第1章先進(jìn)制造技術(shù)概論12331.1先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展1.2先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)

1.3先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢返回第1章先進(jìn)制造技術(shù)概論12331.1先進(jìn)制造技術(shù)的1.1

先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)(AdvancedManufacturingTechnology,AMT)這一概念是美國于20世紀(jì)80年代末期提出來的,其根本原因是由于美國競爭力不斷減弱,貿(mào)易逆差劇增,許多美國原來占絕對優(yōu)勢的產(chǎn)品都在競爭中輸給日本。為此,美國政府和企業(yè)界投入巨資,組織大量專家進(jìn)行研究和分析,得出的結(jié)論是:“振興美國經(jīng)濟(jì)的出路在于振興美國的制造業(yè)”,“經(jīng)濟(jì)競爭歸根到底是制造技術(shù)和制造能力的競爭”。因而,美國政府采取了一系列措施:1988年投資進(jìn)行大規(guī)模的“21世紀(jì)制造業(yè)戰(zhàn)略的研究”;克林頓總統(tǒng)也于1993年2月發(fā)表專題報告,提出“要促進(jìn)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展”;成立國家級、地區(qū)級、大學(xué)和企業(yè)等各種層次的先進(jìn)制造技術(shù)協(xié)調(diào)、推廣和應(yīng)用研究中心。下一頁返回1.1先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)(Advance1.1

先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展這些措施收到了良好的效果,如美國汽車制造水平大幅度提高,產(chǎn)量重新超過日本;總結(jié)并提出了一系列先進(jìn)制造技術(shù)的新理論,如并行工程、精益生產(chǎn)、敏捷制造等。自從美國提出先進(jìn)制造技術(shù)這一概念以來,日本、西歐各國以及亞洲各新興工業(yè)國家也相繼做出了響應(yīng),紛紛將先進(jìn)制造技術(shù)列為國家的高新技術(shù)和優(yōu)先發(fā)展項目。1.1.2先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展概況1.美國在促進(jìn)AMT的發(fā)展方面,美國走在世界的前面。20世紀(jì)90年代以來,其制定和實施了一系列發(fā)展AMT的科技政策、戰(zhàn)略和規(guī)劃。(1)六點行動上一頁下一頁返回1.1先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展這些措施收到了良好的效果,如1.1

先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展美國20世紀(jì)90年代科技政策的特點是:重視產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展,以制造業(yè)為中心,注重技術(shù)推廣,強(qiáng)調(diào)產(chǎn)業(yè)整體技術(shù)水平和市場競爭能力的提高。美國總統(tǒng)克林頓關(guān)于發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)提出六點行動:①對先進(jìn)制造技術(shù)的研究開發(fā)提供更多的資助,開發(fā)新汽車和新建筑技術(shù);②支持敏捷制造;③建立全國制造技術(shù)推廣中心網(wǎng);④促進(jìn)本地區(qū)建立技術(shù)聯(lián)盟;⑤促進(jìn)制造工程教育的發(fā)展;⑥促進(jìn)考慮環(huán)境的制造技術(shù)的發(fā)展。(2)先進(jìn)制造技術(shù)計劃上一頁下一頁返回1.1先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展美國20世紀(jì)90年代科技政策1.1

先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展1993年,美國政府批準(zhǔn)了由聯(lián)邦科學(xué)、工程與技術(shù)協(xié)調(diào)委員會(FCCSET)主持實施的AMT計劃。1994年,美國商務(wù)部國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所(NIST)發(fā)起了面向制造應(yīng)用的系統(tǒng)集成(SystemsIntegrationforManufacturingApplications,SIMA)計劃,該計劃屬于美國政府實施的高性能計算與通信(HPCC)計劃的一部分。NIST的所有7個實驗室均參加了SIMA計劃。該計劃主要研究開發(fā)能夠提高制造系統(tǒng)集成水平的相關(guān)技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn),到1995年,其已經(jīng)開發(fā)、測試和演示驗證了能將支持設(shè)計、規(guī)劃和生產(chǎn)等企業(yè)活動的各種軟件應(yīng)用集成在一起的集成技術(shù)。利用這些集成技術(shù),再結(jié)合網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)來改造企業(yè)的制造系統(tǒng),使它們成為模塊化、開放式、可重構(gòu)和智能化的系統(tǒng)。該計劃的研究領(lǐng)域包括:上一頁下一頁返回1.1先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展1993年,美國政府批準(zhǔn)了由1.1

先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展①制造系統(tǒng)環(huán)境,包括面向設(shè)計的信息協(xié)議、適用于電子元件信息交換的電子商務(wù)、框架集成、制造企業(yè)集成、生產(chǎn)/產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、快速反應(yīng)制造、供應(yīng)鏈集成、面向制造的虛擬環(huán)境及可視化等15個項目。②標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)環(huán)境(SDE),包括應(yīng)用協(xié)議開發(fā)環(huán)境、產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)(StandardfortheExchangeofProductModelData,STEP)一致性測試和STEP實施原型3個項目。③試驗平臺與技術(shù)轉(zhuǎn)讓環(huán)境(TTTE),包括先進(jìn)制造系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)測試平臺、適用于評價與優(yōu)化產(chǎn)品和工藝設(shè)計的分析工具等9個項目。(4)敏捷制造使能技術(shù)戰(zhàn)略發(fā)展計劃上一頁下一頁返回1.1先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展①制造系統(tǒng)環(huán)境,包括面向設(shè)1.1

先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展1995年11月,美國正式發(fā)布了敏捷制造使能技術(shù)戰(zhàn)略發(fā)展計劃(TechnologiesEnablingAgileManufacturingStrategicPlan,TEAM),其每年投資3000萬美元,該計劃到1999年結(jié)束。美國國防部、美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所、美國國家科學(xué)基金會等部門都參加了TEAM計劃的實施。另外,,有3000多家私營企業(yè)、60多家公司、16所大學(xué)和國際財團(tuán)以及許多政府機(jī)構(gòu)直接參與了此項計劃。2.德國德國是世界制造業(yè)的傳統(tǒng)強(qiáng)國,以良好的質(zhì)量和生產(chǎn)工藝聞名于世。制造業(yè)是德國重要的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)部門,其機(jī)械產(chǎn)品在國際市場上享有盛譽,產(chǎn)品占世界同類產(chǎn)品的1/5左右,研發(fā)獲得的發(fā)明專利數(shù)量居世界首位。上一頁下一頁返回1.1先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展1995年11月,美國正式發(fā)1.1

先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展3.日本為繼續(xù)保持經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國地位和經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展勢頭,日本決定通過發(fā)展本國尖端技術(shù)、開拓現(xiàn)有技術(shù)來開發(fā)新產(chǎn)品、新工藝,創(chuàng)造新市場和新產(chǎn)業(yè),力爭成為一個以創(chuàng)造性科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)的國家。對于先進(jìn)的、將成為競爭熱點的預(yù)競爭力(Pre-competitive)以及能加強(qiáng)國家未來工業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)的計劃,其主要由政府統(tǒng)一規(guī)劃和協(xié)調(diào)。從20世紀(jì)80年代末期開始,日本相繼出臺了4項重大計劃,即:(1)智能制造系統(tǒng)計劃智能制造系統(tǒng)(IntelligentManufacturingSystem,IMS)計劃是日本通產(chǎn)省(MITI)于1989年發(fā)起的一項國際合作研究計劃,美國、加拿大、澳大利亞、歐共體和歐洲自由貿(mào)易聯(lián)盟等國家和地區(qū)組織紛紛加入進(jìn)來.上一頁下一頁返回1.1先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展3.日本上一頁下一頁返回1.1

先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展它是迄今為止制造業(yè)領(lǐng)域內(nèi)最大的一項國際合作研究,其目標(biāo)是全面展望21世紀(jì)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢,先行開發(fā)下一代制造技術(shù),以解決全球制造業(yè)面臨的共同問題,如提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能,促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化,改善地球環(huán)境,推動全球制造、信息制造技術(shù)的體系化和標(biāo)準(zhǔn)化,快速響應(yīng)制造業(yè)的全球化等。該計劃先后經(jīng)歷了可行性研究(1992—1994年)和全面實施(1995—2005年)兩個階段。(2)未來計劃1996年,日本文部省下屬的日本科學(xué)振興會(JSPS)發(fā)起未來計劃(FutureProgram)。⑤通過將生命科學(xué)與化學(xué)技術(shù)的集成來生產(chǎn)新型材料(6個課題)。(3)風(fēng)險企業(yè)型實驗室計劃1995年,日本文部省發(fā)起風(fēng)險企業(yè)型實驗室計劃。該計劃的主要目的是促進(jìn)創(chuàng)新性研究開發(fā)活動,為新工業(yè)和風(fēng)險企業(yè)培養(yǎng)年輕的科技人才。上一頁下一頁返回1.1先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展它是迄今為止制造業(yè)領(lǐng)域內(nèi)最大1.1

先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展該計劃共資助了21所日本著名國立大學(xué)的實驗室,這些實驗室的研究領(lǐng)域以微型機(jī)械制造、虛擬現(xiàn)實硬件與軟件技術(shù)、毫微米技術(shù)等為主。(4)促進(jìn)創(chuàng)新性工業(yè)技術(shù)研究開發(fā)計劃1995年,日本通產(chǎn)省新能源與工業(yè)技術(shù)開發(fā)組織(NEDO)發(fā)起促進(jìn)創(chuàng)新性工業(yè)技術(shù)研究開發(fā)計劃(NewIndustryCreativeTypeTechnologyR&DPromotionProgram)。4.英國英國政府在支持工程和技術(shù)規(guī)劃(EngineeringandTechnologyProgramme)及制造系統(tǒng)工程(ManufacturingSystemEngineering)研究方面開展了如下先進(jìn)制造技術(shù)研究:上一頁下一頁返回1.1先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展該計劃共資助了21所日本著名1.1

先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展5.韓國1991年年底,韓國政府提出了極先進(jìn)技術(shù)國家計劃(HighlyAdvancedNationalProject,HANP),由韓國科技部、工商部、能源部和交通部聯(lián)合實施。該計劃的目標(biāo)是:到2000年把韓國的技術(shù)實力提高到世界一流工業(yè)發(fā)達(dá)國家水平。這一計劃包括先進(jìn)制造系統(tǒng)、新能源、電氣車輛、人機(jī)接口技術(shù)等7個大項目,其中先進(jìn)制造系統(tǒng)的含義是將市場需求、設(shè)計、制造和銷售等集成在一起的系統(tǒng)。先進(jìn)制造系統(tǒng)項目從1992年12月開始實施,為期10年,共分3個部分:基礎(chǔ)技術(shù),開發(fā)集成化的開放式系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)以及系統(tǒng)性能評價方法;下一代加工系統(tǒng),開發(fā)下一代加工設(shè)備、機(jī)械技術(shù)與生產(chǎn)工藝技術(shù);電子產(chǎn)品的裝配和檢驗技術(shù),開發(fā)下一代印刷版裝配和檢驗技術(shù)、高性能裝配機(jī)構(gòu)和制造系統(tǒng)、系統(tǒng)操作集成技術(shù)和智能技術(shù)等。上一頁返回1.1先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展5.韓國上一頁返回1.2

先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)1.2.1先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和特點隨著社會需求個性化、多樣化的發(fā)展,生產(chǎn)規(guī)模沿小批量→大批量→多品種變批量的方向發(fā)展,以及以計算機(jī)為代表的高技術(shù)和現(xiàn)代化管理技術(shù)的引入、滲透與融化,不斷地改變著傳統(tǒng)制造技術(shù)的面貌和內(nèi)涵,從而形成了先進(jìn)制造技術(shù)。1.先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵目前對先進(jìn)制造技術(shù)尚沒有一個明確的、一致公認(rèn)的定義,經(jīng)過近年來對發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)方面開展的工作,通過對其特征的分析研究,可以認(rèn)為:先進(jìn)制造技術(shù)是制造業(yè)不斷吸收信息技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)的成果,是將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)乃至回收的制造全過程,以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔和靈活生產(chǎn),提高對動態(tài)多變的市場的適應(yīng)能力和競爭能力的制造技術(shù)的總稱。下一頁返回1.2先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)1.2.1先進(jìn)制造技術(shù)1.2

先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)2.先進(jìn)制造技術(shù)的特點(1)先進(jìn)制造技術(shù)的實用性先進(jìn)制造技術(shù)最重要的特點在于,它首先是一項面向工業(yè)應(yīng)用,具有很強(qiáng)實用性的新技術(shù)。先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展過程、其應(yīng)用于制造全過程的范圍和其達(dá)到的目標(biāo)與效果,無不反映這是一項應(yīng)用于制造業(yè),并對制造業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展可以起重大作用的實用技術(shù)。先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展往往是針對某一具體的制造業(yè)(如汽車制造、電子工業(yè))的需求而發(fā)展起來的先進(jìn)、適用的制造技術(shù),具有明確需求導(dǎo)向的特征;先進(jìn)制造技術(shù)不是以追求技術(shù)的高新為目的,而是注重產(chǎn)生最好的實踐效果,以提高效益為中心,以提高企業(yè)的競爭力、促進(jìn)國家經(jīng)濟(jì)增長和增強(qiáng)國家綜合實力為目標(biāo)。(2)先進(jìn)制造技術(shù)應(yīng)用的廣泛性上一頁下一頁返回1.2先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)2.先進(jìn)制造技術(shù)的特點1.2

先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)先進(jìn)制造技術(shù)相對傳統(tǒng)制造技術(shù)在應(yīng)用范圍上的一個很大不同點在于,傳統(tǒng)制造技術(shù)通常只是指各種將原材料變成成品的加工工藝,而先進(jìn)制造技術(shù)雖然仍大量應(yīng)用于加工和裝配過程中,但由于其組成中包括了設(shè)計技術(shù)、自動化技術(shù)、系統(tǒng)管理技術(shù),因而則將其綜合應(yīng)用于制造的全過程,覆蓋了產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)準(zhǔn)備、加工與裝配、銷售使用、維修服務(wù)甚至回收再生的整個過程。(3)先進(jìn)制造技術(shù)的動態(tài)特征由于先進(jìn)制造技術(shù)本身是針對一定的應(yīng)用目標(biāo),不斷地吸收各種高新技術(shù)逐漸形成和發(fā)展的新技術(shù),因而其內(nèi)涵不是絕對的、一成不變的。反映在不同的時期,先進(jìn)制造技術(shù)有其自身的特點;反映在不同的國家和地區(qū),先進(jìn)制造技術(shù)有其本身重點發(fā)展的目標(biāo)和內(nèi)容,并通過重點內(nèi)容的發(fā)展以實現(xiàn)這個國家和地區(qū)制造技術(shù)的跨越式發(fā)展。上一頁下一頁返回1.2先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)先進(jìn)制造技術(shù)相對傳統(tǒng)制造1.2

先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)(4)先進(jìn)制造技術(shù)的集成性傳統(tǒng)制造技術(shù)的學(xué)科、專業(yè)單一獨立,相互間的界限分明;先進(jìn)制造技術(shù)由于專業(yè)和學(xué)科間的不斷滲透、交叉、融合,界線逐漸淡化甚至消失,技術(shù)趨于系統(tǒng)化、集成化,并已發(fā)展成為集機(jī)械、電子、信息、材料和管理技術(shù)為一體的新型交叉學(xué)科,因此可以稱其為“制造工程”。(5)先進(jìn)制造技術(shù)的系統(tǒng)性傳統(tǒng)制造技術(shù)一般只能駕馭生產(chǎn)過程中的物質(zhì)流和能量流。隨著微電子、信息技術(shù)的引入,先進(jìn)制造技術(shù)還能駕馭信息生成、采集、傳遞、反饋、調(diào)整的流動過程。(6)先進(jìn)制造技術(shù)強(qiáng)調(diào)的是實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)上一頁下一頁返回1.2先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)(4)先進(jìn)制造技術(shù)的集成1.2

先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)先進(jìn)制造技術(shù)的核心是優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔等基礎(chǔ)制造技術(shù),它是從傳統(tǒng)的制造工藝發(fā)展起來的,并與新技術(shù)實現(xiàn)了局部或系統(tǒng)集成,其重要的特征是實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)。(7)先進(jìn)制造技術(shù)最終目標(biāo)是要提高對動態(tài)多變的產(chǎn)品市場的適應(yīng)能力和競爭能力為確保生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益持續(xù)穩(wěn)步的提高能對市場變化做出更敏捷的反應(yīng),以及對最佳技術(shù)效益的追求,以提高企業(yè)的競爭能力,先進(jìn)制造技術(shù)比傳統(tǒng)的制造技術(shù)更加重視技術(shù)與管理的結(jié)合,更加重視制造過程組織和管理體制的簡化以及合理化,從而產(chǎn)生了一系列先進(jìn)的制造模式。隨著世界自由貿(mào)易體制的進(jìn)一步完善,以及全球交通運輸體系和通信網(wǎng)絡(luò)的建立,制造業(yè)將形成全球化與一體化的格局,新的先進(jìn)制造技術(shù)也必將成為全球化的模式。上一頁下一頁返回1.2先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)先進(jìn)制造技術(shù)的核心是優(yōu)質(zhì)1.2

先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)1.2.2先進(jìn)制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)及其分類1.先進(jìn)制造技術(shù)體系結(jié)構(gòu)先進(jìn)制造技術(shù)是一個多學(xué)科體系,其自身具有復(fù)雜的體系結(jié)構(gòu),因此,人們對先進(jìn)制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)認(rèn)識也不統(tǒng)一。(1)AMST多層次先進(jìn)制造技術(shù)體系A(chǔ)MST提出的由多層次技術(shù)群構(gòu)成的體系結(jié)構(gòu)強(qiáng)調(diào)先進(jìn)制造技術(shù)從基礎(chǔ)制造技術(shù)、新型制造單元技術(shù)到先進(jìn)制造集成技術(shù)的發(fā)展過程,AMST體系結(jié)構(gòu)如圖1.1所示。上一頁下一頁返回1.2先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)1.2.2先進(jìn)制造技術(shù)1.2

先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)1994年年初,美國聯(lián)邦科學(xué)、工程和技術(shù)協(xié)調(diào)委員會(FCCSET)下屬的工業(yè)和技術(shù)委員會先進(jìn)制造技術(shù)工作組做出了有關(guān)制造技術(shù)的分類目錄,這是對先進(jìn)制造技術(shù)內(nèi)涵的首次較系統(tǒng)的說明。根據(jù)這一定義,先進(jìn)制造技術(shù)主要包括以下三個技術(shù)群:①主體技術(shù)群;②支撐技術(shù)群;③制造基礎(chǔ)設(shè)施(制造技術(shù)環(huán)境)。上述三部分相互聯(lián)系,相互促進(jìn),組成一個完整的體系,每一部分均不可缺少,否則就很難發(fā)揮預(yù)期的整體功能效益。FCCSET先進(jìn)制造技術(shù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及主要內(nèi)容如圖1.2所示。上一頁下一頁返回1.2先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)1994年年初,美國聯(lián)邦1.2

先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)2.先進(jìn)制造技術(shù)的分類先進(jìn)制造技術(shù)橫跨多個學(xué)科,主要可以概括為以下幾個方面:先進(jìn)設(shè)計技術(shù)、先進(jìn)制造工藝技術(shù)、制造自動化技術(shù)、先進(jìn)制造模式和先進(jìn)生產(chǎn)管理技術(shù)。(1)先進(jìn)設(shè)計技術(shù)先進(jìn)設(shè)計技術(shù)是在傳統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上繼承和發(fā)展起來的,是一門多專業(yè)、多學(xué)科相互交叉的綜合性很強(qiáng)的基礎(chǔ)技術(shù)科學(xué)。其定義如下:先進(jìn)設(shè)計技術(shù)是根據(jù)產(chǎn)品功能要求和市場競爭(時間、質(zhì)量、價格等)的需要,應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)和科學(xué)知識,經(jīng)過設(shè)計人員創(chuàng)造性思維、規(guī)劃和決策,制訂可以用于制造的方案,并使方案付諸實施的技術(shù),它包括了有關(guān)的各項工程技術(shù),如計算機(jī)輔助設(shè)計、計算機(jī)輔助工程、計算機(jī)輔助工藝設(shè)計、反求工程、模塊化設(shè)計、動態(tài)設(shè)計、可靠性設(shè)計和優(yōu)化設(shè)計等。上一頁下一頁返回1.2先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)2.先進(jìn)制造技術(shù)的分類1.2

先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)(2)先進(jìn)制造工藝技術(shù)先進(jìn)制造工藝技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的核心和基礎(chǔ),任何高級的自動控制系統(tǒng)都無法取代先進(jìn)制造工藝技術(shù)的作用。美國國防關(guān)鍵技術(shù)計劃指出:“制造工藝是將先進(jìn)技術(shù)轉(zhuǎn)化為可靠、經(jīng)濟(jì)、精良武器裝備的關(guān)鍵?！彪S著機(jī)械工業(yè)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,機(jī)械制造工藝的內(nèi)涵和面貌不斷發(fā)生變化,而且變化和發(fā)展速度越來越快:常規(guī)工藝不斷優(yōu)化并得到普及,新型加工方法不斷出現(xiàn)和發(fā)展。目前,主要的新型加工方法類型有精密加工和超精密加工、超高速加工、微細(xì)加工、特種加工及高密度能源加工、快速原型技術(shù)、新型材料加工、大件及超大件加工和復(fù)合加工等加工方法。(3)制造自動化技術(shù)上一頁下一頁返回1.2先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)(2)先進(jìn)制造工藝技術(shù)上1.2

先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)制造自動化是指在廣義的制造過程所有環(huán)節(jié)中采用自動化技術(shù),實現(xiàn)制造全過程的自動化。制造自動化技術(shù)就是研究對制造過程的規(guī)劃、運作、管理、組織、控制與協(xié)調(diào)優(yōu)化等的自動化技術(shù),以使產(chǎn)品制造過程實現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、靈活和清潔的目標(biāo)。其主要包括數(shù)控技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、自動化加工裝備技術(shù)、物流系統(tǒng)及輔助過程自動化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)制造技術(shù)、傳感技術(shù)、自動檢測技術(shù)、信號處理和識別技術(shù)、制造過程監(jiān)測與控制技術(shù)等方面。(4)先進(jìn)制造模式和先進(jìn)生產(chǎn)管理技術(shù)先進(jìn)制造模式是應(yīng)用與推廣先進(jìn)制造的組織方式,它以獲取生產(chǎn)有效性為首要目標(biāo),以制造資源快速有效集成為基本原則,其工作重點在于組織的創(chuàng)新和人的因素的發(fā)揮。上一頁下一頁返回1.2先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)制造自動化是指在廣義的制1.2

先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)先進(jìn)制造模式包括精益生產(chǎn)(LP)、計算機(jī)集成制造(CIM)、敏捷制造(AM)、智能制造(IM)等。先進(jìn)生產(chǎn)管理技術(shù)是企業(yè)中采取的各種計劃、組織、控制及協(xié)調(diào)的方法和技術(shù)的總稱,包括生產(chǎn)信息管理(PMM)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)和工裝流程管理(WPM)等。上一頁返回1.2先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)先進(jìn)制造模式包括精益生產(chǎn)1.3

先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢1.“數(shù)”是發(fā)展的核心“數(shù)”是指制造領(lǐng)域的數(shù)字化,它包含數(shù)字化設(shè)計、數(shù)字化制造和數(shù)字化控制。對數(shù)字化制造企業(yè)而言,各種信息(如圖形、數(shù)據(jù)、知識、技能,等等)均以數(shù)字形式通過網(wǎng)絡(luò)在企業(yè)內(nèi)傳遞,在多種數(shù)字化技術(shù)的支持下,企業(yè)對產(chǎn)品信息、工藝信息與資源信息進(jìn)行分析、規(guī)劃與重組,實現(xiàn)對產(chǎn)品設(shè)計和產(chǎn)品功能及對加工過程與生產(chǎn)組織過程的仿真或完成原型制造,從而實現(xiàn)生產(chǎn)過程的快速重組和對市場的快速反應(yīng)。對全球制造業(yè)而言,在數(shù)字化制造環(huán)境下,用戶借助網(wǎng)絡(luò)發(fā)布信息,各類企業(yè)通過網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用電子商務(wù),實現(xiàn)優(yōu)勢互補,形成動態(tài)聯(lián)盟,迅速協(xié)同設(shè)計并制造出相應(yīng)的產(chǎn)品。2.“精”是發(fā)展的關(guān)鍵“精”是指加工精度及其發(fā)展。20世紀(jì)初,超精密加工的誤差是10μm,20世紀(jì)七八十年代為0.01μm,現(xiàn)在僅為0.001μm,即1nm。下一頁返回1.3先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢1.“數(shù)”是發(fā)展的核心下一頁返1.3

先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢從海灣戰(zhàn)爭、科索沃戰(zhàn)爭,到阿富汗戰(zhàn)爭、伊拉克戰(zhàn)爭,武器的命中率越來越高,其實質(zhì)就是武器越來越“精”,也可以說,關(guān)鍵就是打“精度”戰(zhàn)?，F(xiàn)代超精密機(jī)械對精度要求極高,如人造衛(wèi)星的儀表軸承,其圓度、圓柱度、表面粗糙度等均達(dá)到納米級;基因操作機(jī)械其移動距離為納米級,移動精度為0.1nm;細(xì)微加工、納米加工技術(shù)可達(dá)納米以下的要求,如果借助于掃描隧道顯微鏡與原子力顯微鏡的加工,則可達(dá)0.1nm。至于微電子芯片的制造,有所謂的“三超”:3.“極”是發(fā)展的焦點“極”就是極端條件,是指生產(chǎn)特需產(chǎn)品的制造技術(shù)必須達(dá)到“極”的要求。例如,能在高溫、高壓、高濕、強(qiáng)沖擊、強(qiáng)磁場、強(qiáng)腐蝕等條件下工作,或有高硬度、大彈性等特點,或極大、極小、極厚、極薄、奇形怪狀的產(chǎn)品等,都屬于特需產(chǎn)品。“微機(jī)電系統(tǒng)”就是其中之一,這是工業(yè)發(fā)達(dá)國家高度關(guān)注的一項前沿科技,亦即所謂微系統(tǒng)微制造.上一頁下一頁返回1.3先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢從海灣戰(zhàn)爭、科索沃戰(zhàn)爭,到阿富1.3

先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢?！拔C(jī)電系統(tǒng)”用途十分廣泛,其在信息領(lǐng)域中用于分子存儲器、原子存儲器、芯片加工設(shè)備;在生命領(lǐng)域中用于克隆技術(shù)、基因操作系統(tǒng)、蛋白質(zhì)追蹤系統(tǒng)、小生理器官處理技術(shù)、分子組件裝配技術(shù);在軍事武器中用于精確制導(dǎo)技術(shù)、精確打擊技術(shù)、微型慣性平臺、微光學(xué)設(shè)備;在航空航天領(lǐng)域中用于微型飛機(jī)、微型衛(wèi)星、“納米”衛(wèi)星(0.1kg以內(nèi));在微型機(jī)器人領(lǐng)域中用于各種醫(yī)療手術(shù)、管道內(nèi)操作、竊聽與收集情報。此外,其還用于微型測試儀器、微傳感器、微顯微鏡、微溫度計、微儀器,等等?！拔C(jī)電系統(tǒng)”可以完成特種動作與實現(xiàn)特種功能,乃至可以溝通微觀世界與宏觀世界,其深遠(yuǎn)意義難以估量。4.“自”是發(fā)展的條件“自”就是自動化,它是減輕、強(qiáng)化、延伸或取代人的有關(guān)勞動的技術(shù)或手段。自動化總是伴隨有關(guān)機(jī)械或工具來實現(xiàn)的。上一頁下一頁返回1.3先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢?！拔C(jī)電系統(tǒng)”用途十分廣泛,1.3

先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢可以說,機(jī)械是一切技術(shù)的載體,也是自動化技術(shù)的載體。第一次工業(yè)革命以機(jī)械化這種形式的自動化來減輕、延伸或取代人的有關(guān)體力勞動,第二次工業(yè)革命即電氣化進(jìn)一步促進(jìn)了自動化的發(fā)展。5.“集”是發(fā)展的方法“集”就是集成化。目前“集”主要包括以下幾方面的內(nèi)容:①現(xiàn)代技術(shù)的集成。如機(jī)電一體化,它是高技術(shù)裝備的基礎(chǔ)。②加工技術(shù)的集成。特種加工技術(shù)及其裝備,如激光加工、高能束加工、電加工,等等。③企業(yè)的集成,即管理的集成,包括生產(chǎn)信息、功能和過程的集成,也包括企業(yè)內(nèi)部的集成和企業(yè)外部的集成。上一頁下一頁返回1.3先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢可以說,機(jī)械是一切技術(shù)的載體,1.3

先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢6.“網(wǎng)”是發(fā)展的道路“網(wǎng)”就是網(wǎng)絡(luò)化。制造技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化是先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的必由之路。制造業(yè)在市場競爭中面臨多方的壓力:采購成本不斷提高,產(chǎn)品更新速度加快,市場需求不斷變化,全球化所帶來的沖擊日益加強(qiáng),等等。企業(yè)要避免這一系列問題,就必須在生產(chǎn)組織上實行某種深刻的變革,拋棄傳統(tǒng)的“小而全”與“大而全”的“夕陽技術(shù)”,把力量集中在自己最有競爭力的核心業(yè)務(wù)上?？茖W(xué)技術(shù)特別是計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,使這種變革的需要成為可能。制造技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化會導(dǎo)致一種新的制造模式形成,即虛擬制造組織,這是由地理上異地分布和組織上平等獨立的多個企業(yè),在談判協(xié)商的基礎(chǔ)上,建立密切合作關(guān)系,形成動態(tài)的“虛擬企業(yè)”或動態(tài)的“企業(yè)聯(lián)盟”。此時,各企業(yè)可致力于自己的核心業(yè)務(wù),實現(xiàn)優(yōu)勢互補及資源優(yōu)化動態(tài)組合與共享。7.“智”是發(fā)展的前景上一頁下一頁返回1.3先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢6.“網(wǎng)”是發(fā)展的道路上一頁下1.3

先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢7.“智”是發(fā)展的前景“智”就是智能化。制造技術(shù)的智能化是制造技術(shù)發(fā)展的前景。近20年來,制造系統(tǒng)正在由原先的能量驅(qū)動型轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔Ⅱ?qū)動型,這就要求制造系統(tǒng)不但要具備柔性,而且還要表現(xiàn)出某種智能,以便應(yīng)對大量復(fù)雜信息的處理、瞬息萬變的市場需求和激烈競爭的復(fù)雜環(huán)境,因此智能制造越來越受到重視。8.“綠”是發(fā)展的必然“綠”就是“綠色”制造。人類必須從各方面促使自身的發(fā)展與自然界和諧一致,制造技術(shù)也不例外。上一頁下一頁返回1.3先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢7.“智”是發(fā)展的前景上一頁下1.3

先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢制造業(yè)的產(chǎn)品從構(gòu)思到設(shè)計、制造、銷售、使用與維修,直到回收、再制造等各階段,都必須充分顧及環(huán)境保護(hù)與改善,其不僅考慮要保護(hù)與改善自然環(huán)境,還要保護(hù)與改善社會環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境以及生產(chǎn)者的身心健康,并在此前提下制造出價廉、物美、供貨期短、售后服務(wù)好的產(chǎn)品。作為“綠色”制造,產(chǎn)品必須力求同用戶的工作、生活環(huán)境相適應(yīng),給人以高尚的精神享受,體現(xiàn)物質(zhì)文明與精神文明的高度交融。因此,發(fā)展與采用一項新技術(shù)時,必須樹立科學(xué)的發(fā)展觀,使制造業(yè)不斷邁向“綠色”制造。上一頁返回1.3先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢制造業(yè)的產(chǎn)品從構(gòu)思到設(shè)計、制造圖1.1AMST體系結(jié)構(gòu)返回圖1.1AMST體系結(jié)構(gòu)返回圖1.2FCCSET體系結(jié)構(gòu)返回圖1.2FCCSET體系結(jié)構(gòu)返回謝謝觀賞謝謝觀賞第1章先進(jìn)制造技術(shù)概論12331.1先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展1.2先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)

1.3先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢返回第1章先進(jìn)制造技術(shù)概論12331.1先進(jìn)制造技術(shù)的1.1

先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)(AdvancedManufacturingTechnology,AMT)這一概念是美國于20世紀(jì)80年代末期提出來的,其根本原因是由于美國競爭力不斷減弱,貿(mào)易逆差劇增,許多美國原來占絕對優(yōu)勢的產(chǎn)品都在競爭中輸給日本。為此,美國政府和企業(yè)界投入巨資,組織大量專家進(jìn)行研究和分析,得出的結(jié)論是:“振興美國經(jīng)濟(jì)的出路在于振興美國的制造業(yè)”,“經(jīng)濟(jì)競爭歸根到底是制造技術(shù)和制造能力的競爭”。因而,美國政府采取了一系列措施:1988年投資進(jìn)行大規(guī)模的“21世紀(jì)制造業(yè)戰(zhàn)略的研究”;克林頓總統(tǒng)也于1993年2月發(fā)表專題報告,提出“要促進(jìn)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展”;成立國家級、地區(qū)級、大學(xué)和企業(yè)等各種層次的先進(jìn)制造技術(shù)協(xié)調(diào)、推廣和應(yīng)用研究中心。下一頁返回1.1先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)(Advance1.1

先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展這些措施收到了良好的效果,如美國汽車制造水平大幅度提高,產(chǎn)量重新超過日本;總結(jié)并提出了一系列先進(jìn)制造技術(shù)的新理論,如并行工程、精益生產(chǎn)、敏捷制造等。自從美國提出先進(jìn)制造技術(shù)這一概念以來,日本、西歐各國以及亞洲各新興工業(yè)國家也相繼做出了響應(yīng),紛紛將先進(jìn)制造技術(shù)列為國家的高新技術(shù)和優(yōu)先發(fā)展項目。1.1.2先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展概況1.美國在促進(jìn)AMT的發(fā)展方面,美國走在世界的前面。20世紀(jì)90年代以來,其制定和實施了一系列發(fā)展AMT的科技政策、戰(zhàn)略和規(guī)劃。(1)六點行動上一頁下一頁返回1.1先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展這些措施收到了良好的效果,如1.1

先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展美國20世紀(jì)90年代科技政策的特點是:重視產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展,以制造業(yè)為中心,注重技術(shù)推廣,強(qiáng)調(diào)產(chǎn)業(yè)整體技術(shù)水平和市場競爭能力的提高。美國總統(tǒng)克林頓關(guān)于發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)提出六點行動:①對先進(jìn)制造技術(shù)的研究開發(fā)提供更多的資助,開發(fā)新汽車和新建筑技術(shù);②支持敏捷制造;③建立全國制造技術(shù)推廣中心網(wǎng);④促進(jìn)本地區(qū)建立技術(shù)聯(lián)盟;⑤促進(jìn)制造工程教育的發(fā)展;⑥促進(jìn)考慮環(huán)境的制造技術(shù)的發(fā)展。(2)先進(jìn)制造技術(shù)計劃上一頁下一頁返回1.1先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展美國20世紀(jì)90年代科技政策1.1

先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展1993年,美國政府批準(zhǔn)了由聯(lián)邦科學(xué)、工程與技術(shù)協(xié)調(diào)委員會(FCCSET)主持實施的AMT計劃。1994年,美國商務(wù)部國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所(NIST)發(fā)起了面向制造應(yīng)用的系統(tǒng)集成(SystemsIntegrationforManufacturingApplications,SIMA)計劃,該計劃屬于美國政府實施的高性能計算與通信(HPCC)計劃的一部分。NIST的所有7個實驗室均參加了SIMA計劃。該計劃主要研究開發(fā)能夠提高制造系統(tǒng)集成水平的相關(guān)技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn),到1995年,其已經(jīng)開發(fā)、測試和演示驗證了能將支持設(shè)計、規(guī)劃和生產(chǎn)等企業(yè)活動的各種軟件應(yīng)用集成在一起的集成技術(shù)。利用這些集成技術(shù),再結(jié)合網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)來改造企業(yè)的制造系統(tǒng),使它們成為模塊化、開放式、可重構(gòu)和智能化的系統(tǒng)。該計劃的研究領(lǐng)域包括:上一頁下一頁返回1.1先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展1993年,美國政府批準(zhǔn)了由1.1

先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展①制造系統(tǒng)環(huán)境,包括面向設(shè)計的信息協(xié)議、適用于電子元件信息交換的電子商務(wù)、框架集成、制造企業(yè)集成、生產(chǎn)/產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、快速反應(yīng)制造、供應(yīng)鏈集成、面向制造的虛擬環(huán)境及可視化等15個項目。②標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)環(huán)境(SDE),包括應(yīng)用協(xié)議開發(fā)環(huán)境、產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)(StandardfortheExchangeofProductModelData,STEP)一致性測試和STEP實施原型3個項目。③試驗平臺與技術(shù)轉(zhuǎn)讓環(huán)境(TTTE),包括先進(jìn)制造系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)測試平臺、適用于評價與優(yōu)化產(chǎn)品和工藝設(shè)計的分析工具等9個項目。(4)敏捷制造使能技術(shù)戰(zhàn)略發(fā)展計劃上一頁下一頁返回1.1先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展①制造系統(tǒng)環(huán)境,包括面向設(shè)1.1

先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展1995年11月,美國正式發(fā)布了敏捷制造使能技術(shù)戰(zhàn)略發(fā)展計劃(TechnologiesEnablingAgileManufacturingStrategicPlan,TEAM),其每年投資3000萬美元,該計劃到1999年結(jié)束。美國國防部、美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所、美國國家科學(xué)基金會等部門都參加了TEAM計劃的實施。另外,,有3000多家私營企業(yè)、60多家公司、16所大學(xué)和國際財團(tuán)以及許多政府機(jī)構(gòu)直接參與了此項計劃。2.德國德國是世界制造業(yè)的傳統(tǒng)強(qiáng)國,以良好的質(zhì)量和生產(chǎn)工藝聞名于世。制造業(yè)是德國重要的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)部門,其機(jī)械產(chǎn)品在國際市場上享有盛譽,產(chǎn)品占世界同類產(chǎn)品的1/5左右,研發(fā)獲得的發(fā)明專利數(shù)量居世界首位。上一頁下一頁返回1.1先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展1995年11月,美國正式發(fā)1.1

先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展3.日本為繼續(xù)保持經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國地位和經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展勢頭,日本決定通過發(fā)展本國尖端技術(shù)、開拓現(xiàn)有技術(shù)來開發(fā)新產(chǎn)品、新工藝,創(chuàng)造新市場和新產(chǎn)業(yè),力爭成為一個以創(chuàng)造性科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)的國家。對于先進(jìn)的、將成為競爭熱點的預(yù)競爭力(Pre-competitive)以及能加強(qiáng)國家未來工業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)的計劃,其主要由政府統(tǒng)一規(guī)劃和協(xié)調(diào)。從20世紀(jì)80年代末期開始,日本相繼出臺了4項重大計劃,即:(1)智能制造系統(tǒng)計劃智能制造系統(tǒng)(IntelligentManufacturingSystem,IMS)計劃是日本通產(chǎn)省(MITI)于1989年發(fā)起的一項國際合作研究計劃,美國、加拿大、澳大利亞、歐共體和歐洲自由貿(mào)易聯(lián)盟等國家和地區(qū)組織紛紛加入進(jìn)來.上一頁下一頁返回1.1先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展3.日本上一頁下一頁返回1.1

先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展它是迄今為止制造業(yè)領(lǐng)域內(nèi)最大的一項國際合作研究,其目標(biāo)是全面展望21世紀(jì)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢,先行開發(fā)下一代制造技術(shù),以解決全球制造業(yè)面臨的共同問題,如提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能,促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化,改善地球環(huán)境,推動全球制造、信息制造技術(shù)的體系化和標(biāo)準(zhǔn)化,快速響應(yīng)制造業(yè)的全球化等。該計劃先后經(jīng)歷了可行性研究(1992—1994年)和全面實施(1995—2005年)兩個階段。(2)未來計劃1996年,日本文部省下屬的日本科學(xué)振興會(JSPS)發(fā)起未來計劃(FutureProgram)。⑤通過將生命科學(xué)與化學(xué)技術(shù)的集成來生產(chǎn)新型材料(6個課題)。(3)風(fēng)險企業(yè)型實驗室計劃1995年,日本文部省發(fā)起風(fēng)險企業(yè)型實驗室計劃。該計劃的主要目的是促進(jìn)創(chuàng)新性研究開發(fā)活動,為新工業(yè)和風(fēng)險企業(yè)培養(yǎng)年輕的科技人才。上一頁下一頁返回1.1先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展它是迄今為止制造業(yè)領(lǐng)域內(nèi)最大1.1

先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展該計劃共資助了21所日本著名國立大學(xué)的實驗室,這些實驗室的研究領(lǐng)域以微型機(jī)械制造、虛擬現(xiàn)實硬件與軟件技術(shù)、毫微米技術(shù)等為主。(4)促進(jìn)創(chuàng)新性工業(yè)技術(shù)研究開發(fā)計劃1995年,日本通產(chǎn)省新能源與工業(yè)技術(shù)開發(fā)組織(NEDO)發(fā)起促進(jìn)創(chuàng)新性工業(yè)技術(shù)研究開發(fā)計劃(NewIndustryCreativeTypeTechnologyR&DPromotionProgram)。4.英國英國政府在支持工程和技術(shù)規(guī)劃(EngineeringandTechnologyProgramme)及制造系統(tǒng)工程(ManufacturingSystemEngineering)研究方面開展了如下先進(jìn)制造技術(shù)研究:上一頁下一頁返回1.1先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展該計劃共資助了21所日本著名1.1

先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展5.韓國1991年年底,韓國政府提出了極先進(jìn)技術(shù)國家計劃(HighlyAdvancedNationalProject,HANP),由韓國科技部、工商部、能源部和交通部聯(lián)合實施。該計劃的目標(biāo)是:到2000年把韓國的技術(shù)實力提高到世界一流工業(yè)發(fā)達(dá)國家水平。這一計劃包括先進(jìn)制造系統(tǒng)、新能源、電氣車輛、人機(jī)接口技術(shù)等7個大項目,其中先進(jìn)制造系統(tǒng)的含義是將市場需求、設(shè)計、制造和銷售等集成在一起的系統(tǒng)。先進(jìn)制造系統(tǒng)項目從1992年12月開始實施,為期10年,共分3個部分:基礎(chǔ)技術(shù),開發(fā)集成化的開放式系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)以及系統(tǒng)性能評價方法;下一代加工系統(tǒng),開發(fā)下一代加工設(shè)備、機(jī)械技術(shù)與生產(chǎn)工藝技術(shù);電子產(chǎn)品的裝配和檢驗技術(shù),開發(fā)下一代印刷版裝配和檢驗技術(shù)、高性能裝配機(jī)構(gòu)和制造系統(tǒng)、系統(tǒng)操作集成技術(shù)和智能技術(shù)等。上一頁返回1.1先進(jìn)制造技術(shù)的提出和發(fā)展5.韓國上一頁返回1.2

先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)1.2.1先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和特點隨著社會需求個性化、多樣化的發(fā)展,生產(chǎn)規(guī)模沿小批量→大批量→多品種變批量的方向發(fā)展,以及以計算機(jī)為代表的高技術(shù)和現(xiàn)代化管理技術(shù)的引入、滲透與融化,不斷地改變著傳統(tǒng)制造技術(shù)的面貌和內(nèi)涵,從而形成了先進(jìn)制造技術(shù)。1.先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵目前對先進(jìn)制造技術(shù)尚沒有一個明確的、一致公認(rèn)的定義,經(jīng)過近年來對發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)方面開展的工作,通過對其特征的分析研究,可以認(rèn)為:先進(jìn)制造技術(shù)是制造業(yè)不斷吸收信息技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)的成果,是將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)乃至回收的制造全過程,以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔和靈活生產(chǎn),提高對動態(tài)多變的市場的適應(yīng)能力和競爭能力的制造技術(shù)的總稱。下一頁返回1.2先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)1.2.1先進(jìn)制造技術(shù)1.2

先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)2.先進(jìn)制造技術(shù)的特點(1)先進(jìn)制造技術(shù)的實用性先進(jìn)制造技術(shù)最重要的特點在于,它首先是一項面向工業(yè)應(yīng)用,具有很強(qiáng)實用性的新技術(shù)。先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展過程、其應(yīng)用于制造全過程的范圍和其達(dá)到的目標(biāo)與效果,無不反映這是一項應(yīng)用于制造業(yè),并對制造業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展可以起重大作用的實用技術(shù)。先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展往往是針對某一具體的制造業(yè)(如汽車制造、電子工業(yè))的需求而發(fā)展起來的先進(jìn)、適用的制造技術(shù),具有明確需求導(dǎo)向的特征;先進(jìn)制造技術(shù)不是以追求技術(shù)的高新為目的,而是注重產(chǎn)生最好的實踐效果,以提高效益為中心,以提高企業(yè)的競爭力、促進(jìn)國家經(jīng)濟(jì)增長和增強(qiáng)國家綜合實力為目標(biāo)。(2)先進(jìn)制造技術(shù)應(yīng)用的廣泛性上一頁下一頁返回1.2先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)2.先進(jìn)制造技術(shù)的特點1.2

先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)先進(jìn)制造技術(shù)相對傳統(tǒng)制造技術(shù)在應(yīng)用范圍上的一個很大不同點在于,傳統(tǒng)制造技術(shù)通常只是指各種將原材料變成成品的加工工藝,而先進(jìn)制造技術(shù)雖然仍大量應(yīng)用于加工和裝配過程中,但由于其組成中包括了設(shè)計技術(shù)、自動化技術(shù)、系統(tǒng)管理技術(shù),因而則將其綜合應(yīng)用于制造的全過程,覆蓋了產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)準(zhǔn)備、加工與裝配、銷售使用、維修服務(wù)甚至回收再生的整個過程。(3)先進(jìn)制造技術(shù)的動態(tài)特征由于先進(jìn)制造技術(shù)本身是針對一定的應(yīng)用目標(biāo),不斷地吸收各種高新技術(shù)逐漸形成和發(fā)展的新技術(shù),因而其內(nèi)涵不是絕對的、一成不變的。反映在不同的時期,先進(jìn)制造技術(shù)有其自身的特點;反映在不同的國家和地區(qū),先進(jìn)制造技術(shù)有其本身重點發(fā)展的目標(biāo)和內(nèi)容,并通過重點內(nèi)容的發(fā)展以實現(xiàn)這個國家和地區(qū)制造技術(shù)的跨越式發(fā)展。上一頁下一頁返回1.2先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)先進(jìn)制造技術(shù)相對傳統(tǒng)制造1.2

先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)(4)先進(jìn)制造技術(shù)的集成性傳統(tǒng)制造技術(shù)的學(xué)科、專業(yè)單一獨立,相互間的界限分明;先進(jìn)制造技術(shù)由于專業(yè)和學(xué)科間的不斷滲透、交叉、融合,界線逐漸淡化甚至消失,技術(shù)趨于系統(tǒng)化、集成化,并已發(fā)展成為集機(jī)械、電子、信息、材料和管理技術(shù)為一體的新型交叉學(xué)科,因此可以稱其為“制造工程”。(5)先進(jìn)制造技術(shù)的系統(tǒng)性傳統(tǒng)制造技術(shù)一般只能駕馭生產(chǎn)過程中的物質(zhì)流和能量流。隨著微電子、信息技術(shù)的引入,先進(jìn)制造技術(shù)還能駕馭信息生成、采集、傳遞、反饋、調(diào)整的流動過程。(6)先進(jìn)制造技術(shù)強(qiáng)調(diào)的是實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)上一頁下一頁返回1.2先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)(4)先進(jìn)制造技術(shù)的集成1.2

先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)先進(jìn)制造技術(shù)的核心是優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔等基礎(chǔ)制造技術(shù),它是從傳統(tǒng)的制造工藝發(fā)展起來的,并與新技術(shù)實現(xiàn)了局部或系統(tǒng)集成,其重要的特征是實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)。(7)先進(jìn)制造技術(shù)最終目標(biāo)是要提高對動態(tài)多變的產(chǎn)品市場的適應(yīng)能力和競爭能力為確保生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益持續(xù)穩(wěn)步的提高能對市場變化做出更敏捷的反應(yīng),以及對最佳技術(shù)效益的追求,以提高企業(yè)的競爭能力,先進(jìn)制造技術(shù)比傳統(tǒng)的制造技術(shù)更加重視技術(shù)與管理的結(jié)合,更加重視制造過程組織和管理體制的簡化以及合理化,從而產(chǎn)生了一系列先進(jìn)的制造模式。隨著世界自由貿(mào)易體制的進(jìn)一步完善,以及全球交通運輸體系和通信網(wǎng)絡(luò)的建立,制造業(yè)將形成全球化與一體化的格局,新的先進(jìn)制造技術(shù)也必將成為全球化的模式。上一頁下一頁返回1.2先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)先進(jìn)制造技術(shù)的核心是優(yōu)質(zhì)1.2

先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)1.2.2先進(jìn)制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)及其分類1.先進(jìn)制造技術(shù)體系結(jié)構(gòu)先進(jìn)制造技術(shù)是一個多學(xué)科體系,其自身具有復(fù)雜的體系結(jié)構(gòu),因此,人們對先進(jìn)制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)認(rèn)識也不統(tǒng)一。(1)AMST多層次先進(jìn)制造技術(shù)體系A(chǔ)MST提出的由多層次技術(shù)群構(gòu)成的體系結(jié)構(gòu)強(qiáng)調(diào)先進(jìn)制造技術(shù)從基礎(chǔ)制造技術(shù)、新型制造單元技術(shù)到先進(jìn)制造集成技術(shù)的發(fā)展過程,AMST體系結(jié)構(gòu)如圖1.1所示。上一頁下一頁返回1.2先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)1.2.2先進(jìn)制造技術(shù)1.2

先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)1994年年初,美國聯(lián)邦科學(xué)、工程和技術(shù)協(xié)調(diào)委員會(FCCSET)下屬的工業(yè)和技術(shù)委員會先進(jìn)制造技術(shù)工作組做出了有關(guān)制造技術(shù)的分類目錄,這是對先進(jìn)制造技術(shù)內(nèi)涵的首次較系統(tǒng)的說明。根據(jù)這一定義,先進(jìn)制造技術(shù)主要包括以下三個技術(shù)群:①主體技術(shù)群;②支撐技術(shù)群;③制造基礎(chǔ)設(shè)施(制造技術(shù)環(huán)境)。上述三部分相互聯(lián)系,相互促進(jìn),組成一個完整的體系,每一部分均不可缺少,否則就很難發(fā)揮預(yù)期的整體功能效益。FCCSET先進(jìn)制造技術(shù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及主要內(nèi)容如圖1.2所示。上一頁下一頁返回1.2先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)1994年年初,美國聯(lián)邦1.2

先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)2.先進(jìn)制造技術(shù)的分類先進(jìn)制造技術(shù)橫跨多個學(xué)科,主要可以概括為以下幾個方面:先進(jìn)設(shè)計技術(shù)、先進(jìn)制造工藝技術(shù)、制造自動化技術(shù)、先進(jìn)制造模式和先進(jìn)生產(chǎn)管理技術(shù)。(1)先進(jìn)設(shè)計技術(shù)先進(jìn)設(shè)計技術(shù)是在傳統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上繼承和發(fā)展起來的,是一門多專業(yè)、多學(xué)科相互交叉的綜合性很強(qiáng)的基礎(chǔ)技術(shù)科學(xué)。其定義如下:先進(jìn)設(shè)計技術(shù)是根據(jù)產(chǎn)品功能要求和市場競爭(時間、質(zhì)量、價格等)的需要,應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)和科學(xué)知識,經(jīng)過設(shè)計人員創(chuàng)造性思維、規(guī)劃和決策,制訂可以用于制造的方案,并使方案付諸實施的技術(shù),它包括了有關(guān)的各項工程技術(shù),如計算機(jī)輔助設(shè)計、計算機(jī)輔助工程、計算機(jī)輔助工藝設(shè)計、反求工程、模塊化設(shè)計、動態(tài)設(shè)計、可靠性設(shè)計和優(yōu)化設(shè)計等。上一頁下一頁返回1.2先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)2.先進(jìn)制造技術(shù)的分類1.2

先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)(2)先進(jìn)制造工藝技術(shù)先進(jìn)制造工藝技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的核心和基礎(chǔ),任何高級的自動控制系統(tǒng)都無法取代先進(jìn)制造工藝技術(shù)的作用。美國國防關(guān)鍵技術(shù)計劃指出:“制造工藝是將先進(jìn)技術(shù)轉(zhuǎn)化為可靠、經(jīng)濟(jì)、精良武器裝備的關(guān)鍵?！彪S著機(jī)械工業(yè)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,機(jī)械制造工藝的內(nèi)涵和面貌不斷發(fā)生變化,而且變化和發(fā)展速度越來越快:常規(guī)工藝不斷優(yōu)化并得到普及,新型加工方法不斷出現(xiàn)和發(fā)展。目前,主要的新型加工方法類型有精密加工和超精密加工、超高速加工、微細(xì)加工、特種加工及高密度能源加工、快速原型技術(shù)、新型材料加工、大件及超大件加工和復(fù)合加工等加工方法。(3)制造自動化技術(shù)上一頁下一頁返回1.2先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)(2)先進(jìn)制造工藝技術(shù)上1.2

先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)制造自動化是指在廣義的制造過程所有環(huán)節(jié)中采用自動化技術(shù),實現(xiàn)制造全過程的自動化。制造自動化技術(shù)就是研究對制造過程的規(guī)劃、運作、管理、組織、控制與協(xié)調(diào)優(yōu)化等的自動化技術(shù),以使產(chǎn)品制造過程實現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、靈活和清潔的目標(biāo)。其主要包括數(shù)控技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、自動化加工裝備技術(shù)、物流系統(tǒng)及輔助過程自動化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)制造技術(shù)、傳感技術(shù)、自動檢測技術(shù)、信號處理和識別技術(shù)、制造過程監(jiān)測與控制技術(shù)等方面。(4)先進(jìn)制造模式和先進(jìn)生產(chǎn)管理技術(shù)先進(jìn)制造模式是應(yīng)用與推廣先進(jìn)制造的組織方式,它以獲取生產(chǎn)有效性為首要目標(biāo),以制造資源快速有效集成為基本原則,其工作重點在于組織的創(chuàng)新和人的因素的發(fā)揮。上一頁下一頁返回1.2先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)制造自動化是指在廣義的制1.2

先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)先進(jìn)制造模式包括精益生產(chǎn)(LP)、計算機(jī)集成制造(CIM)、敏捷制造(AM)、智能制造(IM)等。先進(jìn)生產(chǎn)管理技術(shù)是企業(yè)中采取的各種計劃、組織、控制及協(xié)調(diào)的方法和技術(shù)的總稱,包括生產(chǎn)信息管理(PMM)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)和工裝流程管理(WPM)等。上一頁返回1.2先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)先進(jìn)制造模式包括精益生產(chǎn)1.3

先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢1.“數(shù)”是發(fā)展的核心“數(shù)”是指制造領(lǐng)域的數(shù)字化,它包含數(shù)字化設(shè)計、數(shù)字化制造和數(shù)字化控制。對數(shù)字化制造企業(yè)而言,各種信息(如圖形、數(shù)據(jù)、知識、技能,等等)均以數(shù)字形式通過網(wǎng)絡(luò)在企業(yè)內(nèi)傳遞,在多種數(shù)字化技術(shù)的支持下,企業(yè)對產(chǎn)品信息、工藝信息與資源信息進(jìn)行分析、規(guī)劃與重組,實現(xiàn)對產(chǎn)品設(shè)計和產(chǎn)品功能及對加工過程與生產(chǎn)組織過程的仿真或完成原型制造,從而實現(xiàn)生產(chǎn)過程的快速重組和對市場的快速反應(yīng)。對全球制造業(yè)而言,在數(shù)字化制造環(huán)境下,用戶借助網(wǎng)絡(luò)發(fā)布信息,各類企業(yè)通過網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用電子商務(wù),實現(xiàn)優(yōu)勢互補,形成動態(tài)聯(lián)盟,迅速協(xié)同設(shè)計并制造出相應(yīng)的產(chǎn)品。2.“精”是發(fā)展的關(guān)鍵“精”是指加工精度及其發(fā)展。20世紀(jì)初,超精密加工的誤差是10μm,20世紀(jì)七八十年代為0.01μm,現(xiàn)在僅為0.001μm,即1nm。下一頁返回1.3先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢1.“數(shù)”是發(fā)展的核心下一頁返1.3

先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢從海灣戰(zhàn)爭、科索沃戰(zhàn)爭,到阿富汗戰(zhàn)爭、伊拉克戰(zhàn)爭,武器的命中率越來越高,其實質(zhì)就是武器越來越“精”,也可以說,關(guān)鍵就是打“精度”戰(zhàn)。現(xiàn)代超精密機(jī)械對精度要求極高,如人造衛(wèi)星的儀表軸承,其圓度、圓柱度、表面粗糙度等均達(dá)到納米級;基因操作機(jī)械其移動距離為納米級,移動精度為0.1nm;細(xì)微加工、納米加工技術(shù)可達(dá)納米以下的要求,如果借助于掃描隧道顯微鏡與原子力顯微