工业工程前沿讲座

工业工程前沿讲座－－生产制造相关制造业及其重要性我国制造业的情况制造业的发展趋势全球化生产先进制造技术及其发展趋势一、制造业及其重要性1、制造与制造业的含义制造：是人类最主要的生产活动之一。它是指人类按照所需目的，运用主观掌握的知识和技能，通过手工或可以利用的客观的物质工具与设备，采用有效的方法，将原材料转化为有使用价值的物质产品并投放市场的全过程。制造业：制造业是所有与制造有关的行业的总体。制造业为国民经济各部门和科技、国防提供技术装备，是整个工业、经济、科技与国防的基础。一、制造业及其重要性2、机械制造技术简介（1）机械制造技术历史据考古科学证实，距今3万年前，已发明琢钻和磨制技术；从秦始皇陵出土的2200年前文物推断磨削技术可能形成；从汉代出土的文物推断，当时（公元前206～220年）的机械制造技术已达到了一定的水平；1668年我国已有了马拉铣床和脚踏砂轮机；1775年英国的约翰·威尔金森（J·Wilkinson）为加工瓦特蒸汽机的汽缸，研制成功镗床；此后至1860年期间，先后出现了车、铣、刨、插、齿轮、螺纹加工等各种机床。一、制造业及其重要性2、机械制造技术简介（2）刀具材料的重要作用及其发展过程刀具(工具)材料的发展，对人类社会的发展发挥了极其重要的作用。刀具材料的发展与人类社会生活、生产的发展有着极密切的关系。对于古人类，“刀”和“火”的认识和应用，是两项最伟大的发明，是人类登上历史舞台的重要标志。刀具材料的改进推动着人类社会文化和物质文明的发展。例如在人类历史中，曾有过旧石器时代、新石器时代，青铜器时代和铁器时代等。与石器时代对应的是人类的原始社会;与青铜器时代对应的是人类的奴隶社会;与铁器时代对应的是人类的封建社会及其以后的时代。一、制造业及其重要性2、机械制造技术简介（2）刀具材料的重要作用及其发展过程在传统的机械加工中，刀具材料、刀具结构和刀具几何形状是决定刀具切削性能的三大要求，其中刀具材料起着关键作用。在计算机集成制造系统出现后，在刀具使用中还应考虑“刀具系统”问题。近年来，各种难加工材料的出现和应用，先进制造系统、高速切削和超高速切削、精密加工和超精密加工、“绿色制造”和“洁净制造”的发展与付诸实用，都对刀具特别是对刀具材料提出更高、更新的要求。一、制造业及其重要性2、机械制造技术简介（2）刀具材料的重要作用及其发展过程古人类能在大自然中寻用天然材料制作工具，如玉、石、天然金刚石甚至陨铁都曾得到过应用。在奴隶制社会，曾用青铜制作工具；到了秦朝时代，进入封建社会的时候，钢、铁工具开始出现，碳素工具钢开始得到应用，那时的碳素工具钢与现代的T10、T12等钢种已十分接近。与石料、铜料相比，碳素工具钢具有更高硬度，切削刃能够磨得很锋利，故切削效率和加工质量相对较高。但碳素工具钢只能承受200-250℃的切削温度，用以切削一般钢材只能应用5-8m/min的切削速度，不能满足更高的要求。一、制造业及其重要性2、机械制造技术简介（2）刀具材料的重要作用及其发展过程1865年，英国的罗伯特·墨希特(RohertMushet)发明了合金工具钢，能承受350℃的切削温度，加工一般钢材时切削速度可提高到10-12m/min。为了适应加工效率进一步提高的要求，美国机械工程师泰勒和冶金工程师怀特于1898年发明了高速钢，它能够承受550-600℃的切削温度，切削一般钢材可采用25-30m/min的切削速度、从而使其加工效率比碳素工具钢提高了4倍以上，从而使美国、英国等主要资本主义国家的切削水平出现了一个飞跃，获得了巨大的经济效益，机械制造工业也得以迅速发展。一、制造业及其重要性2、机械制造技术简介（2）刀具材料的重要作用及其发展过程随着人类生活生产水平的提高，高速钢刀具已不能满足高效率加工、高质量加工以及难加工材料切削的要求。20世纪20年代到30年代，人们发明了钨钴类和钨钛钴类硬质合金，能承受800-900℃以上的高温，切削速度可以是高速钢刀具的4-5倍以上，因而被迅速推广应用。在第二次世界大战期间，由于兵工生产的需要，美、英、苏、德各国开始部分使用硬质合金刀具;二战结束后，逐步扩大使用。一、制造业及其重要性2、机械制造技术简介（2）刀具材料的重要作用及其发展过程与高速钢刀具相比，硬质合金刀具较脆，韧性不足，可加工性也不好，故开始时只用于一般车刀，后发展到用于面铣刀及其他刀具，但迄今为止，仍不能用于所有种类的刀具。高速钢刀具材料凭借其良好的韧性和可加工性，仍固守着切削刀具中将近一半的阵地。当代，硬质合金和高速钢是两种最主要的、用得最多的刀具材料。它们的总和占全部刀具的95%以上。一、制造业及其重要性2、机械制造技术简介（2）刀具材料的重要作用及其发展过程硬质合金刀具仍不能满足现代高硬度工件材料和超精密加工的要求，于是更新的刀具材料相继出现。20世纪中期出现了氧化铝及氧化铝基复合陶瓷，稍后又出现了氮化硅及氮化硅基复合陶瓷。20世纪中后期，又制造出人造立方氮化硼和人造金刚石两种超硬刀具材料，它们的硬度大幅度地高于硬质合金与陶瓷。由于韧性和可加工性的不足，以及价格等原因，陶瓷、氮化硼及金刚石刀具材料的应用尚有一定局限。一、制造业及其重要性2、机械制造技术简介（2）刀具材料的重要作用及其发展过程1860年后，钢铁材料成为主要结构材料。由于其加工难度增大，迫切需要使用新的刀具材料，1898年出现了高速钢；1907年，德国首先研制出硬质合金，使得切削速度提高了4～20倍；时至今日，切削刀具材料已从碳素工具钢、高速钢、硬质合金发展到陶瓷、人造金刚石、立方氮化硼、涂层刀具等。一、制造业及其重要性2、机械制造技术简介（3）机械制造技术的进步与发展机床已由皮带传动、齿轮传动发展到电磁直接驱动，其主轴转速已达每分钟数千转、数万转；加工精度由当年瓦特蒸汽机汽缸的1毫米提高到现代制造技术的0.01微米甚至达到原子尺度(0.1nm)加工水平；在自动化加工技术方面，从20世纪60年代起，数控机床、加工中心、柔性加工系统等高效、高精度、高自动化的现代制造技术等得到了飞速的发展和应用。一、制造业及其重要性3、机械制造业在国民经济中的地位制造业是生产离散型产品的企业，而离散型产品又是具有直接使用价值的产品，与生产活动和人民生活息息相关。当今制造业不仅是科学发现和技术发明转换为现实规模生产力的关键环节，并已成为为人类提供生活所需物质财富和精神财富的重要基础。良好的人居环境，充分的能源供给，便捷的交通和通讯设施，丰富多彩的印刷出版、广播影视和网络媒体，优良的医疗保健手段，可靠的国家和社区安全以及抵抗自然灾害的能力等，人们的吃、穿、住、行和社会发展与进步的方方面面都需要制造业的支持。一、制造业及其重要性制造业的社会功能一、制造业及其重要性3、机械制造业在国民经济中的地位在整个制造业中，机械制造业占有特别重要的地位。因为机械制造业是国民经济的装备部，国民经济各部门的生产水平和经济效益在很大程度上取决于机械制造业所提供的装备的技术性能、质量和可靠性。发达国家都把发展机械制造业放在了突出的位置上：美国68%的财富来源于制造业；日本国民经济总产值的约49%由制造业提供；在先进工业化国家中，约有1/4的人口从业于制造业，在非制造业部门中，又有约半数人员的工作性质与制造业密切相关。一、制造业及其重要性机械制造业重要性的案例任何一个经济发达的国家，无不具有强大的机械制造业，许多国家的经济腾飞，机械制造业功不可没。其中，日本最具有代表性。二次世界大战后，日本先后提出“技术立国”和“新技术立国”的口号，对机械制造业的发展给予全面的支持，并抓住机械制造的关键技术--精密工程、特种加工和制造系统自动化，使日本在战后短短30年里，一跃成为世界经济大国。一、制造业及其重要性机械制造业重要性的案例与此相反，美国自20世纪50年代以后，曾在相当的一段时间内忽视了制造技术的发展。美国政府历来认为生产制造是企业界的事，政府不必介入。而美国学术界则只重视理论成果，忽视实际应用，一部分学者还错误主张应将经济重心由制造业转向高科技产业和第三产业。结果导致美国经济严重衰退，竞争力明显下降，在汽车、家电等行业不敌日本。直到20世纪80年代，美国政府才开始认识到问题的严重性，白宫的一份报告指出：美国在重要的、高速增长的技术市场上失利的一个重要原因是美国没有把自己的技术应用到制造上。一、制造业及其重要性机械制造业重要性的案例直到20世纪80年代，美国政府才开始认识到问题的严重性，白宫的一份报告指出：美国在重要的、高速增长的技术市场上失利的一个重要原因是美国没有把自己的技术应用到制造上。美国政府在进行深刻反省之后，重新确立了制造业的地位，并对制造业给予了实质性的和强有力的支持，制定并实施了一系列振兴美国制造业特别是机械制造业的计划。其效果十分显著，至1994年，美国汽车产量重新超过日本，并重新占领了欧美市场。二、我国的制造业1、中国制造对世界带来的影响中国对世界的影响正逐渐成为一种现实，而不再象以往那样，仅仅停留于概念层次：中国对钢铁等原材料的需求，促使全球废金属价格达到历史新高，以致世界各地的盗贼纷纷去偷窃铁制下水道井盖。各国政要纷纷将目光投向北京，诸多媒体先后进行有关中国的封面或专题报道，出版界也推出了大批以“中国世纪”、“中国公司”为名的著作；一些学者甚至根据东南亚、非洲、南美洲等地出现的“中国热”，提出中国的成功已经为世界提供了一条有别于“华盛顿模式”的发展道路。下面请看美国资深记者莎拉·邦乔妮的《没有“中国制造”的一年》摘录内容：二、我国的制造业美国资深记者莎拉·邦乔妮的《没有“中国制造”的一年》摘录：事情源于2004年的圣诞节。在那一年的节日庆典过后，准备清理家居时，邦乔妮突然注意到一个不容辩驳的事实－－“中国制造”正在占领她的家庭：桌子上的电视机，门边的球鞋，圣诞树上的彩灯，地板上的洋娃娃，屋里随处可见中国制造的产品。于是她把家里所有的用品分“中国制造”和非中国制造两类进行了一次盘点，结果发现总共39件用品中，“中国制造”25件，非中国制造14件，也就是说，64%是中国产品！美国的圣诞节简直已经成为中国人制造出来的节日！二、我国的制造业美国资深记者莎拉·邦乔妮的《没有“中国制造”的一年》摘录：这一发现让邦乔妮觉得不安。她说服了她的丈夫，做出了一个决定，从第二年的元旦开始，一直到年底，整整一年都不再购买新的中国制造产品。邦乔妮表示，这样做并非为了惩罚中国，也非为了什么就业问题，她仅仅是想借此评估一下“中国制造”到底在多大程度上介入了美国人的生活，需要多大的代价和多久的时间才能达到放弃购买中国产品的习惯，以及这样做会带来多少不便，等等。结果如何呢？首先碰上的就是她四岁儿子的球鞋问题。原有的鞋已经太小，无法再穿。为了给他买一双新鞋，邦乔妮四处找寻，弄得疲惫不堪，在经过两周的奔波之后，终于再也受不了，花60美元给他买了一双从意大利进口的运动鞋。而一双中国产运动鞋才10美元，这让邦乔妮着实有些心疼。二、我国的制造业美国资深记者莎拉·邦乔妮的《没有“中国制造”的一年》摘录：随后的麻烦更是接连不断：为了给丈夫的生日蛋糕买蜡烛，邦乔妮开车去了6家杂货店都没有买到，最终不得不在厨房里找出一盒落满灰尘的但仍印有“中国制造”标志的蜡烛来，将就用了一下；一个旧抽屉从一月起就拉不开了，但却找不到非中国制造的修理工具；家里的搅拌器和电视机坏了，极度影响日常生活；甚至不得不用起了旧式的扑鼠器，因为新式的也是中国制造的。最后，她的丈夫决定自己缝睡袋给小孩，甚至自己做木船和吉他，但是邦乔妮担心，到时他会发现连针线和其它一些小零件都是“中国制造”！二、我国的制造业美国资深记者莎拉·邦乔妮的《没有“中国制造”的一年》摘录：这些还不是最麻烦的。最麻烦是的儿童玩具－－对美国家庭影响最大的是中国玩具，对美国家庭渗透最深的对象是儿童。总是去买丹麦产的“乐高”（Legos）玩具作为生日礼物给他的朋友们，邦乔妮的儿子开始厌倦了。为此他发起了一场“反抵制”行动，坚决支持“中国的东西”。一天早晨，