先進(jìn)制造技術(shù)概述最新版本

1、第一章 緒 論 1.1 先進(jìn)制造技術(shù)及其主要特點(diǎn)先進(jìn)制造技術(shù)及其主要特點(diǎn) 1.2 先進(jìn)制造技術(shù)的構(gòu)成及分類先進(jìn)制造技術(shù)的構(gòu)成及分類 1.3 先進(jìn)制造技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢先進(jìn)制造技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 復(fù)習(xí)思考題復(fù)習(xí)思考題 包括市場分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工裝配、質(zhì)量保證、生產(chǎn)管理、市場營銷全過程原材料產(chǎn)品工藝 能源知識 技能 工具制造與物流有關(guān)的加工和裝配過程狹義制造廣義制造1.1 先進(jìn)制造技術(shù)及其主要特點(diǎn)先進(jìn)制造技術(shù)及其主要特點(diǎn) 1.1.1 制造、制造技術(shù)、制造業(yè)與現(xiàn)代制造業(yè)背景制造、制造技術(shù)、制造業(yè)與現(xiàn)代制造業(yè)背景制造系統(tǒng)具有特定功能的有機(jī)整體制造過程硬件制造過程軟件硬件人員經(jīng)營規(guī)劃、開發(fā)研制、加

2、工制造和控制管理等過程生產(chǎn)設(shè)備、工具和材料、能源以及各種輔助裝置軟件制造理論、制造工藝和方法、各種制造信息等制造業(yè)可供人們使用和消費(fèi)的產(chǎn)品行業(yè)，是所有與制造有關(guān)的企業(yè)群體類別 構(gòu)成比例類別 構(gòu)成比例 類別 構(gòu)成比例 金屬制品3.395食品工業(yè)15.335化 工15.586一般機(jī)械8.625紡 織7.193建 材7.299運(yùn)輸機(jī)械6.424服 裝5.018黑色冶金6.908電器設(shè)備5.125家 具1.542有色冶金2.120電子設(shè)備4.588文教用品4.292其他制造1.681儀器儀表0.998油 加 工3.870我國制造分類和構(gòu)成制造業(yè)的地位和作用三大產(chǎn)業(yè)農(nóng)林牧業(yè),工業(yè)，服務(wù)業(yè)工業(yè)（52%）制

3、造業(yè)（45%）、建筑業(yè)、采掘業(yè)以及電力、煤氣、水的生產(chǎn)供應(yīng)業(yè)農(nóng)林牧業(yè)農(nóng)業(yè)、林業(yè)、蓄禽業(yè)、水產(chǎn)業(yè)服務(wù)業(yè)商業(yè)、金融、房地產(chǎn)、經(jīng)貿(mào)等一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的國民經(jīng)濟(jì)收入的工業(yè)經(jīng)濟(jì)年代經(jīng)濟(jì)增長的“”一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)強(qiáng)大、經(jīng)濟(jì)騰飛的制造業(yè)制造業(yè)地位地位v提供人們衣、食、住、行物質(zhì)消費(fèi)v決定全社會的長遠(yuǎn)效益和經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長v國際商品貿(mào)易的保證（美國78%，日本96%，我國81%-1995年）v農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)地位的物質(zhì)保障，服務(wù)業(yè)發(fā)展的重要條件v信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)；v農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移和就業(yè)的重要途徑v為科技和教育發(fā)展提供經(jīng)費(fèi)支持和實(shí)驗(yàn)裝備v實(shí)現(xiàn)軍事現(xiàn)代化和國家安全的保障制造業(yè)的作用制造業(yè)的作用1.1.2 先進(jìn)制造技術(shù)的定

4、義先進(jìn)制造技術(shù)的定義先進(jìn)制造技術(shù)先進(jìn)制造技術(shù)(Advanced Manufacturing Technology，AMT)是一個(gè)相對的、動(dòng)態(tài)的概念，是為了適應(yīng)時(shí)代要求，提高競爭能力，對制造技術(shù)不斷優(yōu)化所形成的。 定義定義：“先進(jìn)制造技術(shù)是制造業(yè)不斷吸收機(jī)械、電子、信息(計(jì)算機(jī)與通信、控制理論、人工智能等)、能源及現(xiàn)代系統(tǒng)管理等方面的成果，并將其綜合應(yīng)用綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)乃至回收的全過程，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高對動(dòng)態(tài)多變的產(chǎn)品市場的適應(yīng)能力和競爭能力并取得理想經(jīng)濟(jì)效果的制造技術(shù)總稱?！?1.1.3 1.1.3 先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn)先進(jìn)制造技

5、術(shù)的特點(diǎn)傳統(tǒng)制造技術(shù)先進(jìn)制造技術(shù)系統(tǒng)性僅駕馭生產(chǎn)過程物質(zhì)流和能量流能駕馭生產(chǎn)過程物質(zhì)流、信息流和能量流廣泛性僅指將原材料變?yōu)槌善返募庸すに囏灤漠a(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造到產(chǎn)品銷售的整個(gè)過程集成性學(xué)科專業(yè)單一、獨(dú)立，相互間界限分明專業(yè)和學(xué)科不斷滲透、交叉融合，其界限逐漸淡化甚至消失動(dòng)態(tài)性不同時(shí)期、不同國家，其特點(diǎn)、重點(diǎn)、目標(biāo)和內(nèi)容不同實(shí)用性注重實(shí)踐效果，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長，提高綜合競爭力1.2 先進(jìn)制造技術(shù)的構(gòu)成及分類先進(jìn)制造技術(shù)的構(gòu)成及分類 1.2.1 1.2.1 先進(jìn)制造技術(shù)的構(gòu)成先進(jìn)制造技術(shù)的構(gòu)成 先進(jìn)制造技術(shù)對我國而言，它是一個(gè)多層次的技術(shù)群。先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵、層次及其技術(shù)構(gòu)成如圖1-1所示。圖中

6、從內(nèi)層到外層分別為基礎(chǔ)技術(shù)、新型單元技術(shù)和集成技術(shù)，下面將分別論述。 圖1-1 先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵、層次及其技術(shù)構(gòu)成 先進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)方法清潔生產(chǎn)技術(shù)極限加工技術(shù)工藝模擬及工藝設(shè)計(jì)技術(shù)制造業(yè)自動(dòng)化單元技術(shù)新材料成型與加工技術(shù)激光等特種加工技術(shù)質(zhì)量與可靠性技術(shù)系統(tǒng)管理技術(shù)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔的基礎(chǔ)制造技術(shù)(基礎(chǔ)技術(shù))FMSCIMSIMS集成技術(shù)新材料技術(shù)微電子及計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)新型產(chǎn)業(yè)及市場需求帶動(dòng)(重大裝備、高新產(chǎn)業(yè)、社會協(xié)調(diào)發(fā)展)系統(tǒng)工程及管理科學(xué)激光等新能源技術(shù)1. 1. 基礎(chǔ)技術(shù)基礎(chǔ)技術(shù)圖1-1的最內(nèi)層是優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、少或無污染(清潔)的基礎(chǔ)制造技術(shù)。鑄造、鍛壓、焊接、熱處理、表面保護(hù)、

7、機(jī)械加工等基礎(chǔ)工藝至今仍是生產(chǎn)中大量采用、經(jīng)濟(jì)適用的技術(shù)，這些基礎(chǔ)工藝經(jīng)過優(yōu)化而形成的基礎(chǔ)制造技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的核心及重要組成部分。2. 2. 新型單元技術(shù)新型單元技術(shù)中間層是新型的先進(jìn)制造單元技術(shù)。它是在市場需求及新興產(chǎn)業(yè)的帶動(dòng)下，將制造技術(shù)與電子、信息、新材料、新能源、環(huán)境科學(xué)、系統(tǒng)工程、現(xiàn)代管理等高新技術(shù)結(jié)合而形成的嶄新的制造技術(shù)，如制造業(yè)自動(dòng)化單元技術(shù)、極限加工技術(shù)、質(zhì)量與可靠性技術(shù)、系統(tǒng)管理技術(shù)、先進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)方法、清潔生產(chǎn)技術(shù)、新材料成型與加工技術(shù)、激光等特種加工技術(shù)、工藝模擬及工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)等。 3. 3. 集成技術(shù)集成技術(shù)最外層是先進(jìn)制造集成技術(shù)。它是應(yīng)用信息、計(jì)算機(jī)和系統(tǒng)管

8、理技術(shù)對上述兩個(gè)層次的技術(shù)局部或系統(tǒng)集成而形成的先進(jìn)制造技術(shù)的高級階段，如FMS、CIMS、IMS等。國際上，將先進(jìn)制造技術(shù)分為三個(gè)技術(shù)群：主體技術(shù)群；支撐技術(shù)群；制造技術(shù)環(huán)境。表表1-1 先進(jìn)制造技術(shù)體系結(jié)構(gòu)先進(jìn)制造技術(shù)體系結(jié)構(gòu) 主體技術(shù)群 支撐技術(shù)群 制造技術(shù)環(huán)境 面向制造的設(shè)計(jì)技術(shù)群 產(chǎn)品、工藝設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 工藝過程建模和仿真 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 系統(tǒng)工程設(shè)計(jì) 工作環(huán)境設(shè)計(jì) 快速成型技術(shù) 并行工程 制造工藝技術(shù)群 材料生產(chǎn)工藝 加工工藝 連接和裝配 測試和檢驗(yàn) 環(huán)保技術(shù) 維修技術(shù) 其他 信息技術(shù) 接口和通信 數(shù)據(jù)庫 集成框架 軟件工程 人工智能 決策支持 標(biāo)準(zhǔn)和框架 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn) 產(chǎn)品定義

9、標(biāo)準(zhǔn) 工藝標(biāo)準(zhǔn) 檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) 接口框架 機(jī)床和工具技術(shù) 傳感器和控制技術(shù) 質(zhì)量管理 用戶/供應(yīng)商交互作用 工作人員培訓(xùn)和教育 全國監(jiān)督和基準(zhǔn)評設(shè) 技術(shù)獲取和利用 1.2.2 1.2.2 先進(jìn)制造技術(shù)的分類先進(jìn)制造技術(shù)的分類v現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù):現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法、產(chǎn)品可信性設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)v先進(jìn)制造工藝:高效精密成形技術(shù)、高效高精度切削加工工藝、現(xiàn)代特種加工工藝、現(xiàn)代表面工程技術(shù)。v加工自動(dòng)化技術(shù):數(shù)控技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、柔性制造技術(shù)v現(xiàn)代生產(chǎn)管理技術(shù):MRPIIERPPDMJIM手工機(jī)械化單機(jī)自動(dòng)化剛性自動(dòng)化柔性自動(dòng)化智能自動(dòng)化制造技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展制造技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展制造業(yè)生產(chǎn)方式制造業(yè)資源配置勞動(dòng)密

10、集設(shè)備密集信息密集知識密集制造技術(shù)小批量少品種大批量多品種變批量1.3 先進(jìn)制造技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢先進(jìn)制造技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 制造技術(shù)的發(fā)展階段制造技術(shù)的發(fā)展階段工場式生產(chǎn)時(shí)期-18世紀(jì)后半葉，完成手工作坊到以分 工原則的工廠生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)時(shí)期-19世紀(jì)，實(shí)現(xiàn)了批量工業(yè)化規(guī)范 生產(chǎn)剛性自動(dòng)化發(fā)展時(shí)期-20世紀(jì)初，以大批量生產(chǎn)為模式 的剛性自動(dòng)化柔性自動(dòng)化發(fā)展時(shí)期-二戰(zhàn)之后，多品種小批量柔性自 動(dòng)化生產(chǎn)模式，包括NC、CNC、FMC、FMS等。綜合自動(dòng)化發(fā)展時(shí)期-自80年代,CAD/CAM/CAP/CAE/CAT； MRP,MRP,ERP,TQM；DNC,CNC,FMC/FMS,R

11、OBOT； CIMS,CE,LPv先進(jìn)制造技術(shù)計(jì)劃先進(jìn)制造技術(shù)計(jì)劃：1994年預(yù)算14億美元，圍繞“智能制造系統(tǒng)”、“集成工具”、“基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)”三個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域開展研究；v制造技術(shù)中心計(jì)劃制造技術(shù)中心計(jì)劃：在一個(gè)地區(qū)設(shè)立一個(gè)制造技術(shù)中心，建立技術(shù)擁有者與需要者之間的橋梁，為中小企業(yè)展示新制造技術(shù)和裝備、組織培訓(xùn)、幫助企業(yè)了解和選用最新技術(shù)和裝備。 美美 國國1.3.11.3.1世界制造業(yè)現(xiàn)狀世界制造業(yè)現(xiàn)狀 日日 本本v1990年提出了智能制造計(jì)劃，由美國、歐共體、加拿大、澳大利亞等國參加，投資10億美元實(shí)施v智能制造計(jì)劃目的：通過國際共同研究，使制造業(yè)在接受訂貨、開發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、物流直至經(jīng)營管

12、理的全過程中，做到生產(chǎn)設(shè)備自律化v生產(chǎn)設(shè)備自律化：能夠根據(jù)環(huán)境變化自主判斷并及時(shí)決策變更作業(yè)過程 歐歐 共共 體體v尤里卡計(jì)劃（EREKA）：1988年用5億美元資助16個(gè)歐洲國家、600家公司的165個(gè)合作性高科技研究開發(fā)項(xiàng)目。v歐洲信息技術(shù)研究發(fā)展戰(zhàn)略計(jì)劃（ESPRIT）：在13個(gè)成員國向5500名研究人員提供了資助，明確設(shè)計(jì)原理、工廠自動(dòng)化、生產(chǎn)過程管理三大課題。v歐洲工業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)研究計(jì)劃（BRITE）：重點(diǎn)資助材料、制造加工、設(shè)計(jì)以及工廠系統(tǒng)運(yùn)作方式等研究。1.3.2 1.3.2 先進(jìn)制造技術(shù)在我國的發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)在我國的發(fā)展1. 1. 我國制造業(yè)相對優(yōu)勢與先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展我國制造

13、業(yè)相對優(yōu)勢與先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展(1) 我國制造技術(shù)經(jīng)建國以來50余年的發(fā)展已形成較完整的技術(shù)體系。(2) 通過對引進(jìn)技術(shù)的消化吸收和對企業(yè)現(xiàn)有技術(shù)的深化改造，不少企業(yè)已經(jīng)掌握了一批相對先進(jìn)的制造技術(shù)和管理方法，不少產(chǎn)品已成功地打入國際市場。 (3) 在制造技術(shù)基礎(chǔ)研究的許多方面我國已具有很高水平，制造學(xué)科已發(fā)展成為一個(gè)重要的支柱學(xué)科。近百所高等工科院校設(shè)有機(jī)械制造、機(jī)電一體化等相關(guān)專業(yè)；國家有關(guān)部委也設(shè)有制造工藝與技術(shù)研究所。(4) 先進(jìn)制造技術(shù)應(yīng)用情況。 1993年國家科委組織實(shí)施“CAD應(yīng)用工程”，原機(jī)械部又將1997年定為CAD推廣年，現(xiàn)在機(jī)械工業(yè)系統(tǒng)的骨干企業(yè)中CAD應(yīng)用的普及率達(dá)到3

14、5，但絕大多數(shù)只是“甩圖板”。 1958年開始研制數(shù)控機(jī)床，到20世紀(jì)80年代通過引進(jìn)、消化、吸收國外成熟技術(shù)開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)；到80年代中期，已開始引進(jìn)和自行研制柔性制造系統(tǒng)，數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)也實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。但在金屬切削機(jī)床總產(chǎn)量中，數(shù)控化率只有5%左右。 我國在20世紀(jì)70年代中期研制成功了直接數(shù)控(群控)系統(tǒng)并應(yīng)用于生產(chǎn)，現(xiàn)在已擁有柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元等自動(dòng)化制造系統(tǒng)。 我國在20世紀(jì)80年代末就注意引進(jìn)先進(jìn)管理模式。據(jù)有關(guān)資料報(bào)導(dǎo)，我國企業(yè)已先后投入大約80億元購買了MRP軟件來建立現(xiàn)代生產(chǎn)管理系統(tǒng)或MIS系統(tǒng)。 2. 2. 我國機(jī)械制造業(yè)的差距我國機(jī)械制造業(yè)的差距(1) 產(chǎn)品品種少、檔次低。(2) 制造工藝落后，裝備陳舊。 (3) 生產(chǎn)專業(yè)化水平低。 (4) 管理技術(shù)落后。 1.3.3 先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢 當(dāng)前先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展方向大致有以下九個(gè)方面：(1) 信息技術(shù)、管理技術(shù)與工藝技術(shù)緊密結(jié)合，現(xiàn)代制造生產(chǎn)模式將得到不斷發(fā)展；(