先进制造技术概述_7

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1、,先进制造技术 概述,先进制造技术概述,中国制造业成就及其重大意义,2,1,3,制造业面临的竞争和挑战,制造系统的发展,制造的基本概念,4,先进制造技术,5,6,先进制造技术在我国的发展状况,1.1 制造 制造（Manufacturing): 是人类所有经济活动的基石，是人类历史发展和文明进步的动力。 狭义：机电产品的机械加工工艺过程 广义：国际生产工程学会1990年： 制造是涉及制造工业中产品设计、物料选择、生产计划、生产过程、质量保证、经营管理、市场销售和服务的一系列相关活动和工作的总称。 制造（Manufacturing）：是一种将物料、能量、资金、人力资源、信息等有关资源，按照社会的需

2、求，转变为新的、有更高应用价值的有形物质产品和无形软件、服务等产品资源的行为和过程。,1、制造的概念,1.2 制造系统 制造系统是制造业的基本组成实体。 结构：包括制造过程所涉及的硬件（物料、设备、工具、能源等）、软件（制造理论、工艺、信息等）、人员所组成的具有特定功能的有机整体。 功能：输入制造系统的资源（原材料、能源、信息、人力.）通过制造过程输出产品 过程：制造生产的运行过程，包括市场分析、产品设计、工艺规划、制造装配、检验出厂、产品销售、售后服务、报废、回收、再利用等。,1、制造的概念,狭义 制造,1.3 制造技术（Manufacturing Technology) 按照人们所需的目的

3、，运用知识和技能，利用客观物资工具，将原材料转化为人类所需产品的工程技术。即：使原材料成为产品而使用的一系列技术的总称 1.4制造过程 产品从设计、生产、使用、维修、报废、回收等的全过程，也称为产品生命周期。 1.5制造业 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。是所有与制造活动有关的实体或企业机构的总称。,1、制造的概念,制造业的社会功能,制造业,建筑机械,交通工具,环保设备,军事装备,医疗设备,机器制造,农业机械,化工设备,家用电器,通讯设备,出版印刷,网络媒体,文化娱乐,冶金机械,动力机械,纺织

4、服装,2.1 材料及制造方法的发展 2.2 加工质量的发展 2.3 制造自动化的发展,2、制造系统的发展,随着产品性能和结构的发展，材料也不断的发展 蒸汽机时代：主要材料是低碳钢和铸铁 汽轮机时代：主要材料是耐磨、耐热的合金钢 发展飞机和卫星的需要：钛和钛合金 目前随着产品的发展，各种新材料，如陶瓷、复合材料、超高强度合金材料、各种涂层材料以及智能材料。 材料的发展促进了刀具材料及制造方法的发展 对高强度、耐热合金材料，传统的切削加工方法难以加工，出现了新的加工方法，如电火花加工、电化学加工、电子束加工及激光加工等 对高性能非金属材料、复合材料，出现了射流加工、超声加工、化学加工、光蚀加工、生

5、物制造等技术。,2.1 材料及制造方法的发展,保证零件的加工质量是机械加工方法要解决的首要问题，加工质量中最重要的是加工精度，要提高加工精度必须减少加工误差。（要求提高机器的工作精度和运转精度。） 19世纪中期：机床 20世纪初：精密加工 20世纪50年代：超精密加工,2.2 加工质量的发展,制造自动化技术经历了五个阶段 刚性加工：适用于大批量生产 （在一定公差范围内互换） 数控加工：适用于多品种中小批量生产 柔性制造：适用于多品种中小批量生产 计算机集成制造：适用于大批量生产 未来制造自动化技术大发展趋势： （1）制造集成化：从制造系统内部的信息和功能集成发展到实现整个产品生产周期全过程的集

6、成，最终的发展趋势是全球制造的全局集成。,2.3 制造自动化的发展,（2）制造智能化：由智能机器和人类专家系统组成一体化智能系统，使制造系统具有自适应能力、自学习能力和自组织能力 （3）制造敏捷化（柔性和重构能力） （4）制造虚拟化（能够进行系统建模和仿真） （5）制造网络化（异地设计和制造） （6）制造全球化（实现了制造企业在全球范围内的重组与集成，制造资源的跨地区、跨国家的协调、共享和优化利用）地球村 （7）制造绿色化（综合考虑环境影响因素和资源利用率，目标是对环境的影响最小，资源利用效率最高）,3、中国制造业的成就及其重大意义,3.1 2001年中国工程院的调查结论: 1）中国制造业占国

7、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）贡献出口总额的90% 5）就业人员8043万,3.2 改革开放20年来中国制造业的进步： 1）引进国外先进技术2500多项，占全国的1/3以上。近几年发展的新产品，50%达到80年代中后期的世界水平。 2）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。 3）我国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

8、国。 4）成功开发生产了运七、运八、新舟60等支线飞机。 5）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。,3、中国制造业的成就及其重大意义,3.3 制造业的重大意义 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）在一个国家生产力的构成中，制造技术的作用一

9、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。,3、中国制造业的成就及其重大意义,“十五”规划中确定的八个最具战略影响的领域: 1) 信息技术 2) 生物技术 3) 新材料技术 4) 先进制造与自动化技术 5) 资源环境技术 6) 航空航天技术 7) 能源技术 8) 先进防御技术， 其中，先进制造与自动化技术又是实现各种高新技术的保障技术。,3、中国制造业的成就及其重大意义,3、中国制造业的成就及其重大意义,4、制造业面临的竞争和挑战,4.1 国际形势的变化,产业技术和经济实力成为政治对抗的重要资本； 不计生产成本和代价的军品生产模式不适于新形势下的

10、生产； “战略伙伴”关系中经济色彩突出 提高制造业产品竞争能力，发展高技术，尤其是独具知识产权的产业技术成为未来抢占经济制高点、振兴国家经济的焦点。,4、制造业面临的竞争和挑战,4.2 制造业市场竞争的新特点,4、制造业面临的竞争和挑战,2）产品批量 （多品种小批量）更小； 汽车生产：大批量生产大批量定制生产； 3）顾客对产品功能、性能、质量的要求 更高； 4）能参与全球竞争的企业 更多； 5）跨国公司的垄断性 更明显； 6）企业的兼并重组 更激烈、更动荡； 7）一般水平的产品及制造能力 严重过剩； 8）环保意识、绿色制造呼声 更强。,4、制造业面临的竞争和挑战,2、制造业市场竞争的新特点,4

11、、制造业面临的竞争和挑战,0,25,50,75,100,低,高,扰动程度,80年代,90年代,54,50,30,27,25,22,36,54,60,45,38,28,36,55,46,51,41,53,63,53,52,51,63,64,41,54,62,76,40,55,56,74,/,/,/,市场影响因素的变化,Pine和 B. Joseph II “ Mass Customization,The New Frontier in Business Competition.” Boston: Harvard Business School Press,4、制造业面临的竞争和挑战,“中心”的变

12、化,以产品为中心,以顾客为中心,以市场为中心,4、制造业面临的竞争和挑战,消费观念的变化 消费者的行为更具选择性 顾客化产品：批量生产的产品逐步被个性化、多样化产品所代替 制造业“服务”：产品生产与产品服务的界限越来越模糊、不满足感增加：“新三年、旧三年、缝缝补补又三年”的观念逐步消失 对生产及产品的影响 产品订货批量下降，单件、小批 产品寿命周期减短：5-10年-3-5年甚至更短 产品生产周期缩短 所谓的虚拟企业（Virtual Enterprise），是当市场出现新机遇时，具有不同资源与优势的企业为了共同开拓市场，共同对付其他的竞争者而组织的、建立在信息网络基础上的共享技术与信息，分担费用

13、，联合开发的、互利的企业联盟体 。,4、制造业面临的竞争和挑战,企业的竞争优势,4、制造业面临的竞争和挑战,4.3 制造全球化和贸易自由化,原因： 世界自由贸易体制进一步完善 全球交通运输进一步完善 全球通讯网络建立 国际经济合作与交往日益紧密 导致： 全球产业界结构大调整 世界逐步形成一个统一的大市场 使得： 供应与需求国家化、国际化，不同时间、地区、国家，市场需求有波动 对于同一用户、同一产品，可供选择的市场国际化、竞争国际化,4、制造业面临的竞争和挑战,2006年美国商报的统计结果：,4、制造业面临的竞争和挑战,4.4、科技进步与信息社会,从微电子、信息（计算机与通信、控制理论、人工智能

14、等）、新材料、系统科学所代表的新一代工程科学与技术的迅猛发展在制造领域中的广泛渗透、应用、衍生，极大的拓展了制造活动的深度和广度，急剧的改变了现代设计方法、产品结构、生产方式、生产工艺、设备以及生产组织结构，产生了一大批新的制造技术和制造模式。 高新技术的综合作用促进了制造技术在宏观(制造系统集成）和微观（精密、超精密、微纳米加工检测）两个方向上的蓬勃发展，成为一门涵盖整个生产过程的各个环节（市场分析、产品设计、工艺规划、加工准备、制造装配、监控检测、质量保证、生产管理、售后服务、回收再利用等）、包括人、机器、能量、信息等多种资源的组织、控制与管理，横跨多个学科的集成技术。,4、制造业面临的竞

15、争和挑战,4.5 环境保护意识的增强与可持续发展,环境问题（绿色制造） 大量消耗资源和破坏环境的传统工业发展模式与工艺技术系统引起了严重的环境问题 可持续发展思想：（具有持续创新的能力） 重视环境方面对制造业及其产品的制约 结论: 面向可持续发展的生态安全型和资源节约型的制造技术将是制造领域中亟待解决的一个重要问题.,个性化和多样化 产品制造智能化 包括产品自身智能和生产定制化、模块化，满足不同消费者喜好 寿命周期不断缩短 摩尔定律-芯片性能每18个月提高1倍，价格却保持不变 智能化 包括产品自身智能和生产设施工具的智能 绿色产品 全寿命周期无污染、低资源消耗和可回收利用,21世纪制造业的产品

16、特征,5.1 先进制造技术的内涵及特点 5.2 先进制造技术的体系结构及分类 5.3 先进制造技术的分类 5.4 先进制造技术的发展趋势,5、先进制造技术,5.1先进制造技术的内涵及特点,1、定义: 在传统制造技术基础上不断吸收机械.电子.信息.材料.能源和现代管理等方面的成果,并将其综合应用于产品设计.制造.检测.管理.销售.使用.服务的制造全过程,以实现优质.高效.低耗.清洁.灵活的生产,提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术总称,也是取得理想技术经济效果的制造技术的总称.,内涵：“使原材料成为产品而采用的一系列先进技术”，其外延则是一个不断发展更新的技术体系，不是固定模式，它具动态性和相对性，因此，不能简单地理解为就是CAD、CAM、FMS、CIMS等各项具体的技术。 先进制造技术在不同发展水平的国家和同一国家的不同