先进制造技术先进制造技术概述.pptx

先进制造技术先进制造技术概述概述2121世纪科学技术发展的总趋势世纪科学技术发展的总趋势中国制造业成就及其重大意义中国制造业成就及其重大意义中国制造业成就及其重大意义中国制造业成就及其重大意义2 2 1 3 34 4制造业面临的竞争和挑战制造业面临的竞争和挑战制造业面临的竞争和挑战制造业面临的竞争和挑战制造技术的发展制造技术的发展制造技术的发展制造技术的发展制造的概念制造的概念5 5先进制造技术先进制造技术先进制造技术先进制造技术6 61.1 1.1 1.1 1.1 概念概念概念概念 制造制造:是人类所有经济活动的基石，是人类历史发展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。和文明进步的动力。狭义狭义：为机电产品的机械加工工艺过程：为机电产品的机械加工工艺过程广义广义：国际生产工程学会：国际生产工程学会19901990年：年：制造是涉及制造工业中产品设计、物料选择、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。场销售和服务的一系列相关活动和工作的总称。1 1、制造的概念、制造的概念 制造技术（制造技术（制造技术（制造技术（Manufacturing Technology)Manufacturing Technology)Manufacturing Technology)Manufacturing Technology)按照人们所需的目的，运用知识和技能，利用客观按照人们所需的目的，运用知识和技能，利用客观物资工具，将原材料物化为人类所需产品的工程技术。物资工具，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。即：使原材料成为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、使用、维修、报废、回收等的产品从设计、生产、使用、维修、报废、回收等的全过程，也称为产品生命周期。全过程，也称为产品生命周期。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。人们使用或利用的工业品或生活消费品的行业。1 1、制造的概念、制造的概念1.2 1.2 1.2 1.2 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。n结构：结构：是制造过程所涉及的硬件（物料、设备、工具、是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。组成的具有特定功能的有机整体。n 功能：功能：输入制造系统的资源（原材料、能源、信息、输入制造系统的资源（原材料、能源、信息、人力人力.）通过制造过程输出产品）通过制造过程输出产品n过程：过程：制造生产的运行过程，包括市场分析、产品设计、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、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。报废、回收、再利用等。1 1、制造的概念、制造的概念2.1 2.1 制造创造了人类制造创造了人类2.2 2.2 制造业发展历程制造业发展历程2.3 2.3 制造业发展的教训制造业发展的教训2.4 2.4 制造业产业革命的生力军制造业产业革命的生力军2 2、制造技术的发展、制造技术的发展1 1）人从猿进化而来）人从猿进化而来,人猿分离人猿分离,是由于人学会双足行走和是由于人学会双足行走和用手制造并使用工具。用手制造并使用工具。2 2）中国的元谋人（）中国的元谋人（170170万年前的南方古猿）、非洲人早在万年前的南方古猿）、非洲人早在160160万年前即开始用火，石料开采和加工，形成了原始万年前即开始用火，石料开采和加工，形成了原始制造业。饮食改善促进了脑的发展。制造业。饮食改善促进了脑的发展。200200万年前的猿人万年前的猿人 脑容量约为脑容量约为700700毫升，毫升，100100万年前的直立人脑容量约为万年前的直立人脑容量约为10001000毫升，毫升，5050万年前增加到万年前增加到12001200毫升，毫升，19291929年发现的年发现的5757万年前的北京（直立）猿人为万年前的北京（直立）猿人为10501050毫升，毫升，而现代人的而现代人的脑容量平均为脑容量平均为14501450毫升，现代人的大脑皮层褶皱面积为毫升，现代人的大脑皮层褶皱面积为 1700-22001700-2200平方厘米，是黑猩猩的平方厘米，是黑猩猩的3 3倍。倍。3 3）恩格斯指出：）恩格斯指出：“直立和劳动创造了人类，而劳动是从制直立和劳动创造了人类，而劳动是从制造工具开始的。动物所做到的最多是收集造工具开始的。动物所做到的最多是收集,而人则从事而人则从事生产。生产。”2.1 2.1 制造业创造了人类制造业创造了人类1 1）用机器代替手工，从作坊形成工厂）用机器代替手工，从作坊形成工厂 1919世纪机器在英国诞生，先后传人法国、德国和美国。世纪机器在英国诞生，先后传人法国、德国和美国。2 2）从单件生产方式发展成大量生产方式）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。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，福特：零件互换技术，19131913年建立了具有划时代意义的年建立了具有划时代意义的汽车装配生产线汽车装配生产线3 3）柔性化、集成化、智能化和网络化的现代）柔性化、集成化、智能化和网络化的现代制造技术制造技术 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、敏捷制造能制造系统、及时生产、精良生产、敏捷制造2.2 2.2 制造业发展的历程制造业发展的历程一、美国的教训一、美国的教训1)1)上个世纪上个世纪7070年代年代,美国不重视制造业美国不重视制造业,把制造业称为把制造业称为“夕阳工业夕阳工业”,结果导致美国结果导致美国8080年代的经济衰退。年代的经济衰退。2)802)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，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，协调和支持制造产业的发展，19911991年，布什政府期间，美国白宫年，布什政府期间，美国白宫科学技术政策办公室发表了总数为科学技术政策办公室发表了总数为2222项的美国国家关键技术，其项的美国国家关键技术，其中制造技术占中制造技术占4 4项，标志着美国科技政策的转变。项，标志着美国科技政策的转变。3)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，使美国的经济连续信息产业等方面取得了明显的进展，使美国的经济连续8 8年取得了年取得了2-3%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。林顿虽发生丑闻而未被弹劾的主要原因。2.3 2.3 制造业发展的教训制造业发展的教训二、日本的经验二、日本的经验1 1）在上个世纪）在上个世纪70-8070-80年代，日本非常重视制造业，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。是大举进入了美国市场。2 2）日本的微电子芯片成为美国高技术产品的关键）日本的微电子芯片成为美国高技术产品的关键元件。元件。19911991年海湾战争结束后，日本人说美国年海湾战争结束后，日本人说美国赢得这场战争是依靠的日本的芯片，是赢得这场战争是依靠的日本的芯片，是“日本日本的芯片打败了伊拉克的钢片的芯片打败了伊拉克的钢片”。2.3 2.3 制造业发展的教训制造业发展的教训三、东南亚经济危机的启示三、东南亚经济危机的启示1 1）19981998年爆发的东南亚经济危机，从另一个侧面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，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。就会产生经济危机。2 2）新加坡、台湾都有自己的制造业，因此受经济）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。危机的影响小一些。2.3 2.3 制造业发展的教训制造业发展的教训四、四、瑞士依靠什么使人均产值居世界第一？瑞士依靠什么使人均产值居世界第一？1 1）瑞士是一个仅）瑞士是一个仅700700万人口的小国，但瑞士的制万人口的小国，但瑞士的制造业十分发达，瑞士的精密机械产品的出口量造业十分发达，瑞士的精密机械产品的出口量是我国的是我国的8 8倍，瑞士的手表世界第一，连小小的倍，瑞士的手表世界第一，连小小的军刀，也风靡全世界。军刀，也风靡全世界。2 2）现在瑞士的年人均国民生产总值达到）现在瑞士的年人均国民生产总值达到4.34.3万美万美元以上元以上,居世界第一。居世界第一。2.3 2.3 制造业发展的教训制造业发展的教训2.4 2.4 制造业是产业革命的主力军制造业是产业革命的主力军一、一、第一次产业革命：第一次产业革命：1733-18781）又称为：蒸汽革命。）又称为：蒸汽革命。2）产业革命的标志：瓦特发明的蒸汽机。）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）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）制造业和瓦特的发明推动了热力学理论 的诞生。的诞生。2.4 2.4 制造业是产业革命的主力军制造业是产业革命的主力军二、第二次产业革命：二、第二次产业革命：1879-19451 1）又称为：电气革命。）又称为：电气革命。2 2）产业革命的标志：电灯（爱迪生）、电话（贝尔）、电）产业革命的标志：电灯（爱迪生）、电话（贝尔）、电机（西门子）等电气化产品。机（西门子）等电气化产品。3 3）制造业肇始了电的应用，而后才有麦克斯韦电动力学理）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。论的诞生。4 4）麦克斯韦电动力学理论推动了）麦克斯韦电动力学理论推动了2020世纪初开始的无线电、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。波探测等技术的发展。5 5）牛顿力学和电动力学又为量子力学的发展指引了道路，）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。导致了量子场论的创立。2.4 2.4 制造业是产业革命的主力军制造业是产业革命的主力军三、第三次产业革命：三、第三次产业革命：1945-19721 1）又称为：电子（原子）革命。）又称为：电子（原子）革命。2 2）产业革命的标志：原子弹（）产业革命的标志：原子弹（19451945）、电子计算机（）、电子计算机（19461946）、）、晶体管（晶体管（19481948）、集成电路、微电子技术等。）、集成电路、微电子技术等。3 3）微电子制造技术开创了全新的信息时代。）微电子制造技术开创了全新的信息时代。2.4 2.4 制造业是产业革命的主力军制造业是产业革命的主力军四、第四次产业革命：四、第四次产业革命：1973-1 1）又称为：高新技术产业革命。）又称为：高新技术产业革命。2 2）产业革命的标志：众多高新技术产品，如微电子产品、电）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、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。转基因产品等等。3 3）微器件制造工艺，如拉单晶、掺杂、扩散、离子注入、外）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（延、溅射、化学沉积（CVDCVD）、光刻、表面贴装、自动化组）、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。顶峰。3 3、二十一世纪科学技术发展的总趋势、二十一世纪科学技术发展的总趋势3.1 中心科学技术的转移中心科学技术的转移1 1）信息科学技术）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。位还可持续四十年。2 2）生命科学技术）生命科学技术 现在已开始注重其发展与应用，预计现在已开始注重其发展与应用，预计2121世纪世纪3030年代开始逐步转变为中心科学技术。年代开始逐步转变为中心科学技术。3 3）认知科学技术）认知科学技术智能化趋势现已显露，预计智能化趋势现已显露，预计2121世纪世纪7070年代开始年代开始将成为科学技术发展的中心将成为科学技术发展的中心3 3、二十一世纪科学技术发展的总趋势、二十一世纪科学技术发展的总趋势3.2 3.2 世界科技中心（地区或国家）的转移世界科技中心（地区或国家）的转移 中国中国 （公元（公元3 3世纪世纪公元公元1313世纪世纪)意大利意大利（15401540年年16101610年）年）英国英国 （16601660年年17301730年）年）法国法国 （17701770年年18301830年）年）德国德国 （18101810年年19201920年）年）美国美国 （19201920年年 ）可能转向东方（日本、中国）可能转向东方（日本、中国）3.3 3.3 高技术及其产业领域高技术及其产业领域(1)(1)信息科学技术（包括微电子、光电子科学技术）信息科学技术（包括微电子、光电子科学技术）(2)(2)生物科学技术（包括生命科学技术）生物科学技术（包括生命科学技术）(3)(3)新能源科学技术（包括核能科学技术）新能源科学技术（包括核能科学技术）(4)(4)新材料科学技术（包括纳米科学技术）新材料科学技术（包括纳米科学技术）(5)(5)环境科学技术（包括地球科学技术）环境科学技术（包括地球科学技术）(6)(6)航空航天科学技术（包括军事科学技术）航空航天科学技术（包括军事科学技术）(7)(7)海洋科学技术（包括地球科学技术）海洋科学技术（包括地球科学技术）(8)(8)先进制造科学技术（包括微机电系统科学技术）先进制造科学技术（包括微机电系统科学技术）(9)(9)管理科学技术（包括软科学技术）管理科学技术（包括软科学技术）(10)(10)认知科学技术（包括人脑和智能系统科学技术）认知科学技术（包括人脑和智能系统科学技术）3 3、二十一世纪科学技术发展的总趋势、二十一世纪科学技术发展的总趋势从科学发现到技术发明从科学发现到技术发明科学发明科学发明年份年份技术发明技术发明年份年份孕育过程孕育过程(年）年）电磁感应原理电磁感应原理1831发电机发电机187241内燃机原理内燃机原理1862汽油内燃机汽油内燃机188321电磁波通讯原理电磁波通讯原理1895公众广播电台公众广播电台192126喷气推进原理喷气推进原理1906喷气发动机喷气发动机193529雷达原理雷达原理1925制出雷达制出雷达193510青霉素原理青霉素原理1928制出青霉素制出青霉素194315铀核裂变铀核裂变1938制出原子弹制出原子弹19457发现半导体发现半导体1948半导体收音机半导体收音机19546集成电路设计思想集成电路设计思想1952单片集成电路单片集成电路19597光纤通信原理光纤通信原理1966光纤电缆光纤电缆19704无线移动通信设想无线移动通信设想1974蜂窝移动电话蜂窝移动电话19784多媒体设想多媒体设想1987多媒体电脑多媒体电脑19914新一代设计芯片新一代设计芯片90年代新一代芯片新一代芯片90年代1.53 3、二十一世纪科学技术发展的总趋势、二十一世纪科学技术发展的总趋势4 4、中国制造业的成就及其重大意义、中国制造业的成就及其重大意义4.1 2001年中国工程院的调查结论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）中国制造业占国民生产总值的1/3 2）占整个工业生产的）占整个工业生产的4/53）为国家财政提供）为国家财政提供1/3以上的收入以上的收入4）贡献出口总额的）贡献出口总额的90%5）就业人员）就业人员8043万万4.2 4.2 制造业的重大意义制造业的重大意义1 1）在发达国家中）在发达国家中,制造业创造了约制造业创造了约60%60%的社会财富、约的社会财富、约 45%45%的国民经济收入。的国民经济收入。2 2）据统计，美国）据统计，美国68%68%的社会财富来自于制造业。的社会财富来自于制造业。3 3）CIRPCIRP在在19991999年的报告中指出：在国家生产力的构成年的报告中指出：在国家生产力的构成中，制造技术的作用一般占中，制造技术的作用一般占55%-65%55%-65%。4 4）在许多国家的科技发展计划中，先进制造技术都被）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。列为优先发展的科技。4 4、中国制造业的成就及其重大意义、中国制造业的成就及其重大意义“十五十五”规划中确定的八个最具战略影响的领域规划中确定的八个最具战略影响的领域:1)1)信息技术信息技术 2)2)生物技术生物技术 3)3)新材料技术新材料技术 4)4)先进制造与自动化技术先进制造与自动化技术 5)5)资源环境技术资源环境技术 6)6)航空航天技术航空航天技术 7)7)能源技术能源技术 8)8)先进防御技术，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。新技术的保障技术。4 4、中国制造业的成就及其重大意义、中国制造业的成就及其重大意义4 4、中国制造业的成就及其重大意义、中国制造业的成就及其重大意义人大常委会副委员长宋健指出：人大常委会副委员长宋健指出：“制造业是实现现代化工业的水之源、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，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基石。没有强大制造能力的国家永远成不了经济强国。了经济强国。”4 4、中国制造业的成就及其重大意义、中国制造业的成就及其重大意义5 5、制造业面临的竞争和挑战、制造业面临的竞争和挑战5.1 5.1 国际形势的变化国际形势的变化 90年代以来，世界出现了多级化的新格局；年代以来，世界出现了多级化的新格局；政治冷战政治冷战经济热战经济热战国际竞争和对抗的焦点由军备竞赛转向国际竞争和对抗的焦点由军备竞赛转向全球范围内的以科技为先导，经济为基础、军全球范围内的以科技为先导，经济为基础、军事为后盾的综合国力的较量；事为后盾的综合国力的较量；5 5、制造业面临的竞争和挑战、制造业面临的竞争和挑战5.1 5.1 国际形势的变化国际形势的变化 产业技术和经济实力成为政治对抗的重要资本；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不计生产成本和代价的军品生产模式不适于新形势下的生产；势下的生产；“战略伙伴战略伙伴”关系中经济色彩突出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、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振兴国家经济的焦点5 5、制造业面临的竞争和挑战、制造业面临的竞争和挑战5.2 5.2 制造业市场竞争的新特点制造业市场竞争的新特点来源来源来源来源:Bullinger:Bullinger 78 80 828486 88 90 92 9 94 962时间时间46810平均产品寿命平均产品寿命 TL平均开发时间平均开发时间 TDTD TL年数年数1）知识技术产品更新的周期更短）知识技术产品更新的周期更短5 5、制造业面临的竞争和挑战、制造业面临的竞争和挑战2020世纪世纪9090年代制造业的标志性进展年代制造业的标志性进展波音波音777777的设计和制造的设计和制造 全数字化定义全数字化定义无纸生产无纸生产 数字化预装配数字化预装配无金属样机的生产无金属样机的生产（虚拟制造的一部分）（虚拟制造的一部分）广域网上的异地设计、异地制造广域网上的异地设计、异地制造 基于基于STEPSTEP的数据交换的数据交换协同工作小组协同工作小组Team work 238Team work 238个个设计制造周期大大缩短：设计制造周期大大缩短：4 4年年（而波音（而波音757757、767767约约9-109-10年）年）更大的利润，每架更大的利润，每架777777，$1.4$1.4亿亿基于分布式基于分布式CAD/CAMCAD/CAM系统在系统在8 8台台IBMIBM大型计算机大型计算机ES/9000ES/9000和和IBM5080IBM508050865086图形终端，图形终端，发现零件干涉发现零件干涉25002500处，减少处，减少工程更改工程更改5050以上以上设计、工艺、制造、供应商、设计、工艺、制造、供应商、潜在用户的工作小组，潜在用户的工作小组，70007000人人参加，采用并行工程的模式。参加，采用并行工程的模式。InternetInternet将发动机供应商将发动机供应商GEGE、HPHP和诺依斯罗斯联在一起。和诺依斯罗斯联在一起。63M63M长的波音长的波音777777，装配准误差，装配准误差仅仅0.58mm.0.58mm.5 5、制造业面临的竞争和挑战、制造业面临的竞争和挑战2 2 2 2）产品批量）产品批量）产品批量）产品批量 更小；更小；更小；更小；汽车生产：大批量生产汽车生产：大批量生产汽车生产：大批量生产汽车生产：大批量生产大批量定制生产；大批量定制生产；大批量定制生产；大批量定制生产；3 3 3 3）顾客对产品功能、性能、质量的要求）顾客对产品功能、性能、质量的要求）顾客对产品功能、性能、质量的要求）顾客对产品功能、性能、质量的要求 更高；更高；更高；更高；4 4 4 4）能参与全球竞争的企业）能参与全球竞争的企业）能参与全球竞争的企业）能参与全球竞争的企业 更多；更多；更多；更多；5 5 5 5）跨国公司的垄断性）跨国公司的垄断性）跨国公司的垄断性）跨国公司的垄断性更明显；更明显；更明显；更明显；6 6 6 6）企业的兼并重组）企业的兼并重组）企业的兼并重组）企业的兼并重组更激烈、更动荡；更激烈、更动荡；更激烈、更动荡；更激烈、更动荡；7 7 7 7）一般水平的产品及制造能力）一般水平的产品及制造能力）一般水平的产品及制造能力）一般水平的产品及制造能力 严重过剩；严重过剩；严重过剩；严重过剩；8 8 8 8）人口老龄化）人口老龄化）人口老龄化）人口老龄化更严重；更严重；更严重；更严重；9 9 9 9）环保意识、绿色制造呼声）环保意识、绿色制造呼声）环保意识、绿色制造呼声）环保意识、绿色制造呼声更强。更强。更强。更强。5 5、制造业面临的竞争和挑战、制造业面临的竞争和挑战2 2、制造业市场竞争的新特点、制造业市场竞争的新特点5 5、制造业面临的竞争和挑战、制造业面临的竞争和挑战“中心”的变化以产品为中心以产品为中心以顾客为中心以顾客为中心以市场为中心以市场为中心5 5、制造业面临的竞争和挑战、制造业面临的竞争和挑战 消费观念的变化消费观念的变化消费者的行为更具选择性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制造造业业“服服务务”：产产品品生生产产与与产产品品服服务务的的界界限限越越来来越越模模糊糊、不不满满足足感增加：感增加：“新三年、旧三年、缝缝补补又三年新三年、旧三年、缝缝补补又三年”的观念逐步消失的观念逐步消失 对生产及产品的影响对生产及产品的影响 产品订货批量下降，单件、小批产品订货批量下降，单件、小批 产品寿命周期减短：产品寿命周期减短：5-105-10年年-3-5-3-5年甚至更短年甚至更短 产品生产周期缩短产品生产周期缩短5 5、制造业面临的竞争和挑战、制造业面临的竞争和挑战5.3 5.3 制造全球化和贸易自由化制造全球化和贸易自由化原因：原因：原因：原因：世界自由贸易体制进一步完善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交通运输进一步完善全球通讯网络建立全球通讯网络建立国际经济合作与交往日益紧密国际经济合作与交往日益紧密导致：导致：导致：导致：全球产业界结构大调整全球产业界结构大调整世界逐步形成一个统一的大市场世界逐步形成一个统一的大市场使得：使得：使得：使得：供供应应与与需需求求国国家家化化、国国际际化化，不不同同时时间间、地地区区、国国家家，市市场场需求有波动需求有波动对对于于同同一一用用户户、同同一一产产品品，可可供供选选择择的的市市场场国国际际化化、竞竞争争国国际化际化 任何国家、地区，不论任何国家、地区，不论实行怎样的社会制度，不可实行怎样的社会制度，不可能离开世界市场而独立谋求能离开世界市场而独立谋求发展发展;制造业发展应该进入制造业发展应该进入国家目标层次，才能促进经国家目标层次，才能促进经济增长济增长5 5、制造业面临的竞争和挑战、制造业面临的竞争和挑战 跨国公司的生产总值占工业化国家生产总值的跨国公司的生产总值占工业化国家生产总值的 跨国公司的贸易占世界贸易总值的跨国公司的贸易占世界贸易总值的 跨国公司的工业研制费占世界总值的跨国公司的工业研制费占世界总值的 跨国公司操纵了世界技术转让的跨国公司操纵了世界技术转让的 跨国公司操纵了对发展中国家技术贸易的跨国公司操纵了对发展中国家技术贸易的40%40%50%50%80%80%75%75%90%90%5 5、制造业面临的竞争和挑战、制造业面临的竞争和挑战5.45.4、科技进步与信息社会、科技进步与信息社会从从微微电电子子、信信息息（计计算算机机与与通通信信、控控制制理理论论、人人工工智智能能等等）、新新材材料料、系系统统科科学学所所代代表表的的新新一一代代工工程程科科学学与与技技术术的的迅迅猛猛发发展展在在制制造造领领域域中中的的广广泛泛渗渗透透、应应用用、衍衍生生，极极大大的的拓拓展展了了制制造造活活动动的的深深度度和和广广度度，急急剧剧的的改改变变了了现现代代设设计计方方法法、产产品品结结构构、生生产产方方式式、生生产产工工艺艺、设设备备以以及及生生产组织结构，产生了一大批新的制造技术和制造模式。产组织结构，产生了一大批新的制造技术和制造模式。高高新新技技术术的的综综合合作作用用促促进进了了制制造造技技术术在在宏宏宏宏观观观观(制制造造系系统统集集成成）和和微微微微观观观观（精精密密、超超精精密密、微微纳纳米米加加工工检检测测）两两个个方方向向上上的的蓬蓬勃勃发发展展，成成为为一一门门涵涵盖盖整整个个生生产产过过程程的的各各个个环环节节（市市场场分分析析、产产品品设设计计、工工艺艺规规划划、加加工工准准备备、制制造造装装配配、监监控控检检测测、质质量量保保证证、生生产产管管理理、售售后后服服务务、回回收收再再利利用用等等）、包包括括人人、机机器器、能能量量、信信息息等等多多种种资资源源的的组组织织、控控制制与与管管理理，横跨多个学科的集成技术。横跨多个学科的集成技术。5 5、制造业面临的竞争和挑战、制造业面临的竞争和挑战5.5 5.5 环境保护意识的增强与可持续发展环境保护意识的增强与可持续发展环境保护意识的增强与可持续发展环境保护意识的增强与可持续发展环境问题：环境问题：环境问题：环境问题：大大量量消消耗耗资资源源和和破破坏坏环环境境的的传传统统工工业业发发展展模模式式与与工工艺艺技术系统引起了严重的环境问题技术系统引起了严重的环境问题可持续发展思想：可持续发展思想：可持续发展思想：可持续发展思想：重重视视环环境境方方面面对对制制造造业业及及其其产产品品的的制制约约社社会会压压力力国国家家政策与立法经济手段政策与立法经济手段结论结论结论结论:面面向向可可持持续续发发展展的的生生态态安安全全型型和和资资源源节节约约型型的的制制造造技技术将是制造领域中亟待解决的一个重要问题术将是制造领域中亟待解决的一个重要问题.6.1 6.1 先进制造技术的定义及体系结构先进制造技术的定义及体系结构6.2 6.2 先进制造技术的学科内容先进制造技术的学科内容6.3 6.3 先进制造技术的发展趋势先进制造技术的发展趋势6 6、先进制造技术、先进制造技术1 1、定义、定义:在传统制造技术基础上不断吸收机械在传统制造技术基础上不断吸收机械.电子电子.信息信息.材料材料.能源和现代管理等方面的能源和现代管理等方面的成果成果,并将其综合应用于产品设计并将其综合应用于产品设计.制造制造.检检测测.管理管理.销售销售.使用使用.服务的制造全过程服务的制造全过程,以以实现优质实现优质.高效高效.低耗低耗.清洁清洁.灵活的生产灵活的生产,提提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力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的制造技术总称,也是取得理想技术经济效也是取得理想技术经济效果的制造技术的总称果的制造技术的总称.6.1 6.1 先进制造技术的定义与体系结构先进制造技术的定义与体系结构6.1 6.1 先进制造技术的定义与体系结构先进制造技术的定义与体系结构面向制造的设计技术群 产品/工艺设计 计算机辅助设计 工艺过程建模和仿真 工艺规程设计 系统工程基础 快速成型技术 并行工程制造工艺技术群 材料生产工艺 加工工艺 联接与装配 测试和检测 环保技术 维修技术 其他 信息技术 接口技术 集成技术 人工智能 数据库 软件工程 决策支持 标准和框架 数据标准 工艺标准 接口框架 产品定义和标准 检验标准 机床和工具技术 传感器和控制技术 质量管理 用户/供应商交互作用 工作人员培训和教育 全国监督和基准评测 技术获取和利用主主体体技技术术群群支撑支撑技术群技术群制造基础制造基础设施环境设施环境2 2、体系结构、体系结构1、先进设计技术n设计方法现代化l产品动态分析和设计l产品可靠性l可维护性及安全设计l产品优化设计l快速响应设计l创新设计l智能设计l仿真与虚拟设计l价值工程设计l模块化设计6.2 6.2 先进制造技术的学科内容先进制造技术的学科内容n设计手段计算机化l有限元法l优化设计l计算机辅助设计l反求工程技术lCAD/CAM一体化技术l工程数据库n向全寿命周期设计发展n由单纯考虑技术因素转向综合考虑技术、经济和社会因素2、先进制造工艺技术n精密、超精密加工技术l精密加工：精度为30.3m Ra0.30.03 ml超精密加工：精度为0.30.03m Ra0.30.005 ml纳米加工：精度高于0.03m Ra小于0.30.005 m6.2 6.2 先进制造技术的学科内容先进制造技术的学科内容n精密成型制造技术l从制造工件的毛坯、从接近零件形状向直接制成工件的方向发展n特种加工技术l高能束流加工（电子束、离子束、激光束）l电加工（电解和电火花)l超声波加工l高压水加工l多种能源的组合加工3、制造自动化技术n数控技术l数控装置l进给系统l主轴系统lNC程序编制n工业机器人l机器人操作机l控制系统l传感器l生产线总线控制6.2 6.2 先进制造技术的学科内容先进制造技术的学科内容n柔性制造系统l加工系统l物流系统l调度与控制l故障诊断n自动检测与信号识别技术l信号识别l数据获取l数据处理l特征提取与识别n过程设备工况监测与控制l过程监视系统l在线反馈质量控制4、先进制造系统n先进制造生产模式l计算机集成制造系统CIMSl敏捷制造系统AMSl智能制造系统IMSl精良生产LPl并行工程CEn集成管理技术l企业资源管理ERPl基于作业的成本管理ABCl现代质量保障体系l生产率工程l制造资源快速有效集成6.2 6.2 先进制造技术的学科内容先进制造技术的学科内容n生产组织方法l虚拟公司理论与组织l企业组织结构的变革l以人为本的团队建设l企业重组工程精密化精密化柔性化柔性化网络化网络化虚拟化虚拟化智能化智能化清洁化清洁化集成化集成化全球化全球化6.3 6.3 先进制造技术的发展趋势先进制造技术的发展趋势1、集合多学科成果形成一个完整的制造体系 传统制造技术、信息技术、计算机技术、自动化技术、先进的管理科学2、先进制造技术的动态发展过程 不断地吸收各种高新技术逐渐形成，不同时期、不同区域有各自的重点和内容。3、信息技术对先进制造技术的发展作用 越来越重要。CIMS、CE、AM、虚拟企业、虚拟制造；4、向超精微细领域扩展 微型机械，纳米测量、微米/纳米加工制造；精密化精密化柔性化柔性化网络化网络化虚拟化虚拟化智能化智能化清洁化清洁化集成化集成化全球化全球化6.3 6.3 先进制造技术的发展趋势先进制造技术的发展趋势5、制造过程集成化 产品的设计、加工、检测、物流、装配过程一体化。CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM/ERP集成 精密成形工艺 6、制造科学与制造技术、生产管理的融合 制造科学是制造系统和制造过程知识的系统描述。数字描述、仿真、优化、设计理论和方法、运动学、动力学、结构强度、摩擦学 制造技术包含在制造科学之中，制造科学体现在制造技术里，技术和管理由生产模式结合在一起。精密化精密化柔性化柔性化网络化网络化虚拟化虚拟化智能化智能化清洁化清洁化集成化集成化全球化全球化6.3 6.3 先进制造技术的发展趋势先进制造技术的发展趋势7、绿色制造 绿色产品设计技术。绿色制造技术 产品的回收和循环再制造 8、虚拟现实技术 虚拟制造技术；虚拟企业。9、制造全球化 制造企业在世界范围内的重组与集成 制造技术信息和知识的协调、合作和共享 全球制造的体系结构、制造产品及市场的分布及协调。