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——制造自动化的概念和意义

1.制造自动化的概念

顾名思义，“制造自动化”首先与“制造”、“自动化”有关。人们一般传统地将“制造”理解为产品的机械加工过程或机械工艺过程。例如Longman词典对“制造”（manufacture）的解释为“通过机器进行（产品）制作或生产，特别是适用于大批量生产”。随着人类科学技术及生产力的发展，“制造”的概念和意义已经在“范围”和“过程”两个方面大大拓展。范围方面，制造所涉及的工业领域远非局限于机械制造，而是包括了机械、电子、电器、五金、化工、轻工、食品、医药、军工等国民经济的大量行业。

过去，人们将制造自动化理解为以机械的动作代替人力操作，自动地完成特定的作业，这实质上是指用自动化代替人的体力劳动。随着电子和信息技术的发展，特别是随着计算机的出现和广泛应用，制造自动化的概念已扩展为用机器（包括计算机）不仅代替人的体力劳动而且还代替或辅助脑力劳动，以自动地完成特定的作业。今天，制造自动化具有更加宽广和深刻的含义,包括以下几方面：

1）在形式方面，制造自动化包括3个方面的含义：

代替人的体力劳动；

代替或辅助人的脑力劳动；

制造系统中人、机器及整个系统的协调、管理、控制和优化。

2)在功能方面，制造自动化代替人的体力劳动或脑力劳动仅仅是制造自动化系统功能的一部分。制造自动化的功能是多方面的，已形成一个有机体系，可以用一个简称为TQCSE的模型来表示，其中T表示时间（time），Q表示质量（quality），C表示成本（cost），S表示服务（service），E表示环境友善性（environment）。

3)在范围方面，制造自动化不仅涉及具体生产制造过程，而且涉及产品生命周期的所有过程（包括服务）。正因为制造的范围非常广，各种产品的制造过程按工艺性质的区别又可以分为机械加工、装配、检测、包装等各种工序，因此制造自动化又包括机械加工自动化、装配自动化、包装自动化等各种门类。

2.制造自动化的意义

1）大幅提高劳动生产率

机器自动化生产能够大幅提高生产效率及劳动生产率，也就是单位时间内能够制造更多的产品，每个劳动力的投入能够创造更高的产值；而且可以将劳动者从常规的手工劳动中解脱出来，转而从事更有创造性的工作。

2）产品质量具有高度重复性、一致性

由于机器自动化生产中，装配或加工过程的每一个动作都是机械式的固定动作，各种机构的位置、工作状态等都具有相当的稳定性，不受外部条件的影响，因而能保证装配或加工过程的高度重复性、一致性。同时，机器自动化生产能够大幅降低不合格品率。

3）产品精度高

由于在机器设备上采用了各种高精度的导向、定位、进给、调整、检测、视觉系统或部件，因而可以保证产品装配生产的高精度。

4）大幅降低制造成本

机器自动化装配生产的节拍很短，可以达到较高的生产率，同时机器可以连续运行，因而在大批量生产的条件下能大幅降低制造成本。但自动化生产的初期投入较大，如果批量不大，使用自动机械的生产成本则较高，因此，自动机械一般都是使用在大批量生产的场合。

5）缩短制造周期，减少在制品数量

机器自动化生产使产品的制造周期缩短，能够使企业实现快速交货，提高企业在市场上的竞争力，同时还可以降低原材料及在制品的数量，降低流动资金成本。

6）在对人体有害、危险的环境下替代人工操作

在各种工业环境中，有一部分环境是有害的，如粉尘、有害有毒气体、放射性等，也有部分环境是人类无法适应的，如高洁净的环境、严格的温度、湿度、高强度、高温、水下、真空等，上述环境下的工作更适合由机器来完成。

7）部分情况下只能依靠机器自动化生产

目前，市场上的产品越来越小型化、微型化，零件的尺寸大幅减小，各种微机电系统（MEMS）迅速发展，这些微型机构、微型传感器、微型执行器等产品的制造与装配只能依靠机器来实现。虽然制造自动化是制造业目前和今后的必然发展趋势，但人工生产的不足与机器自动化生产的优势是相对的，这并不是说人工生产一概不好或机器自动化生产一定都好。机器虽然具有高效率、高精度等一系列优势，但只具备有限的柔性和一定的逻辑推理能力，而人具有很高的柔性和卓越的思维预测能力，因此在追求制造高度自动化的同时，仍然离不开人类的独特作用，机器的使用过程需要与人类的智力相结合，人与机器相辅相成。工程经验也表明，在很多情况下，人工操作与机器自动化生产并存的混合模式恰恰是一种最经济的生产模式。在部分情况下，例如在自动化装配中，某些零件的形状不适合采用自动化装置自动送料，或者说，即使要实现自动化送料，相关的装置在结构上会非常复杂、成本特别高，在此情况下就可考虑采用人工送料，如果一味要实现制造自动化，可能设计制造自动机械的成本会非常高，而采用人工来完成部分或全部工作，既不会存在质量方面的困难，成本又非常低廉。