机械系统
江苏数学-水电材料清单大全
2023年3月17日发(作者：花纹板标准)第一章机械制造概述
机械制造业是一个历史悠久的产业，而传统的机械过程亦是一个离散的生产过程，是一
个以制造技术为核心的狭义的制造过程。随着科学技术的发展，特别是微电子技术和计算机
技术的发展，机械制造业焕发了新的活力，充实了新的内涵。无论是在生产组织的系统性方
面，还是制造装备的先进性、制造方法的多样性、制造加工的自动化及制造精度的日益提高
等方面均发生了巨大的变化，迅速改变着传统机械制造业的面貌。
第一节制造系统
一、制造系统基本定义
为有效完成机械产品、零件的制造任务，机械制造企业必须将人力、设备等组合成一个
系统，而这个系统受到制造材料流（物料流）和信息流的约束，因此，制造系统是将毛坯、
刀具、夹具、量具和其它辅助物料作为原材料输入，经过存储、运输、加工、检验等环节，
最后输出机械制造成品或半成品的系统，系统的运作又离不开能源、制造理论、工艺技术及
制造信息的利用。即制造系统是一个通过物料、设备、工装、能源等制造硬件与制造理论、
工艺、信息等制造软件的集成将制造资源转化为产品的系统。从结构上看，机械制造系统是
一个制造硬件、软件及制造人员所组成的具有一定功能的统一整体；从功能上看，机械制造
系统是一个输入各种制造资源、输出市场所需产品的输入输出系统；从运作过程看，制造系
统可看成是产品的生命周期全过程，包括市场分析、产品设计、工艺规化、制造装配、检验、
产品销售及售后服务等各环节的制造全过程。制造系统通过整体的计划、协调使系统内容各
环节有序运作，以获得最佳的生产效果。
二、制造系统基本组成
1、功能组成
功能是指发生在制造系统中，由人或机器执行的各种行动。制造系统的主要功能一般有
产品开发、生产控制、市场与销售、财务四大方面。图1-1为按照制造系统中各基本功能模
块在制造过程中的位置所表达的制造系统的主要功能组成。
机械制造系统：ｗｗｗ．ｔｅｃｈ－ｄｏｍａｉｎ．ｃｏｍ
图1-1制造系统功能视图
2、组织组成
组织指责任人和工作的联系。流程－人－技术三角形是制造系统运行管理中的三个基本
方面：项目管理、人力资源管理和技术资源管理，三方面的密切合作支撑制造系统中各功能
的正常运行。图1-2为一个典型制造系统的组织视图。组织视图反映出制造系统的层次性。
图1-2制造系统组织系统
3、资源组成
制造资源是为完成特定任务而需要的内容，主要包括材料、人、技术、设备、信息、资
金、能源和时间。图1-3为一个制造企业的资源布局图。
机械制造系统：ｗｗｗ．ｔｅｃｈ－ｄｏｍａｉｎ．ｃｏｍ
图1-3制造系统的资源布局图
二、机械制造系统的基本特性
1、复杂性
制造系统的复杂性体现在以下三个方面：一是由于产品的形形色色与生产技术的不断变
化构成不同的制造系统，形成制造系统的多样化；二是由于制造系统内含有多个具有交互作
用的复杂子系统，如产品开发、财务处理、生产制造管理等等；三是制造系统内含有组织、
技术、信息、材料等多个相互作用的层次，形成制造系统的多层次化。
2、相关性
制造系统内各组成要素相互联系、相互作用、相互影响、相互制约，它们之间的关系构
成特定的系统结构，同时决定系统的性质。
3、动态性
制造资源源源不断地向制造系统输入，产品、零件不断由制造系统输出；制造硬件（如
设备、工装等）、制造软件（如技术、方法等）不断发展、更新；制造系统亦因此而不断变
化并日趋完整。
4、环境适应性及反馈特性
制造系统应有一定的动态适应能力，能以最少代价、时间去适应市场变化，使整个运作
最大程度地接近理想。能通过市场的各种信息反馈，改进、调整并优化制造过程。
5、随机特性
制造系统运作过程中，各个环节都可能出现许多随机因素，某个随机因素会带来不可预
测的影响。从而使制造系统的某些性质具有随机特性。
三、机械制造系统的分类
针对不同的特定制造任务，需要有不同类型的制造系统，因此，亦有许多方法对制造系
统进行分类。如.按生产批量大小分，有小批量制造系统（产品品种多、生产量小，柔性好，
但生产效率低），中批量制造系统，大批量制造系统（按流水线方式组织生产）；按生产策略
不同分，有按定货设计，按定货制造，按定货装配，有库存的制造；.按生产布局不同分，
有功能布局，项目布局，流水线，成组布局；按生产计划模式分，有MRPⅡ系统（将库存
机械制造系统：ｗｗｗ．ｔｅｃｈ－ｄｏｍａｉｎ．ｃｏｍ
管理和生产进度计划综合考虑，按需求下达指令至各工序，工序间由库存作缓存以应付突发
事件），JIT系统（实现无库存的生产）。
四、现代制造观
与传统的制造观念以机械技术为核心，只注重生产中物料流与能量流，技术与管理分离
相比，现代制造除融入不断发展的新技术外，更提升了信息在制造中的重要作用和地位，形
成了由系统论、信息论、控制论角度系统分析制造过程的现代制造观。
1、制造系统的三流结构论
制造系统运行过程中，总伴随物料、信息流和能量流等三流的运动。机械制造系统的“三
流”运动，可用图1-4表示：
信息系统
（加工任务、方法、工件质量等）
输送
原材料
坯料
加工
电能
装夹
刀具、量具等
机械能
产品检验
信息
物料
能量
图1-4制造中的“三流”运动
（1）物料流系统输入原材料或坯料，以及相应的刀具等工装、润滑油、冷却液及其他
辅料等，经输送、装夹、加工、检验等过程输出半成品或成品，这种制造中物料的输入、输
出的动态过程便是物料流。
（2）信息流制造中所集成的加工任务、加工工序、加工方法、刀具状态、工件要求、
质量指标、切削参数等所有静态与动态信息的交换和处理过程构成制造中的信息系统，信息
系统通过与制造中各状态进行信息交换，有效控制制造中的效率与质量。该信息在制造中的
作用过程便是信息流。
（3）能量流能量流是一切运动的基础，制造中维持各运动时，能量的传递、转换、消
耗等能量运动便是能量流。
任何制造中均存在这基本“三流”，“三流”之间互相联系、影响，形成不可分割的有机
整体。
2、现代制造的信息制造观
现代制造中，信息的作用越来越重要。首先，信息是连接各系统要素使系统形成一定生
产组织结构的纽带；其次，制造中信息投入已成为决定产品价值的主要因素；再者，信息已
成为制造系统中与设备同样重要的资源；现代制造也要求不断提高信息处理能力。因此，制
造过程的实质是对制造中各种信息资源的采集、输入和处理的过程，而最终所形成的产品可
看成是信息的物质表现。由信息角度看，制造过程是一个使原材料的熵降低，使产品信息含
量提高的过程。
机械制造系统：ｗｗｗ．ｔｅｃｈ－ｄｏｍａｉｎ．ｃｏｍ
3、制造系统的人机一体化
人在制造自动化系统中有着机器不可替代的作用，尤其是对信息与知识的处理及对生产
方面的控制等。而发挥人的核心作用，将人作为系统结构中的有机组成部分，采用人机一体
的技术路线，使人与机器处于优化合作的地位，实现制造系统中人机一体化的人机集成决策
机制，使人与机器协作工作，取得制造系统的最佳效益。
4、制造系统的集成决策观
制造系统是复杂的大系统，其决策优化必须通过集成途径解决。集成决策观的思想主要
有如下体现：
（1）时间、成本、质量、柔性和环境性是系统总体优化目标，进行系统这些目标的总体
决策时应用集成思想加以考虑。
（2）制造中人（或组织）、技术和经营管理三大要素应在集成基础上互相协调，共同发
挥主要作用。
（3）通过信息集成提高制造系统的信息处理能力。
（4）通过功能集成使系统内各功能更加完善合理。
（5）通过过程集成优化制造系统运行。
（6）通过企业间集成，实现资源共享、优势互补、提高企业市场竞争力。
机械制造系统：ｗｗｗ．ｔｅｃｈ－ｄｏｍａｉｎ．ｃｏｍ