先进制造技术课件第1章

先进制造技术课件第1章第一页，共28页。先进制造技术第二页，共28页。

教学内容安排第一章制造业与先进制造技术第二章现代设计技术第三章先进制造工艺技术第四章制造自动化技术第五章现代生产管理技术第六章先进生产制造模式本书共有六章节第三页，共28页。本课程的有关说明

1.学时本课程教材总学时40学时，课堂讲授40学时。2.特点本门课程的特点可归纳为：新、多、杂、变几个字。新是指本课程的内容大都是近10余年发展起来的技术。多和杂是指本课程内容多而且庞杂，结构不是十分清晰。变是指随着制造技术的发展，本教材中的一些内容，甚至是概念都有可能发生变化。

第四页，共28页。第一章制造业与先进制造技术

1.1制造业的发展与挑战1.2先进制造技术的提出和进展1.3先进制造技术的内涵和体系结构复习思考题第五页，共28页。1.1制造业的发展与挑战1.1.1制造与制造业包括市场分析、经营决策、产品设计、工艺设计、加工装配、质量保证、生产管理、市场营销、维修服务，以及产品报废后的回收处理等整个产品周期原材料产品工艺

能源知识技能

工具制造生产车间的加工和装配过程狭义制造广义制造第六页，共28页。制造系统具有特定功能的有机整体制造过程硬件制造过程软件硬件人员经营规划、开发研制、加工制造和控制管理等过程生产设备、工具和材料、能源以及各种辅助装置软件制造理论、制造工艺和方法、各种制造信息等第七页，共28页。制造业将制造资源通过制造过程转化为社会所需的产品的行业类别

构成比例类别

构成比例

类别

构成比例

金属制品3.395食品工业15.335化工15.586一般机械8.625纺织7.193建材7.299运输机械6.424服装5.018黑色冶金6.908电器设备5.125家具1.542有色冶金2.120电子设备4.588文教用品4.292其他制造1.681仪器仪表0.998油加工3.870我国制造分类和构成第八页，共28页。1.1.2制造业的地位和作用三大产业农林牧业,工业，服务业工业（52%）制造业（45%）、建筑业、采掘业以及电力、煤气、水的生产供应业农林牧业农业、林业、蓄禽业、水产业服务业商业、金融、房地产、经贸等第九页，共28页。一个国家经济发展的支柱国民经济收入的重要来源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制造业地位第十页，共28页。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（美国78%，日本96%，我国81%-1995年）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实验装备实现军事现代化和国家安全的保障制造业的作用第十一页，共28页。1.1.321世纪制造业面临的挑战

1、快速响应市场竞争的挑战――实现制造环节并行2、全球化竞争的挑战――技术资源的集成有三个主要的因素促使技术资源的集成：（1）为满足市场需求，企业必须快速响应那些具有不同期望和多种选择的顾客。（2）快速响应环境要求在组织的各个层次上进行高效的通信，特别是与顾客、供应者和合作者的通信。（3）新技术的快速吸收要求整个企业具有快速的学习能力。第十二页，共28页。3、信息时代的挑战――信息向知识的转变4、环境保护压力的挑战――可持续发展5、制造全球化和贸易自由化的挑战――可重组工程6、技术创新的挑战――全新制造工艺及产品的开发

2020年，技术创新的单元将在以下诸方面发巨大的能力：（——制造单元工艺）

1）多单元工艺技术集成为单一工艺将显著减少投资、检验时间、搬运和加工时间。2）全部可编程、不需要硬工装的工艺，将使产品的制造、迅速转产成为可能。第十三页，共28页。个性化和多样化

产品制造智能化

包括产品自身智能和生产定制化、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21世纪制造业的产品特征第十四页，共28页。1.2先进制造技术的提出和进展

1.2.1制造技术的进步和发展

手工→机械化→单机自动化→刚性自动化→柔性自动化→智能自动化

制造业生产方式制造业资源配置劳动密集→设备密集→信息密集→知识密集制造技术小批量→少品种大批量→多品种变批量第十五页，共28页。制造技术的发展阶段工场式生产时期--18世纪后半叶，完成手工作坊到以分工原则的工厂生产的转变工业化规模生产时期--19世纪，实现了批量工业化规范生产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/CAP/CAE/CAT；MRP,MRPⅡ,ERP,TQM；DNC,CNC,FMC/FMS,ROBOT；CIMS,CE,LP第十六页，共28页。1.2.2先进制造技术产生背景1）社会经济发展背景消费需求：主题化、个性化和多样化，产品寿命周期缩短全球性产业结构调整：制造商之间既有激烈竞争，又有基于实力的合作。快速响应市场：满足已有和潜在顾客需求，主动适应市场，引导市场，是赢得竞争，获取最大利润的关键第十七页，共28页。3)可持续发展战略资源匮泛，污染严重环境问题不能以牺牲今后几代人的利益为代价由粗放经营、掠夺式开发向集约型、可持续发展转变2)科学技术发展背景制造技术在向宏观(制造系统)和微观(超精密加工)两个方向发展现代制造业成为技术密集、知识密集型产业信息成为制造业决定性因素，Intranet/Internet对制造业产生重大影响第十八页，共28页。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。美国1.2.3各国先进制造技术的发展第十九页，共28页。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日本第二十页，共28页。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。欧共体第二十一页，共28页。1.3先进制造技术的定义

先进制造技术是在传统制造技术基础上不断吸收机械、电子、信息(计算机与通信、控制理论、人工智能等)、能源、材料以及现代管理技术等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力并取得理想经济效果的制造技术总称。第二十二页，共28页。1.3.1先进制造技术的特点传统制造技术先进制造技术系统性仅控制生产过程物质流和能量流能控制生产过程物质流、信息流和能量流广泛性仅指将原材料变为成品的加工工艺贯穿从产品设计、加工制造到产品销售的整个过程集成性学科专业单一、独立，相互间界限分明专业和学科不断渗透、交叉融合，其界限逐渐淡化甚至消失动态性不同时期、不同国家，其特点、重点、目标和内容不同实用性注重实践效果，促进经济增长，提高综合竞争力第二十三页，共28页。1.3.2先进制造技术的构成先进制造技术在不同发展水平的国家和同一国家的不同发展阶段，有着不同的技术内涵。1994年美国联邦科学、工程和技术协调委员会将先进制造技术分为三个技术群：①主体技术群；②支撑技术群；③管理技术群。这三个技术群相互联系、相互促进，组成一个完整的体系。表1-1给出了先进制造技术的体系结构。第二十四页，共28页。表1-1先进制造技术体系结构

第二十五页，共28页。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第二十六页