APT自动零件编程 141

6.5.5 用CAD/CAM实现数控零件编程 153

6.5.6　手工数据输入 155

6.6　数控定位系统的工程分析 156

6.6.1　开环定位系统 156

6.6.2　闭环定位系统 159

6.6.3　数控定位的精度 160

参考文献 163

习题 163

附录　APT编程中的词说明 169

7　工业机器人 179

7.1　机器人结构及相关属性 181

7.1.1　关节和连接 181

7.1.2　机器人的常见结构 182

7.1.3　关节驱动系统 185

7.2　机器人控制系统 186

7.3　末端效应器 188

7.3.1　夹持器 188

7.3.2　工具 189

7.4　机器人中的传感器 190

7.5　工业机器人的应用 190

7.5.1　物料搬运 192

7.5.2　加工操作 193

7.5.3　装配和检验 196

7.6　机器人程序设计 198

7.6.1　示教法编程 198

7.6.2　机器人编程语言 201

7.6.3　仿真和离线编程 205

7.7　工业机器人的工程分析 206

7.7.1　操纵器运动学基础 206

7.7.2　准确度和重复精度 212

参考文献 214

习题 215

8　采用可编程逻辑控制器和个人计算机的离散控制 219

8.1　离散过程控制 219

8.1.1　逻辑控制 220

8.1.2　顺序控制 225

8.2　梯形逻辑图 226

8.3　可编程逻辑控制器（PLC） 229

8.3.1 PLC的组成 230

8.3.2 PLC的操作周期 231

8.3.3 PLC的附加功能 232

8.3.4 PLC编程 232

8.4　使用软逻辑的个人计算机 235

参考文献 237

习题 237

9　制造系统概述 239

9.1　制造系统的组成 240

9.1.1　生产机床 240

9.1.2　物料搬运系统 241

9.1.3　计算机控制系统 244

9.1.4　人力资源 244

9.2　制造系统的分类 245

9.2.1　操作类型 245

9.2.2　工位的数量和系统布局 245

9.2.3 自动化水平 246

9.2.4　零件或产品的种类 248

9.3　分类方法概述 251

9.3.1　第1类制造系统：单工位 253

9.3.2　第2类制造系统：多工位 253

9.3.3　第3类制造系统：生产线 253

9.4　制造进步函数（学习曲线） 254

参考文献 256

习题 256

10　单工位制造单元 258

10.1　单工位人工单元 259

10.2　单工位自动化单元 260

10.2.1　无人看管的单元操作的前提条件 260

10.2.2　零件存储子系统与自动零件传输系统 261

10.3　单工位制造单元的应用 264

10.3.1　人工单工位制造单元的应用 264

10.3.2　单工位自动化单元的应用 265

10.3.3　数控机加工中心和车削中心 266

10.4　单工位制造单元的分析 267

10.4.1　工位的数量 267

10.4.2　机器族 272

参考文献 274

习题 274

11　成组技术和单元化制造 278

11.1　零件族 280

11.2　零件分类和编码 282

11.2.1　零件分类和编码系统的特点 283

11.2.2　零件分类和编码系统举例 284

11.3　生产流程分析 287

11.4　单元化制造 290

11.4.1　复合零件的概念 290

11.4.2　机器单元的设计 291

11.5　成组技术的应用 294

11.5.1　成组技术的应用 294

11.5.2　工业实践调查 296

11.6　单元化制造中的定量分析 297

11.6.1 阶序聚类法划分零件族和机器族 297

11.6.2　成组单元中的设备布局 301

参考文献 304

习题 306

12　柔性制造系统 312

12.1　什么是FMS 314

12.1.1 FMS为什么具有柔性 315

12.1.2 FMS的类型 317

12.2 FMS的组成 321

12.2.1　工作站 321

12.2.2　物料搬运与存储系统 323

12.2.3　计算机控制系统 327

12.2.4　人力资源 329

12.3 FMS的应用和收益 329

12.3.1 FMS的应用 329

12.3.2　应用FMS的收益 332

12.4 FMS的规划与运行 333

12.4.1 FMS的规划和设计 333

12.4.2 FMS的运行 334

12.5 FMS的定量分析 335

12.5.1　瓶颈模型 335

12.5.2　扩展的瓶颈模式 343

12.5.3 FMS的规模 347

12.5.4　这个公式告诉我们什么 348

参考文献 349

习题 351

13　手工装配线 357

13.1　手工装配线基础 359

13.1.1　装配工位 360

13.1.2　工件搬运系统 361

13.1.3　生产线节拍 363

13.1.4　对产品种类的处理 364

13.2　其他装配系统 365

13.3　面向装配的设计 366

13.4　单一产品装配线分析 367

13.4.1　重定位的损失 369

13.4.2　线平衡问题 370

13.4.3　工作站的考虑因素 374

13.5　线平衡算法 375

13.5.1　最大候选规则 375

13.5.2 Kilbridge ＆ Wester法 377

13.5.3　位置加权排序法 378

13.5.4　计算机化技术 380

13.6　混合产品装配线 381

13.6.1　确定装配线上作业人员的数量 381

13.6.2　混合产品装配线的线平衡 382

13.6.3　混合产品装配线中的上线方法 386

13.7　装配线设计中的其他考虑因素 391

参考文献 395

习题 396

14　加工生产线和类似自动化生产系统 403

14.1 自动化生产线基础 404

14.1.1　系统结构 405

14.1.2　工件搬运机构 407

14.1.3　存储缓冲 410

14.1.4　生产线的控制 411

14.2 自动化生产线的应用 413

14.2.1　机加工系统 413

14.2.2　系统设计应考虑的因素 415

14.3　无内部存储的加工生产线的分析 416

14.3.1　基本术语和性能指标 417

14.3.2　工作站故障分析 419

14.3.3　公式的启示 422

14.4　有存储缓冲的加工生产线的分析 422

14.4.1　存储缓冲有效性的极限 423

14.4.2　两阶段加工生产线的分析 424

14.4.3　多阶段加工生产线的分析 428

14.4.4　公式的启示 429

参考文献 429

习题 430

15 自动化装配系统 436

15.1 自动化装配系统基础 437

15.1.1 系统结构 437

15.1.2 工作站的零件派送 439

15.1.3　应用 442

15.2　面向自动化装配的设计 442

15.3　装配系统的定量分析 444

15.3.1　工作站之间的零件派送系统 444

15.3.2　多工位装配机 445

15.3.3　单工位装配机 451

15.3.4　部分自动化 453

15.3.5　公式的启示 455

参考文献 456

习题 457

术语中英文对照 463

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