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1、先进制造技术 Advanced Manufacture Technology绪论本课程的内容本课程的内容1 1、绪论、绪论、绪论、绪论制造与制造业、先进制造技术的提出和进展、先进制造技术的制造与制造业、先进制造技术的提出和进展、先进制造技术的制造与制造业、先进制造技术的提出和进展、先进制造技术的制造与制造业、先进制造技术的提出和进展、先进制造技术的内容、内涵和体系结构内容、内涵和体系结构内容、内涵和体系结构内容、内涵和体系结构 2 2、现代设计技术现代设计技术 概述、数字化设计与数字化产品开发、现代设计方法概述、数字化设计与数字化产品开发、现代设计方法3 3、先进制造工艺技术、先进制造工艺技术
2、、先进制造工艺技术、先进制造工艺技术 概述概述、材料受迫成形工艺技术、材料受迫成形工艺技术、超精密加工技术、超精密加工技术、高速加工技、高速加工技术、术、微细加工技术、优质清洁表面工程技术、现代特种加工技术、微细加工技术、优质清洁表面工程技术、现代特种加工技术、微米微米/纳米加工、纳米加工、快速原型制造技术快速原型制造技术、虚拟制造技术、虚拟制造技术 4 4、制造自动化技术、制造自动化技术、制造自动化技术、制造自动化技术概述概述、工业机器人技术、工业机器人技术、并联加工机床、并联加工机床、并联加工机床、并联加工机床、柔性制造技术柔性制造技术5 5、现代生产管理技术、现代生产管理技术、现代生产管
3、理技术、现代生产管理技术概述概述、现代生产管理信息系统现代生产管理信息系统 、产品全生命周期管理、物流系、产品全生命周期管理、物流系统管理、及时生产技术、现代质量保证技术统管理、及时生产技术、现代质量保证技术6 6、先进生产制造模式、先进生产制造模式、先进生产制造模式、先进生产制造模式并行工程、精益生产、敏捷制造、智能制造系统并行工程、精益生产、敏捷制造、智能制造系统1 绪 论原材料原材料产品产品工艺工艺、能源能源知识、技能知识、技能、工具工具制制造造与物流有关的加工和装配过程与物流有关的加工和装配过程狭义制造狭义制造包括市市场场分分析析、产产品品设设计计、加加工工装装配配、质质量保证、生产管
4、理、市场营销全过程量保证、生产管理、市场营销全过程广义制造广义制造制造与制造业制造与制造业 制造技术制造技术制造技术制造技术 将原材料物化为人类所需产品的工程技术，即：使原材料成为将原材料物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产品而使用的一系列技术的总称 制造过程制造过程制造过程制造过程 产品从设计、生产、控制管理、使用、维修、报废、回收等的产品从设计、生产、控制管理、使用、维修、报废、回收等的全过程，也称为产品生命周期全过程，也称为产品生命周期硬件硬件生产设备、工具和材料、能源以及各种辅助装置生产设备、工具和材料、能源以及各种辅助装置软件软件制造理论、制造
5、工艺和方法、各种制造信息等制造理论、制造工艺和方法、各种制造信息等制造与制造业制造与制造业制造系统制造系统制造系统制造系统 制造系统是制造业的基本组成实体。制造系统是制造业的基本组成实体。制造系统制造系统具有特定功能的有机整体具有特定功能的有机整体制造过程制造过程软件软件硬件硬件人员人员制造与制造业制造与制造业 制造业制造业制造业制造业 将制造资源（物料、能源、设备、工具、资金、信息、人力等）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。生活消费品
6、的行业。类别类别 构成比例构成比例类别类别 构成比例构成比例 类别类别 构成比例构成比例 金属制品金属制品3.3953.395食品工业食品工业15.33515.335化化工工15.58615.586一般机械一般机械8.6258.625纺纺织织7.1937.193建建材材7.2997.299运输机械运输机械6.4246.424服服装装5.0185.018黑色冶金黑色冶金6.9086.908电器设备电器设备5.1255.125家家具具1.5421.542有色冶金有色冶金2.1202.120电子设备电子设备4.5884.588文教用品文教用品4.2924.292其他制造其他制造1.6811.681仪
7、器仪表仪器仪表0.9980.998油油 加加 工工3.8703.870我我国国制制造造分分类类和和构构成成制造业的地位和作用制造业的地位和作用三大产业三大产业农林牧业、农林牧业、工业工业、服务业、服务业工业工业（52%）制造业（制造业（45%）、建筑业、采掘业、建筑业、采掘业以及电力、煤气、水的生产供应业以及电力、煤气、水的生产供应业农林牧业农林牧业农业、林业、畜禽业、水产业农业、林业、畜禽业、水产业服务业服务业商业、金融、房地产、经贸等商业、金融、房地产、经贸等制造业的地位和作用制造业的地位和作用国家经济发展的支柱、工业生产的技术支柱国家经济发展的支柱、工业生产的技术支柱制造业是国民经济的基
8、础和重要的制造业是国民经济的基础和重要的收入收入来源来源来源来源，国家实力的象征，国家实力的象征工业经济年代经济增长的工业经济年代经济增长的“发动机发动机发动机发动机”一个国家经济强大、经济腾飞的一个国家经济强大、经济腾飞的重要基础重要基础重要基础重要基础高新技术发展的平台，为高新技术发展提供物质条件，高新技术发展的平台，为高新技术发展提供物质条件，高技术成果走向应高技术成果走向应用的接口、桥梁、通道用的接口、桥梁、通道提高企业国际竞争能力和技术创新能力的根本途径提高企业国际竞争能力和技术创新能力的根本途径在未来的竞争中，谁掌握了先进的制造技术谁就掌握了市场在未来的竞争中，谁掌握了先进的制造技
9、术谁就掌握了市场制造业的地位和作用制造业的地位和作用提供提供人们衣、食、住、行人们衣、食、住、行物质消费物质消费决定决定全社会的长远全社会的长远效益效益和经济的持续和经济的持续增长增长国际商品贸易的国际商品贸易的保证保证农业基础地位的农业基础地位的物质保障物质保障，服务业发展的，服务业发展的重要条件重要条件信息产业发展的信息产业发展的物质基础物质基础；农业劳动力转移和就业的农业劳动力转移和就业的重要途径重要途径为科技和教育发展提供为科技和教育发展提供经费支持经费支持和和实验装备实验装备实现实现军事现代化和国家安全的军事现代化和国家安全的保障保障21世纪制造业面临的挑战和特征工业经济时代工业经济
10、时代生产要素：生产要素：资本和劳动力资本和劳动力知识经济时代知识经济时代生产要素：生产要素：知识、资本和劳动力知识、资本和劳动力提高生产率，实现经济增长的驱动器提高生产率，实现经济增长的驱动器知知 识识工业经济时代工业经济时代 知识经济时代知识经济时代当前时代当前时代21世纪制造业面临的挑战和特征快速响应市场能力的挑战快速响应市场能力的挑战全部制造环节并行实现全部制造环节并行实现打破组织、地域和时间壁垒的挑战打破组织、地域和时间壁垒的挑战技术资源的集成技术资源的集成信息时代的挑战信息时代的挑战信息向知识的转变信息向知识的转变有限的资源和日益增长的环保压力的挑战有限的资源和日益增长的环保压力的挑
11、战可持续发展（减少污染、合理资源利用）可持续发展（减少污染、合理资源利用）制造全球化和贸易自由化的挑战制造全球化和贸易自由化的挑战可重组工程可重组工程技术创新的挑战技术创新的挑战全新制造工艺和产品的开发全新制造工艺和产品的开发制造型企业追求的目标制造型企业追求的目标60年代生产年代生产规模规模的扩大的扩大70年代生产年代生产成本成本的降低的降低80年代产品年代产品质量质量的提高的提高90年代市场响应年代市场响应速度速度21世纪技术世纪技术创新创新21世纪制造业的市场特征不确定性：不确定性：消费需求非大量化、分散化、个性化；技术更新换代加快；消费需求非大量化、分散化、个性化；技术更新换代加快；市
12、场不可控制因素增多市场不可控制因素增多市场的国际化和全球化：市场的国际化和全球化：世界贸易组织的成立、欧元区、世界贸易组织的成立、欧元区、亚太经济合作组织、北美经济一体化联盟亚太经济合作组织、北美经济一体化联盟新兴产业的崛起：新兴产业的崛起：如：软件产业、环境产业的发展如：软件产业、环境产业的发展市场质的短缺和动态的非均衡：市场质的短缺和动态的非均衡：未来市场的调节表现为价格和质量的权未来市场的调节表现为价格和质量的权衡，依赖于新产品出现后价格的调整衡，依赖于新产品出现后价格的调整虚拟市场和代理制是未来市场重要形式：虚拟市场和代理制是未来市场重要形式：网络销售网络销售21世纪制造业的产品特征个
13、性化和多样化个性化和多样化:产品制造定制化、模块化，满足不同消费者喜好产品制造定制化、模块化，满足不同消费者喜好寿命周期不断缩短寿命周期不断缩短:摩尔定律摩尔定律-芯片性能每芯片性能每18个月提高个月提高1倍，倍，价格却保持不变价格却保持不变智能化智能化:包括产品自身智能和生产设施工具的智能包括产品自身智能和生产设施工具的智能绿色产品绿色产品:全寿命周期无污染、低资源消耗和可回收利用全寿命周期无污染、低资源消耗和可回收利用未来制造型企业的特征满足个性需求满足个性需求成为企业经营宗旨成为企业经营宗旨制造硬件资源可重构性制造硬件资源可重构性成为企业装备的显著特点成为企业装备的显著特点人力资源人力资
14、源是未来企业资源的核心要素是未来企业资源的核心要素企业的国际化企业的国际化是发挥自身优势，实现专业化生产的前提是发挥自身优势，实现专业化生产的前提虚拟企业和团队能力虚拟企业和团队能力是是21世纪企业的核心竞争优势世纪企业的核心竞争优势企业文化氛围企业文化氛围的形成和创新充分体现人的价值，将成为本的形成和创新充分体现人的价值，将成为本世纪企业永恒的追求世纪企业永恒的追求本土化本土化是是21世纪企业的重要特征世纪企业的重要特征先进制造技术的提出和进展制造技术的进步和发展制造技术的进步和发展制造业制造业生产方式生产方式小批量小批量少品种大批量少品种大批量多品种变批量多品种变批量制造业制造业资源配置资
15、源配置劳动密集劳动密集设备密集设备密集信息密集信息密集知识密集知识密集手工手工机械化机械化单机自动化单机自动化刚性自动化刚性自动化柔性自动化柔性自动化智能自动化智能自动化制造技术制造技术工场式生产时期工场式生产时期-18世纪后半叶，蒸汽机的发明开始了以机器为主导世纪后半叶，蒸汽机的发明开始了以机器为主导的制造业新纪元，完成手工作坊到以分工原则的工厂生产的转变的制造业新纪元，完成手工作坊到以分工原则的工厂生产的转变 制造技术的形成和发展是与制造业的诞生和发展相伴的，回顾制造技术的形成和发展是与制造业的诞生和发展相伴的，回顾200年的历史，制造业的发展经历了五个主要阶段：年的历史，制造业的发展经历
16、了五个主要阶段：制造技术的发展阶段工业化规模生产时期工业化规模生产时期-19世纪末内燃机的出现引发制造业革命，由福世纪末内燃机的出现引发制造业革命，由福特开创了流水线、大批量生产模式和制造技术分工；特开创了流水线、大批量生产模式和制造技术分工；刚性自动化发展时期刚性自动化发展时期-20世纪初，以大批量生产为模式的刚性自动化世纪初，以大批量生产为模式的刚性自动化柔性自动化发展时期柔性自动化发展时期-二战之后，多品种小批量柔性自动化生产模式，二战之后，多品种小批量柔性自动化生产模式，包括包括NC、CNC、FMC、FMS等。等。综合自动化发展时期综合自动化发展时期-自自80年代，年代，CAD/CAM
17、/CAPP/CAE/CAT；MRP,MRP,ERP,CNC,FMC/FMS,ROBOT；CIMS,CE,LP先进制造技术先进制造技术先进制造技术AMT（AdvancedManufactureTechnology）：）：是制造业不断吸收机械、电子、信息、材料、能源、环保、生物是制造业不断吸收机械、电子、信息、材料、能源、环保、生物和现代系统管理等方面的最新成果，将其综合运用于涵盖产品生产的和现代系统管理等方面的最新成果，将其综合运用于涵盖产品生产的整个生命周期的各个环节的工程技术的总称。整个生命周期的各个环节的工程技术的总称。面面面面向向向向“大大大大制制制制造造造造业业业业” 机机械械制制造造
18、、电电子子产产品品制制造造、材材料料制制备备、石石油油、化工、冶金、民用消费品化工、冶金、民用消费品任任任任务务务务：提提高高对对动动态态多多变变的的产产品品市市场场的的适适应应能能力力和和竞竞争争能能力力, ,实实现现优优质质、灵活、高效、清洁生产灵活、高效、清洁生产, ,提供优质快捷服务提供优质快捷服务目目目目标：标：标：标：理想的经济利益。理想的经济利益。“ “先进先进先进先进” ”的内涵：的内涵：的内涵：的内涵：效益、相对、动态效益、相对、动态2)2)学科的交叉性和创新性学科的交叉性和创新性学科的交叉性和创新性学科的交叉性和创新性 学科交叉推动了制造学科的发展。生物科学与制造科学交叉产
19、生学科交叉推动了制造学科的发展。生物科学与制造科学交叉产生学科交叉推动了制造学科的发展。生物科学与制造科学交叉产生学科交叉推动了制造学科的发展。生物科学与制造科学交叉产生生物制造或仿生制造；管理科学与制造科学交叉产生工业工程科学；信生物制造或仿生制造；管理科学与制造科学交叉产生工业工程科学；信生物制造或仿生制造；管理科学与制造科学交叉产生工业工程科学；信生物制造或仿生制造；管理科学与制造科学交叉产生工业工程科学；信息科学与制造科学交叉产生制造信息学息科学与制造科学交叉产生制造信息学息科学与制造科学交叉产生制造信息学息科学与制造科学交叉产生制造信息学1)大制造、全过程、多学科的特点大制造、全过程
20、、多学科的特点 先进制造技术已成为世界科技发展热点，并正在形成一门新兴工先进制造技术已成为世界科技发展热点，并正在形成一门新兴工程科学，即现代机械制造，它具有程科学，即现代机械制造，它具有“大制造、全过程、多学科大制造、全过程、多学科”的新特的新特点。大制造是一种广义制造的概念，包括产品制造、流程制造、材料制点。大制造是一种广义制造的概念，包括产品制造、流程制造、材料制备等；全过程不仅包括毛坯到成品的加工过程，还包括产品的市场分析、备等；全过程不仅包括毛坯到成品的加工过程，还包括产品的市场分析、设计、加工、销售、回收等；多学科是指微电子、计算机、自动化、网设计、加工、销售、回收等；多学科是指微
21、电子、计算机、自动化、网络通讯、管理、生命科学、材料科学与制造学科的交叉络通讯、管理、生命科学、材料科学与制造学科的交叉先进制造技术的特点先进制造技术的特点3)可持续发展的理念可持续发展的理念可持续发展的理念可持续发展的理念 强调实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，除优质、高效外，强调实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，除优质、高效外，强调实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，除优质、高效外，强调实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，除优质、高效外，还考虑可持续发展，应对还考虑可持续发展，应对还考虑可持续发展，应对还考虑可持续发展，应对2121世纪环境问题的挑战；世纪环境问题的挑战；世纪环
22、境问题的挑战；世纪环境问题的挑战；4)应用的广泛性应用的广泛性应用的广泛性应用的广泛性 覆盖了市场分析、设计、加工、装配、销售、维修、服务、回收等覆盖了市场分析、设计、加工、装配、销售、维修、服务、回收等覆盖了市场分析、设计、加工、装配、销售、维修、服务、回收等覆盖了市场分析、设计、加工、装配、销售、维修、服务、回收等全过程；全过程；全过程；全过程；5)5)集成性和系统性集成性和系统性集成性和系统性集成性和系统性 强调以人为中心和技术、人、管理、信息的集成以及硬件和软件的强调以人为中心和技术、人、管理、信息的集成以及硬件和软件的强调以人为中心和技术、人、管理、信息的集成以及硬件和软件的强调以人
23、为中心和技术、人、管理、信息的集成以及硬件和软件的集成，更加重视制造过程的重组和管理改革；集成，更加重视制造过程的重组和管理改革；集成，更加重视制造过程的重组和管理改革；集成，更加重视制造过程的重组和管理改革；6)6)发展的动态性发展的动态性发展的动态性发展的动态性 不断吸收高新技术成果，因而其内涵不是一成不变的，不同时期、不断吸收高新技术成果，因而其内涵不是一成不变的，不同时期、不断吸收高新技术成果，因而其内涵不是一成不变的，不同时期、不断吸收高新技术成果，因而其内涵不是一成不变的，不同时期、不同国家有不同特点。不同国家有不同特点。不同国家有不同特点。不同国家有不同特点。先进制造技术的特点先
24、进制造技术的特点先进制造技术的内涵先进制造技术的内涵传统制造技术传统制造技术先进制造技术先进制造技术系统性系统性仅驾驭生产过程仅驾驭生产过程物质流和能量流物质流和能量流能驾驭生产过程能驾驭生产过程物质流、信息流和能量流物质流、信息流和能量流广泛性广泛性仅指将原材料变为成仅指将原材料变为成品的加工工艺品的加工工艺贯穿从产品设计、加工制造贯穿从产品设计、加工制造到产品销售的整个过程到产品销售的整个过程集成性集成性学科专业单一、独立，学科专业单一、独立，相互间界限分明相互间界限分明专业和学科不断渗透、交叉融合，专业和学科不断渗透、交叉融合，其界限逐渐淡化甚至消失其界限逐渐淡化甚至消失动态性动态性不同
25、时期、不同国家，不同时期、不同国家，其特点、重点、目标和内容不同其特点、重点、目标和内容不同实用性实用性注重实践效果，促进经济增长，注重实践效果，促进经济增长，提高综合竞争力提高综合竞争力1994年美国联邦科学工程技术委员会将先进制造技术分为：年美国联邦科学工程技术委员会将先进制造技术分为：主体技术群主体技术群设计技术群设计技术群制造工艺技术群制造工艺技术群支撑技术群支撑技术群管理基础技术群管理基础技术群先进制造技术的体系结构先进制造技术的体系结构国内学者对先进制造技术的划分国内学者对先进制造技术的划分现代制造工程设计技术群现代制造工程设计技术群现代制造系统管理技术群现代制造系统管理技术群物料
26、处理和设备技术群物料处理和设备技术群支撑技术群支撑技术群美美国国先进制造技术计划：先进制造技术计划：1994年预算年预算14亿美元，围绕亿美元，围绕“智能制造系统智能制造系统”、“集成工具集成工具”、“基础设施建设基础设施建设”三个重点领域开展研究；三个重点领域开展研究；制造技术中心计划：制造技术中心计划：在一个地区设立一个制造技术中心，建立技术拥在一个地区设立一个制造技术中心，建立技术拥有者与需要者之间的桥梁，为中小企业展示新制造技术和装备、组有者与需要者之间的桥梁，为中小企业展示新制造技术和装备、组织培训、帮助企业了解和选用最新技术和装备。织培训、帮助企业了解和选用最新技术和装备。各国先进
27、制造技术的发展日日本本1990年提出了年提出了智能制造智能制造计划，由美国、欧共体、加拿大、澳大利亚等国计划，由美国、欧共体、加拿大、澳大利亚等国参加，投资参加，投资10亿美元实施亿美元实施智能制造计划目的智能制造计划目的：通过国际共同研究，使制造业在接受订货、开发、：通过国际共同研究，使制造业在接受订货、开发、设计、生产、物流直至经营管理的全过程中，做到生产设备自律化设计、生产、物流直至经营管理的全过程中，做到生产设备自律化生产设备自律化：生产设备自律化：能够根据环境变化自主判断并及时决策变更作业过程能够根据环境变化自主判断并及时决策变更作业过程各国先进制造技术的发展欧欧共共体体尤里卡计划（
28、尤里卡计划（EREKA）：1988年用年用5亿美元资助亿美元资助16个欧洲国家、个欧洲国家、600家家公司的公司的165个合作性高科技研究开发项目。个合作性高科技研究开发项目。欧洲信息技术研究发展战略计划（欧洲信息技术研究发展战略计划（ESPRIT）：在：在13个成员国向个成员国向5500名名研究人员提供了资助，明确设计原理、工厂自动化、生产过程管理研究人员提供了资助，明确设计原理、工厂自动化、生产过程管理三大课题。三大课题。欧洲工业技术基础研究计划（欧洲工业技术基础研究计划（BRITE）：重点资助材料、制造加工、：重点资助材料、制造加工、设计以及工厂系统运作方式等研究。设计以及工厂系统运作方式等研究。TheEndTheEnd
