先進制造技術AdvancedManufacturingTechnology(AMT)王好臣教授、副院長

緒論2課堂前序專業(yè)培養(yǎng)目標（生產線、robot）畢業(yè)后應該具備的素質,當前的差距讀研期間應該做的事情聯系方式：

278185713853339910273898283wang.haochen@126.comwanghaochen768912號教學樓437房間3課堂前序本課程學習的目的了解先進制造技術涵蓋的內容；掌握產品設計與制造的先進技術；通過對先進制造技術的學習，拓寬視野，完善產品設計思路及工程技術問題的解決方案；進一步提升創(chuàng)新能力。學習方法4AMT是一個相對的、動態(tài)的概念，是隨時間而迅速變化的內容、手段、參考文獻都在變化教材出版后很快過時，一本書不能打天下！利用計算機網絡的手段不斷檢索更新知識單一的講課形式已經不能滿足要求理論與實際相結合講課與討論相結合成績＝考勤及課堂互動10%＋Project20％＋實踐10%＋考試60％學時32(3-11周）（實驗學時4）5先進制造技術§1制造業(yè)概述§2我國的制造業(yè)現狀§3先進制造技術產生的背景§4先進制造技術的概念與特點§5先進制造技術的體系結構§6先進制造技術的發(fā)展過程和趨勢§7課程學習事宜6先進制造技術§1制造業(yè)概述§2我國的制造業(yè)現狀§3先進制造技術產生的背景§4先進制造技術的概念與特點§5先進制造技術的體系結構§6先進制造技術的發(fā)展過程和趨勢§7課程學習事宜7§1制造業(yè)概述制造（Manufacturing）利用制造資源（設計方法、工藝、設備和人力等）將材料“轉變”為有用的物品的行為和過程。原材料產品工藝能源知識技能工具制造與物流有關的加工和裝配過程狹義制造包括市場分析、產品設計、加工裝配、質量保證、生產管理、市場營銷整個產品生命周期內一系列相互聯系的生產活動廣義制造制造可以理解為制造企業(yè)的生產活動，也是一個輸入輸出系統，輸入是生產要素，輸出是具有使用價值的產品。8§1制造業(yè)概述產品制造的全過程市場需求調研產品設計開發(fā)產品制造售后服務回收產品銷售制造應該包括從市場分析、經營決策、工程設計、加工裝配、質量控制、銷售運輸、售后服務直至產品報廢的全過程。9§1制造業(yè)概述制造系統（ManufacturingSystem）由制造過程及其所涉及的硬件及軟件組成的一個具有特定功能的有機整體。制造系統是制造業(yè)的基本組成實體制造系統10§1制造業(yè)概述制造系統具有特定功能的有機整體制造過程硬件制造過程軟件硬件人員經營規(guī)劃、開發(fā)研制、加工制造和控制管理等過程生產設備、工具和材料、能源以及各種輔助裝置軟件制造理論、制造工藝和方法、各種制造信息等制造系統11§1制造業(yè)概述軟件硬件制造系統結構特性

制造系統結構特性制造系統可視為若干硬件的集合體。為使硬件充分發(fā)揮效能，必須有軟件支持。制造系統12§1制造業(yè)概述制造系統轉變特性主要從技術角度出發(fā)，如何使轉變過程更有效進行。獲取階段轉變階段分配階段制造系統的物質流原材料供應者原材料庫存零件加工零件庫存裝配成品庫存最終用戶制造系統13§1制造業(yè)概述壓力加工油漆車身裝配內部裝飾驅動橋裝配變速箱裝配輪胎裝配底盤裝配

車身安裝最后試驗發(fā)動機裝配發(fā)動機試驗機械加工熱處理鍛造熔化造型澆鑄壓鑄油漆機械加工自動線熱處理汽車生產物流示意圖制造系統14

制造系統由若干個具有獨立功能的子系統組成：工程設計子系統

進行產品設計、工藝設計、工程分析、樣機試制、試驗與評價。車間制造子系統

零件加工、部件及產品裝配、檢驗、物料儲存與輸送、廢料存放與處理。市場與銷售子系統

進行市場調研與預測，制定銷售計劃，開展銷售與售后服務。采購供應子系統

負責原材料及外購件的采購、驗收、儲存。質量控制子系統

收集用戶需求與反饋信息，進行質量監(jiān)控和統計過程控制?！?制造業(yè)概述制造系統組成15生產管理子系統

制定生產計劃、作業(yè)計劃，進行庫存管理、成本管理、資源管理、生產過程管理。經營管理子系統

確定企業(yè)經營方針和發(fā)展方向，進行戰(zhàn)略規(guī)劃、決策。研究與開發(fā)子系統

制定開發(fā)計劃，進行基礎研究、應用研究與產品開發(fā)。財務子系統

制定財務計劃，進行企業(yè)預算和成本核算，負責財務會計工作。人事子系統

人事安排，招工與裁員?！?制造業(yè)概述制造系統組成16§1制造業(yè)概述制造技術（ManufacturingTechnology）按照所需目的，運用知識和技能，利用客觀物質工具，使原材料變?yōu)楫a品的技術總稱。

提高產品競爭力的關鍵，也是制造業(yè)賴以生存和發(fā)展的主體。

17§1制造業(yè)概述制造業(yè)（Manufactury）

將制造資源（物料、能源、設備、工具、資金、信息、人力等）利用制造技術，通過制造過程，轉化為供人們使用或利用的工業(yè)品或生活消費品的行業(yè)。

制造業(yè)可供人們使用和消費的產品行業(yè)，是所有與制造有關的企業(yè)群體制造業(yè)18§1制造業(yè)概述三大產業(yè)農林牧業(yè),工業(yè)，服務業(yè)工業(yè)（52%）制造業(yè)（45%）、建筑業(yè)、采掘業(yè)以及電力、煤氣、水的生產供應業(yè)農林牧業(yè)農業(yè)、林業(yè)、蓄禽業(yè)、水產業(yè)服務業(yè)商業(yè)、金融、房地產、經貿等(機械制造、食品制造、化工制造、IT產品制造等)制造業(yè)19§1制造業(yè)概述制造業(yè)的分類裝備制造流程制造離散制造冶金、建材、化工、醫(yī)療、食品、酒飲、農業(yè)、煤炭、能源等電子、機械、汽配、紡織等船舶、電子裝備、特種車輛制造業(yè)分類20§1制造業(yè)概述制造業(yè)建筑機械交通工具環(huán)保設備軍事裝備醫(yī)療設備機器制造農業(yè)機械化工設備家用電器通訊設備出版印刷網絡媒體文化娛樂冶金機械動力機械紡織服裝制造業(yè)分類21§1制造業(yè)概述類別構成比例類別構成比例類別構成比例金屬制品3.395食品工業(yè)15.335化工15.586一般機械8.625紡織7.193建材7.299運輸機械6.424服裝5.018黑色冶金6.908電器設備5.125家具1.542有色冶金2.120電子設備4.588文教用品4.292其他制造1.681儀器儀表0.998油加工3.870我國制造業(yè)分類和構成制造業(yè)分類22§1制造業(yè)概述時期工具制造特征對象制造模式農業(yè)社會石器銅器鐵器自然界地表層的天然物質資源手工制造工業(yè)社會機器地下的石油、礦產資源、生活生產用品機器制造、機械化流水線制造、自動化制造信息社會計算機新技術有形資源：分子、原子、納米級；無形資源：信息、知識現代制造、柔性制造、集成制造、敏捷制造、智能制造、納米制造、生物制造制造業(yè)的發(fā)展23§1制造業(yè)概述生產靈活性年份手工生產英式系統美式系統大批量制造泰勒制造統計過程控制數控柔性制造計算機集成制造未來制造系統1800183119001950197019871991制造業(yè)的發(fā)展24§1制造業(yè)概述用機器代替手工，從作坊形成工廠

19世紀機器在英國誕生，先后傳入法國、德國和美國。從單件生產方式發(fā)展成大量生產方式

泰勒：以勞動分工和計件工資制為基礎的科學管理。福特：零件互換技術，1913年建立了具有劃時代意義的汽車裝配生產線柔性化、集成化、智能化和網絡化的現代制造技術

柔性制造系統、計算機集成制造系統、網絡化制造、智能制造系統、及時生產、精良生產、敏捷制造……制造業(yè)的發(fā)展25§1制造業(yè)概述制造業(yè)的發(fā)展26§1制造業(yè)概述制造業(yè)的發(fā)展各年代達到的加工精度27§1制造業(yè)概述生產方式：手工→機械化→單機自動化→剛性流水自動線→柔性自動線→智能自動化資源配置：勞動密集型→設備密集型→信息密集型→知識密集型變化生產規(guī)模：小批量→少品種大批量→多品種變批量制造業(yè)的發(fā)展28§1制造業(yè)概述制造業(yè)的發(fā)展歷程近四個世紀的發(fā)展18世紀初19世紀20世紀21世紀用鐵錘操作的人蒸汽機床計算機輔助設計、規(guī)劃和制造基于網絡和信息系統的并行工程和虛擬制造對工藝過程缺乏理解對工藝過程理解加強采用閉環(huán)控制的有限的工藝過程模型可靠的工藝過程和智能控制工匠和家庭作坊位于城市中的工廠工廠自動化程度提高全球企業(yè)及虛擬制造公司29§1制造業(yè)概述制造業(yè)發(fā)展的教訓一、美國的教訓1.上個世紀70年代,美國不重視制造業(yè),把制造業(yè)稱為“夕陽工業(yè)”，結果導致美國80年代的經濟衰退。事例1半導體、晶體管是美國發(fā)明的，微電子工業(yè)是美國的首創(chuàng)工業(yè)。在70~80年代，其半導體的市場份額由60%降到了40%，消費電子產品則幾乎全軍覆沒。電視機僅有15%的國內市場，其余全部被日本占領。事例2汽車

1955年：美國進口汽車僅占1%；

1987年：美國進口汽車上升到31%；

1989年：美國汽車世界市場占有率從75%下降到25%；30§1制造業(yè)概述制造業(yè)發(fā)展的教訓2.80年代后期，美國的一些國會議員、政府要員紛紛要求政府出面，協調和支持制造產業(yè)的發(fā)展，1991年，布什政府期間，美國白宮科學技術政策辦公室發(fā)表了總數為22項的美國國家關鍵技術，其中制造技術占4項，標志著美國科技政策的轉變。3.克林頓上臺后，對制造業(yè)大力支持，他把先進制造技術列為六大國防關鍵技術之首。結果美國在機械工業(yè)、汽車工業(yè)、航空工業(yè)及信息產業(yè)等方面取得了明顯的進展，使美國的經濟連續(xù)8年取得了2-3%的增長率，而且還同時保持低通脹率和低失業(yè)率。這就是克林頓雖發(fā)生丑聞而未被彈劾的主要原因。31§1制造業(yè)概述制造業(yè)發(fā)展的教訓4.振華重工

2013年3月29日美國總統奧巴馬在邁阿密港口發(fā)表演說，鼓勵美國更廣泛地使用“美國制造”。由于碼頭的起重機是中國振華重工集團制造，為了避免尷尬，白宮工作人員用一大幅美國國旗蓋住“振華”和ZPMC的中英文商標。然而演講過程中，一陣大風刮來吹落美國國旗，露出了上海振華重工的商標，引發(fā)全場嘩然。32§1制造業(yè)概述制造業(yè)發(fā)展的教訓二、日本的經驗1）在上個世紀70-80年代，日本非常重視制造業(yè)，特別大抓了汽車制造和微電子制造，結果日本的汽車和家用電器占領了全世界的市場，特別是大舉進入了美國市場。2）日本的微電子芯片成為美國高技術產品的關鍵元件。1991年海灣戰(zhàn)爭結束后，日本人說美國贏得這場戰(zhàn)爭是依靠的日本的芯片，是“日本的芯片打敗了伊拉克的鋼片”。33§1制造業(yè)概述制造業(yè)發(fā)展的教訓三、東南亞經濟危機的啟示1.1998年爆發(fā)的東南亞經濟危機，從另一個側面反映了一個國家發(fā)展制造業(yè)的重要。一個國家，如果把經濟的基礎放在股票、旅游、金融、房地產、服務業(yè)上，而無自己的制造業(yè)，這個國家的經濟就容易形成泡沫經濟，一有風吹草動就會產生經濟危機。2.新加坡、臺灣都有自己的制造業(yè)，因此受經濟危機的影響小一些。34§1制造業(yè)概述制造業(yè)發(fā)展的教訓四、瑞士人均產值居世界第一1.瑞士是一個僅700萬人口的小國，但瑞士的制造業(yè)十分發(fā)達，瑞士的精密機械產品的出口量是我國的8倍，瑞士的手表世界第一，連小小的軍刀，也風靡全世界。2.現在瑞士的年人均國民生產總值達到4.3萬美元以上，居世界第一。3.其發(fā)展經驗揭示出“素質、人才、質量、創(chuàng)新”是技術得以發(fā)展之根本。35§1制造業(yè)概述制造業(yè)的重要性制造業(yè)是國家經濟發(fā)展的重要支柱，制造業(yè)的水平反映了一個國家和地區(qū)的經濟實力、科技水平、生活水平和國防實力。制造業(yè)直接為人類生產物質財富、產生新知識、創(chuàng)造價值，直接為國民經濟各個部門和科學技術的進步與發(fā)展提供先進的手段與裝備；36§1制造業(yè)概述制造業(yè)的重要性制造業(yè)的成就與發(fā)展所創(chuàng)造的持久性財富和 基礎，使國家和地區(qū)得以為培育杰出、優(yōu)秀 的人才（自然科學家、社會科學家、工程技 術與管理技術人才、藝術家、體育明星等）提供現代化的優(yōu)越條件；以提供產品、勞務并獲取效益為目標的生產制造是一切應用科學的最終目的，沒有制造技術的支持科學上的發(fā)現、發(fā)明只能停留在紙上、擺在實驗室里；37§1制造業(yè)概述制造業(yè)的重要性制造業(yè)是國家經濟發(fā)展的重要支柱，制造業(yè)的水平反映了一個國家和地區(qū)的經濟實力、科技水平、生活水平和國防實力。制造業(yè)直接為人類生產物質財富、產生新知識、創(chuàng)造價值，直接為國民經濟各個部門和科學技術的進步與發(fā)展提供先進的手段與裝備；戰(zhàn)后半個多世紀的全球社會經濟發(fā)展的歷史證明：一個國家和地區(qū)的實力及其繁榮最終取決于其完成產品設計制造的制造業(yè)所能提供的產品和勞務的競爭能力；38§1制造業(yè)概述制造業(yè)的重要性在發(fā)達國家中,制造業(yè)創(chuàng)造了約60%的社會財富、約45%的國民經濟收入。據統計，美國68%的社會財富來自于制造業(yè)。CIRP在1999年的報告中指出：在國家生產力的構成中，制造技術的作用一般占55%-65%。在許多國家的科技發(fā)展計劃中，先進制造技術都被列為優(yōu)先發(fā)展的科技。39

制造業(yè)是國民經濟的物資基礎和產業(yè)主體，是富民強國之本?！?制造業(yè)概述工業(yè)化國家：約1/4的人口從事制造業(yè)約70%～80%的物質財富來自制造業(yè)。制造業(yè)的重要性40

制造業(yè)是發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢實現跨越式發(fā)展戰(zhàn)略的中堅力量。制造業(yè)是科學技術的載體和實現創(chuàng)新的舞臺。制造業(yè)的水平體現了國家的綜合實力和國際競爭力。

§1制造業(yè)概述

制造業(yè)是為社會提供實用，可視的物質財富的基礎。強大的制造基礎對國家的經濟和軍事力量是至關重要的!

一個國家只有生產的好才能生活的好!

制造業(yè)的重要性41先進制造技術§1制造業(yè)概述§2我國的制造業(yè)現狀§3先進制造技術產生的背景§4先進制造技術的概念與特點§5先進制造技術的體系結構§6先進制造技術的發(fā)展過程和趨勢§7課程學習事宜42

中國制造業(yè)在GDP里面所占的比重一直都是比較高的，我們現在正處于工業(yè)化的中期。世界制造業(yè)的主要國家：第一還是美國，第二是日本，中國在2003年超過了德國。在我國，制造業(yè)，特別是裝備制造業(yè)始終是高于GDP的速度在增長，它已經成為我國最大的產業(yè)和國民經濟重要的組成部分。

2011年世界GDP：美國15,064,816，中國6,988,470，日本5,855,383但人均GDP第89位，還要考慮水分。

2011年數控機床的臺數產量已經為世界第一。§2我國的制造業(yè)現狀43§2我國的制造業(yè)現狀與國際先進水平的差距：

第一是勞動生產率比較低，消耗大中國制造業(yè)勞動密集型偏多，人用得比較多。中國的制造業(yè)能源消耗大，污染比較嚴重，制造業(yè)的能耗占全國能耗的63％，單位產品的能耗高出國際水平20％至30％，全國CO2的排放量67.2％是鍋爐排放。44§2我國的制造業(yè)現狀第二是產品以低端為主，附加價值不高增加值率僅為26.23％，比美國、日本及德國分別低22％、22％和11％，出口主要是勞動密集型和技術含量低的產品。當然事情是兩方面，因為中國目前需要解決就業(yè)問題，如果都搞自動化工廠每年新增就業(yè)就有問題。45§2我國的制造業(yè)現狀產業(yè)結構不合理作為先進生產力代表，國家核心競爭力關鍵是裝備制造業(yè)，在我們國家只占26％，比發(fā)達國家低10個百分點左右。我們進口的產品占外貿出口總額將近一半左右，集成電路95％要進口，轎車制造裝備、數控機床、紡織機械70％依賴進口。我們出口的是中低端產品，即使出口少數高新技術產品也是勞動密集型的或者是來料加工型，而進口是高新技術產品。

46§2我國的制造業(yè)現狀資源消耗嚴重制約環(huán)境的制約自主知識產權缺乏，核心專利技術比較少2001年中國接受海外申請專利37800件，而我們自己到海外申請專利不到2000件，這2000件還主要集中在中醫(yī)藥和保健品上，很少涉及高新技術。在制造技術領域，我國的發(fā)明專利數只有美國、日本的1／30，韓國的1／40。47我們在引進、消化、吸收、創(chuàng)新當中，投入經費不夠。2002年我國高新技術產業(yè)用于技術引進與消化吸收的收支比1∶0.1，其中醫(yī)藥產品制造業(yè)引進設備消化的比例比較高一點，大概是1∶0.18，電子通信只有1∶0.13，作為計算機制造的IT核心企業(yè)，只有1∶0.01，而多數工業(yè)國家安排引進消化經費大概是引進項目總經費的3倍，日本在經濟振興期達到了10倍?！?我國的制造業(yè)現狀48先進制造技術§1制造業(yè)概述§2我國的制造業(yè)現狀§3先進制造技術產生的背景§4先進制造技術的概念與特點§5先進制造技術的體系結構§6先進制造技術的發(fā)展過程和趨勢§7課程學習事宜49§3先進制造技術產生的背景

先進制造技術—先進制造技術（AMT）首先由美國于20世紀80年代末提出。第二次世界大戰(zhàn)及稍后時期美國——世界制造業(yè)的霸主杜魯門布什：總統科學顧問、麻省理工學院校長“科學——沒有止境的前沿”主張國力取決于科學的發(fā)展，強調基礎科學研究的重要性，忽視制造技術的發(fā)展。50

日本“東芝事件”白宮一份報告稱“美國經濟衰退已威脅到國家安全”?！?先進制造技術產生的背景克林頓政府“為了美國的利益發(fā)展技術”“技術是經濟的發(fā)動機”

強調了具有明確的社會經濟目標的關鍵技術的重要性。制定了國家關鍵技術計劃：先進制造技術計劃（ATP）和制造技術中心計劃（MTC）。使美國經濟很快扭轉了頹勢，美國重新成為世界上最具競爭力的國家。51先進制造技術§1制造業(yè)概述§2我國的制造業(yè)現狀§3先進制造技術產生的背景§4先進制造技術的概念與特點§5先進制造技術的體系結構§6先進制造技術的發(fā)展過程和趨勢§7課程學習事宜52

先進制造技術是制造業(yè)不斷吸收信息技術和現代管理技術的成果，并將其綜合應用于產品設計、加工、檢測、管理、銷售、使用、服務乃至回收的制造全過程，以實現優(yōu)質、高效、低耗、清潔、靈活生產，提高對動態(tài)多變的市場的適應能力和競爭能力的制造技術的總稱。

先進制造技術的概念§4先進制造技術的概念與特點

先進制造技術至今還沒有一個嚴格的定義，但卻是國際上形成廣泛共識的一個概念和已被公認的一個技術術語。53(1)先進制造技術不是一項具體的技術，而是一項綜合系統的技術；(2)先進制造技術的先進性是建立在不斷地汲取其他相關領域新技術的基礎上的，是動態(tài)的、相對的，隨時間而變化的；(3)創(chuàng)新是先進制造技術的靈魂，并貫穿于制造全過程(產品創(chuàng)新、生產工藝過程創(chuàng)新、生產手段創(chuàng)新、管理創(chuàng)新、組織創(chuàng)新及市場創(chuàng)新)；§4先進制造技術的概念與特點54(4)技術與管理的結合是先進制造技術的一個突破，新的制造模式的層出不窮是人類生產活動的一大進步；(5)市場和工業(yè)界的需求是先進制造技術的出發(fā)點與歸宿，是先進制造技術的動力和目標。先進制造技術成果的成敗取決于市場檢驗，企業(yè)是先進制造技術的創(chuàng)新主體?！?先進制造技術的概念與特點55

先進制造技術的特點(1)高效率(2)高精度(3)多樣化(4)綜合化

生產效率、加工精度和成本是表征先進制造技術經濟效益的主要指標?！?先進制造技術的概念與特點56先進制造技術§1制造業(yè)概述§2我國的制造業(yè)現狀§3先進制造技術產生的背景§4先進制造技術的概念與特點§5先進制造技術的體系結構§6先進制造技術的發(fā)展過程和趨勢§7課程學習事宜57

現代設計技術

a.

設計方法現代化(1)分類對先進制造技術的研究分為下述4大領域：§5先進制造技術的體系結構優(yōu)良性能設計基礎技術競爭優(yōu)勢創(chuàng)建設計技術全生命周期設計綠色產品設計技術b.設計手段計算機化有限元法優(yōu)化設計計算機輔助設計CAD/CAM一體化技術工程數據庫58先進制造工藝技術§5先進制造技術的體系結構精密鑄造成型工藝精密與超精密加工高速及超高速加工現代特種加工快速成形制造虛擬制造59制造系統自動化技術§5先進制造技術的體系結構a.數控技術數控裝置進給系統主軸系統NC程序編制b.工業(yè)機器人機器人操作機控制系統傳感器生產線總線控制c.柔性制造及計算機集成制造加工系統物流系統調度與控制故障診斷d.自動檢測與信號識別技術數據獲取數據處理特征提取與識別e.過程設備工況監(jiān)測與控制過程監(jiān)視系統在線反饋質量控制60現代生產經營和管理技術a.先進制造生產模式敏捷制造系統(AMS)智能制造系統(IMS)精良生產(LP)并行工程(CE)§5先進制造技術的體系結構b.集成管理技術企業(yè)資源管理(ERP)產品數據管理(PDM)供應鏈管理(SCM)客戶關系管理(CRM)基于作業(yè)的成本管理(ABC)現代質量保障體系61§5先進制造技術的體系結構CIMSFMSIMS集成技術CAD/CAMNC/CNCMRPⅡ特種加工FMC系統管理技術質量與可靠性技術清潔生產技術機器人技術基礎制造技術新型產業(yè)及市場需求帶動（重大裝備、高新產業(yè)、社會協調發(fā)展）激光等新能源的技術新材料的技術系統工程及管理科學微電子及計算機應用技術(2)構成62先進制造技術§1制造業(yè)概述§2我國的制造業(yè)現狀§3先進制造技術產生的背景§4先進制造技術的概念與特點§5先進制造技術的體系結構§6先進制造技術的發(fā)展過程和趨勢§7課程學習事宜63

先進制造技術的發(fā)展過程(1)制造模式的演變在不到100年的發(fā)展歷程中，制造業(yè)的經營模式大致經歷了六個主要發(fā)展階段，見下表：§6先進制造技術的發(fā)展過程和趨勢發(fā)展階段年代生產模式制造策略制造設備和技術特點生產組織和管理特點11910-1940福特生產模式制定合理工序和科學的工時定額(泰勒管理方式)機械化制造設備建立設計、工藝和生產等功能專業(yè)化部門21940-1950大批量生產自動化生產過程動態(tài)統計組合機床和剛性自動線以質量為核心的部門間協調31950-1960中小批量生產自動化柔性自動化生產數控機床和加工中心成組技術應用64§6先進制造技術的發(fā)展過程和趨勢發(fā)展階段年代生產模式制造策略制造設備和技術特點生產組織和管理特點41960-1980多品種小批量生產自動化以計算機輔助為特征的制造技術的開發(fā)和應用DNC、工業(yè)機器人、CAD、CAPP、CAM、CAE技術按用戶訂單組織生產51980-1990計算機集成制造系統設計、制造和管理集成信息系統支持下的自動化生產FMC/FMS、FA、CAD/CAPP/CAM集成設計與制造技術準時化生產（JIT）、控制庫存、設計制造信息一體化61990以后快速響應智能制造化系統智能制造、并行工程、精益生產、敏捷制造、與環(huán)保協調發(fā)展的制造柔性制造設備和柔性生產線、計算機輔助產品開發(fā)（CADE）將技術、管理和人員資源集成為一個協調的、相互聯系的系統65§6先進制造技術的發(fā)展過程和趨勢作坊式生產18世紀中工作母機生產線數控技術FMSCIMS全球制造先進制造系統1860s19世紀末、20世紀初1950s19671980s21世紀未來可簡單表示為下圖66（2）技術與管理逐步結合起來

制造業(yè)=制造技術+制造管理提高制造業(yè)管理水平，是實施先進制造技術的基礎，企業(yè)應逐步走向現代管理?，F代管理的核心是信息管理、物流管理、品質管理和生產過程管理，它的宗旨是保證生產和流通過程的品質和效率。要逐步實現計算機輔助管理和建立與國際接軌的科學管理模式。

§6先進制造技術的發(fā)展過程和趨勢67

制造系統中不僅是數據流、物料流、能源流，還有大量的制造知識與技能，正是這些知識解決了眾多復雜的決策問題，在制造系統中起關鍵作用。這些知識與技能存在于人的腦中，由于至今我們對人類思維活動的實質知之甚少，所謂的人工智能研究，尚處于十分低級的階段，基于人工智能的智能機器在智能水平上遠遠不能與人類專家的智能相比，想以人工智能全面取代制造過程中人的智能，獨立承擔分析、判斷、決策等任務是不現實的。(3)人、知識、信息成為現代制造系統中的決定性要素

§6先進制造技術的發(fā)展過程和趨勢68

制造技術的發(fā)展表明：制造活動越來越多依靠理論、算法實驗、分析、模擬等手段的開發(fā)深化、越來越多地吸收數學、物理、化學、生物、材料、信息、微電子、計算機等學科的基本理論與最新成果，越來越基于科學和智慧，逐步向“大制造、大系統、科學化”發(fā)展，形成制造科學。(4)現代制造科學逐步形成§6先進制造技術的發(fā)展過程和趨勢69發(fā)展趨勢§6先進制造技術的發(fā)展過程和趨勢1.高效化隨著精度補償、應用軟件、傳感器、自動控制、新材料和機電一體化等技術的發(fā)展，工藝裝備在數控化的基礎上進一步向生產自動化、作業(yè)柔性化、控制智能化方向發(fā)展，可對傳統工藝技術加以優(yōu)化和革新。2.敏捷化由于競爭全球化、貿易自由化、需求多樣化，產品生產朝多品種小批量方向發(fā)展，面向并行工程的設計、虛擬制造的設計、全壽命周期設計、CAD／CAM／CAPP一體化技術等敏捷設計制造技術與系統將在今后若干年內得到長足發(fā)展。70發(fā)展趨勢§6先進制造技術的發(fā)展過程和趨勢3.清潔化保護環(huán)境、節(jié)約資源已成為全球密切關注的焦點，為此發(fā)達國家正積極倡導“綠色制造”和“清潔生產”，大力研究開發(fā)生態(tài)安全型、資源節(jié)約型制造技術。4.精密化精密加工和超精密加工、微型機械的微細和超微細加工等精密工程是當今也是未來制造技術的基礎，其中納米級的超精密加工技術和微型機械技術被認為是21世紀的核心技術和關鍵技術。

71發(fā)展趨勢§6先進制造技術的發(fā)展過程和趨勢5.多樣化為適應制造業(yè)對新型或特種功能材料以及精密、細小、大型、復雜零件的需要，發(fā)達國家正大力研究與開發(fā)各種原理不同、方法各異的加工與成形方法。

6.復合化由于材料加工難度越來越大，工件形狀越來越復雜，加工質量要求越來越高，國外正在研究多種能量的復合加工方法以及常規(guī)加工與特種加工的組合加工工藝。目前，兩種能量的復合工藝已得到廣泛應用，而多種能量的復合加工工藝也正在探索之中。

72發(fā)展趨勢§6先進制造技術的發(fā)展過程和趨勢7.柔性化制造業(yè)自動化系統正沿著“數控化→柔性化→集成化→智能化→全球化”之螺旋式階梯攀緣而上，柔性化程度越來越高。

8.集成化向CIMS發(fā)展，構成一個覆蓋企業(yè)制造全過程（產品訂貨、設計、制造、管理、營銷），能對企業(yè)“三流”（即物質流、資金流、信息流）進行有效控制和集成管理的完整系統，實現全局動態(tài)綜合優(yōu)化、協調運作和整體高柔性、高質量、高效率，從而創(chuàng)造出巨大生產力。73發(fā)展趨勢§6先進制造技術的發(fā)展過程和趨勢9.智能化智能化是柔性化、集成化的拓展和延伸，未來的智能機器將是機器智能與人類專家智能的有機結合，未來的制造自動化將是高度集成化與高度智能化的融合。

10.全球化制造業(yè)將得以借助全球互聯網絡、計算機通信和多媒體技術實現全球或異地制造資源（知識、人才、資金、軟件、設備等）的共享與互補，制造業(yè)、制造產品和制造技術走向國際化，制造自動化系統也進一步向網絡化、全球化方向發(fā)展?；贗nternet的敏捷制造、全球制造已經成為現實。74發(fā)展趨勢§6先進制造技術的發(fā)展過程和趨勢11.虛擬化虛擬現實技術是一種三維計算機圖形軟件技術與計算機硬件技術集成而實現的高級人機交互技術。讓用戶通過視覺、聽覺、觸覺、甚至嗅覺和味覺等多種知覺方式，實時地與計算機所建造的仿真環(huán)境發(fā)生相互作用。比如，進入“虛擬廠房”，操縱“虛擬機床”，抓取“虛擬零件”，組裝“虛擬設備”等等。75以產品為中心以顧客為中心以市場為中心§6先進制造技術的發(fā)展過程和趨勢“中心”的變化76

Prof.Dr.-IngBullinger788