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1、先进制造技术,王赟,Advanced Manufacturing Technology (AMT),任课老师：王赟,课程教材：,课程性质,先进制造技术AMT （Advanced Manufacturing Technology）是一门综合性、交叉性的前沿学科和技术，内容涉及制造业生产、经营管理、设计、制造、市场的各个方面，是关系到将科技成果转化为现实生产力，提高综合国力的关键技术，它是机械设计制造的一门专业课。,第1章 绪论 2学时 第2章 先进设计技术 2学时 第3章 先进制造工艺技术 10学时 第4章 制造自动化技术 8学时 第5章 先进制造模式 8学时 第6章 先进管理模式 2学时 应用
2、实例 2学时,课时安排,第一章 绪论,本章学习目的： 了解制造业的发展进程 掌握先进制造技术的特点、发展历程、现状及发展趋势 了解新制造技术和新制造模式的名称和代号缩写,第一节 制造业的发展概况,制造（Manufacturing） 制造系统（Manufacturing System） 制造技术（Manufacturing Technology） 制造业（Manufactury）,概念：,1.概念,制造（Manufacturing）利用制造资源（设计方法、工艺、设备和人力等）将材料“转变”为有用的物品的行为和过程。,产品制造的全过程,市场需求调研,产品设计开发,产品 制造,售后服务回收,产品 销
3、售,制造系统（Manufacturing System）由制造过程及其所涉及的硬件及软件组成的一个具有特定功能的有机整体。,CIRP的定义：制造系统是制造业中形成制造生产的 有机整体，在机电工程生产中，制造系统具有设计、 生产、发运和销售的一体化功能。,1.概念,制造系统是制造业的基本组成实体,制造系统,具有特定功能的有机整体,制造过程,硬件,制造过程,软件,硬件,人员,经营规划、开发研制、加工制造和控制管理等过程,生产设备、工具和材料、能源以及各种辅助装置,软件,制造理论、制造工艺和方法、各种制造信息等,制造系统特性,结构特性制造系统可视为若干硬件的集合体。为使硬件充分发挥效能，必须有软件支
4、持。,转变特性,主要从技术角度出发，如何使转变过程更有效进行。,汽车生产物流示意图,1.概念,制造技术（Manufacturing Technology）按照所需目的，运用知识和技能，利用客观物质工具，使原材料变为产品的技术总称。提高产品竞争力的关键，也是制造业赖以生存和发展的主体。,制造业（Manufactury）,将制造资源（物料、能源、设备、工具、资金、信息、人力等）利用制造技术，通过制造过程，转化为供人们使用或利用的工业品或生活消费品的行业。,制造业,可供人们使用和消费的产品行业，是所有与制造有关的企业群体,(机械制造、食品制造、化工制造、IT产品制造等),制造业的分类,装备制造,流程
5、制造,离散制造,冶金、建材、化工、医疗、食品、酒饮、 农业、煤炭、能源等,电子、机械、汽配、纺织等,船舶、电子装备、特种车辆,制造业的社会功能,我 国 制 造 业 分 类 和 构 成,2.制造业的发展,生产灵活性,年份,手工生产,英式系统,美式系统,大批量制造,泰勒制造,统计过程控制,数控 柔性制造,计算机 集成制造,未来制造系统,1800,1831,1900,1950,1970,1987,1991,2.制造业的发展,用机器代替手工，从作坊形成工厂19世纪机器在英国诞生，先后传入法国、德国和美国。 从单件生产方式发展成大量生产方式泰勒：以劳动分工和计件工资制为基础的科学管理。福特：零件互换技术
6、，1913年建立了具有划时代意义的汽车 装配生产线 柔性化、集成化、智能化和网络化的现代制造技术柔性制造系统、计算机集成制造系统、网络化制造、智能制造系统、及时生产、精良生产、敏捷制造,2.制造业的发展,制造新技术和新模式名称代号,TQCS (Time, Quality, Cost, Service),2.制造业的发展,各年代达到的加工精度,制造业的发展特点,生产方式：手工机械化单机自动化刚性流水自动线柔性自动线智能自动化,资源配置：劳动密集型设备密集型信息密集型知识密集型变化,生产规模：小批量少品种大批量多品种变批量,一、美国的教训1) 上个世纪70年代,美国不重视制造业,把制造业称为“夕阳
7、工业”，结果导致美国80年代的经济衰退。,制造业发展的经验教训,事例1,半导体、晶体管是美国发明的，微电子工业是美国的首创工业。在7080年代，其半导体的市场份额由60%降到了40%，消费电子产品则几乎全军覆没。电视机仅有15%的国内市场，其余全部被日本占领。,事例2：,汽车的大批大量生产方式出自美国，汽车工业也成为美国的最大工业。1955年：美国进口汽车仅占1%；1987年：美国进口汽车上升到31%；1989年：美国汽车世界市场占有率从75%下降到25%；,1963年,1983年,2) 80年代后期，美国的一些国会议员、政府要员纷纷要求政府出面，协调和支持制造产业的发展，1991年，布什政府
8、期间，美国白宫科学技术政策办公室发表了总数为22项的美国国家关键技术，其中制造技术占4项，标志着美国科技政策的转变。3) 克林顿上台后，对制造业大力支持，他把先进制造技术列为六大国防关键技术之首。结果美国在机械工业、汽车工业、航空工业及信息产业等方面取得了明显的进展，使美国的经济连续8年取得了2-3%的增长率，而且还同时保持低通胀率和低失业率。这就是克林顿虽发生丑闻而未被弹劾的主要原因。,二、日本的经验1）在上个世纪70-80年代，日本非常重视制造业，特别大抓了汽车制造和微电子制造，结果日本的汽车和家用电器占领了全世界的市场，特别是大举进入了美国市场。 2）日本的微电子芯片成为美国高技术产品的
9、关键元件。1991年海湾战争结束后，日本人说美国赢得这场战争是依靠的日本的芯片，是“日本的芯片打败了伊拉克的钢片”。,制造业发展的经验教训,三、东南亚经济危机的启示1）1998年爆发的东南亚经济危机，从另一个侧面反映了一个国家发展制造业的重要。一个国家，如果把经济的基础放在股票、旅游、金融、房地产、服务业上，而无自己的制造业，这个国家的经济就容易形成泡沫经济，一有风吹草动就会产生经济危机。2）新加坡、台湾都有自己的制造业，因此受经济危机的影响小一些。,制造业发展的经验教训,四、瑞士依靠什么使人均产值居世界第一？1）瑞士是一个仅700万人口的小国，但瑞士的制造业十分发达，瑞士的精密机械产品的出口
10、量是我国的8倍，瑞士的手表世界第一，连小小的军刀，也风靡全世界。2）现在瑞士的年人均国民生产总值达到4.3万美元以上，居世界第一。,制造业发展的经验教训,1）在发达国家中,制造业创造了约60%的社会财富、约 45%的国民经济收入。 2）据统计，美国68%的社会财富来自于制造业。 3）CIRP在1999年的报告中指出：在国家生产力的构成中，制造技术的作用一般占55%-65%。 4）在许多国家的科技发展计划中，先进制造技术都被列为优先发展的科技。,制造业发展的重要性,没有发达的制造业就不可能有国家的真正繁荣与强大；国与国之间的竞争主要是制造业的竞争， 一个没有制造能力的民族是没有希望的民族；高度发
11、达的现代制造业是一个国家综合国力和国际竞争力的集中体现。- 中科院：路甬祥院士,制造业是实现现代化工业的水之源、木之本，是实现工业化的保障和原动力，是国家实力的脊梁，是支持共和国大厦的基石。没有强大制造能力的国家永远成不了经济强国。”,-人大常委会副委员长宋健,制造业发展史上的产业革命,第一次产业革命：1733-1878 1）又称为：蒸汽革命。 2）产业革命的标志：瓦特发明的蒸汽机。 3）英国的制造业孕育和实现了瓦特的发明 4）制造业和瓦特的发明推动了热力学理论的诞生。,第二次产业革命：1879-1945 1）又称为：电气革命。 2）产业革命的标志：电灯（爱迪生）、电话（贝尔）、电机（西门子）
12、等电气化产品。 3）制造业肇始了电的应用，而后才有麦克斯韦电动力学理论的诞生。 4）麦克斯韦电动力学理论推动了20世纪初开始的无线电、微波、雷达、合成孔径、微波成像、卫星通信、宇宙微波探测等技术的发展。 5）牛顿力学和电动力学又为量子力学的发展指引了道路，导致了量子场论的创立。,制造业发展史上的产业革命,第三次产业革命：1945-19721）又称为：电子（原子）革命。 2）产业革命的标志：原子弹（1945）、电子计算机（1946）、晶体管（1948）、集成电路、微电子技术等。 3）微电子制造技术开创了全新的信息时代。,制造业发展史上的产业革命,第四次产业革命：1973- 1）又称为：高新技术产
13、业革命。 2）产业革命的标志：众多高新技术产品，如微电子产品、电脑、新一代通信产品、新一代汽车、磁悬浮列车、新一代飞机、机器人、生物工程产品、新一代药物、绿色食品、转基因产品等等。 3）微器件制造工艺，如拉单晶、掺杂、扩散、离子注入、外延、溅射、化学沉积（CVD）、光刻、表面贴装、自动化组装、进而到纳米器件制造工艺将把高新技术产业革命推向顶峰。,制造业发展史上的产业革命,改变世界的重要制造产品,改变世界的重要制造产品,二十一世纪科学技术发展的趋势,从科学发现到技术发明,二十一世纪科学技术发展的趋势,中心科学技术的转移 信息科学技术 目前是发展高峰期，预计其中心科学技术的地位还可持续四十年。 生
14、命科学技术 现在已开始注重其发展与应用，预计21世纪30年代开始逐步转变为中心科学技术。 认知科学技术 智能化趋势现已显露，预计21世纪70年代开始将成为科学技术发展的中心。,二十一世纪科学技术发展的趋势,世界科技中心（地区或国家）的转移中国 （公元3世纪公元13世纪)意大利（1540年1610年）英国 （1660年1730年）法国 （1770年1830年）德国 （1810年1920年）美国 （1920年 ）可能转向东方（日本、中国）,高技术及其产业领域,(1)信息科学技术（包括微电子、光电子科学技术） (2)生物科学技术（包括生命科学技术） (3)新能源科学技术（包括核能科学技术） (4)新
15、材料科学技术（包括纳米科学技术） (5)环境科学技术（包括地球科学技术） (6)航空航天科学技术（包括军事科学技术） (7)海洋科学技术（包括地球科学技术） (8)先进制造科学技术（包括微机电系统科学技术） (9)管理科学技术（包括软科学技术） (10)认知科学技术（包括人脑和智能系统科学技术）,二十一世纪科学技术发展的趋势,二十一世纪科学技术发展的趋势,科学物质科学生命科学,技术信息技术生物技术纳米技术,二十一世纪改变世界的科学与技术,我国的制造业,2001年中国工程院的调查结论: 1）中国制造业占国民生产总值的1/3 2）占整个工业生产的4/5 3）为国家财政提供1/3以上的收入 4）贡献
16、出口总额的90% 5）就业人员8043万,改革开放20年来中国制造业的进步：1）一些重要产品的年生产能力已跃居世界前列如汽车280万辆以上（其中轿车120万辆以上），大中型发电设备1200万千瓦以上（火电1000万千瓦，水电200万千瓦），大中型拖拉机11万台以上，金切机床10万台以上。2）已成为世界最大的服装纺织品出口国；与日本、马来西亚和韩国并称世界消费类电子产品四大生产国。,我国的制造业,3）成功开发生产了运七、运八、新舟60等支线飞机。4）一些新产品的技术水平已达世界领先或先进水平。如沈阳机床集团的电主轴高速卧式加工中心、激光切割机床；沈阳变压器厂的50万伏超高压变压器；黎明航发集团的中国第一台拥有完全知识产权的航空发动机、 燃气轮机；沈阳新松机器人自动化有限公司的6000米水下机器人等产品，清华大学制造工程研究所研制开发的并联构型机床。曙光、银河、联想等巨型计算机；为上海磁悬浮列车项目提供有8台数控落地镗铣床组成的轨道深加工自动线。,
