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先进制造系统主讲：马立红经济管理学院先进制造系统1先进制造系统总论2先进制造系统的基本原理3先进制造模式4先进设计技术5先进制造装备及技术6先进制造工艺技术7绿色设计与制造8制造系统的展望教材:《先进制造系统》，戴庆辉主编,机械工业出版社，2006年。参考教材：[1]刘飞主编，《先进制造系统》（修订版），中国科学技术出版社，2005年。[2]庄品等编著，《现代制造系统》，科学出版社，2005年。[3]罗振璧等编著，《现代制造系统》，机械工业出版社，2004年。课程考核方式•上课情况+考勤（20%）•实验（10%）•考试（70%）先进制造系统总论1制造与制造业的概念2制造业的发展和作用3我国制造业的现状4产品生命周期5先进制造系统的概念6先进制造模式的概念7先进制造技术的概念8制造工程学科制造与制造业的概念•狭义制造：是指产品的制造过程。就是指原材料在物理性质和化学性质上发生变化而转化为产品的过程。•广义制造：是指产品的全生命周期过程。（CIRP):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。制造与制造业的概念•Manufacturingisseriesofinterrelatedactivitiesandoperationsinvolvingthedesign,materialsselection,planning,production,qualityassurance,managementandmarketingoftheproductsofthemanufacturingindustries.广义制造包含了四个过程：•概念过程——产品设计、工艺设计、生产计划等•物理过程——加工、装配等•物质（原材料、毛坯和产品等）的转移过程•产品报废和再制造过程特点：全过程、大范围、高技术制造与制造业的概念制造与制造业的概念制造和加工的辨析加工：是指把原材料变换成产品的直接物理过程。制造与加工的比较：制造包含加工和装配。加工是制造中的关键活动之一，加工系统是制造系统的一个主要的子系统。制造与制造业的概念制造与生产辨析生产：原指人们使用工具来创造各种生产资料和生活资料的活动。现指把各种生产要素的输入转变为产品的输出过程。制造与生产的比较：•从词义描述的过程来看，生产系统是制造系统的一个子系统。•从词语使用范围来看，生产系统在使用范围上比制造系统大。制造较多的被用于工程技术领域；而生产更多的被用于经济管理领域。输入输出+-生产过程效益生产定义从系统的观点，生产可以定义为将生产要素转变成生产财富并创造效益的输入输出系统，见图1-1。生产财富有形（产品）无形（服务）图1-1生产的定义转变效率：生产率=输出/输入生产要素生产对象（原材料）生产资料（直接、间接）能源劳动力信息（知识、技能、情报…）资金制造业的内涵和构成•制造业是所有与制造有关的企业生产机构的总称。或者说，它是对原材料加工或再加工以及对零部件装配工业的总称。自来水的生产和供应业0.59电力蒸汽热水生产和供应业9.59煤气的生产和供应业0.16制造业79.68采掘业9.982002年全国工业构成表1-1第一、二、三产业的划分第一产业农业林业畜牧业渔业农、林、牧、渔第二产业采矿业制造业电力、燃气及水的生产和供应业建筑业第三产业交通运输、仓储和邮政业信息传输、计算机服务和软件业批发和零售业住宿和餐饮业金融业房地产业租赁和商务服务业科学研究、技术服务和地质勘查业水利、环境和公共设施管理业居民服务和其他服务业教育卫生、社会保障和社会福利业文化、体育和娱乐业公共管理和社会组织国际组织制造业行业分类及代码食品加工业01化学纤维制造业16食品制造业02橡胶制品业17饮料制造业03塑料制品业18烟草加工业04非金属矿物制品业19纺织业05黑色金属冶炼及压延加工业20服装及其他纤维制品制造业06有色金属冶炼及压延加工业21皮革、毛皮、羽绒及制品业07金属制品业（含日用金属制品业22木材加工及竹、藤、棕、草制品业08普通机械制造业23家具制造业09专用设备制造业24造纸及纸制品业10交通运输设备制造业25印刷业、记录媒介的复制11武器弹药制造业26文教体育用品制造业12电气机械及器材制造业27石油加工及炼焦业13电子及通信设备制造业28化学原料及化学制品制造业14仪器仪表及文化、办公用机械制造业29医药制造业（含生物制造业）15其他制造业30美国国家研究委员会（NCR）把制造企业分为物质企业和产品企业。制造业的发展和作用•古代制造业的发展（18世纪之前）•近代制造业的发展（18世纪至20世纪40年代）•现代制造业的发展（20世纪40年代至今）工具化机械化电气化自动化电脑化/网络化/信息化知识化Manufacturingtechnologyhasdevelopedformanyyears.Overtheseyears,ithasgonethroughmanychangesandprogressedthefollowingstages:1.Befor1770:craftspeoplewithanvilandhammer.AblacksmithworkingironwithahammerandanvilAlathefrom1911showingcomponentparts.2.1770:constructionofsimpleproductionmachinesandmechanizationstarted.3.Attheturnof20thcentury:fixedautomaticmechanismsandtransferlinesformassproductioncomealong.•3.Attheturnof20thcentury:fixedautomaticmechanismsandtransferlinesformassproductioncomealong.1913FordModelTassemblyline4.Next:machiningtoolswithsampleautomaticcontrol.5.1952:theintroductionofnumericalcontrol(NC)openedanewerainautomation.6.Next:computerizednumericalcontrol(CNC)formachinetools.copyingmachinestylusmastercopyplugboardcontroller7.1961:industrialrobotsweredevelopedwithCNCsystem.8.Present:afullyautomaticfactorywithFMS,CAD/CAMtechniques.世界制造中心的三次转移•世界制造中心的产生1760~1850英国•世界制造中心的第一次转移1851~1900德国•世界制造中心的第二次转移1879~1930美国•世界制造中心的第三次转移20世纪70年代中后期日本世界制造中心的三次转移世界制造中心三次转移的分析•世界制造中心转移呈现加速的趋势•世界制造中心转移并不总伴随着世界科技中心的转移•要保持世界制造强国的地位，首先要保持世界制造业科学技术的领先地位•世界制造中心的转移使一些国家实现了跨越式的发展制造业的作用•制造业对人类文明发展有极为重要的影响•制造业是创造社会财富的支柱产业•制造业是发展高新技术的载体和动力制造业是发展现代物质文明的基础，是国防安全的保障；是国民经济的主体和支柱，是国家工业化、现代化建设的动力源；是技术进步的主要舞台，是在国际竞争中取胜的法宝。制造业不是夕阳工业(1)1.美国的教训1)上个世纪70年代,美国不重视制造业,把制造业称为“夕阳工业”,结果导致美国80年代的经济衰退。2)80年代后期，美国的一些国会议员、政府要员纷纷要求政府出面，协调和支持制造产业的发展，1991年，布什政府期间，美国白宫科学技术政策办公室发表了总数为22项的美国国家关键技术，其中制造技术占4项，标志着美国科技政策的转变。3)克林顿上台后，对制造业大力支持，他把先进制造技术列为六大国防关键技术之首。结果美国在机械工业、汽车工业、航空工业及信息产业等方面取得了明显的进展，使美国的经济连续8年取得了2-3%的增长率，而且还同时保持低通胀率和低失业率。这就是克林顿虽发生丑闻而未被弹劾的主要原因。2.日本的经验1）在上个世纪70-80年代，日本非常重视制造业，特别大抓了汽车制造和微电子制造，结果日本的汽车和家用电器占领了全世界的市场，特别是大举进入了美国市场。2）日本的微电子芯片成为美国高技术产品的关键元件。1991年海湾战争结束后，日本人说美国赢得这场战争是依靠的日本的芯片，是“日本的芯片打败了伊拉克的钢片”。1.2.2制造业在国民经济中的地位1963年1983年美日两国汽车产量在世界市场所占份额美日两国汽车产量变化3.东南亚经济危机的启示1）1998年爆发的东南亚经济危机，从另一个侧面反映了一个国家发展制造业的重要。一个国家，如果把经济的基础放在股票、旅游、金融、房地产、服务业上，而无自己的制造业，这个国家的经济就容易形成泡沫经济，一有风吹草动就会产生经济危机。2）新加坡、台湾都有自己的制造业，因此受经济危机的影响小一些。4.瑞士依靠什么使人均产值居世界第一？1）瑞士是一个仅700万人口的小国，但瑞士的制造业十分发达，瑞士的精密机械产品的出口量是我国的8倍，瑞士的手表世界第一，连小小的军刀，也风靡全世界。2）现在瑞士的年人均国民生产总值达到4.3万美元以上,居世界第一。我国制造业的现状我国制造业的成就制造业已成为国家的命脉•制造业是国民经济的产业主体和物质基础•制造业是带动我国经济高速增长的发动机•制造业是我国吸纳劳动就业的重要市场•制造业是我国扩大出口的关键产业我国已跻身世界制造大国行列•提供重大成套装备能力不断提高•制造业总体规模已居世界第四位•各具特色的装备制造业集中的逐渐形成我国制造业的现状我国制造业的问题制造系统的问题•劳动生产率和工业增加值率低•我国制造业处于全球产业链的低端•技术创新能力十分薄弱•制造业的机构不尽合理制造模式的问题•企业体制的不适应•经营理念的不适应•生产管理手段的不适应•企业组织结构的不适应制造技术的问题•设计技术•制造工艺与装备•制造过程自动化产品生命周期制造业产品的分类•按产品的宏观用途可分为生产资料和生活资料；•按产品的构成形态可分为离散式产品、流程式产品和混合式产品。我们主要讨论离散式产品的制造系统。产品生命周期机械电子制造业的产品•金属制品•专用设备•普通机械•交通运输机械•电气机械及器材•电子及通讯设备•仪器仪表及文化办公用机械•产品品种：企业生产不同产品的种类数。•产品批量：大量生产成批生产单件生产产品生命周期产品的品种和批量U라인이퀄라인S라인W라인원형라인미가공품완성품미가공품완성품미가공품완성품未加工品完成品未加工品完成品完成品未加工品二字形生产线U生产线S生产线W生产线圆形生产线大量生产LLLLLLLLLL车工班LLLLMMMMDDDDDGGGGGPPAAA发货和收货装配涂漆班Cellular2MLCellular1Cellular3Cellular5Cellular4成批生产LLLLLLLLLLMMMMDDDDDDDDGGGGGGPPAAA发货和收货装配涂漆班车工班磨工班钻工班碾磨班成批生产制造对象制造场所完成品物料人工具、设备单件生产引入期成长期成熟期衰退期年销售额年利润产品生命周期产品市场生命周期产品生命周期产品全生命周期•产品全生命周期是指一个产品从构思到出生、从报废到再生的全过程，又称产品自然生命周期，通常简称为产品生命周期。•包括产品计划、产品设计、产品制造、产品销售、产品使用和产品报废（包括处理与再制造）。先进制造系统的概念系统的定义和特性•系统的定义具有特定功能的、由若干相互联系的要素组成的一个整体。•系统的特性集合性层次性有界性相