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1、先进制造技术 Advanced Manufacture Technology绪 论,本课程的内容,1、绪论 制造与制造业、先进制造技术的提出和进展、先进制造技术的内容、内涵和体系结构,2、现代设计技术 概述、数字化设计与数字化产品开发、现代设计方法,3、先进制造工艺技术 概述、材料受迫成形工艺技术、超精密加工技术、高速加工技术、微细加工技术、优质清洁表面工程技术、现代特种加工技术、微米/纳米加工、快速原型制造技术、虚拟制造技术,4、制造自动化技术 概述、工业机器人技术、并联加工机床、柔性制造技术,5、现代生产管理技术 概述、现代生产管理信息系统、产品全生命周期管理、物流系统管理、及时生产技术、
2、现代质量保证技术,6、先进生产制造模式 并行工程、精益生产、敏捷制造、智能制造系统,1 绪 论,原材料,产品,工艺、能源,知识、技能、工具,制 造,制造与制造业,制造技术 将原材料物化为人类所需产品的工程技术，即：使原材料成为产品而使用的一系列技术的总称,制造过程 产品从设计、生产、控制管理、使用、维修、报废、回收等的全过程，也称为产品生命周期,制造与制造业,制造系统 制造系统是制造业的基本组成实体。,制造与制造业,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。,我国制造分类和构成,制造业的地位和作
3、用,制造业的地位和作用,国家经济发展的支柱、工业生产的技术支柱制造业是国民经济的基础和重要的收入来源，国家实力的象征工业经济年代经济增长的“发动机”一个国家经济强大、经济腾飞的重要基础,高新技术发展的平台，为高新技术发展提供物质条件，高技术成果走向应用的接口、桥梁、通道提高企业国际竞争能力和技术创新能力的根本途径在未来的竞争中，谁掌握了先进的制造技术谁就掌握了市场,制造业的地位和作用,提供人们衣、食、住、行物质消费决定全社会的长远效益和经济的持续增长国际商品贸易的保证农业基础地位的物质保障，服务业发展的重要条件信息产业发展的物质基础；农业劳动力转移和就业的重要途径为科技和教育发展提供经费支持和
4、实验装备实现军事现代化和国家安全的保障,21世纪制造业面临的挑战和特征,21世纪制造业面临的挑战和特征,快速响应市场能力的挑战全部制造环节并行实现打破组织、地域和时间壁垒的挑战技术资源的集成信息时代的挑战信息向知识的转变有限的资源和日益增长的环保压力的挑战 可持续发展（减少污染、合理资源利用）制造全球化和贸易自由化的挑战可重组工程技术创新的挑战全新制造工艺和产品的开发,制造型企业追求的目标 60年代生产规模的扩大 70年代生产成本的降低 80年代产品质量的提高 90年代市场响应速度 21世纪技术创新,21世纪制造业的市场特征,不确定性：消费需求非大量化、分散化、个性化；技术更新换代加快；市场不
5、可控制因素增多,市场的国际化和全球化：世界贸易组织的成立、欧元区、亚太经济合作组织、北美经济一体化联盟,新兴产业的崛起：如：软件产业、环境产业的发展,市场质的短缺和动态的非均衡：未来市场的调节表现为价格和质量的权 衡，依赖于新产品出现后价格的调整,虚拟市场和代理制是未来市场重要形式：网络销售,21世纪制造业的产品特征,个性化和多样化:产品制造定制化、模块化，满足不同消费者喜好,寿命周期不断缩短:摩尔定律-芯片性能每 18 个月提高1倍，价格却保持不变,智能化:包括产品自身智能和生产设施工具的智能,绿色产品:全寿命周期无污染、低资源消耗和可回收利用,未来制造型企业的特征,满足个性需求成为企业经营
6、宗旨,制造硬件资源可重构性成为企业装备的显著特点,人力资源是未来企业资源的核心要素,企业的国际化是发挥自身优势，实现专业化生产的前提,虚拟企业和团队能力是21世纪企业的核心竞争优势,企业文化氛围的形成和创新充分体现人的价值，将成为本世纪企业永恒的追求,本土化是21世纪企业的重要特征,先进制造技术的提出和进展,制造技术的进步和发展,制造业生产方式,小批量少品种大批量多品种变批量,工场式生产时期-18世纪后半叶，蒸汽机的发明开始了以机器为主导的制造业新纪元，完成手工作坊到以分工原则的工厂生产的转变,制造技术的形成和发展是与制造业的诞生和发展相伴的，回顾200年的历史，制造业的发展经历了五个主要阶段
7、：,制造技术的发展阶段,工业化规模生产时期-19世纪末内燃机的出现引发制造业革命，由福特开创了流水线、大批量生产模式和制造技术分工；,刚性自动化发展时期-20世纪初，以大批量生产为模式的刚性自动化,柔性自动化发展时期-二战之后，多品种小批量柔性自动化生产模式，包括NC、CNC、FMC、FMS等。,综合自动化发展时期-自80年代，CAD/CAM/CAPP/CAE/CAT；MRP,MRP,ERP,CNC,FMC/FMS,ROBOT；CIMS,CE,LP,先进制造技术,先进制造技术 AMT（Advanced Manufacture Technology）：是制造业不断吸收机械、电子、信息、材料、能源
8、、环保、生物和现代系统管理等方面的最新成果，将其综合运用于涵盖产品生产的整个生命周期的各个环节的工程技术的总称。,面向“大制造业”机械制造、电子产品制造、材料制备、石油、化工、冶金、民用消费品任务：提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力,实现优质、灵活、高效、清洁生产,提供优质快捷服务,目 标：理想的经济利益。“先进”的内涵：效益、相对、动态,2)学科的交叉性和创新性 学科交叉推动了制造学科的发展。生物科学与制造科学交叉产生生物制造或仿生制造；管理科学与制造科学交叉产生工业工程科学；信息科学与制造科学交叉产生制造信息学,1)大制造、全过程、多学科的特点 先进制造技术已成为世界科技发展热点
9、，并正在形成一门新兴工程科学，即现代机械制造，它具有“大制造、全过程、多学科”的新特点。大制造是一种广义制造的概念，包括产品制造、流程制造、材料制备等；全过程不仅包括毛坯到成品的加工过程，还包括产品的市场分析、设计、加工、销售、回收等；多学科是指微电子、计算机、自动化、网络通讯、管理、生命科学、材料科学与制造学科的交叉,先进制造技术的特点,3)可持续发展的理念 强调实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，除优质、高效外，还考虑可持续发展，应对21世纪环境问题的挑战；,4)应用的广泛性 覆盖了市场分析、设计、加工、装配、销售、维修、服务、回收等全过程；,5)集成性和系统性 强调以人为中心和技术、人
10、、管理、信息的集成以及硬件和软件的集成，更加重视制造过程的重组和管理改革；,6)发展的动态性 不断吸收高新技术成果，因而其内涵不是一成不变的，不同时期、不同国家有不同特点。,先进制造技术的特点,先进制造技术的内涵,1994年美国联邦科学工程技术委员会将先进制造技术分为：主体技术群 设计技术群 制造工艺技术群 支撑技术群 管理基础技术群,先进制造技术的体系结构,国内学者对先进制造技术的划分现代制造工程设计技术群现代制造系统管理技术群物料处理和设备技术群支撑技术群,美 国先进制造技术计划：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
11、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,日 本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,各国先进制造技术的发展,欧 共 体尤里卡计划（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。,The End,
