制造技術(shù)的基本概念(第1章)

1、 什么是制造技術(shù)？ 制造技術(shù)（：完成制 造活動(dòng)所需的一切手段的總和。 狹義制造技術(shù)：機(jī)械加工和裝配工藝。 廣義制造技術(shù)：涉及生產(chǎn)活動(dòng)的各個(gè)方面和 全過(guò)程，被認(rèn)為是一個(gè)從產(chǎn)品概念到最終產(chǎn) 品的集成活動(dòng)和系統(tǒng)，是一個(gè)功能體系和信 息處理系統(tǒng)。 第一章 緒 論什么是先進(jìn)制造技術(shù)？ 先進(jìn)制造技術(shù)（是廣義制造的概念，涉及產(chǎn)品生命周期的所有過(guò)程。包括市場(chǎng)分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造裝配、監(jiān)控檢測(cè)、質(zhì)量保證、生產(chǎn)管理、售后服務(wù)等。 先進(jìn)制造技術(shù)主要研究：現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法、先進(jìn)加工技術(shù)、先進(jìn)制造自動(dòng)化技術(shù)、先進(jìn)的管理模式。先進(jìn)制造技術(shù) = 傳統(tǒng)制造技術(shù)的發(fā)展 + 信息技術(shù) + 自動(dòng)化技術(shù) + 現(xiàn)代管理技術(shù) 第一章

2、緒 論第一章 緒 論第一章 緒 論1.1 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展 在石器時(shí)代，利用天然石料制作工具，用其獵取自然資源為生。 青銅器和鐵器時(shí)代，采礦、冶煉、鑄鍛工具，制作紡織機(jī)械、水利機(jī)械、運(yùn)輸車(chē)輛等，以滿足以農(nóng)業(yè)為主的自然經(jīng)濟(jì)的需要。 開(kāi)創(chuàng)了作坊式的以手工勞動(dòng)為主的生產(chǎn)方式的紀(jì)元。 18世紀(jì)70年代，蒸汽機(jī)引發(fā)了第一次工業(yè)革命，產(chǎn)生了近代工業(yè)化的生產(chǎn)方式，手工勞動(dòng)逐漸被機(jī)器生產(chǎn)所代替，機(jī)械制造業(yè)漸成規(guī)模。 19世紀(jì)中葉，電磁場(chǎng)理論的建立為發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)，從而迎來(lái)了電氣化時(shí)代。以電力作為動(dòng)力源，使機(jī)械結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大的變化?；Q性原理和公差制度也應(yīng)運(yùn)而生，使機(jī)械制造業(yè)進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期。

3、 第一章 緒 論 1.1 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展第一章 緒 論 1.1 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展 20世紀(jì)初：汽車(chē) 流水生產(chǎn)線 泰勒科學(xué)管理理論 機(jī)械制造業(yè)進(jìn)入了Mass Production 的時(shí)代。 以汽車(chē)工業(yè)為代表的大批量自動(dòng)化生產(chǎn)方式使生產(chǎn)率獲得極大提高，從而使機(jī)械制造業(yè)開(kāi)始成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。 第一章 緒 論1.1 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展德國(guó)大眾汽車(chē)生產(chǎn)線1.1 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展第一章 緒 論德國(guó)大眾汽車(chē)生產(chǎn)線1.1 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展第一章 緒 論德國(guó)大眾汽車(chē)生產(chǎn)線1.1 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展第一章 緒 論德國(guó)大眾汽車(chē)生產(chǎn)線1.1 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展第一章 緒 論德國(guó)大眾汽車(chē)生產(chǎn)線1.1 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展

4、第一章 緒 論德國(guó)大眾汽車(chē)生產(chǎn)線1.1 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展第一章 緒 論德國(guó)大眾汽車(chē)生產(chǎn)線1.1 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展第一章 緒 論德國(guó)大眾汽車(chē)生產(chǎn)線1.1 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展第一章 緒 論德國(guó)大眾汽車(chē)公司外景 二戰(zhàn)后，計(jì)算機(jī)、集成電路、運(yùn)籌學(xué)、現(xiàn)代控制論、系統(tǒng)工程等科學(xué)的產(chǎn)生，使機(jī)械制造業(yè)產(chǎn)生了一次新的飛躍。過(guò)去自動(dòng)化生產(chǎn)方式只有在大批量生產(chǎn)條件下才能實(shí)現(xiàn)，而數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)則使中小批量生產(chǎn)自動(dòng)化成為可能。 20世紀(jì)70年代，傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)方式已難以滿足市場(chǎng)多變的需要，多品種、中小批量生產(chǎn)日漸成為制造業(yè)的主流生產(chǎn)方式。 第一章 緒 論 1.1 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展 20世紀(jì)80年代以來(lái)，信息產(chǎn)業(yè)的崛起和

5、通訊技術(shù)的發(fā)展加速了市場(chǎng)的全球化進(jìn)程，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更加激烈。為了適應(yīng)新的形勢(shì)，在機(jī)械制造領(lǐng)域提出了許多新的制造哲理和生產(chǎn)模式，如計(jì)算機(jī)集成制造（CIM）、并行工程（CE）、敏捷制造（AM）、虛擬制造等。 第一章 緒 論1.1 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展 計(jì)算機(jī)集成制造 是信息技術(shù)和傳統(tǒng)制造技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，其宗旨是提高制造企業(yè)生產(chǎn)率和對(duì)市場(chǎng)的響應(yīng)能力，其核心在于利用信息技術(shù)使企業(yè)的各個(gè)“自動(dòng)化孤島”和生產(chǎn)全過(guò)程集成起來(lái)，以取得更大的效益。第一章 緒 論1.1 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展 并行工程是對(duì)產(chǎn)品及相關(guān)過(guò)程（制造過(guò)程和支持過(guò)程）進(jìn)行并行、一體化設(shè)計(jì)的一種系統(tǒng)化的工作模式。使設(shè)計(jì)者從一開(kāi)始就考慮到產(chǎn)品全生命周期中

6、所有因素，以最大限度地縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，減少設(shè)計(jì)失誤。 敏捷制造 意在建立柔性化、模塊化的設(shè)計(jì)方法和制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部與外部更廣泛的集成，以進(jìn)一步增強(qiáng)快速響應(yīng)市場(chǎng)能力和形成競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。 第一章 緒 論1.1 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展紡織機(jī)械動(dòng)力機(jī)械家用電器通訊設(shè)備出版印刷網(wǎng)絡(luò)媒體文化娛樂(lè)冶金機(jī)械建筑機(jī)械交通工具環(huán)保設(shè)備軍事裝備醫(yī)療設(shè)備機(jī)器制造農(nóng)業(yè)機(jī)械化工設(shè)備圖1-1 當(dāng)今制造業(yè)的社會(huì)功能第一章 緒 論1.1 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展 21世紀(jì)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展方向： 1）自動(dòng)化、柔性化、集成化、智能化和清潔化。 2）精密工程。 3）改進(jìn)傳統(tǒng)加工方法，發(fā)展非傳統(tǒng)加工方法。第一章 緒 論1.1 機(jī)械制造業(yè)

7、的發(fā)展 1.2 機(jī)械制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位 美國(guó)68%的財(cái)富來(lái)源于制造業(yè)；日本國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值約49%由制造業(yè)提供。在先進(jìn)的工業(yè)化國(guó)家中，約有1/4的人口從業(yè)于制造業(yè)，在非制造業(yè)部門(mén)中，又有約半數(shù)人員的工作性質(zhì)與制造業(yè)密切相關(guān)。 第一章 緒 論 縱觀世界各國(guó)，任何一個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國(guó)家，無(wú)不具有強(qiáng)大的機(jī)械制造業(yè)。二戰(zhàn)后，日本先后提出“技術(shù)立國(guó)” 的口號(hào)，對(duì)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展給予全面的支持，并抓住機(jī)械制造的關(guān)鍵技術(shù) 精密工程、特種加工和制造系統(tǒng)自動(dòng)化，使日本在戰(zhàn)后短短30年里，一躍成為世界經(jīng)濟(jì)大國(guó)。 第一章 緒 論1.2 機(jī)械制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位 與此相反，美國(guó)自20世紀(jì)50年代以后，曾在相當(dāng)?shù)囊?/p>

8、段時(shí)間內(nèi)忽視了制造技術(shù)的發(fā)展。美國(guó)政府錯(cuò)誤地主張應(yīng)將經(jīng)濟(jì)重心由制造業(yè)轉(zhuǎn)向高科技產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)。結(jié)果導(dǎo)致美國(guó)經(jīng)濟(jì)嚴(yán)重衰退，競(jìng)爭(zhēng)力明顯下降，在汽車(chē)、家電等行業(yè)不敵日本。第一章 緒 論1.2 機(jī)械制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位 直到20世紀(jì)80年代，美國(guó)政府才開(kāi)始認(rèn)識(shí)到問(wèn)題的嚴(yán)重性，在進(jìn)行深刻反省之后，重新確立了制造業(yè)的地位，并對(duì)制造業(yè)給予了強(qiáng)有力的支持，制定一系列振興美國(guó)機(jī)械制造業(yè)的計(jì)劃。其效果十分顯著，至1994年，美國(guó)汽車(chē)產(chǎn)量重新超過(guò)日本，并重新占領(lǐng)了歐美市場(chǎng)。第一章 緒 論1.2 機(jī)械制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位第一章 緒 論1.2 機(jī)械制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位 中國(guó)現(xiàn)已成為世界矚目的制造大國(guó)，標(biāo)志為

9、： （1）提供重大裝備的能力不斷提高； （2）制造業(yè)總體生產(chǎn)規(guī)模已居世界第四位； （3）珠江三角洲、長(zhǎng)江三角洲已成為全球重要的家電、電子通訊設(shè)備制造基地，東北成為重大成套設(shè)備制造基地；川陜成為國(guó)防裝備制造基地。 但是，我國(guó)并不是制造強(qiáng)國(guó)，原因?yàn)椋海?）制造業(yè)總體規(guī)模為美國(guó)的1/5，日本的1/4；（2）人均勞動(dòng)生產(chǎn)率為美國(guó)的1/25、日本的1/26、德國(guó)的1/20；（3）裝備制造在制造業(yè)的比重為26.5%（美國(guó)41.9%、日本43.6%);第一章 緒 論1.2 機(jī)械制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位（4）技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱，產(chǎn)業(yè)主體技術(shù)依靠國(guó)外，有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品少；（5）低水平生產(chǎn)能力嚴(yán)重過(guò)剩，機(jī)械電子

10、、化工、建材、輕工冶金等行業(yè)的生產(chǎn)能力利用率分別為61.9%、64%、46.09%、35.55%，但裝備制造業(yè)生產(chǎn)能力又過(guò)低。第一章 緒 論1.2 機(jī)械制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位 在制造業(yè)中，裝備制造業(yè)占有中心地位。美、日、德、英等國(guó)均以裝備制造業(yè)作為主要支柱重點(diǎn)發(fā)展。現(xiàn)在不少發(fā)展中國(guó)家也在大力發(fā)展制造業(yè)，如韓國(guó)東盟各國(guó)以及我國(guó)的臺(tái)灣地區(qū)等都在大力發(fā)展裝備制造業(yè)。近幾年以印度為首的南亞各國(guó)的發(fā)展也引起了人們的重視。第一章 緒 論1.2 機(jī)械制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位 我國(guó)裝備制造業(yè)是薄弱環(huán)節(jié)：（1）設(shè)備陳舊落后，缺乏核心技術(shù)，大多數(shù)產(chǎn)品技術(shù)依靠從國(guó)外引進(jìn)；（2）企業(yè)快速反應(yīng)能力差，新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期平

11、均為18個(gè)月，而美國(guó)設(shè)計(jì)周期為3個(gè)星期、試制周期3個(gè)月；（3）企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益低，1999年銷(xiāo)售收入利潤(rùn)僅為3.64%，勞動(dòng)生產(chǎn)率3.36萬(wàn)元人年，低于制造業(yè)平均水平；第一章 緒 論1.2 機(jī)械制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位 （4）組織結(jié)構(gòu)落后，基礎(chǔ)件、零部件發(fā)展缺乏合理安排，成套能力薄弱； （5）組織多塊分割及地方保護(hù)嚴(yán)重。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)3.6萬(wàn)家國(guó)有機(jī)械制造企業(yè)沒(méi)有一家能躋身世界500強(qiáng)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)所需裝備依賴進(jìn)口，全社會(huì)固定資產(chǎn)投資的23依賴進(jìn)口。第一章 緒 論1.2 機(jī)械制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位 未來(lái)20年，要使我國(guó)成為一個(gè)制造業(yè)強(qiáng)國(guó)而不僅僅是全球的加工車(chē)間，最重要的一點(diǎn)就是必須大力提升我國(guó)的

12、裝備制造能力。從本質(zhì)上說(shuō)，提高裝備制造能力是提升整體制造能力的前提，它構(gòu)成了制造強(qiáng)國(guó)最核心的能力，也是我國(guó)建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)必須首先重視的關(guān)鍵所在。第一章 緒 論1.2 機(jī)械制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位1.3 制造系統(tǒng)1、制造系統(tǒng)的組成1）經(jīng)營(yíng)管理子系統(tǒng)：經(jīng)營(yíng)方針、發(fā)展方向、戰(zhàn)略規(guī)劃、決策。2）市場(chǎng)與銷(xiāo)售子系統(tǒng)：市場(chǎng)研究與預(yù)測(cè)、銷(xiāo)售計(jì)劃、售后服務(wù)。3）研究與開(kāi)發(fā)子系統(tǒng)：開(kāi)發(fā)計(jì)劃、基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。 4）工程設(shè)計(jì)子系統(tǒng)：產(chǎn)品設(shè)計(jì)，工藝設(shè)計(jì)，工程分析，樣機(jī)試制，試驗(yàn)與評(píng)價(jià)。 5）生產(chǎn)管理子系統(tǒng)：生產(chǎn)計(jì)劃，庫(kù)存管理，生產(chǎn)過(guò)程控制，質(zhì)量控制，成本管理。 6）采購(gòu)供應(yīng)子系統(tǒng)：原材料及外購(gòu)件的采購(gòu)，驗(yàn)收

13、，存儲(chǔ)。1.3 制造系統(tǒng)1、制造系統(tǒng)的組成 7）資源管理子系統(tǒng)：設(shè)備管理與維護(hù)，工具管理，能源管理，環(huán)境管理。 8）質(zhì)量控制子系統(tǒng)：收集用戶需求與反饋信息，質(zhì)量監(jiān)控。9）財(cái)務(wù)子系統(tǒng)：財(cái)務(wù)計(jì)劃，企業(yè)預(yù)算，成本核算，財(cái)務(wù)會(huì)計(jì)。1.3 制造系統(tǒng)1、制造系統(tǒng)的組成 10）車(chē)間制造子系統(tǒng)：零件加工，部件及產(chǎn)品裝配，檢驗(yàn)，物料存儲(chǔ)與輸送，廢料存放與處理。 上述各功能子系統(tǒng)既相互聯(lián)系又相互制約，形成一個(gè)有機(jī)的整體，從而實(shí)現(xiàn)從用戶訂貨到產(chǎn)品發(fā)送和售后服務(wù)的生產(chǎn)全過(guò)程。 1.3 制造系統(tǒng)1、制造系統(tǒng)的組成市場(chǎng)與銷(xiāo)售研究與開(kāi)發(fā)車(chē)間制造（加工、裝配、檢驗(yàn)、輸送、存儲(chǔ) ）質(zhì)量控制用戶、市 場(chǎng) 與 外 部 環(huán) 境經(jīng)營(yíng)管

14、理財(cái)務(wù)生產(chǎn)管理工程設(shè)計(jì)資源管理采購(gòu)經(jīng)營(yíng)管理信息流生產(chǎn)管理信息流技術(shù)信息流物質(zhì)流圖1-2 制造系統(tǒng)的組成與功能結(jié)構(gòu)1.3 制造系統(tǒng)1、制造系統(tǒng)的組成 物質(zhì)流用于改變物料的形態(tài)與地點(diǎn)，信息流用以規(guī)劃、指揮、協(xié)調(diào)與控制物料的流動(dòng)，使制造系統(tǒng)有效地運(yùn)行。信息流又可分為技術(shù)信息流和管理信息流，后者又可細(xì)分為經(jīng)營(yíng)管理信息流和生產(chǎn)管理信息流。1.3 制造系統(tǒng)1、制造系統(tǒng)的組成 1）結(jié)構(gòu)特性 制造系統(tǒng)可視為若干硬件（生產(chǎn)設(shè)備，工具，運(yùn)輸裝置，廠房，勞動(dòng)力等）和軟件的集合體。為使硬件充分發(fā)揮其效能，必須有相應(yīng)的軟件作支持。 1.3 制造系統(tǒng)2、制造系統(tǒng)特性軟件硬件圖1-3 制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性1.3 制造系統(tǒng)2、制

15、造系統(tǒng)特性 2）轉(zhuǎn)變特性 制造系統(tǒng)是一個(gè)將生產(chǎn)要素轉(zhuǎn)變成離散型產(chǎn)品的輸入輸出系統(tǒng)，研究制造系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變特性，著眼于系統(tǒng)的物質(zhì)流。 研究系統(tǒng)轉(zhuǎn)變特性的目的是從技術(shù)角度，如何使轉(zhuǎn)變過(guò)程更有效地進(jìn)行。1.3 制造系統(tǒng)2、制造系統(tǒng)特性1.3 制造系統(tǒng)2、制造系統(tǒng)特性輸入輸出+ +- -制造過(guò)程制造過(guò)程效益生產(chǎn)要素生產(chǎn)對(duì)象 （原材料）生產(chǎn)資料能源勞動(dòng)力信息 （知識(shí)、技能、情報(bào)）資金生產(chǎn)財(cái)富有形無(wú)形2）轉(zhuǎn)變特性原材料供應(yīng)原材料庫(kù)存零件加工零件庫(kù)存裝配成品庫(kù)存最終用戶輸入階段工廠中的轉(zhuǎn)變階段輸出階段圖圖1-4 1-4 制造系統(tǒng)的物質(zhì)流制造系統(tǒng)的物質(zhì)流1.3 制造系統(tǒng)2、制造系統(tǒng)特性2）轉(zhuǎn)變特性驅(qū)動(dòng)橋裝配機(jī)械加

16、工自動(dòng)線變速箱裝配熱處理鍛造機(jī)械加工熱處理熔化造型澆鑄壓鑄油漆輪胎裝配底盤(pán)裝配發(fā)動(dòng)機(jī)裝配發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)內(nèi)部裝飾油漆車(chē)身裝配 車(chē)身安裝 最后試驗(yàn)壓力加工圖圖1-5 1-5 汽車(chē)生產(chǎn)物流示意圖汽車(chē)生產(chǎn)物流示意圖圖1-5 汽車(chē)車(chē)身生產(chǎn)物流示意圖1、車(chē)身制造2）轉(zhuǎn)變特性2、制造系統(tǒng)特性 2、 表面噴漆 3、組裝測(cè)試圖1-5 汽車(chē)車(chē)身生產(chǎn)物流示意圖 3）程序特性 所謂“程序”系指一系列按時(shí)間和邏輯安排的步驟。從這個(gè)意義出發(fā)，制造系統(tǒng)可視為一個(gè)生產(chǎn)離散型產(chǎn)品的工作程序。1.3 制造系統(tǒng)2、制造系統(tǒng)特性計(jì)劃階段實(shí)施階段控制階段需求訂貨信息綜合生產(chǎn)計(jì)劃生產(chǎn)計(jì)劃信息生產(chǎn)進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)度計(jì)劃信息作業(yè)計(jì)劃作業(yè)計(jì)劃信息生產(chǎn)實(shí)施生產(chǎn)結(jié)果數(shù)據(jù)生產(chǎn)控制生產(chǎn)控制信息生產(chǎn)技術(shù)信息產(chǎn)品設(shè)計(jì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息工藝過(guò)程計(jì)劃工藝過(guò)程信息圖1-6 制造系統(tǒng)的程序特