01第一章先進制造技術緒論49

1、先進制造技術孫燕華著電子工業(yè)出版社北京BEIJING全國高職高專規(guī)劃教材精品與示范系列第一章 緒論第一節(jié) 先進制造技術及其主要特點第二節(jié) 先進制造技術的構成及分類 第三節(jié) 先進制造技術的應用及發(fā)展趨勢 第一節(jié) 先進制造技術及其主要特點1.1 概念 制造（Manufacturing): 是人類所有經(jīng)濟活動的基石，是人類歷史發(fā)展和文明進步的動力。狹義：為機電產(chǎn)品的機械加工工藝過程廣義：國際生產(chǎn)工程學會1990年： 制造是涉及制造工業(yè)中產(chǎn)品設計、物料選擇、生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)過程、質(zhì)量保證、經(jīng)營管理、市場銷售和服務的一系列相關活動和工作的總稱。1、制造的概念制造技術（Manufacturing Techn

2、ology) 按照人們所需的目的，運用知識和技能，利用客觀物資工具，將原材料物化為人類所需產(chǎn)品的工程技術。即：使原材料成為產(chǎn)品而使用的一系列技術的總稱制造過程 產(chǎn)品從設計、生產(chǎn)、使用、維修、報廢、回收等的全過程，也稱為產(chǎn)品生命周期。制造業(yè) 將制造資源（物料、能源、設備、工具、資金、信息、人力等）利用制造技術，通過制造過程，轉(zhuǎn)化為供人們使用或利用的工業(yè)品或生活消費品的行業(yè)。1、制造的概念1.2 制造系統(tǒng) 制造系統(tǒng)是制造業(yè)的基本組成實體。結構：是制造過程所涉及的硬件（物料、設備、工具、能源等）、軟件（制造理論、工藝、信息等）、人員所組成的具有特定功能的有機整體。功能：輸入制造系統(tǒng)的資源（原材料、能

3、源、信息、人力.）通過制造過程輸出產(chǎn)品過程：制造生產(chǎn)的運行過程，包括市場分析、產(chǎn)品設計、工藝規(guī)劃、制造裝配、檢驗出廠、產(chǎn)品銷售、售后服務、報廢、回收、再利用等。1、制造的概念1）用機器代替手工，從作坊形成工廠 19世紀機器在英國誕生，先后傳人法國、德國和美國。2）從單件生產(chǎn)方式發(fā)展成大量生產(chǎn)方式 泰勒：以勞動分工和計件工資制為基礎的科學管理。 福特：零件互換技術，1913年建立了具有劃時代意義的汽車裝配生產(chǎn)線3）柔性化、集成化、智能化和網(wǎng)絡化的現(xiàn)代制造技術 柔性制造系統(tǒng)、計算機集成制造系統(tǒng)、網(wǎng)絡化制造、智能制造系統(tǒng)、及時生產(chǎn)、精良生產(chǎn)、敏捷制造制造業(yè)發(fā)展的歷程工業(yè) 由制造業(yè)、采掘業(yè)以及電力、燃

4、氣、和水的生產(chǎn)供應業(yè)構成，制造指第二產(chǎn)業(yè)中除采掘業(yè)、電力、燃氣及其生產(chǎn)和供應業(yè)、建筑業(yè)以外的所有行業(yè)。工業(yè)的概念先進制造技術定義制造業(yè)不斷吸收機械、電子、信息、能源及現(xiàn)代系統(tǒng)管理等方面的成果，并綜合應用于產(chǎn)品設計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務乃至回收的全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高對動態(tài)多變的產(chǎn)品市場的適應能力和競爭能力并取得理想經(jīng)濟效果的制造技術總稱。 三、先進制造技術的特點 系統(tǒng)性 集成性 廣泛性 高精度 實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、 靈活的生產(chǎn)第二節(jié) 先進制造技術的構成及分類 先進制造技術的構成 （我國）現(xiàn)代制造技術體系結構（美國）二、 先進制造技術的分類現(xiàn)代

5、設計技術先進制造工藝自動化技術 系統(tǒng)管理技術 現(xiàn)代設計技術現(xiàn)代設計方法設計自動化技術工業(yè)設計技術先進制造工藝精密和超精密加工技術精密成型技術特種加工技術表面改性、制膜和涂層技術 自動化技術數(shù)控技術工業(yè)機器人技術柔性制造技術計算機集成制造技術傳感技術自動檢測及信號識別技術過程設備工況監(jiān)測與控制技術等 系統(tǒng)管理技術工程管理質(zhì)量管理管理信息系統(tǒng)現(xiàn)代制造模式（如精益生產(chǎn)、CIMS、敏捷制造、智能制造等）集成化的管理技術、企業(yè)組織結構與虛擬公司等生產(chǎn)組織方法。 先進制造技術的特點產(chǎn)品開發(fā)周期短、上市時間快；提高市場競爭力；柔性化（快速重組）；質(zhì)量保證；組織形式：跨地區(qū)、跨國家的虛擬公司、動態(tài)聯(lián)盟；生產(chǎn)過

6、程精良；人員素質(zhì)提高；智能化；環(huán)保；分布、并行、集成并存。先進制造領域的關鍵技術 集成化技術；智能化技術；網(wǎng)絡技術；分布式并行處理技術；多學科、多功能綜合產(chǎn)品開發(fā)技術；虛擬現(xiàn)實技術；人機環(huán)境系統(tǒng)技術。第三節(jié)先進制造技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 制造科學已成為多學科交叉的學科制造技藝制造技術制造科學；制造活動的社會性、制造系統(tǒng)的開放性制造科學綜合性；制造科學已不可能在孤立、封閉的狀態(tài)下發(fā)展，必然走兼采百家之長、交叉融合的道路；現(xiàn)代物理、數(shù)學、化學、生命、信息、材料、管理和系統(tǒng)等科學的發(fā)展，為制造科學不斷提供新的推動力，也不斷豐富著現(xiàn)代制造科學的內(nèi)涵和外延。發(fā)展現(xiàn)狀世界制造業(yè)的現(xiàn)狀：先進制造技術是工業(yè)發(fā)達

7、國家的國家級關鍵技術和優(yōu)先發(fā)展領域國別/地區(qū)科技計劃美國 先進制造技術計劃 關鍵技術(制造)計劃 敏捷制造使能技術計劃日本 智能制造技術國際合作計劃歐共體 尤里卡計劃 信息技術研究發(fā)展戰(zhàn)略計劃德國 制造2000年計劃韓國 高級先進技術國家計劃(G-7)世界制造業(yè)的現(xiàn)狀：數(shù)控NC計算機數(shù)控CNC直接數(shù)控DNC柔性制造單元FMC柔性制造系統(tǒng)FMS計算機輔助設計與制造CAD/CAM世界制造業(yè)的現(xiàn)狀：計算機集成制造系統(tǒng)CIMS準時JIT生產(chǎn)制造資源規(guī)劃MRP精良生產(chǎn)LP敏捷制造AM許多高技術我國尚未掌握，許多重大裝備我國不能自主制造，缺乏自主創(chuàng)新能力是制造大國，不是制造強國發(fā)電設備、機床、汽車、電子制

8、造等產(chǎn)品產(chǎn)量居世界前列，卻沒有一家裝備制造企業(yè)能躋身世界500強關鍵裝備大多依賴進口光電子制造設備的100%IC制造裝備的85%高檔數(shù)控機床的70% 我國制造業(yè)現(xiàn)狀原創(chuàng)性的技術和成果缺乏，企業(yè)的核心競爭力不足，制造科學基礎研究相對薄弱我國機械工業(yè)發(fā)展目標2000年，制造技術水平總體上達到工業(yè)先進國家80年代末90年代初的水平。優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、少或無污染的現(xiàn)代制造技術普及率，由目前的不足10%提高到2000年20%，2010年提高到50%。形成一批高科技產(chǎn)業(yè)：四個加工產(chǎn)業(yè)精密成型加工、精密加工、激光加工、表面處理加工；三個自動化硬件產(chǎn)業(yè)數(shù)控系統(tǒng)、工業(yè)機器人、傳感器和測試設備；三個軟件產(chǎn)業(yè)CAD

9、、CAM、MIS。先進制造技術的發(fā)展趨勢 精密化、柔性化、網(wǎng)絡化、虛擬化、智能化、清潔化、集成化、全球化發(fā)展趨勢（1） 先進制造技術制造技術+信息技術+管理科學+有關科學技術 先進制造技術發(fā)展的總趨勢 制造產(chǎn)品：“精”“極”“文”制造過程：“綠”“快”“省”“效”制造方法：“數(shù)”“自”“集”“網(wǎng)”“智”發(fā)展趨勢（2） “精”是發(fā)展的關鍵“極”是發(fā)展的焦點 “文”是發(fā)展的新義“綠”是發(fā)展的必然“快”是發(fā)展的動力“省”是發(fā)展的原則 “效”是發(fā)展的追求“數(shù)”是發(fā)展的核心 “自”是發(fā)展的條件 “集”是發(fā)展的方法“網(wǎng)”是發(fā)展的道路“智”是發(fā)展的前景 制造產(chǎn)品：制造過程：制造方法：“精”是發(fā)展的關鍵精確化

10、 加工精度精密化人造衛(wèi)星的儀表軸承，其圓度、圓柱度、表面粗糙度等均達納米級；操作尺度細微化基因操作機械，移動距離為納米級，移動精度為0.1納米級 物理性能精確化物理性能、力學性能、化學性能、生化性能等等控制要求納米化發(fā)展趨勢 制造產(chǎn)品：“精”“極”“文” 電子制造中高精度：控制趨于納米級加工趨于亞納米級超微細：芯片線寬100nm運動副間隙12nm高加速度：封裝運動12g高可靠性：芯片千小時失效率1/109發(fā)展趨勢 制造產(chǎn)品：“精”“極”“文” 超精密加工20世紀初： 10微米30年代： 1微米 50年代： 0.1微米70-80年代： 0.01微米 目前： 0.001微米 （納米加工）發(fā)展趨勢

11、制造產(chǎn)品：“精”“極”“文” “極”是發(fā)展的焦點極端、極限幾何形體上，極大、極小、極厚、極薄、極平、極柔、極圓、極方、奇形怪狀；在物理性能上，極高硬度、極高塑性、極大彈性、極大脆性、極強磁性、極強輻射性、極強腐蝕性，奇性怪能；MEMS（Micro-Electro-Mechanical_System)技術和產(chǎn)品是典型極端、極限技術和產(chǎn)品。發(fā)展趨勢 制造產(chǎn)品：“精”“極”“文” 關于微電子芯片制造1. 巨大的投資 建一座生產(chǎn)1000兆位存儲器的芯片制造廠，需要投資150億美元2. 當前的芯片制造設備 （1）超凈：塵埃顆粒直徑0.1微米 顆粒數(shù)0.1個/立方英尺空氣 （2）超純：有害雜質(zhì)含量達到pp

12、b（十億分之一） （3）超精加工：鈉米級 我國的“龍芯”。 日本日立公司（2006）報導：集成電路小如塵粒： 長、寬150m，厚7.5m發(fā)展趨勢 制造產(chǎn)品： “精”“極”“文” 2002年 原子級納米“晶體管”（電極相距1nm）2003年世界最小的電動機納米電動機（直徑500nm）量子計算機基本電路（1/500mm，近K 工作）2004年 能?；驎和５姆肿玉R達用核磁共振觀測到單個電子2005年 超大容量納米級信息存儲材料2006年 世界最小的發(fā)電機納米發(fā)電機發(fā)展趨勢 制造產(chǎn)品：“精”“極”“文” “文”是發(fā)展的新義人文化 工業(yè)產(chǎn)品， “實用” ，物質(zhì)層面；藝術產(chǎn)品，（人文）文化含量高， “物美

13、” ，精神層面，環(huán)境協(xié)調(diào)，爽心悅目，經(jīng)得起“看”，經(jīng)得起“想”“工業(yè)設計” 制造過程、制造方法“文明化”生產(chǎn)。 發(fā)展趨勢 制造產(chǎn)品：“精”“極”“文” “綠”是發(fā)展的必然綠色 “天人合一” 與 “無為”； “保護環(huán)境，就是保護生產(chǎn)力；改善環(huán)境，就是發(fā)展生產(chǎn)力” 江澤民制造各階段都必須充分計及環(huán)境保護：自然環(huán)境，社會環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)者的身心健康；制造必然要走向“綠色”制造，這是實現(xiàn)國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要條件。發(fā)展趨勢 制造過程：“綠”“快”“省”“效” “快”是發(fā)展的動力快速對市場的快速響應對生產(chǎn)的快速重組生產(chǎn)模式：高度柔性與高度敏捷性 推動著制造技術的進步與制造方法的發(fā)展 發(fā)展趨勢 制造

14、過程：“綠”“快”“省”“效” “省”是發(fā)展的原則節(jié)省 市場經(jīng)濟必然的要求制造過程必須節(jié)省、節(jié)約、節(jié)儉 制造過程的優(yōu)化制造資源的優(yōu)化配置發(fā)展趨勢 制造過程：“綠”“快”“省”“效” “效”是發(fā)展的追求 高效 、高生產(chǎn)率 個性化大生產(chǎn)、大規(guī)模定制快速響應市場需求的應有推論與含義生產(chǎn)效率提高生產(chǎn)力發(fā)展社會進步高效、低耗、無污染發(fā)展趨勢 制造過程：“綠”“快”“省”“效” “數(shù)”是發(fā)展的核心數(shù)字化 “信息化”的核心是“數(shù)字化”數(shù)字制造是制造技術與信息技術（包含計算機技術、網(wǎng)絡技術）等交叉、發(fā)展與應用的結果數(shù)字化設計、數(shù)字化控制、數(shù)字化管理以及貫穿始終的“虛擬”技術數(shù)字化技術必將導致制造技術的重大發(fā)展

15、與變革發(fā)展趨勢 制造方法：“數(shù)”“自”“集”“網(wǎng)”“智” “自”是發(fā)展的條件自動化 自動化是強化、延伸甚至取代人勞動（體力、腦力）的技術或手段自動控制、自動調(diào)節(jié)、自動補償、自動辨識等發(fā)展到自學習、自組織、自維護、自修復等更高水平的自動化發(fā)展趨勢 制造方法：“數(shù)”“自”“集”“網(wǎng)”“智” 1870-1980：加工過程效率 20倍管理效率 1.8-2.2倍設計效率 1.2倍CAX技術腦力勞動自動化。制造業(yè)中NC的重大基礎作用。發(fā)展趨勢 制造方法：“數(shù)”“自”“集”“網(wǎng)”“智” “集”是發(fā)展的方法集成化 技術集成、管理集成、技術與管理集成本質(zhì)：知識和信息集成，集成也包含了“交叉”現(xiàn)代制造科學技術的發(fā)

16、展離不開“集成”和“交叉” CIMS，從實際情況與發(fā)展前景來看，整個產(chǎn)品的生產(chǎn)確系一個計算機集成生產(chǎn)系統(tǒng)，而且與網(wǎng)絡化不可分割。發(fā)展趨勢 制造方法：“數(shù)”“自”“集”“網(wǎng)”“智” 傳感技術信號處理技術控制技術隨動技術精密機械技術系統(tǒng)集成技術發(fā)展趨勢 制造方法：“數(shù)”“自”“集”“網(wǎng)”“智” 機電一體化“網(wǎng)”是發(fā)展的道路網(wǎng)絡化 現(xiàn)代新型制造模式實施的基礎設施，現(xiàn)代制造企業(yè)生產(chǎn)活動必不可少運行環(huán)境網(wǎng)絡化既是制造企業(yè)信息化、集成化的基礎，又是企業(yè)信息化、集成化的進一步發(fā)展網(wǎng)絡化將制造業(yè)走向全球化、整體化、有序化 發(fā)展趨勢 制造方法：“數(shù)”“自”“集”“網(wǎng)”“智” “知識經(jīng)濟”的本質(zhì)是“智力經(jīng)濟” 本

17、世紀核心學科發(fā)展的趨勢：從信息科學到生命科學（21世紀中葉）轉(zhuǎn)向認知科學（21世紀70年代）制造智能制造系統(tǒng)/單元/裝備適應環(huán)境變化的能力，處理海量信息、不完整信息、不確定信息、錯誤信息的能力，自診斷、自修復能力，自組織、自重構能力，主動協(xié)調(diào)和協(xié)同能力，非邏輯處理能力等。發(fā)展趨勢 制造方法：“數(shù)”“自”“集”“網(wǎng)”“智” “智”是發(fā)展的前景智能化智能化各行各業(yè)發(fā)展的趨向，如：智能計算機、智能車輛、智能機器、智能儀表、智能控制、智能材料，甚至智能大廈等。網(wǎng)絡化的實質(zhì)是走向智能化發(fā)展趨勢 制造方法：“數(shù)”“自”“集”“網(wǎng)”“智” 回顧第一節(jié) 先進制造技術及其主要特點第二節(jié) 先進制造技術的構成及分類 第三節(jié) 先進制造技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢重點：現(xiàn)代制造技術的特點、范疇、分類作業(yè)：P12：1-3 先進制造的關鍵技術。1-5 先進制造技術的發(fā)展趨勢。演講完畢，謝謝觀看！內(nèi)容總結先進制造技術。第一節(jié) 先進制造技術及其主要特點。第一節(jié) 先進制造技術及其主要特點。第二節(jié) 先進制造技術的構成及分類。即：使原材料成為產(chǎn)品而使用的一系列技術的總稱。精密和超精密加工技術。集成化的管理技術、企業(yè)組織結構與虛擬公