先进制造技术第1章34

电子科技大学出版社AMT专业课程先进制造技术主编：徐翔民电子科技大学出版社AMT专业课程第一章：先进制造技术概论先进制造技术的内涵和体系结构先进制造技术的发展趋势2134先进制造技术的提出和进展制造业的发展和挑战电子科技大学出版社AMT专业课程1.1概念制造:是人类所有经济活动的基石，是人类历史发展和文明进步的动力。狭义：又称为小制造，是指产品的制作过程。广义：又称大制造或现代制造，是指产品的全生命周期过程。国际生产工程学会1990年：制造是一个涉及制造工业中产品设计、物料选择、生产计划、生产过程、质量保证、经营管理、市场销售和服务的一系列相关活动和工作的总称。1.制造业的发展和挑战电子科技大学出版社AMT专业课程•制造技术制造业为国民经济建设和人民生活生产各种必需物资(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高附加值的成品/半成品和技术服务的技术群。•制造过程产品从设计、生产、使用、维修、报废、回收等的全过程，也称为产品生命周期。•制造系统是指由制造过程及其所涉及的硬件、软件和人员组成的一个具有特定功能的有机整体。1.制造业的发展和挑战电子科技大学出版社AMT专业课程制造系统图1-1制造系统功能结构经营管理信息流生产管理信息流技术信息流物质流用户、市场与外部环境经营管理市场与销售研究与开发资源管理财务生产管理工程设计采购车间制造（加工、装配、检验、输送、存储…）质量控制1.制造业的发展和挑战电子科技大学出版社AMT专业课程结构特征：是制造过程所涉及的硬件（物料、设备、工具、能源等）、软件（制造理论、工艺、信息等）、人员所组成的具有特定功能的有机整体。软件硬件图1-2制造系统结构特性制造系统的特征1.制造业的发展和挑战电子科技大学出版社AMT专业课程功能特征：输入制造系统的资源（原材料、能源、信息、人力...）通过制造过程输出产品。制造系统的主要功能就是转变功能。1.制造业的发展和挑战制造系统的特征图1-4从经济角度定义制造过程制造过程原材料中间产品最终产品增值产品制造过程机器工具原材料能源劳动力信息废物图1-3从技术角度定义制造过程电子科技大学出版社AMT专业课程程序特征：是指一系列按照时间和逻辑安排的步骤。它主要从管理角度研究如何使生产活动达到最佳化。需求订货信息生产计划信息进度计划信息作业计划信息生产结果数据生产控制信息生产技术信息产品设计信息综合生产计划生产进度计划作业计划生产实施生产控制产品设计工艺过程计划工艺过程信息计划阶段实施阶段控制阶段图1-5制造系统的程序特性制造系统的特征1.制造业的发展和挑战电子科技大学出版社AMT专业课程1.制造业的发展和挑战•制造业将制造资源（物料、能源、设备、工具、资金、信息、人力等）利用制造技术，通过制造过程，转化为供人们使用或利用的工业品或生活消费品的行业。电子科技大学出版社AMT专业课程第一产业农业林业渔业畜牧业矿业采石业石油业第二产业航天航空纺织、服装汽车、装备、重型机械冶金、钢铁、金属制品食品、饮料化工、石油精炼计算机、半导体、电器建筑、建材日用消费品玻璃、陶瓷、造纸制药橡胶、塑料制品能源、电力出版第三产业银行、金融服务、保险通讯、资讯教育、医疗、保健娱乐、旅馆、餐饮、旅游政府法律机构房地产修理与维护商业（零售、批发）交通、运输第一、二、三产业的划分1.制造业的发展和挑战电子科技大学出版社AMT专业课程表1.1我国制造业的30个行业序号行业名称序号行业名称13农副食品加工业28化学纤维制造业14食品制造业29橡胶制品业15饮料制造业30塑料制品业16烟草制造业31非金属矿物制品业17纺织业32黑色金属冶炼及压延加工业18纺织服装、鞋、帽制造业33有色金属冶炼及压延加工业19皮革、毛皮、羽毛（绒）制造业34金属制品业20木材加工及木、竹、藤、棕、草制造业35通用设备制造业21家具制造业36专用设备制造业22造纸及纸制品业37交通运输设备制造业23印刷业和记录媒介的复制38电气机械及器材制造业24文教体育用品制造业39通信设备、计算机及其它电子设备制造业25石油加工、炼焦及核燃料加工业40仪器仪表及文化、办公用机械制造业26化学原料及化学制品制造业41工艺品及其它制造业27医药制造业42废弃资源和废旧材料回收加工业1.制造业的发展和挑战电子科技大学出版社AMT专业课程绝对额（亿元）比去年同期增长（%）国内生产总值5193227.8第一产业523774.5农林牧渔业523774.5第二产业2353198.1工业(制造业占87.5%)1998607.9建筑业354599.3第三产业2316268.1交通运输、仓储和邮政业249607.0批发和零售业5024611.9住宿和餐饮业104347.8金融业286019.9房地产业290053.8其他服务业883807.3注：绝对额按现价计算，增长速度按不变价计算。2012年国内生产总值初步核算数据1.制造业的发展和挑战电子科技大学出版社AMT专业课程我国制造业的现状2001年中国工程院的调查结论:1）中国制造业占国民生产总值的1/32）占整个工业生产的4/53）为国家财政提供1/3以上的收入4）贡献出口总额的90%5）就业人员8043万（2012年达到10565万）电子科技大学出版社AMT专业课程改革开放30年来中国制造业的进步：1）引进国外先进技术2500多项，占全国的1/3以上。近几年发展的新产品，50%达到80年代中后期的世界水平。2）一些重要产品的年生产能力已跃居世界前列，2012年我国汽车产量已达1600余万辆，居世界第一；至2013年底，我国发电设备装机容量将达到12.3亿千瓦，有望超过美国成为世界上发电装机容量最大的国家。我国机床的产值自2009年以来，已连续三年世界第一。3）我国已成为世界最大的服装纺织品出口国；与日本、马来西亚和韩国并称世界消费类电子产品四大生产国。4）成功开发生产了运七、运八、新舟60等支线飞机。我国制造业的现状电子科技大学出版社AMT专业课程制造业的重大意义1）在发达国家中,制造业创造了约60%的社会财富、约45%的国民经济收入。2）据统计，美国68%的社会财富来自于制造业。2011年，全球200富豪榜，美国占60个。金融21个，软件·互联网·传媒·19个，传统产业18个。3）CIRP在1999年的报告中指出：在国家生产力的构成中，制造技术的作用一般占55%-65%。4）在许多国家的科技发展计划中，先进制造技术都被列为优先发展的科技。我国制造业的现状电子科技大学出版社AMT专业课程“十二五”规划中确定的七个最具战略影响的领域:1)节能环保2)信息技术3)生物产业4)高端装备制造产业5)新能源6)新材料7)新能源汽车产业我国制造业的现状电子科技大学出版社AMT专业课程自主创新能力明显薄弱基础发展严重滞后现代制造服务业发展缓慢产业发展方式较为粗放我国制造业存在的问题电子科技大学出版社AMT专业课程1）社会经济发展背景消费需求：主题化、个性化和多样化，产品寿命周期缩短。全球性产业结构调整：制造商之间既有激烈竞争，又有基于实力的合作。快速响应市场：满足已有和潜在顾客需求，主动适应市场，引导市场，是赢得竞争，获取最大利润的关键。2.先进制造技术的提出和进展先进制造技术的产生背景电子科技大学出版社AMT专业课程2)科学技术发展背景制造技术在向宏观(制造系统)和微观(超精密加工)两个方向发展现代制造业成为技术密集、知识密集型产业信息成为制造业决定性因素，Intranet/Internet对制造业产生重大影响3)可持续发展战略资源匮泛，污染严重环境问题不能以牺牲今后几代人的利益为代价由粗放经营、掠夺式开发向集约型、可持续发展转变先进制造技术的产生背景2.先进制造技术的提出和进展电子科技大学出版社AMT专业课程先进制造技术的提出手工→机械化→单机自动化→刚性自动化→柔性自动化→智能自动化制造业生产方式制造业资源配置劳动密集→设备密集→信息密集→知识密集制造技术小批量→少品种大批量→多品种变批量电子科技大学出版社AMT专业课程先进制造技术计划：1994年预算14亿美元，围绕“智能制造系统”、“集成工具”、“基础设施建设”三个重点领域开展研究；制造技术中心计划：在一个地区设立一个制造技术中心，建立技术拥有者与需要者之间的桥梁，为中小企业展示新制造技术和装备、组织培训、帮助企业了解和选用最新技术和装备。各国先进制造技术的发展美国电子科技大学出版社AMT专业课程各国先进制造技术的发展1990年提出了智能制造计划，由美国、欧共体、加拿大、澳大利亚等国参加，投资10亿美元实施智能制造计划目的：通过国际共同研究，使制造业在接受订货、开发、设计、生产、物流直至经营管理的全过程中，做到生产设备自律化生产设备自律化：能够根据环境变化自主判断并及时决策变更作业过程日本电子科技大学出版社AMT专业课程各国先进制造技术的发展尤里卡计划（EREKA）：1988年用5亿美元资助16个欧洲国家、600家公司的165个合作性高科技研究开发项目。欧洲信息技术研究发展战略计划（ESPRIT）：在13个成员国向5500名研究人员提供了资助，明确设计原理、工厂自动化、生产过程管理三大课题。欧洲工业技术基础研究计划（BRITE）：重点资助材料、制造加工、设计以及工厂系统运作方式等研究。欧共体电子科技大学出版社AMT专业课程3.先进制造技术的内涵与体系结构定义先进制造技术是以提高综合效益为目的，以人为主体，以计算机技术为支柱，综合应用系统技术、自动化技术、信息、材料与工艺技术、能源与环保等高新技术以及现代系统管理技术，研究并改造制造过程作用于产品整个寿命周期的所有适用技术的总称。特点先进制造技术的集成性先进制造技术的系统性先进制造技术应用的广泛性先进制造技术的动态性先进制造技术的实用性电子科技大学出版社AMT专业课程CAD/CAM新型产业及市场需求带动（重大装备、高新技术产业、社会协调发展系统工程与管理信息技术激光新能源技术新材料技术优质、高效、低耗、清洁基础制造技术（基础制造技术）集成技术并行工程清洁生产技术PMC机器人技术数控技术质量与可靠性技术系统管理技术MRPⅡCIMS3.先进制造技术的内涵与体系结构体系结构电子科技大学出版社AMT专业课程面向制造的设计技术群产品/工艺设计计算机辅助设计工艺过程建模和仿真工艺规程设计系统工程基础快速成型技术并行工程制造工艺技术群材料生产工艺加工工艺联接与装配测试和检测环保技术维修技术其他信息技术接口技术集成技术人工智能数据库软件工程决策支持标准和框架数据标准工艺标准接口框架产品定义和标准检验标准机床和工具技术传感器和控制技术质量管理用户/供应商交互作用工作人员培训和教育全国监督和基准评测技术获取和利用主体技术群支撑技术群管理技术群3.先进制造技术的内涵与体系结构体系结构电子科技大学出版社AMT专业课程3.先进制造技术的内涵与体系结构体系结构图1-8先进制造技术体系结构之三相关支撑技术群制造工程设计技术群制造系统管理技术群物料处理方法及设备技术群先进制造技术电子科技大学出版社AMT专业课程1、先进设计技术先进设计方法模块化设计系统化设计价值工程模糊设计面向对象的设计反求工程并行设计绿色设计工业设计先进制造技术的分类动态分析与设计放断裂设计耐环境设计健壮设计维修设计和维修保障设计设计自动化技术有限元分析优化设计产品的造型设计工艺设计模拟仿真虚拟设计工程数据库产品可信性设计可靠性设计安全性设计电子科技大学出版社AMT专业课程2、先进制造工艺技术高效精密成型技术精密洁净铸造成形工艺精确高效塑性成形工艺优质高效焊接及切割技术优质低耗洁净热处理技术现代特种加工工艺高能束流加工（电子束、离子束、激光束）电加工（电解和电火花)超声波加工高亚水加工多种能源的组合加工高效高精度切削加工工