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先进制造技术重庆市高级研修班讲座先进制造技术内容提要制造技术的发展历史回顾我国制造业面临的形势先进制造技术的提出及其体系结构数字化：创新产品的开发途径新家族：细小精微—微纳制造新装备：并联运动机床制造技术的发展历史什么是制造？狭义制造指的是机械加工和装配广义制造指的是机电产品寿命周期的各个环节大制造包括其它类型产品的制造本课程所指的制造主要针对广义制造。制造技术的发展历史远古制造已有几十万年的历史，人类起源于制造,石刀石斧的制造、鱼骨做针……古代制造已有5000年的历史，包括瓷器制造、青铜器的制造、指南车的制造……近代制造也有200年的历史，包括各种机床的制造，汽车,飞机的制造……制造技术的发展历史现代制造可以从20世纪80年代算起，包括数字化制造、柔性制造、快速原型制造、微纳制造、特种加工、虚拟制造、一体化制造、绿色制造、自动化制造、网络化制造等20世纪制造业的变迁从手工作坊到机械工厂从单件小批到大量生产分工可以提高工作效率标准化可以实现零件互换大量生产可以降低成本制造技术的历史回顾20世纪初的制造车间由集中动力源驱动的天轴变速用的多级皮带轮皮带传动皮带车床工人劳动强度大工作不安全拥挤、昏暗、嘈杂德国斯图加特“奔驰”汽车博物馆的实物模型五个一：人、机、刀、零件、工序摩登时代——人是机器的奴隶？牛头刨床20世纪50年代的机床普通车床：交流电机驱动和齿轮变速摇臂钻床卧式镗床功率和速度明显提高劳动条件改善，仍然人工操作加工复杂形状零件有难度多刀加工专用组合机床2个工件：车床主轴箱体16把刀具同时加工进给驱动液压控制我国第一台组合机床UT-001多刀加工，效率显著提高机械、电气、液压综合自动化构成自动生产线的基本单元90年代的计算机数控机床卧式加工中心托板自动交换立式加工中心超高速数控铣床大型数控龙门铣床电火化加工机床激光切割机床现代数控加工车间工序集成的车削中心信息化网络化的加工中心数码相机铣削卡盘加工任务完成情况和机床状态可用手机查询信息塔(e-Tower)车间工作地信息化，具有语音、文本和视像等通讯功能。与生产计划调度系统联网，实时反映机床工作状态和加工进度操作权限由指纹确认。工件试切时，可在屏幕上观察加工过程。故障报警显示、在线帮助排除指纹确认操作许可我国制造业面临的形势——中国生产了世界上29%的彩色电视机，24%的洗衣机，16%的电冰箱，50%以上的空调机，70%的玩具，55%的照相机，30%的微波炉，42%的显示器，75%的钟表，50%的缝纫机，83%的小型拖拉机，40%的自行车，44%的摩托车，70%的收录机，70%的DVD机，50%的电话机，60%的微特电机，40%的一次性电池，60%人造金刚石微粉……我国制造业面临的形势——中国制造业规模已达世界第四位，仅次于美国、日本和德国。在钢铁、水泥、化纤、化肥、电视机、汽车摩托车等年产量都是世界第一。我国制造业面临的形势——1994年我国对外贸易(货物贸易)规模首次突破2000亿美元关口,达2366亿美元。出口贸易额在世界的排名由1994年的第11位起步，到1997年首次跻身世界前10名行列。2009年,中国的出口总额首次赶超德国,跃居全球首位。我国制造业面临的形势中国制造！世界第一制造大国！！但是……高档产品：外国品牌，中国制造。春秋战国、各霸一方，GDP算你的，利润分去一半中档产品：中国品牌，外国核心技术，你赚小头，他赚大头，价格大战，走进微利时代低档产品：自相杀价，争相出口，贸易壁垒重重：环保、安全加上反倾销制裁我国制造业面临的形势究其原因（以机电产品为例）1、产品落后。国外总是率先开发出新一代的机电一体化产品，且不断更新换代；而我国生产的往往是老的产品，产品更新很慢，而且很多高水平高质量的产品还不能制造。如精密机床、数控机床、飞机、汽车、精密仪器、精密微电子设备，还都需要大量进口,一些重要精密尖端产品自己不能生产，受制于外国。2、不掌握产品核心技术。我国生产的机电产品很多使用外国的专利(很多还是外国品牌)，核心技术没有自己的知识产权，不仅要交专利费，并且不能修改改进。DVD就是典型的例子!格兰仕也是典型的例子!——我们只能为外国人打工!究其原因（以机电产品为例）3、机床装备数量虽多，但构成比十分落后。我们现在已经能设计制造一些中高档机床，但仍大量使用国外品牌的核心部件，如电机、数控系统、主轴单元甚至丝杠、导轨。究其原因（以机电产品为例）4、制造技术落后：制造技术工艺落后，加工精度低，工作效率和生产效率低。生产周期长，新产品试制周期长，流动资金占用多、消耗大、污染严重。究其原因（以机电产品为例）5、管理落后，非生产人员比例大。产品的产量、产值、质量均远远落后于美、日、德等发达国家。据统计我国机械制造业的人均产值仅为美国的1/25，日本的1/26。究其原因（以机电产品为例）究其原因（以机电产品为例）6.研究费用及人力投入少，技术创新少。国外有些大公司的研发投入要占到销售收入的10%以上!国内大多数企业还不到1%!我国制造业面临的形势世界市场占有率DVD/VCD微机冰箱摩托车空调自行车电视机鞋袜洗衣机收录机服装資料來源：DigiTimesResearch汽车产量1亿千万百万手机我国制造业面临的形势美国的新经济经济发展和生活水平经济发展轨迹和差距中国美国美国中国T1—1950T2--2000美国中国工业化轨迹新型工业化后发效应差距缩小信息化带动工业化工业化促进信息化大力发展装备制造业差距拉大我国制造业面临的形势进入WTO后，在“中国制造”已经成为跨国公司的重要战略，使我国制造业面临巨大的机遇。中国将成为制造大国，制造大国必然是经济强国的历史不一定会重演，我们面临严峻的挑战。中国制造业面临两种前途：跨国公司的加工车间（依赖外资和技术）。全球制造的伙伴（利用外资和掌握技术）。投资驱动、高速增长廉价劳动力、吸引外资世界加工车间通过创新和学习从中国制造迈向世界制造实现制造强国世界竞争力现在排名：30名左右世界竞争力预期排名：15名以前潜在危机四伏不可持续发展跻入强手之林可持续发展我们肩负的使命从制造大国走向制造强国到2020年基本实现工业化全面步入小康社会振兴中华民族从世界加工车间走向全球制造伙伴做什么？？怎么做？？？联合国：创新和学习60年代生产规模70年代生产成本80年代产品质量90年代响应速度传统经济21世纪创新、学习新经济IntroducedbyCarlosMagariños,Director–General30July,2002联合国工业发展署通过创新和学习提高竞争力美国制造业：学习＆创新精益生产：学习日本敏捷制造：发挥优势精益思想：价值流联合起来竞争：网络化下一代制造：创新管理美国制造：认识自己20世纪的产品增值过程增值比例加工装配产品生命周期产品设计回收再造服务维修材料元件产品=材料+制造过程资源消耗型市场竞争21世纪：并非微利时代创新产品=原材料+知识+制造资源+服务增值比例整机的制造装配产品生命周期设计和软件开发回收再造用户服务市场营销新材料关键零部件制造企业信用信息化信息化可持续发展现代企业的战略转变现代化制造企业现代化企业企业集成企业应用系统集成网络联盟之间的合作快速响应的信息系统产品和过程的快速实现人员：劳动力的柔性现代化企业的构成要素系统、设备和技术建模和仿真技术智能化的设备和过程知识流程创新和变革的管理知识供应链走向未来成功的愿景完全集成和优化的设计和制造集成制造技术六大愿景集成化的企业管理从企业和供应链全局的角度作出所有决策柔性的、分散的运作基于自集成系统、共享知识库和鲁棒的通信基础设施以科学为基础的制造对材料和加工过程及其在宏观和微观相互作用方面的深刻理解“即插即用”的互操作性所有的技术、制造和商务系统之间都能够无缝集成智能化的过程和设备能够自动响应制造过程、企业或供应链的变化能够在第一次就提供性能、价格和质量都符合要求的产品学习和发展——先进制造技术！什么先进制造技术？？？制造技术的基本定义制造业——一切生产和装配制成品的企业群体的总称。制造技术——为国民经济建设和人民生活生产各种必需物质（包括生产资料和消费品）所使用的一切生产技术的总称，是将原材料和其它生产要素经济合理地转化为可直接使用的具有较高附加价值的成品/半成品和技术服务的技术群。先进制造技术是——精密高效制造、绿色制造精益生产、敏捷制造CAD/CAM/CAE/CAPP/CAMFMS、FAS、CIMS并行工程、全面质量管理、网络化先进制造技术的定义先进+制造技术字面：比“以前”好的制造技术？！“好”——更高效、更环保、成本更合理、更好的系统适应性、更好的可靠性……先进制造技术的提出先进制造技术（AdvancedManufacturingTechnology——AMT）作为一个专用名词，是在20世纪80年代末期，由美国根据本国制造业面临的挑战和机遇，对其制造业存在的问题进行深刻的反省，为了加强其制造业的竞争力和促进国民经济增长而提出，并得到充分的重视。先进制造技术的提出——从技术发展角度看：以计算机为中心的新一代信息技术的发展，全面推进了制造技术的飞跃发展，使制造技术达到从未有过的高度，先进制造技术的提出也是这种进程的反映。Advance先进制造技术的提出美国是世界上头号工业强国（也都是制造业头号强国），然而，长期以来，美国政府只对基础研究、卫生健康和国防技术提供金飞支持，而对产业技术不予支持，放任自流。70年代，美国一批学者不断鼓吹美国已进入“后工业化社会”，力图将经济发展的重点由制造业转向服务业等第三产业。把传统的制造产业视作“夕阳工业”，因而制造技术的发展受到极大的冷遇。这样做的结果，导致了70年代开始的美国科技优势尤其是经济竞争力的衰退。先进制造技术的提出二次大战结束后，当西方国家正津津乐道大量生产方式所带来的绩效和优势时，日本人却在迅速恢复被战争破坏的经济，悄悄地和不自觉地开始酝酿一场制造史上的革命。日本丰田汽车公司副总裁大野耐一注意到制造过程中的浪费是造成生产率低下和成本增加的根源，他从美国超市的运作中收到启迪，形成了看板系统的构想，提出了准时生产制（JustinTime——JIT）。先进制造技术的提出从1953年的第一次试验开始，丰田生产系统逐步建立和完善，并推广到了协作厂、供应商、代理商以及汽车之外的各个行业，最后全面了实现了丰田生产模式。作为结果——80年代初，日本的小汽车、计算器、照相机、电视机等产品，以及各种机电产品，自然而然地占领了美国和西方发达国家的市场，从而引起了美国为首的西方发达国家的惊恐和思考。先进制造技术的提出美国麻省理工学院（MIT）按照国际机动车辆计划（IMVP）的安排，对日本丰田生产模式及系统进行了详细的分析和研究，并在《改变世界的机器：精益生产的传奇》（詹姆斯.沃麦克，1990）一书中提出了精益生产（LeanProduction——LP）的概念，精益生产就是指丰田生产方式。先进制造技术的提出经过深刻的反思，美国人得出基本结论：——“一个国家要生活得好，就必须生产得好”——“振兴美国经济的出路，在于振兴美国制造业”先进制造技术的提出1991年，美国白宫科学技术政策办公室发表了《美国国家关键技术》报告，标志着美国科技政策新时代的开始。报告明确将柔性计算机集成制造、智能加工设备、微米级和纳米级制造以及系统管理技术列入了总数为22项的国家关键技术中。先进制造技术的提出布什政府时期开始的这种政策上的转变，在克林顿上台后得以继续，克林顿对产业技术发展给予实质性的强有力的支持。1993年2月，克林顿在硅谷发表了题为《促进美国经济增长的技术——增强经济实力的新方向》的报告，报告中提出了要“促进先进制造技术的发展”！先进制造技术的提出报告中克林顿提出了六点行动：1）对先进制造技术的研究开发提供更多的资助，开发新一代汽车、新建筑技术、智能控制和传感器技术、快速原型设计及考虑环境的制造技术的各种计划将得到赞助；2）支持灵活制造；3）建立全国制造技术推广中心网；4）促进本地区技术联盟的建立；5