先进制造系统重点习题(答案)

第一章先进制造技术概述1.先进制造技术是什么?答: 先进制造技术(Advance Manufacturing Technology，AMT)是传统制造技术、信息技术、计算机技术、自动化技术与管理科学等多学科先进技术的综合，并应用于制造工程之中所形成的一个学科体系。

2.发展趋势：精密化，柔性化，网络化，虚拟化，智能化，清洁化，集成化，全球化3.很多国家特别是美国把制定制造业发展战略列为重中之重，原因是什么?答: ①世界经济发展的趋势表明，制造业是一个国家经济发展的基石，也是增强国家竞争力的基础；②制造业是解决就业矛盾的一个重要领域，也是21世纪提高一个国家整体就业水平的重要基础；③制造业不仅是高新技术的载体，而且也是高新技术发展的动力。

1.什么是制造系统?制造技术？答: 制造过程及其所涉及的硬件包括人员、生产设备、材料、能源和各种辅助装置以及有关软件包括制造理论、制造技术(制造工艺和制造方法等)和制造信息等组成了一个具有特定功能的有机整体，称之为制造系统。

制造技术是按照人们所需的目的，运用知识和技能，利用客观物质工具，是原材料转变为产品的技术总称。

2.制造业面临着新的历史性发展机遇和更加严峻的挑战?答：(1)产品生命周期缩短。

现代科技以日新月异的速度发展，新产品层出不穷。

产品的生命周期(一个产品从开发设计到被市场淘汰所经历的时间)大大缩短。

(2)用户需求多样化。

用户追求多样化和个性化已逐渐成为世界的潮流。

(3)大市场和大竞争。

世界市场的开放程度越来越大。

随着计算机通信技术的迅速发展和信息高速公路的建立，使得全球集成制造有实现的可能。

这样可以使资源更充分地利用，原料和产品的运输距离得以更显著地缩短，交货期也能得到进一步缩短，产业分工的国际化已成为发展潮流。

(4)交货期成为竞争的第一要素。

根据客户对产品需求的变化，要求迅速作出反应，已经成为压倒一切的竞争要素。

(5)信息化和智能化。

计算机技术的发展和广泛的应用，使企业的控制进一步信息化和智能化，使企业的工作内容、对象和方法发生了根本的改变。

(6)人的知识、素质和需求的变化。

企业职工的知识、素质有较大提高，对工作内容和环境有更高要求。

(7)环境保护意识的增强与可持续发展。

人类发展与环境的矛盾日益加深和尖锐。

作为人类经济活动反思的重大成果之一，国际社会于1992年确立了《21世纪议程》，一致提出要遵循可持续发展模式。

3.过去那种传统的相对稳定的市场已变成动态的多变的市场，21世纪制造业的主要特点是什么?答：(1)产品生命周期缩短，产品更新加快。

(2)具备赢得竞争，提高市场。

(3)制造全球化和贸易自由化。

(4)人类正迈向信息社会。

(5)环境保护意识的增强与可持续发展。

4.市场占有率的四种基本能力是什么?答：①时间竞争能力，产品上市快、生产周期短、交货及时；②质量竞争能力，产品不仅可靠性高，而且使用户在各方面都满意；③价格竞争能力，产品生成成本低，销售价格适中；④创新竞争能力。

产品有特色、生产有柔性、竞争有策略。

5.美国国家科学研究委员会工程技术委员会、制造与工程设计院“制造业挑战展望委员会”，对2020年制造业所面临的形势提出了如下六大挑战或基本目标？答：1．快速响应市场竞争的挑战——实现制造环节并行2．全球化竞争的挑战——技术资源的集成3．信息时代的挑战——信息向知识的转变4．环境保护压力的挑战——可持续发展5．制造全球化和贸易自由化的挑战——可重组工程6．技术创新的挑战——全新制造工艺及产品的开发6.先进制造技术的学科内容？答：1．先进设计技术2．先进制造工艺技术3．制造自动化技术4．先进生产制造模式和制造系统第二章先进制造系统的基础理论7.什么是狭义制造资源和广义制造资源？狭义制造资源包括物料(原材料、坯料、半成品等)、设备(机床、生产线等)、能源(电能、燃料等)、其他(土地、厂房、工具等)；而广义制造资源不仅包括物料、设备、能源、土地、厂房、工具等，还包括资金、技术、信息、人力等。

11.新一代制造业将是：(1)从产品本身的角度看，批量化生产正被基于客户定制的多品种、单件小批量制造所替代。

(2)从产品实现的角度看，支持产品整个生命周期的数字化模型将起关键性作用。

(3)从制造产品所涉及到的设备看，数字化的可再配置敏捷设备、单元、车间等将构成新一代的制造硬件环境。

(4)从制造产品所需的企业管理与组织结构方面看，具备全球化、并行化与敏捷化特征的企业集成技术将成为新一代企业生存的决定性因素。

12.信息化制造的特点是什么？(1)基于Internet／Intranet的网络化。

(2)产品设计、制造进程中的全程数字化。

(3)制造设备的信息化、智能化、柔性化。

(4)制造组织的全球化、敏捷化。

(5)制造资源的分布性、共享性。

(6)制造过程的并行化、协同化。

(7)设计制造各要素全球性的分布和集成化。

(8)设计制造各个环节的并行协作与智能化。

第三章先进制造系统的使能技术8.柔性制造系统概念和主要由哪三部分组成？柔性制造系统是将FMC进行扩展，增加必要的加工中心数量，配备完善的物料和刀具运送管理系统，通过一套中央控制系统，管理生产进度，并对物料搬运和机床群的加工过程实行综合控制，就可以构成一个完善的FMS.柔性制造系统主要由三部分组成，即计算机控制与管理层、以NC为主的多台加工设备和物料运输装置。

与此相对应，可将其划分为控制与管理系统、加工系统、物流系统三个子系统。

9.一般来说，一个CAD／CAM集成系统应主要包括哪些方面？1. 产品方案与设计(CAD)；2.结构及工程分析(CAE)；3.工艺过程设计(CAPP)；4.数控加工编程(NC)；5.分布式数据库；6.系统接口及数据交换标准。

10.什么是计算机仿真？所谓计算机仿真，又称为计算机模拟或计算机实验，就是建立系统模型(系统包括所有工程和非工程的系统)的仿真模型，进而在计算机上对该仿真模型进行模拟实验(仿真实验)研究，以达到通过模拟实际系统的行为而认识其本质规律的目的的过程。

11.PDM系统的主要模块有哪些？1)文档管理。

2)模型和工程图管理。

3)零件管理。

4)零件分类。

5)产品结构管理。

6)变型管理(配置管理)。

7)过程管理(工作流管理)。

8)项目管理(进度计划管理和任务计划管理)。

9)通用接口。

14.数控系统发展的新方向1.高速数控机床2.智能数控系统3.开放式数控系统4.基于Internet的远程数控系统5.特种加工数控系统15.工程数据库定义：以一定的组织方式存储在计算机中按着某种规则相互联系的数据集合，可为有关用户所共享。

CAD／CAM由于其工程背景及实际需求，对数据库提出了一些特殊要求，从而产生工程数据库。

第四章计算机集成制造系统12.什么是CIMS？在CIM哲理指导下建立的人机系统，是一种新型制造模式。

它从企业的经营战略目标出发，将传统的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术等有机结合，将产品从创意策划、设计、制造、营销到售后服务全过程中有关的人和组织、经营管理和技术三要素有机结合起来，使制造系统中的各种活动、信息有机集成并优化运行，以达到产品上市快、成本低、质量高、能耗少，提高企业的创新设计能力和市场竞争力。

13.CIMS的五大功能分系统是什么？即管理信息分系统(MIS)、技术信息分系统(TIS)、制造自动化分系统(MAS)、质量信息分系统(91S)等应用分系统，以及网络／数据库分系统(NET&DB)。

14.CIMS工程实施方针是什么？863／CIMS专家组在总结全国几十个实施CIMS企业经验基础上，针对CIMS工程实施过程中所要遵循的技术原则和方法，提出了“效益驱动，总体规划，重点突破，分步实施”的方针。

15.现代集成制造系统的关键技术包括哪些内容？(1)快速进行产品开发的CAD／CAM／CAE／PDM技术。

(2)促进企业现代化管理的MRPII／ERP技术。

(3)信息技术引入到生产加工，提高生产效率、产品质量、快速响应的数控、快速原型制造、工业机器人技术等。

(4)基于设计过程重组和优化的并行工程技术。

(5)加快产品开发的虚拟制造技术。

(6)基于网络的异地设计、制造的网络化技术、协同生产技术。

(7)基于企业、企业间物流优化的供应链管理技术、电子商务技术。

(8)系统运行的先进控制技术。

第五章并行工程16.什么是并行工程？并行工程是对产品及其相关过程(包括制造过程和支持过程)进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式。

这种工作模式力图使开发人员从一开始就考虑到产品全生命周期中的各种因素，包括质量、成本、进度及用户需求。

并行工程CE作为一种崭新的设计“哲理”，是以缩短产品开发周期、降低成本、提高产品质量和提高产品设计一次成功率为目标，把先进的管理思想和先进的自动化技术结合起来，采用集成化和并行化的思想设计产品及其相关过程。

它是对产品及其相关过程(包括制造和支持过程)进行集成地并行地设计的系统化工作模式。

它在产品设计阶段，实时并行地模拟产品在制造过程中各环节的运作；在决定产品结构的同时能模拟产品在实际工作中的运转情况，预测产品的性能、产品可制造性(含可装配性)及其对结构设计的影响，评价制造过程的可行性及企业集团资源分配的合理性；以及对可能取得的效益及所承担的风险评估等等进行模拟运作。

17.并行工程的核心内容是什么？1．产品开发队伍重构2．过程重构3．数字化产品定义4．协同工作环境18.并行工程产品开发过程的协调管理的任务是什么？(1)优化活动间的关系。

在并行工程产品开发方式下，有效地组织产品开发过程众多的信息和资源，以使其发挥最大的效益，并优化活动之间的关系，是并行工程协调管理的重要工作。

(2)避免冲突。

避免冲突的目的之一，就是减少开发工作的返工次数和过程中的非期望突发事件出现的次数。

(3)化解冲突。

并行工程的组织结构是由多学科小组组成的自治与统一的矛盾体。

各小组间既强调相互间的联系，又要独立地处理小组内的大量事务。

(4)提高冲突化解的效率。

冲突各方可充分利用计算机技术、网络技术及人工智能等相关技术改进现有的冲突化解方法，以提高冲突化解质量，缩短冲突化解所需时间。

第六章敏捷制造19.什么是敏捷制造？使企业在涉及到产品生命周期的各种制造活动中具备敏捷性或涵盖上述六大特征的综合应变能力的一种制造哲理。

其中，制造活动所涉及到的主体包括客户、市场、企业(含组织形态、制造资源、运作管理等)及其合作伙伴，而敏捷性则是度量敏捷制造模式有效性的标准。

20.敏捷性在作为一种主动型综合应变能力涵盖内容是什么？(1)企业对市场需求的快速响应性。

(2)企业组织形态的动态可重组性、可重用性与可扩展性。

(3)企业管理方式的自适应性。

(4)制造资源的分布性、可配置性及可重构性。