先進(jìn)制造技術(shù)及發(fā)展課件

先進(jìn)制造技術(shù)—概述21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)中國(guó)制造業(yè)成就及其重大意義2134制造業(yè)面臨的競(jìng)爭(zhēng)和挑戰(zhàn)制造技術(shù)的發(fā)展制造的概念5先進(jìn)制造技術(shù)6先進(jìn)制造技術(shù)—概述21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)中國(guó)制造業(yè)成就11.1制造概念

制造（Manufacturing):

是人類(lèi)所有經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的基石，是人類(lèi)歷史發(fā)展和文明進(jìn)步的動(dòng)力。狹義：是機(jī)電產(chǎn)品的機(jī)械加工工藝過(guò)程廣義：國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)1990年定義：制造是涉及制造工業(yè)中產(chǎn)品設(shè)計(jì)、物料選擇、生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)過(guò)程、質(zhì)量保證、經(jīng)營(yíng)管理、市場(chǎng)銷(xiāo)售和服務(wù)的一系列相關(guān)活動(dòng)和工作的總稱(chēng)。

Manufacturingisseriesofinterrelatedactivitiesandoperationsinvolvingthedesign，planning，production，qualityassurance，managementandmarketingoftheproductsofthemanufacturingindustries。

1、制造1.1制造概念1、制造2制造技術(shù)（ManufacturingTechnology)

按照人們所需的目的，運(yùn)用知識(shí)和技能，利用客觀物資和工具，將原材料物化為人類(lèi)所需產(chǎn)品的工程技術(shù)。即：使原材料轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品的一系列技術(shù)的總稱(chēng)。制造過(guò)程產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用、維修、報(bào)廢、回收等的全過(guò)程，也稱(chēng)為產(chǎn)品生命周期。制造業(yè)

將制造資源（物料、能源、設(shè)備、工具、資金、信息、人力等）利用制造技術(shù)，通過(guò)制造過(guò)程，轉(zhuǎn)化為供人們使用或利用的工業(yè)品或生活消費(fèi)品的行業(yè)。制造技術(shù)（ManufacturingTechnology)31.2制造系統(tǒng)

制造系統(tǒng)是制造業(yè)的基本組成實(shí)體。結(jié)構(gòu)：是制造過(guò)程所涉及的硬件（物料、設(shè)備、工具、能源等）、軟件（制造理論、工藝、信息等）及人員所組成的具有特定功能的有機(jī)整體。

功能：輸入制造系統(tǒng)的資源（原材料、能源、信息、人力...）通過(guò)制造過(guò)程輸出產(chǎn)品。過(guò)程：制造生產(chǎn)的運(yùn)行過(guò)程，包括市場(chǎng)分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、制造裝配、檢驗(yàn)出廠、產(chǎn)品銷(xiāo)售、售后服務(wù)、報(bào)廢、回收、再利用等。1.2制造系統(tǒng)42.1制造創(chuàng)造了人類(lèi)2.2制造業(yè)發(fā)展歷程2.3制造業(yè)發(fā)展的教訓(xùn)2.4制造業(yè)是產(chǎn)業(yè)革命的生力軍2、制造技術(shù)的發(fā)展2.1制造創(chuàng)造了人類(lèi)2、制造技術(shù)的發(fā)展51）人從猿進(jìn)化而來(lái),人猿分離,是由于人學(xué)會(huì)雙足行走和用手制造并使用工具。2）中國(guó)的元謀人（170萬(wàn)年前的南方古猿）、非洲人早在160萬(wàn)年前即開(kāi)始用火，石料開(kāi)采和加工，形成了原始制造業(yè)。飲食改善促進(jìn)了腦的發(fā)展。200萬(wàn)年前的猿人腦容量約為700毫升，100萬(wàn)年前的直立人腦容量約為1000毫升，50萬(wàn)年前增加到1200毫升，1929年發(fā)現(xiàn)的57萬(wàn)年前的北京（直立）猿人為1050毫升，而現(xiàn)代人的腦容量平均為1450毫升，現(xiàn)代人的大腦皮層褶皺面積為1700-2200平方厘米，是黑猩猩的3倍。3）恩格斯指出：“直立和勞動(dòng)創(chuàng)造了人類(lèi)，而勞動(dòng)是從制造工具開(kāi)始的。動(dòng)物所做的事情最多是收集,而人則從事生產(chǎn)。”2.1制造業(yè)創(chuàng)造了人類(lèi)1）人從猿進(jìn)化而來(lái),人猿分離,是由于人學(xué)會(huì)雙足行走和用手61）用機(jī)器代替手工，從作坊形成工廠

19世紀(jì)機(jī)器在英國(guó)誕生，先后傳人法國(guó)、德國(guó)和美國(guó)。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(dòng)分工和計(jì)件工資制為基礎(chǔ)的科學(xué)管理。福特：零件互換技術(shù)，1913年建立了具有劃時(shí)代意義的汽車(chē)裝配生產(chǎn)線。3）柔性化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的現(xiàn)代制造技術(shù)柔性制造系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)化制造、智能制造系統(tǒng)、及時(shí)生產(chǎn)、精良生產(chǎn)、敏捷制造……2.2制造業(yè)發(fā)展的歷程1）用機(jī)器代替手工，從作坊形成工廠2.2制造業(yè)發(fā)展的歷程72.3制造業(yè)是產(chǎn)業(yè)革命的主力軍一、第一次產(chǎn)業(yè)革命：1733-1878

蒸汽革命1）產(chǎn)業(yè)革命的標(biāo)志：瓦特發(fā)明的蒸汽機(jī)。2）英國(guó)的制造業(yè)孕育和實(shí)現(xiàn)了瓦特的發(fā)明3）制造業(yè)和瓦特的發(fā)明推動(dòng)了熱力學(xué)理論的誕生。2.3制造業(yè)是產(chǎn)業(yè)革命的主力軍一、第一次產(chǎn)業(yè)革命：1738二、第二次產(chǎn)業(yè)革命：1879-1945

電氣革命1）產(chǎn)業(yè)革命的標(biāo)志：電燈（愛(ài)迪生）、電話（貝爾）、電機(jī)（西門(mén)子）等電氣化產(chǎn)品。2）制造業(yè)開(kāi)始了電的應(yīng)用，而后才有麥克斯韋電動(dòng)力學(xué)理論的誕生。3）麥克斯韋電動(dòng)力學(xué)理論推動(dòng)了20世紀(jì)初開(kāi)始的無(wú)線電、微波、雷達(dá)、合成孔徑、微波成像、衛(wèi)星通信、宇宙微波探測(cè)等技術(shù)的發(fā)展。4）牛頓力學(xué)和電動(dòng)力學(xué)又為量子力學(xué)的發(fā)展指引了道路，導(dǎo)致了量子場(chǎng)論的創(chuàng)立。二、第二次產(chǎn)業(yè)革命：1879-19459三、第三次產(chǎn)業(yè)革命：1945-1972

電子革命1）產(chǎn)業(yè)革命的標(biāo)志：原子彈（1945）、電子計(jì)算機(jī)（1946）、晶體管（1948）、集成電路、微電子技術(shù)等。2）微電子制造技術(shù)開(kāi)創(chuàng)了全新的信息化時(shí)代。三、第三次產(chǎn)業(yè)革命：1945-197210四、第四次產(chǎn)業(yè)革命：1973-

高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)革命1）產(chǎn)業(yè)革命的標(biāo)志：眾多高新技術(shù)產(chǎn)品，如微電子產(chǎn)品、電腦、新一代通信產(chǎn)品、新一代汽車(chē)、磁懸浮列車(chē)、新一代飛機(jī)、機(jī)器人、生物工程產(chǎn)品、新一代藥物、綠色食品、轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品等等。2）微器件制造工藝，如拉單晶、摻雜、擴(kuò)散、離子注入、外延、濺射、化學(xué)沉積、光刻、表面貼裝、自動(dòng)化組裝、納米器件制造工藝。四、第四次產(chǎn)業(yè)革命：1973-113、二十一世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展3.1中心科學(xué)技術(shù)的轉(zhuǎn)移1）信息科學(xué)技術(shù)信息科學(xué)目前是發(fā)展的高峰期，預(yù)計(jì)其中心科學(xué)技術(shù)的地位還可持續(xù)四十年。2）生命科學(xué)技術(shù)現(xiàn)在已開(kāi)始注重其發(fā)展與應(yīng)用，預(yù)計(jì)21世紀(jì)30年代開(kāi)始逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橹行目茖W(xué)技術(shù)。3）認(rèn)知科學(xué)技術(shù)智能化趨勢(shì)現(xiàn)已顯露，預(yù)計(jì)21世紀(jì)70年代開(kāi)始將成為科學(xué)技術(shù)發(fā)展的中心3、二十一世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展3.1中心科學(xué)技術(shù)的轉(zhuǎn)移123.2世界科技中心（地區(qū)或國(guó)家）的轉(zhuǎn)移

中國(guó)（公元3世紀(jì)—公元13世紀(jì))→

意大利（1540年—1610年）→

英國(guó)（1660年—1730年）→

法國(guó)（1770年—1830年）→

德國(guó)（1810年—1920年）→

美國(guó)（1920年—）→

可能轉(zhuǎn)向東方（日本、中國(guó)）3.2世界科技中心（地區(qū)或國(guó)家）的轉(zhuǎn)移133.3高新技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域1)信息科學(xué)技術(shù)（包括微電子、光電子科學(xué)技術(shù)）2)生物科學(xué)技術(shù)（包括生命科學(xué)技術(shù)）3)新能源科學(xué)技術(shù)（包括核能科學(xué)技術(shù)）4)新材料科學(xué)技術(shù)（包括納米科學(xué)技術(shù)）5)環(huán)境科學(xué)技術(shù)（包括地球科學(xué)技術(shù)）6)航空航天科學(xué)技術(shù)（包括軍事科學(xué)技術(shù)）7)海洋科學(xué)技術(shù)（包括地球科學(xué)技術(shù)）8)先進(jìn)制造科學(xué)技術(shù)（包括微機(jī)電系統(tǒng)科學(xué)技術(shù)）(9)管理科學(xué)技術(shù)（包括軟科學(xué)技術(shù)）(10)認(rèn)知科學(xué)技術(shù)（包括人腦和智能系統(tǒng)科學(xué)技術(shù)）3.3高新技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域1)信息科學(xué)技術(shù)（包括微電子、光14

科學(xué)

物質(zhì)科學(xué)生命科學(xué)

技術(shù)

信息技術(shù)生物技術(shù)納米技術(shù)3.4二十一世紀(jì)改變?nèi)祟?lèi)的科學(xué)與技術(shù)科學(xué)技術(shù)3.4二十一世紀(jì)改變?nèi)祟?lèi)的科學(xué)與技術(shù)15從科學(xué)到技術(shù)發(fā)明科學(xué)發(fā)明年份技術(shù)發(fā)明年份孕育過(guò)程(年）電磁感應(yīng)原理1831發(fā)電機(jī)187241內(nèi)燃機(jī)原理1862汽油內(nèi)燃機(jī)188321電磁波通訊原理1895公眾廣播電臺(tái)192126噴氣推進(jìn)原理1906噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)193529雷達(dá)原理1925制出雷達(dá)193510青霉素原理1928制出青霉素194315鈾核裂變1938制出原子彈19457發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體1948半導(dǎo)體收音機(jī)19546集成電路設(shè)計(jì)思想1952單片集成電路19597光纖通信原理1966光纖電纜19704無(wú)線移動(dòng)通信設(shè)想1974蜂窩移動(dòng)電話19784多媒體設(shè)想1987多媒體電腦19914新一代設(shè)計(jì)芯片90年代新一代芯片90年代1.5從科學(xué)到技術(shù)發(fā)明科學(xué)發(fā)明年份技術(shù)發(fā)明年份孕育過(guò)程(年）電磁感1620世紀(jì)改變世界的重要機(jī)電產(chǎn)品序產(chǎn)品發(fā)明時(shí)間（年）發(fā)明者1汽車(chē)1885/1903德國(guó)奔馳/美國(guó)福特2飛機(jī)1903美國(guó)萊特兄弟3火箭1903俄國(guó)齊奧爾科夫斯基4電冰箱1917美國(guó)5電影機(jī)1919/36德國(guó)福格特6電視機(jī)1927/40美國(guó)貝爾7噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)1937英國(guó)惠特爾8原子彈1945美國(guó)日本9計(jì)算機(jī)1946美國(guó)莫切利?？颂?0晶體管1948美國(guó)肖克利11核電站1951美國(guó)12數(shù)控機(jī)床1951美國(guó)MIT13氫彈1952美國(guó)特勒20世紀(jì)改變世界的重要機(jī)電產(chǎn)品序產(chǎn)品發(fā)明時(shí)間（年）發(fā)明者1汽1720世紀(jì)改變世界的重要機(jī)電產(chǎn)品序產(chǎn)品發(fā)明時(shí)間（年）發(fā)明者14機(jī)器人1954美國(guó)戴沃爾15人造衛(wèi)星1957蘇聯(lián)16宇宙飛船1961蘇聯(lián)加加林17飛船登月1969美國(guó)阿波羅18載人航天飛機(jī)1977美國(guó)19磁懸浮列車(chē)1965日本時(shí)速400～500公里/時(shí)20光纖通信設(shè)備1968美國(guó)21芯片1971/1999美國(guó)intel950萬(wàn)晶體管/片22掃描隧道顯微鏡1986日本工業(yè)技術(shù)院23掌上電腦1992美國(guó)APPLEnewton24手機(jī)90年代初美國(guó)25信息高速公路1993美國(guó)nationalinformationinfrastruture（Nii）20世紀(jì)改變世界的重要機(jī)電產(chǎn)品序產(chǎn)品發(fā)明時(shí)間（年）發(fā)明者14184、中國(guó)制造業(yè)的成就及其重大意義4.12001年中國(guó)工程院的調(diào)查結(jié)論:1）中國(guó)制造業(yè)占國(guó)民生產(chǎn)總值的1/32）占整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)的4/53）為國(guó)家財(cái)政提供1/3以上的收入4）貢獻(xiàn)出口總額的90%5）就業(yè)人員8043萬(wàn)4、中國(guó)制造業(yè)的成就及其重大意義4.12001年中國(guó)工程194.2改革開(kāi)放20年來(lái)中國(guó)制造業(yè)的進(jìn)步：1）引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)2500多項(xiàng)，占全國(guó)的1/3以上。近幾年發(fā)展的新產(chǎn)品，50%達(dá)到80年代中后期的世界水平。2）一些重要產(chǎn)品的年生產(chǎn)能力已躍居世界前列，如汽車(chē)280萬(wàn)輛以上（其中轎車(chē)120萬(wàn)輛以上），大中型發(fā)電設(shè)備1200萬(wàn)千瓦以上（火電1000萬(wàn)千瓦，水電200萬(wàn)千瓦），大中型拖拉機(jī)11萬(wàn)臺(tái)以上，金屬切削機(jī)床10萬(wàn)臺(tái)以上。3）我國(guó)已成為世界最大的服裝紡織品出口國(guó)；與日本、馬來(lái)西亞和韓國(guó)并稱(chēng)世界消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品四大生產(chǎn)國(guó)。4）成功開(kāi)發(fā)生產(chǎn)了運(yùn)七、運(yùn)八、新舟60等支線飛機(jī)。5）一些新產(chǎn)品的技術(shù)水平已達(dá)世界領(lǐng)先或先進(jìn)水平，如沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán)的電主軸高速臥式加工中心、激光切割機(jī)床，沈陽(yáng)變壓器廠的50萬(wàn)伏超高壓變壓器，黎明航發(fā)集團(tuán)的中國(guó)第一臺(tái)擁有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)，沈陽(yáng)新松機(jī)器人自動(dòng)化有限公司的6000米水下機(jī)器人等產(chǎn)品，清華大學(xué)制造工程研究所研制開(kāi)發(fā)的并聯(lián)機(jī)床等。4.2改革開(kāi)放20年來(lái)中國(guó)制造業(yè)的進(jìn)步：204.3制造業(yè)的重大意義1）在發(fā)達(dá)國(guó)家中,制造業(yè)創(chuàng)造了約60%的社會(huì)財(cái)富、約45%的國(guó)民經(jīng)濟(jì)收入。2）據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)68%的社會(huì)財(cái)富來(lái)自于制造業(yè)。3）國(guó)際生產(chǎn)工程科學(xué)院（TheInternationalAcademyforProductionEngineering）在1999年的報(bào)告中指出：在國(guó)家生產(chǎn)力的構(gòu)成中，制造技術(shù)的作用一般占55%-65%。4）在許多國(guó)家的科技發(fā)展計(jì)劃中，先進(jìn)制造技術(shù)都被列為優(yōu)先發(fā)展的科技。4.3制造業(yè)的重大意義21我國(guó)“十五”規(guī)劃中確定的八個(gè)最具戰(zhàn)略影響的領(lǐng)域:1)信息技術(shù)

2)生物技術(shù)

3)新材料技術(shù)

4)先進(jìn)制造與自動(dòng)化技術(shù)

5)資源環(huán)境技術(shù)

6)航空航天技術(shù)

7)能源技術(shù)

8)先進(jìn)防御技術(shù)，

其中，先進(jìn)制造與自動(dòng)化技術(shù)又是實(shí)現(xiàn)各種高新技術(shù)的保障技術(shù)。我國(guó)“十五”規(guī)劃中確定的八個(gè)最具戰(zhàn)略影響的領(lǐng)域:22總結(jié)：制造業(yè)在國(guó)家發(fā)展中的地位制造業(yè)是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化工業(yè)的水之源、木之本，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的保障和原動(dòng)力，是國(guó)家實(shí)力的脊梁，是支持共和國(guó)大廈的基石。沒(méi)有強(qiáng)大制造能力的國(guó)家永遠(yuǎn)成不了經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó)?？偨Y(jié)：制造業(yè)在國(guó)家發(fā)展中的地位235.1先進(jìn)制造技術(shù)的定義及體系結(jié)構(gòu)5.2先進(jìn)制造技術(shù)的學(xué)科內(nèi)容5.3先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)5、先進(jìn)制造技術(shù)5.1先進(jìn)制造技術(shù)的定義及體系結(jié)構(gòu)5、先進(jìn)制造技術(shù)241、定義:

在傳統(tǒng)制造技術(shù)基礎(chǔ)上不斷吸收機(jī)械.電子.信息.材料.能源和現(xiàn)代管理等方面的成果,并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì).制造.檢測(cè).管理.銷(xiāo)售.使用.服務(wù)的全過(guò)程,以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì).高效.低耗.清潔.靈活的生產(chǎn),提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力的制造技術(shù)總稱(chēng),也是取得理想技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的制造技術(shù)的總稱(chēng).1、定義:25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(guò)程建模和仿真工藝規(guī)程設(shè)計(jì)系統(tǒng)工程基礎(chǔ)

快速成型技術(shù)并行工程制造工藝技術(shù)群

材料生產(chǎn)工藝加工工藝聯(lián)接與裝配測(cè)試和檢測(cè)環(huán)保技術(shù)維修技術(shù)其他

信息技術(shù)

接口技術(shù)集成技術(shù)人工智能

數(shù)據(jù)庫(kù)軟件工程決策支持

標(biāo)準(zhǔn)和框架

數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)工藝標(biāo)準(zhǔn)接口框架

產(chǎn)品定義和標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

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(guó)監(jiān)督和基準(zhǔn)評(píng)測(cè)技術(shù)獲取和利用主體技術(shù)群支撐技術(shù)群制造基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境2、體系結(jié)構(gòu)面向制造的設(shè)計(jì)技術(shù)群制造工藝技術(shù)群信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和框架質(zhì)263、先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)方法現(xiàn)代化產(chǎn)品動(dòng)態(tài)分析和設(shè)計(jì)產(chǎn)品可靠性可維護(hù)性及安全設(shè)計(jì)產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)快速響應(yīng)設(shè)計(jì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)智能設(shè)計(jì)仿真與虛擬設(shè)計(jì)價(jià)值工程設(shè)計(jì)模塊化設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)手段計(jì)算機(jī)化有限元法