1、先進制造技術重慶市高級研修班講座先進制造技術,內容提要, 制造技術的發(fā)展歷史回顧 我國制造業(yè)面臨的形勢 先進制造技術的提出及其體系結構 數(shù)字化：創(chuàng)新產品的開發(fā)途徑 新家族：細小精微微納制造 新裝備：并聯(lián)運動機床,制造技術的發(fā)展歷史,什么是制造？ 狹義制造指的是機械加工和裝配 廣義制造指的是機電產品壽命周期的各個環(huán)節(jié) 大制造包括其它類型產品的制造 本課程所指的制造主要針對廣義制造。,制造技術的發(fā)展歷史, 遠古制造已有幾十萬年的歷史，人類起源于制造,石刀石斧的制造、魚骨做針 古代制造已有5000年的歷史，包括瓷器制造、青銅器的制造、指南車的制造 近代制造也有200年的歷史，包括各種機床的制造，汽車

2、,飛機的制造,制造技術的發(fā)展歷史,現(xiàn)代制造可以從20世紀80年代算起，包括數(shù)字化制造、柔性制造、快速原型制造、微納制造、特種加工、虛擬制造、一體化制造、綠色制造、自動化制造、網絡化制造等,20世紀制造業(yè)的變遷,從手工作坊到機械工廠,從單件小批到大量生產,分工可以提高工作效率,標準化可以實現(xiàn)零件互換,大量生產可以降低成本,制造技術的歷史回顧,20世紀初的制造車間,由集中動力源驅動的天軸,變速用的 多級皮帶輪,皮帶傳動,皮帶車床,工人勞動強度大,工作不安全,擁擠、昏暗、嘈雜,德國斯圖加特“奔馳”汽車博物館的實物模型,五個一：人、機、刀、零件、工序,摩登時代人是機器的奴隸？,牛頭刨床,20世紀50年

3、代的機床,普通車床：交流電機驅動和齒輪變速,臥式鏜床,功率和速度明顯提高,勞動條件改善，仍然人工操作,加工復雜形狀零件有難度,多刀加工專用組合機床,2個工件： 車床主軸箱體,16把刀具同時加工,進給驅動液壓控制,我國第一臺組合機床 UT-001,多刀加工，效率顯著提高,機械、電氣、液壓綜合自動化,構成自動生產線的基本單元,90年代的計算機數(shù)控機床,臥式加工中心 托板自動交換,立式加工中心,超高速數(shù)控銑床,大型數(shù)控龍門銑床,電火化加工機床,激光切割機床,現(xiàn)代數(shù)控加工車間,工序集成的車削中心,信息化網絡化的加工中心,數(shù)碼相機,銑削卡盤,加工任務完成情況和機床狀態(tài)可用手機查詢,信息塔(e-Tower

4、) 車間工作地信息化，具有語音、文本和視像等通訊功能。與生產計劃調度系統(tǒng)聯(lián)網，實時反映機床工作狀態(tài)和加工進度 操作權限由指紋確認。工件試切時，可在屏幕上觀察加工過程。故障報警顯示、在線幫助排除,指紋確認 操作許可,我國制造業(yè)面臨的形勢,中國生產了世界上29%的彩色電視機，24%的洗衣機，16%的電冰箱，50%以上的空調機，70%的玩具，55%的照相機，30%的微波爐，42%的顯示器，75%的鐘表，50%的縫紉機，83%的小型拖拉機，40%的自行車，44%的摩托車， 70%的收錄機， 70% 的DVD機， 50%的電話機， 60%的微特電機， 40%的一次性電池， 60%人造金剛石微粉,我國制造

5、業(yè)面臨的形勢,中國制造業(yè)規(guī)模已達世界第四位，僅次于美國、日本和德國。在鋼鐵、水泥、化纖、化肥、電視機、汽車摩托車等年產量都是世界第一。,我國制造業(yè)面臨的形勢,1994年我國對外貿易(貨物貿易) 規(guī)模首次突破 2000 億美元關口, 達 2366 億美元。出口貿易額在世界的排名由 1994 年的第 11 位起步，到1997 年首次躋身世界前10 名行列。2009 年,中國的出口總額首次趕超德國, 躍居全球首位。,我國制造業(yè)面臨的形勢,中國制造！世界第一制造大國！,但是,高檔產品：外國品牌，中國制造。春秋戰(zhàn)國、各霸一方，GDP算你的，利潤分去一半,中檔產品：中國品牌，外國核心技術，你賺小頭，他賺大

6、頭，價格大戰(zhàn)，走進微利時代,低檔產品：自相殺價，爭相出口，貿易壁壘重重：環(huán)保、安全加上反傾銷制裁,我國制造業(yè)面臨的形勢,究其原因（以機電產品為例）,1、產品落后。國外總是率先開發(fā)出新一代的機電一體化產品，且不斷更新?lián)Q代；而我國生產的往往是老的產品，產品更新很慢，而且很多高水平高質量的產品還不能制造。如精密機床、數(shù)控機床、飛機、汽車、精密儀器、精密微電子設備，還都需要大量進口, 一些重要精密尖端產品自己不能生產，受制于外國。,2、不掌握產品核心技術。我國生產的機電產品很多使用外國的專利(很多還是外國品牌)，核心技術沒有自己的知識產權，不僅要交專利費，并且不能修改改進。 DVD就是典型的例子! 格

7、蘭仕也是典型的例子! 我們只能為外國人打工!,究其原因（以機電產品為例）,3、機床裝備數(shù)量雖多，但構成比十分落后。我們現(xiàn)在已經能設計制造一些中高檔機床，但仍大量使用國外品牌的核心部件，如電機、數(shù)控系統(tǒng)、主軸單元甚至絲杠、導軌。,究其原因（以機電產品為例）,4、制造技術落后：制造技術工藝落后，加工精度低，工作效率和生產效率低。生產周期長，新產品試制周期長，流動資金占用多、消耗大、污染嚴重。,究其原因（以機電產品為例）,5、管理落后，非生產人員比例大。產品的產量、產值、質量均遠遠落后于美、日、德等發(fā)達國家。據(jù)統(tǒng)計我國機械制造業(yè)的人均產值僅為美國的1/25，日本的1/26。,究其原因（以機電產品為例

8、）,究其原因（以機電產品為例）,6.研究費用及人力投入少，技術創(chuàng)新少。 國外有些大公司的研發(fā)投入要占到銷售收入的10%以上! 國內大多數(shù)企業(yè)還不到1%!,我國制造業(yè)面臨的形勢,DVD/VCD,微機,冰箱,摩托車,空調,自行車,電視機,鞋襪,洗衣機,收錄機,服裝,汽車,手機,中國制造業(yè)將進入新的重工業(yè)時代,我國制造業(yè)面臨的形勢,工業(yè)化軌跡,新型工業(yè)化,后發(fā)效應,差距縮小,信息化帶動工業(yè)化,工業(yè)化促進信息化,大力發(fā)展 裝備制造業(yè),差距拉大,我國制造業(yè)面臨的形勢,進入WTO后，在“中國制造”已經成為跨國公司的重要戰(zhàn)略，使我國制造業(yè)面臨巨大的機遇。 中國將成為制造大國，制造大國必然是經濟強國的歷史不一

9、定會重演，我們面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。 中國制造業(yè)面臨兩種前途： 跨國公司的加工車間（依賴外資和技術）。 全球制造的伙伴（利用外資和掌握技術）。,世界競爭力現(xiàn)在排名： 30名左右,世界競爭力預期排名： 15名以前,潛在危機四伏 不可持續(xù)發(fā)展,躋入強手之林可持續(xù)發(fā)展,我們肩負的使命,從制造大國走向制造強國,到2020年基本實現(xiàn)工業(yè)化 全面步入小康社會 振興中華民族,從世界加工車間 走向全球制造伙伴,做什么？ 怎么做？,聯(lián)合國：創(chuàng)新和學習,聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展署 通過創(chuàng)新和學習 提高競爭力,19891999,美國制造業(yè)：學習創(chuàng)新,精益生產：學習日本,敏捷制造：發(fā)揮優(yōu)勢,精益思想：價值流,聯(lián)合起來競爭：網絡化,下

10、一代制造：創(chuàng)新管理,美國制造：認識自己,20世紀的產品增值過程,加工裝配,產品設計,回收再造,服務,維修,材料,元件,產品 = 材料 + 制造過程,資源消耗型,21世紀：并非微利時代,創(chuàng)新產品=原材料+知識+制造資源+服務,信息化,信息化,可持續(xù)發(fā)展,現(xiàn)代企業(yè)的戰(zhàn)略轉變,現(xiàn)代化制造企業(yè),現(xiàn) 代 化 企 業(yè),現(xiàn)代化企業(yè)的構成要素,走向未來成功的愿景,完全集成和優(yōu)化 的設計和制造,集成制造技術 六大愿景,集成化的企業(yè)管理,從企業(yè)和 供應鏈全局的角度 作出所有決策,柔性的、分散的運作,基于自集成系統(tǒng)、 共享知識庫和魯棒的 通信基礎設施,以科學為基礎的制造,對材料和加工過程 及其在宏觀和微觀相互作用

11、方面的深刻理解,“即插即用”的 互操作性,所有的技術、 制造和商務系統(tǒng)之間 都能夠無縫集成,智能化的過程和設備,能夠自動響應 制造過程、企業(yè)或 供應鏈的變化,能夠在第一次就 提供性能、價格和質量 都符合要求的產品,學習和發(fā)展,先進制造技術！,什么先進制造技術？,制造技術的基本定義,制造業(yè) 一切生產和裝配制成品的企業(yè)群體的總稱。,制造技術為國民經濟建設和人民生活生產各種必需物質（包括生產資料和消費品）所使用的一切生產技術的總稱，是將原材料和其它生產要素經濟合理地轉化為可直接使用的具有較高附加價值的成品/半成品和技術服務的技術群。,先進制造技術是,精密高效制造、綠色制造,精益生產、敏捷制造,CAD

12、/CAM/CAE/CAPP/CAM,FMS、FAS、CIMS,并行工程、全面質量管理、網絡化,先進制造技術的定義,先進+制造技術,字面：比“以前”好的制造技術？！,“好”更高效、更環(huán)保、成本更合理、更好的系統(tǒng)適應性、更好的可靠性,先進制造技術的提出,先進制造技術（Advanced Manufacturing TechnologyAMT）作為一個專用名詞，是在20世紀80年代末期，由美國根據(jù)本國制造業(yè)面臨的挑戰(zhàn)和機遇，對其制造業(yè)存在的問題進行深刻的反省，為了加強其制造業(yè)的競爭力和促進國民經濟增長而提出，并得到充分的重視。,先進制造技術的提出,從技術發(fā)展角度看：以計算機為中心的新一代信息技術的發(fā)展

13、，全面推進了制造技術的飛躍發(fā)展，使制造技術達到從未有過的高度，先進制造技術的提出也是這種進程的反映。 Advance,先進制造技術的提出,美國是世界上頭號工業(yè)強國（也都是制造業(yè)頭號強國），然而，長期以來，美國政府只對基礎研究、衛(wèi)生健康和國防技術提供金飛支持，而對產業(yè)技術不予支持，放任自流。70年代，美國一批學者不斷鼓吹美國已進入“后工業(yè)化社會”，力圖將經濟發(fā)展的重點由制造業(yè)轉向服務業(yè)等第三產業(yè)。把傳統(tǒng)的制造產業(yè)視作“夕陽工業(yè)”，因而制造技術的發(fā)展受到極大的冷遇。這樣做的結果，導致了70年代開始的美國科技優(yōu)勢尤其是經濟競爭力的衰退。,先進制造技術的提出,二次大戰(zhàn)結束后，當西方國家正津津樂道大量生

14、產方式所帶來的績效和優(yōu)勢時，日本人卻在迅速恢復被戰(zhàn)爭破壞的經濟，悄悄地和不自覺地開始醞釀一場制造史上的革命。日本豐田汽車公司副總裁大野耐一注意到制造過程中的浪費是造成生產率低下和成本增加的根源，他從美國超市的運作中收到啟迪，形成了看板系統(tǒng)的構想，提出了準時生產制（Just in TimeJIT）。,先進制造技術的提出,從1953年的第一次試驗開始，豐田生產系統(tǒng)逐步建立和完善，并推廣到了協(xié)作廠、供應商、代理商以及汽車之外的各個行業(yè)，最后全面了實現(xiàn)了豐田生產模式。作為結果80年代初，日本的小汽車、計算器、照相機、電視機等產品，以及各種機電產品，自然而然地占領了美國和西方發(fā)達國家的市場，從而引起了美

15、國為首的西方發(fā)達國家的驚恐和思考。,先進制造技術的提出,美國麻省理工學院（MIT）按照國際機動車輛計劃（IMVP）的安排，對日本豐田生產模式及系統(tǒng)進行了詳細的分析和研究，并在改變世界的機器：精益生產的傳奇（詹姆斯. 沃麥克，1990）一書中提出了精益生產（Lean ProductionLP）的概念，精益生產就是指豐田生產方式。,先進制造技術的提出,經過深刻的反思，美國人得出基本結論： “一個國家要生活得好，就必須生產得好” “振興美國經濟的出路，在于振興美國制造業(yè)”,先進制造技術的提出,1991年，美國白宮科學技術政策辦公室發(fā)表了美國國家關鍵技術報告，標志著美國科技政策新時代的開始。報告明確將

16、柔性計算機集成制造、智能加工設備、微米級和納米級制造以及系統(tǒng)管理技術列入了總數(shù)為22項的國家關鍵技術中。,先進制造技術的提出,布什政府時期開始的這種政策上的轉變，在克林頓上臺后得以繼續(xù)，克林頓對產業(yè)技術發(fā)展給予實質性的強有力的支持。1993年2月，克林頓在硅谷發(fā)表了題為促進美國經濟增長的技術增強經濟實力的新方向的報告，報告中提出了要 “促進先進制造技術的發(fā)展”！,先進制造技術的提出,報告中克林頓提出了六點行動： 1）對先進制造技術的研究開發(fā)提供更多的資助，開發(fā)新一代汽車、新建筑技術、智能控制和傳感器技術、快速原型設計及考慮環(huán)境的制造技術的各種計劃將得到贊助； 2）支持靈活制造； 3）建立全國制

17、造技術推廣中心網； 4）促進本地區(qū)技術聯(lián)盟的建立； 5）促進制造工程教育的發(fā)展； 6）促進考慮環(huán)境的制造技術的發(fā)展。,先進制造技術的提出,靈捷制造（Agile ManufacturingAM） 由美國通用公司（GM）和里海（Leigh）大學的雅科卡(Iacocca)研究所聯(lián)合研究，于1988年提出。1990年向社會半公開后立即收到世界各國的重視。1992年美國將這種全新的制造模式作為21世紀美國制造企業(yè)的戰(zhàn)略。,先進制造技術的提出,“美國機械工程師學會” （AMSE）的定義：靈捷制造就是指制造系統(tǒng)在滿足低成本高質量的同時，對變幻莫測的市場需求的快速反應。,先進制造技術的提出,靈捷制造的企業(yè)，其

18、靈捷性表現(xiàn)在兩個層面： 1）企業(yè)策略層面：針對競爭規(guī)則及手段變化、新的競爭對手出現(xiàn)、國家法規(guī)變化、社會形態(tài)變化等，具有做出快速靈活變化的能力。 2）企業(yè)日常運行層面：企業(yè)對影響其日常運行的各種變化，如用戶對產品規(guī)格、配置及售后服務要求的變化，用戶訂貨量和供貨時間的變化，原材料供貨出現(xiàn)問題、設備出現(xiàn)故障等做出快速反應的能力。,先進制造技術的提出,美國先進制造技術計劃 該計劃是美國聯(lián)邦政府科學、工程和技術協(xié)調委員會和六大科研和開發(fā)計劃之一。其目標是： 1）為美國工人創(chuàng)造更多高技術、高工資的就業(yè)機會，促進美國經濟增長。 2）不斷提高能源效益，減少污染，創(chuàng)造更加清潔的環(huán)境。,先進制造技術的提出,3）使

19、美國的私人制造業(yè)在世界市場上更具有競爭力，保持美國的競爭地位。 4）使教育系統(tǒng)對每位學生進行更富有挑戰(zhàn)性的教育。 5）鼓勵科技界把確保國家安全以及提高全民生活質量作為核心目標。,先進制造技術的提出,該項計劃1994年度的預算為14億美元，美國商務部、國防部、能源部、內務部、環(huán)保局、國家宇航局、國家科學基金會、農業(yè)部等八個聯(lián)邦政府機構介入，圍繞三個重點開展研究：,先進制造技術的提出,1）下一代的“智能”制造系統(tǒng)。 2）為產品、工藝工程和整個企業(yè)的設計提供集成的工具。 3）基礎設施工作，如加強擴展和聯(lián)合已有的各種推廣應用機制；建立地域性的技術聯(lián)盟（技術聯(lián)合體）；制定有關國家制造技術發(fā)展趨勢的監(jiān)督和

20、分析機制；制定評測基準和評測指標體系等。,先進制造技術的提出,各政府部門還結合本部門的職責，制定了有關先進制造技術專項計劃。以美國國家科學基金會（NSF）為例，NSF工程部的各先進制造技術專項包括：設計、制造和工業(yè)創(chuàng)新；ERC、IUCRC等中心計劃；戰(zhàn)略性的制造倡議計劃；靈捷制造；管理和技術創(chuàng)新計劃；面向小企業(yè)創(chuàng)新研究計劃；面向小企業(yè)技術擴散計劃；促進產業(yè)和學術界結合的計劃。,先進制造技術的提出,制造技術中心計劃（MTC） 又稱合作伙伴計劃，指政府和企業(yè)在發(fā)展制造技術上進行密切合作，針對35萬家中小企業(yè)，政府的職責不是讓這些企業(yè)生產什么產品，而是要幫助他們掌握先進技術，使他們具有識別、選擇使用

21、于自己技術的能力。,先進制造技術的提出,基于這樣的考慮，1988年修訂的美國綜合貿易競爭法,授權美國國家標準與技術研究院執(zhí)行制造技術中心計劃?？紤]在一個地區(qū)設一個中心，為中小企業(yè)展示新的技術和設備，使企業(yè)了解最新的或最適合于他們使用的技術和設備，并進行培訓，幫助中小企業(yè)選用。,先進制造技術的提出,根據(jù)該計劃，1989年建立了三個制造技術中心，他們已幫助6000多家企業(yè)通過技術進步而節(jié)約了1.3億美元的生產成本。1991年春天又成立了兩個中心。1992年這五個中心的活動費用是1500萬美元，1993年為1800玩美元，全部由國會撥款。至1994年底，共計已建立了約30個中心?？肆诸D提出要在全國建

22、立170家這樣的中心。,先進制造技術的內涵,先進制造技術是制造業(yè)不斷吸收信息技術和現(xiàn)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(xiàn)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。,先進制造技術的特點,（1）先進制造技術的實用性,先進制造技術最重要的特點在于，它首先是一項面向工業(yè)應用，具有很強實用性的新技術。從先進制造技術的發(fā)展過程，從其應用于制造全過程的范圍，特別是達到的目標與效果，無不反映這是一項應用于制造業(yè)，對制造業(yè)、對國民經濟的發(fā)展可以起重大作用的實用技術。先進制造技術的發(fā)展往往是針對

23、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、適用的制造技術，有明確的需求導向的特征；先進制造技術不是以追求技術的高新為目的，而是注重產生最好的實踐效果，以提高效益為中心，以提高企業(yè)的競爭力和促進國家經濟增長和綜合實力為目標。,先進制造技術的特點,（2）先進制造技術的廣泛性,先進制造技術相對傳統(tǒng)制造技術在應用范圍上的一個很大不同點在于，傳統(tǒng)制造技術通常只是指各種將原材料變成成品的加工工藝，而先進制造技術雖然仍大量應用于加工和裝配過程，但由于其組成中包括了設計技術、自動化技術、系統(tǒng)管理技術，因而則將其綜合應用于制造的全過程，覆蓋了產品設計、生產準備、加工與裝配、銷售使用、維修服

24、務甚至回收再生的整個過程。,產品的全生命周期,設計和制造工作流的綠色化 面向環(huán)境和回收的設計,全生命周期的產品數(shù)據(jù)管理,產品生命周期的管理,產品的遠程服務和技術支持 產品使用的新概念和新方法,回收方法和回收的經濟性 廢棄指南和廢棄物管理,先進制造技術的特點,（3）先進制造技術的動態(tài)特征,由于先進制造技術本身是在針對一定的應用目標，不斷地吸收各種高新技術逐漸形成、不斷發(fā)展的新技術，因而其內涵不是絕對的和一成不變的。反映在不同的時期，先進制造技術有其自身的特點；也反映在不同的國家和地區(qū)，先進制造技術有其本身重點發(fā)展的目標和內容，通過重點內容的發(fā)展以實現(xiàn)這個國家和地區(qū)制造技術的跨越式發(fā)展。,先進制造

25、技術的特點,（4）先進制造技術的集成性,傳統(tǒng)制造技術的學科、專業(yè)單一獨立，相互間的界限分明；先進制造技術由于專業(yè)和學科間的不斷滲透、交叉、融合，界線逐漸淡化甚至消失，技術趨于系統(tǒng)化、集成化。已發(fā)展成為集機械、電子、信息、材料和管理技術為一體的新型交叉學科。因此可以稱其為“制造工程”。,先進制造技術的特點,（5）先進制造技術的系統(tǒng)性,傳統(tǒng)制造技術一般只能駕馭生產過程中的物質流和能量流。隨著微電子、信息技術的引入，使先進制造技術還能駕馭信息生成、采集、傳遞、反饋、調整的信息流動過程。先進制造技術是可以駕馭生產過程的物質流、能量流和信息流的系統(tǒng)工程。一項先進制造技術的產生往往要系統(tǒng)地考慮到制造的全過

26、程，如并行工程就是集成地、并行地設計產品及其零部件和相關各種過程的一種系統(tǒng)方法。這種方法要求產品開發(fā)人員與其他人員一起共同工作，在設計的開始就考慮產品整個生命周期中從概念形成到產品報廢處理等所有因素，包括質量、成本、進度計劃和用戶要求等。一種先進的制造模式除了考慮產品的設計、制造全過程外，還需要更好地考慮到整個的制造組織。,先進制造技術的特點,（6）先進制造技術的強調的是實現(xiàn)優(yōu)質、高效、低耗、清潔、靈活的生產,先進制造技術的核心是優(yōu)質、高效、低耗、清潔等基礎制造技術，它是從傳統(tǒng)的制造工藝發(fā)展起來的，并與新技術實現(xiàn)了局部或系統(tǒng)集成，其重要的特征是實現(xiàn)優(yōu)質、高效、低耗、清潔、靈活的生產。這意味著先

27、進制造技術除了通常追求的優(yōu)質、高效外，還要針對21世紀人類面臨的有限資源與日益增長的環(huán)保壓力的挑戰(zhàn)，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，要求實現(xiàn)低耗、清潔。此外，先進制造技術也必須面臨人類在21世紀消費觀念變革的挑戰(zhàn)，滿足對日益“挑剔”的市場的需求，實現(xiàn)靈活生產。,先進制造技術的特點,（7）先進制造技術最終的目標是要提高對動態(tài)多變的產品市場的適應能力和競爭能力,為確保生產和經濟效益持續(xù)穩(wěn)步的提高，能對市場變化做出更靈捷的反應，以及對最佳技術效益的追求，提高企業(yè)的競爭能力，先進制造技術比傳統(tǒng)的制造技術更加重視技術與管理的結合，更加重視制造過程組織和管理體制的簡化以及合理化，從而產生了一系列先進的制造模式。隨著世界自

28、由貿易體制的進一步完善，以及全球交通運輸體系和通信網絡的建立，制造業(yè)將形成全球化與一體化的格局，新的先進制造技術也必將是全球化的模式。,先進制造技術的體系結構,（1）FCCSET體系結構,1994初，美國聯(lián)邦科學、工程和技術協(xié)調委員會（ FCCSET ）下屬的工業(yè)和技術委員會先進制造技術工作組提出了有關制造技術的分類目錄，提出先進制造技術由主體技術群、支撐技術群和制造基礎設施組成的三位一體的體系結構：,先進制造技術的體系結構,（1）FCCSET體系結構,主體技術群,支撐技術群,制造基礎設施（制造基礎環(huán)境）,主體技術群,面向制造的設計技術群1.產品、工藝設計計算機輔助設計工藝過程建模與仿真工藝規(guī)

29、程設計系統(tǒng)工程集成工作環(huán)境設計2.快速成型技術3.并行工程,制造工藝技術群材料生產工藝加工工藝鏈接和裝配測試與檢驗環(huán)保技術維修技術其它,支撐技術群,1.信息技術接口和通信數(shù)據(jù)庫集成框架軟件工程人工智能決策支持,2.標準和框架數(shù)據(jù)標準產品定義標準工藝標準檢驗標準接口框架3.機床和工具技術4.傳感器和控制技術,制造基礎設施（制造技術環(huán)境）,1. 質量管理2. 用戶、供應商交互作用3. 工作人員培訓4. 全局監(jiān)督和基準評測5. 技術獲取和利用,三大組成部分及內部各個部分相互聯(lián)系，相互促進，組成一個完整的體系，每一個部分均不可缺失，否則就難以發(fā)揮取預期的整體功能效益（參詳“先進制造技術的特點”）。,先

30、進制造技術的體系結構,（2）AMST 體系結構,中國機械科學研究院（ AMST ）提出了先進制造技術由多層次技術群構成的體系結構。強調先進制造技術從基礎制造技術、新型制造單元技術到先進制造集成技術的發(fā)展過程，也表明了再新型產業(yè)及市場需求的帶動之下，各種高新技術（如能源技術、材料技術、微電子技術、計算機技術以及系統(tǒng)工程和管理科學）的推動下先進制造技術的發(fā)展過程。,層次體系結構,第一層：優(yōu)質、高效、低耗、清潔基礎制造技術,鑄造、鍛壓、焊接、熱處理、表面保護、機械加工等基礎工藝至今仍是在生產中大量采用的、經濟適用的技術，這些基礎工藝經過優(yōu)化而形成的優(yōu)質、高效、低耗、清潔基礎制造技術，是先進制造技術的

31、核心及重要組成部分：精密下料、精密鑄造、精密測量、毛坯強韌化、精密熱處理、優(yōu)質高效連接技術、功能性保護涂層及各種與設計有關的基礎技術和各種現(xiàn)代管理技術。,第二層：新型的制造單元技術,在市場需求及新興產業(yè)的帶動下制造技術與電子、信息、新材料、新能源、環(huán)境科學、現(xiàn)代管理等高新技術結合而形成的嶄新的制造技術：制造業(yè)自動化單元技術、極限加工技術、質量與可靠性技術、系統(tǒng)管理技術、CAD/CAM、清潔生產技術、新材料成型加工技術、激光與高密度能源加工技術、工藝模擬及工藝設計優(yōu)化技術等。,第三層：先進制造集成技術,應用信息技術和系統(tǒng)管理技術，通過網絡與數(shù)據(jù)庫對上述兩個層次的技術集成而形成：FMS、CIMS、

32、IMS以及虛擬制造技術等。,先進制造技術索引,現(xiàn)代設計技術,一、現(xiàn)代設計方法學,并行設計 系統(tǒng)設計 功能設計 模塊化設計 價值工程 質量功能配置,反求工程技術 綠色設計 模糊設計 面向對象設計 工業(yè)造型設計,二、計算機輔助設計技術,有限元法 優(yōu)化設計 計算機輔助設計 模擬仿真和虛擬設計 智能計算機輔助設計 工程數(shù)據(jù)庫,三、可信性設計,可靠性設計 安全設計 動態(tài)分析與設計 防斷裂設計 疲勞可靠性設計 減磨耐磨設計,防腐蝕設計 健壯設計 耐環(huán)境設計 維修性設計和維修保障設計 測試性設計 人機工程設計,四、設計實驗技術,產品可靠性試驗 產品環(huán)保性能試驗與控制 仿真試驗與虛擬試驗,先進制造技術索引,先

33、進制造工藝,一、精密潔凈鑄造成形工藝,外熱風沖天爐熔煉、處理、保護成套技術 鋼液精煉與保護技術 高緊實率潮型生產工藝與裝備 近代化學固化砂鑄造工藝 高效金屬型鑄造工藝與設備 氣化模鑄造工藝與設備 鑄造成型工藝模擬與工藝CAD,二、精確高效塑性成形技術,熱精鍛生產線成套技術 冷溫成型成套技術 輥鍛和楔橫軋成形技術 大型覆蓋件沖壓技術 精密沖裁工藝與裝備 超塑性和等溫成形工藝 鍛造工藝模擬及工藝CAD,三、優(yōu)質、高效焊接與切割技術,新型焊接電源及控制技術 激光焊接技術 優(yōu)質、高效、低稀釋率堆焊技術 微連接技術 焊接機器人及其應用 高效優(yōu)質切割技術 焊接過程數(shù)值模擬與專家系統(tǒng),四、優(yōu)質低耗潔凈熱處理

34、技術,1）可控氣氛熱處理2）真空熱處理3）離子化學熱處理4）激光表面合金化5）熱處理專家系統(tǒng)及性能預報,五、高效、高精機械加工工藝,1）精密加工和超精密加工2）高速切削與高速磨削3）復雜型面的數(shù)控加工4）游離磨料的高效加工,六、現(xiàn)代特種加工工藝,1）激光加工2）復合加工3）微細加工和納米技術4）水噴射加工,七、新型材料成形與加工工藝,1）新型材料的鑄造成型2）新型材料的超塑性成形3）新型材料的焊接4）新型材料的熱處理5）新型材料的機械加工,八、優(yōu)質清潔表面工程新技術,1）化學鍍非晶態(tài)合金技術2）新型節(jié)能表面涂裝技術3）鋁及鋁合金的微弧氧化技術4）高速燃氣噴涂技術5）熱噴涂激光重熔復合技術6）等

35、離子體化學氣相沉積技術7）離子束輔助鍍膜（IAC）技術,九、快速模具制造技術,鍛模CADCAM一體化技術、快速原型零件制造技術,十、擬實制造成型加工技術,1）材料熱加工擬實制造成型2）機械加工的擬實制造技術3）機械產品的擬實裝配技術,先進制造技術索引,自動化技術,一、機床數(shù)控技術,二、工業(yè)機器人,三、柔性制造系統(tǒng),四、集成制造技術,五、新型傳感技術及傳感器,六、自動檢測及信號識別技術,七、過程與設備工況的監(jiān)測,先進制造技術索引,系統(tǒng)管理技術,支撐環(huán)境,數(shù)字化：創(chuàng)新產品開發(fā)的途徑,產品描述的變遷,人工繪制三維立體圖樣,按照制圖標準繪制二維圖樣,b,CAD三維實體建模,三維實體模型是數(shù)字化產品開發(fā)

36、的基礎,有限元分析,數(shù)字原型,數(shù)控編程,快速原型,虛擬現(xiàn)實,產品描述的 數(shù)據(jù)格式轉換,數(shù)字化：產品創(chuàng)新的新途徑,新產品的虛擬原型,激光快速原型制作,數(shù)字化虛擬加工和檢驗,設計和計劃,虛擬加工,可視化技術的應用,頭盔顯示器,方位控制,立體音頻,視頻頭盔,CAD,虛擬產品,數(shù)據(jù)手套,雙筒顯示器,數(shù)據(jù)手套,操作虛擬機床,虛擬幕墻,專家會議 討論虛擬產品,產品開發(fā)的虛擬空間,地面投影儀,右側投影儀,左側投影儀,前景投影儀,虛擬制造的現(xiàn)實意義,市場機遇,制造資源,制造過程,虛擬產品開發(fā)和制造,數(shù)字原型,仿真優(yōu)化結果,完善制造過程,反復完善,真實產品的制造,在計算機上虛擬制造,真實產品,借助計算機的潛力， 對產品的使用性能、制造過程 和生產管理過程進行仿真， 及時發(fā)現(xiàn)問題，避免失誤， 保證新產品一次投產成功,四個要素 產 品 過 程 資 源 計 劃,支持生產管理和協(xié)同工作的軟件環(huán)境,數(shù)字化：防患于未然,