1、装备自动化工程设计与实践装备自动化工程设计与实践第第1章章 装备制造与自动化集成导论装备制造与自动化集成导论装备制造与自动化集成导论n当今的世界正在发生日新月异的变化，它在悄悄改变着人们的生活方式和生活的质量 装备制造业与自动化技术日益紧密的结合n制造业也与人们的生活一样正在从随意和粗放走向严谨和精细化装备制造与自动化集成导论制造自动化面临的问题n全球化n数字化和信息化n越来越短的产品生命周期n复杂的关联技术n有限的资源全球化n制造业全球化分布式布局形成产品的研发、零部件制造、生产与采购、市场营销、公司总部都可以是不同的地点，然而公司的运作却具备协同效应n制造业出现了崭新的全局观不同的民族，不
2、同文化的容纳与适应不同地理位置，产品指标相应调整全球化例如例如：不同海拔对电器产品的电磁兼容和温度适应范围就有不同的要求。例如：例如：北美的UL标准，欧洲的CE标准以及中国的CCC标准等。全球化Web Diagnostics&Configurationn产品使用与服务的全时域覆盖例如产品售后技术支持24小时都会对客户的需求进行回应。全球化数字化和信息化n数字化和信息化无孔不入n人类已经进入并处在了e时代！越来越短的产品生命周期n科技的飞速发展n商业的竞争加剧n消费者拥有越来越多的选择权产品的生命周期越来越短的产品生命周期n一个行业的产业链好像被捆绑到了一条流水线上，而这条流水线的运作速度越来越
3、快，出现了挑战与风险并存越来越短的产品生命周期n上游的厂家面临着越来越苛刻的客户需求的挑战，下游的用户也面临着更多的不可预知的未来风险。越来越短的产品生命周期复杂的关联技术n学科之间的相互渗透n多学科技术体现在一个产品上是产品研发与制造的常态n风力发电设备就是一个典型的例子复杂的关联技术n空气动力学、工程力学、电机学、自动控制理论、电力电力学以及安全技术相互交融，各种机械、电子机构相互配合，在控制流、信息流的指挥下将风能源源不断地转化为电能。复杂的关联技术n产品的关联技术越复杂，为新进入者在技术上设置的门槛就会越高n企业的技术竞争力不仅取决于企业的技术文化，同时也取决于企业内部的多学科协同能力
4、复杂的关联技术有限的资源n制造业追求的目标：低能耗、低污染、低成本、高效率n优化资源的必由之路：企业管理、研发、生产的全过程都要进行全局化考量和精细化规划有限的资源n工程技术人员后备力量的匮乏已经成为了一个全球的问题n越来越复杂的工艺和技术往往需要更多的人力投入，同时解决问题所花费的时间也越来越长人力资源n随着技术更新速度的加快，操纵机械设备对操作员的知识结构要求也越来越高，操作人员的实践和培训变得越来越重要人力资源能源技术创新和节能才是战略转型的唯一出路n利用可再生能源：太阳能、风能、生物发电以及潮汐发电能源n能源的输配节能：消除和避免能耗的峰值，能源生产管理，电网负载的均匀分布能源n用户端
5、的追求：高效低耗地使用能源n节省能源的基本规则：在生产流程中，设备保持热备状态而不是停机，整个生产线上尽量地减少电机的刹车和启动频度，以保持其迅速运转的能力能源n而为了实现节能目标，使能耗最小化的精细化手段 从设计和系统的软硬件优化配置 运动中电能的回馈电网以 智能的电机运动仿型能源n节能还意味着尽量降低产品的能耗n在选配元器件中，使用能耗更低的产品，以降低系统的总能耗能源n一个有效的冷却系统也是至关重要的，如果一个系统的导热设计合理，则主动冷却系统就可以省却或减少投入 能源n例如：在电气控制柜中，愿意进行风冷系统或水冷系统的主动冷却系统投入，但却不首先考虑如何有效针对导热问题进行研发与设计。
6、能源原材料n轻装设计的并联机器人n轻装设计的理念：是在保证性能的前提下，尽可能减少材料的用量，尽可能用便宜的材料，即“as good as needed”原材料n减少了产品的原材料的用量，随之就减少了物流中的运输重量，降低了原材料制造中的能耗分摊原材料n如何减少材料的成本而不影响性能呢原材料两个途径：采用基于精确建模的现代仿真手段对产品进行设计并取代样机试验，在这里，机械和软件的紧密结合是至关重要的；两个途径：n 依据仿生学从自然界获得一些生物或自然现象的经验借鉴，进行模仿和创新。制造业已经在走原材料的节省制造业已经在走原材料的节省“精细化精细化”的道路的道路n“批量一”n 准确及时n 减少到
7、极致精细化是指表现在三个方面的趋势n一个制造批次，只有一件产品下线n每一件产品和下一件之间都存在着制造工艺的变换，且无废料产生n典型例子：数字化胶印机，每一张的印刷都是不同的印制版。“批量一”n机械设备有百分之百的投入能力而无意外停机n连续的生产制造流程n没有因停机造成产品报废 准确及时n包装材料的厚度（如矿泉水瓶的壁厚），纸媒体的厚度在不影响其功能的前提下，尽可能减小到极致，以达到尽可能减少材料用量而降低成本的目的。减少到极致时间n时间管理的第一要素：规范和规划规范和规划n生产流程和产品研发需要规划时间n缩短产品研发周期适应制造业高动态需求n全球化与全时域融合的概念：无论客户处在哪个地区，无论公司的研发和生产以及服务分布在何处，都不影响对客户的服务以及公司的运作n谁赢得了时间，谁就赢得未来。时间
