先进制造技术及其发展趋势

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1、先进制造技术先进制造技术先进制造技术先进制造技术机械工程系 王怀明教授先进制造技术先进制造技术先进制造技术（Advanced Manufacturing Technology，AMT）在制造全过程以及制造理念上融入信息科学、电 子科学，计算机科学、材料科学、环境科学等新的知 识和技术，产生出与传统的面向制造的生产技术有本 质区别的，面向市场、面向用户的涵盖从设计、制造 、生产管理、产品维护以至到报废的整个生产周期的 集成制造技术，以实现快速、灵 活、高效、清洁的生 产模式。先进制造技术是一个大制造的概念，涵盖了市场 分析、产品设计、工艺规划、制造装配、监控检测、 质量保证、生产管理、售后服务等

2、整个生产过程。先进制造技术先进制造技术1现代设计理论和方法市场竞争对产品设计的要求是要面向市场、面向用户的 、并行工程（CE）的设计方法，以及由此派生出的一系列新 的设计理念，如面向制造的设计 、面向装配的设计、面向检 测的设计、可负担性设计、绿色设计等，使设计与制造系统 的全过程相结合，产品开发的重点向产品设计过程转移，使 设计涵盖了从产品概念设计到产品报废 处理的整个生命周期 中的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户需求，并 通过CAD/CAPP/CAM、快速原型制造（Rapid Prototyping Manufacturing，RPM）、虚拟制造技术（Virtual Manufac

3、turing，VM）等在设计的初期对产品的结构、工艺进 行优化，对产品的性能进行预测。 先进制造技术先进制造技术2先进的加工制造技术（1）精密成形技术 包括精密铸造、精密锻造、精密 焊接以及精密超精密机加工。（2）特种加工技术 如激光、电子、离子束、高压水 束、电化学及电火花加工技术。（3）快速原型制造技术（4）CAD/CAE/CAM/PDM集成 的制造系统。（5）柔性快速制造系统FMS。（6）微米/纳米加工技术。（7）少无污染制造与报废产品的可拆卸重组技术。（8）制造过程自动化 如数控（NC）技术、CIMS，虚 拟制造、全能制造、智能制造、敏捷制造、智能4M技术等先进制造技术先进制造技术3先

4、进的生产资源管理模式从60年代初的物料需求计划到制造资源计划，以至准 时化生产，到企业资源计划（ERP），形成以MRP/ERP为代 表的，以信息技术为基础的，包含先进管理哲理、理论和方 法的，进行企业资源计划与控制的高度集成的管理信息系统 ，成为对企业影响深远的战略工具。产品的质量已经成为企业生存的命脉，对制造全过程进 行质量管理，把形成产品质量的设计试制过程、制造过程、 辅助生产过程、使用过程都管起来的全面质量管理应运而生 ，把质量管理从原来的生产制造过程扩展到市场调研、质量 发展规划、研究 开发、设计、试制、试验、工艺技术、原 材料供应、检测仪表、生产、工序控制、成品检验、包装、 销售、用

5、户服务等各个环节。先进制造技术先进制造技术我国先进制造技术发展及关键未来先进制造技术发展趋势国际先进制造技术发展现状主要内容先进制造技术先进制造技术 “先进制造技术”是“制造技术”加“信息技术”和“管理科学” ，再加上有关的科学技术交融而形成的制造技术。 先进制造技术以提高产品对动态市场的适应能力和竞争力 为目标，覆盖了市场分析、产品设计、加工和装配、销售 、维修、服务、回收的全过程。 强调技术、人、管理和信息的四维集成，涉及到物质流和 能量流，信息流和知识流，四维集成和四流交汇是先进制 造技术的重要特点。 先进制造技术更加重视制造过程组成和管理的合理化和革 新，它是硬件、软件、脑件(人)与组

6、织的系统集成。 国际先进制造技术发展现状一 先进制造技术的特点 先进制造技术先进制造技术新世纪的产品开发过程的特征是与制造业市场、制造 业企业自身的特征和机械制造业，特别是装备制造业的巨 大变化习习相关的。 二 新世纪的产品开发过程特征 制造业市 场制造业企 业制造业变 化产品开发特征先进制造技术先进制造技术1 现代制造业市场的特征 现代制造业市场特征买方市场国际化市场多变性市场虚拟市场新兴产品市场先进制造技术先进制造技术1 买方市场。这是科学技术与生产力发展的必然结果，“卖 方市场”已成为过去。 2 多变性市场。由于科技发展快，技术更新快，产品换代快 ，产品非大量化、分散化、个性化的生产越来

7、越强，市场 越来越大，市场变化很快。 3 国际化市场。市场打破国界，走向区域化、国际化，WTO 与各种区域经济组织应运而生而兴。 4 新兴产品市场。对传统产品用高新技术加以改造与发展而 成的产品及前所未有的新类型的“产品”，从而导致技术 、软件、环保等产业的出现，特别在第三产业中更是如此 。 5 虚拟市场。信息化的进一步是网络化，网上的产品广告、 商品展示、商品交易、客户关系等均属于虚拟市场。 先进制造技术先进制造技术2 现代企业的特征 现代制造业企业特征满足客户要求竞争与合作对市场反应企业人文建设应用虚拟技术本土化 国际化先进制造技术先进制造技术1 满足“客户化”要求，这是最根本的，这是“买

8、方市 场”必然导致的结果。 2 对市场的快速响应，对生产的快速重组，从而要求生 产模式必需有高度柔性，有足够敏捷性。 3 既竞争、又合作地参与市场，走向“双赢”、“多赢 ”，网络化为此提供了更有利的条件。 4 本土化与国际化交互，走向全球化，既竞争，又合作 ，自然导致朝这一方向发展。 5 应用虚拟技术，以加快企业有关活动的节奏，提高产 品质量，节约成本。 6 “以人为本”，加强企业人文文化建设，应该说，这 是现代企业成败要害之所在。 先进制造技术先进制造技术3 装备制造业的变化装备制造业的变化产品本身变化产品要求变化学科基础变化增产方式变化先进制造技术先进制造技术1 产品本身的变化，“质”与“

9、量”均如此。信息感知功能 、信息处理功能、信息存储与显示功能以及功能整体的整 合。机械产品在数量、种类与品种上日益繁多。 2 增产方式的变化。过去以加大资金，资源消费，人力使用 的“粗放”方式增产，现在主要以开发“知识”资源这种 “集约”方式作为主要增产方式增产。 3 产品要求的变化。由的开始“物美”、“价廉”，后来“ 交货期短”、“服务好”，现在还要加上“文化含量高” ，产品不仅是一个工业产品，还应是一个艺术产品。 4 学科基础的变化。过去的基础在理论上是靠力学，在实践 上是凭经验，而现在是以多学科、新成就作为基础，以利 于制造技术进一步高质、高速、高效地发展。 先进制造技术先进制造技术三

10、现代制造系统的管理模式和哲理成功企业的关键因素在以往是比较单纯的上市时间 ，或者质量，或者成本。今天，一个企业想在国内外激 烈的市场竞争中获胜，则需要从以下多个方面努力，才 能够达到目的，即上市时间T，质量Q、产品成本c、服务 s、环境E、灵活性F，缺一不可。 现代制造系统的模式和哲理有了根本性的转 变，需要应用成组技术来回答相似性设计制造的问题； 通过 CIM(Computer Integration System)来实现系统的 集成；开展并行工程更好解决同步或者协同设计/制造的 问题；实现准确、智能、灵活、精益生产；通过业务过 程重组、大批量定制生产、电子商务、虚拟设计/虚拟制 造和网络化

11、制造，来完成现代制造系统的彻底变革。 先进制造技术先进制造技术四 发达国家21世纪制造业发展战略工业发达国家都把先进制造技术作为国家级关键技 术和优先发展领域。尽管决定国家综合竞争力的因素有 多种，但制造业的基础地位不能忽视。20世纪90年代以来，各发达国家，如美国、日本、 欧共体、德国等都针对先进制造技术的研发提出了网络 化制造作为未来的重要的制造模式，已经引起各国政府 、研究机构和企业界的广泛重视。先进制造技术先进制造技术20世纪90年代初，美国政府提出“先进制造技术”计 划，将基于信息高速公路的敏捷制造作为美国21世纪的制 造战略。1991年美国里海大学(LehighUnivemity)

12、提出“ 美国企业网 ”(FAN,FactoryAmericanNet)计划，该计划 的目的是研究如何利用信息高速公路，把美国的制造企业 联系在一起。随后，美国相继开展了 “敏捷制造使能技 术”(TechnologiesEnablingAgileManufacturing，TEAM) 的研究(1994一1999)，以敏捷制造和虚拟企业为核心内容 的“下一代的制造”模式的研究(1995年)、计算机辅助制 造网(CAMNet)的研究(1996年)、俄罗斯一美国虚拟企业 网(Rus-sign一AmericanVirtualEnterpriseNetwork，RA- VEN)的研究(1997年)等。先进

13、制造技术先进制造技术总之，工业化国家大都把先进制造技术作为本国的 科技优先发展领域和高技术的实施重点；发展中国家也 十分重视制造业信息化，都把信息技术作为改造传统企 业和产业结构调整的主要战略.新兴工业化国家希望通过加快制造业信息化，跻身 世界先进行列，众多发展中国家也希望以信息化推进工 业 化，以缩小与先进国家的差距。旨在提高本国制造 业的国际竞争能力。先进制造技术先进制造技术日本政府出台了信息化社会基本法，计划在21世 纪前5年建成全国超高速信息通信网，最大限度地普及因 特网，争取成为世界上最先进的信息化国家之一。欧洲联盟在1998年12月公布了“第五框架计划 (1998-2002)”，将

14、虚拟网络企业列入研究主题。2002年 ，欧盟提出了 “第六框架计划”，选定了需要重点攻关 的7大领域，其中包括信息和网络技术。欧盟第六框架计 划的目的是，通过各种方法刺激信息技术的快速发展，加 强信息的 产业化，使所有欧洲公民从以信息和网络为主 体的知识社会和发展中获益。 先进制造技术先进制造技术随着市场需求个性化与多样化，未来先进制造技术 发展的总趋势是向精密化、柔性化、网络化、虚拟化、 智能化、清洁化、集成化、全球化的方向发展。 在21世纪中，随着电子、信息等高新技术的不断发 展，随着市场需求个性化与多样化，未来先进制造技术 发展的总趋势是向精密化、柔性化、网络化、虚拟化、 智能化、清洁化

15、、集成化、全球化的方向发展。 未来先进制造技术发展趋势先进制造技术先进制造技术发展趋势信息技术的作用越来越大设计技术不断现代化成型及改进制造技术的发展加工制造技术的发展加工制造工艺的发展专业学科界限的淡化绿色制造的发展虚拟现实技术的发展先进制造生产模式的改变先进制造技术先进制造技术1、信息技术对先进制造技术的发展起着越来越重要的作用 信息技术正在向制造技术注入和融合，促进着制造技术 的不断发展。先进制造技术的形成与发展，无不与信息技术 的应用与注入有关。信息技术对制造技术发展的作用目前已 占第一位。在21世纪对先进制造技术的各方面发展将起着更 重要的作用。 信息技术促进着设计技术的现代化，加工

16、制造的精密化 、快速化，自动化技术的柔性化、智能化，整个制造过程的 网络化、全球化。各种先进生产模式的发展，如CIMS、并行 工程、精益生产、灵捷制造、虚拟企业与虚拟制造，也无不 以信息技术的发展为支撑。 先进制造技术先进制造技术2、设计技术不断现代化 （1）设计手段的计算机化 在实现了计算机计算、绘 图的基础上，当前突出反映在数值仿真或虚拟现实技术在设计 中的应用，以及现代产品建模理论的发展上，并且向智能化设 计方向发展。 （2）新的设计思想和方法不断出现 如并行设计、 面向“X”的设计（Design For XDFX）、健壮设计（ Robust Design）、优化设计Optimal Design）、反求工程技 术（Revese Engineering）等。 先进制造技术先进制造技术（3）向全寿命周期设计发展 传统的设计只限于产品设计 ，全寿命周期设计则由简单的、具体的、细节的设计转向复杂的 总体的设计和决策，要通盘考虑包括设计、制造、检测、销售、 使用、维修、报废等阶段的产品的整个生命周期。 （4）设计过程由单纯考虑技术因素转向综合考虑技术 、经