現(xiàn)代制造概述

1、現(xiàn)現(xiàn) 代代 制制 造造主講教師：主講教師： 趙趙 繼繼 教教 授授 張張 雷雷 教教 授授 曲曲 興興 田田 副副 教教 授授學(xué)學(xué) 時(shí)：時(shí)： 40學(xué)學(xué) 分：分： 2目錄12345現(xiàn)代制造系統(tǒng)的基本概念現(xiàn)代制造系統(tǒng)的基本概念制造學(xué)科與社會(huì)發(fā)展的關(guān)聯(lián)性制造學(xué)科與社會(huì)發(fā)展的關(guān)聯(lián)性制造學(xué)科與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)聯(lián)性制造學(xué)科與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)聯(lián)性機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀與前景展望機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀與前景展望現(xiàn)代制造與科學(xué)發(fā)展的關(guān)聯(lián)性現(xiàn)代制造與科學(xué)發(fā)展的關(guān)聯(lián)性第一章第一章緒論緒論1.現(xiàn)代制造系統(tǒng)的基本概念v現(xiàn)代制造以社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求為目標(biāo)，現(xiàn)代制造以社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求為目標(biāo)，以資源和資源轉(zhuǎn)換為對(duì)象，以現(xiàn)代制造科以資源

2、和資源轉(zhuǎn)換為對(duì)象，以現(xiàn)代制造科學(xué)與技術(shù)為基礎(chǔ)，以制造系統(tǒng)為載體，以學(xué)與技術(shù)為基礎(chǔ)，以制造系統(tǒng)為載體，以信息化、網(wǎng)絡(luò)化、生態(tài)化和全球化為環(huán)境信息化、網(wǎng)絡(luò)化、生態(tài)化和全球化為環(huán)境和背景，展現(xiàn)在我們面前。為此，我們從和背景，展現(xiàn)在我們面前。為此，我們從現(xiàn)代制造的載體現(xiàn)代制造的載體現(xiàn)代制造系統(tǒng)入手，現(xiàn)代制造系統(tǒng)入手，逐層展開(kāi)對(duì)現(xiàn)代制造的基本理念、現(xiàn)代模逐層展開(kāi)對(duì)現(xiàn)代制造的基本理念、現(xiàn)代模式和典型技術(shù)的討論。式和典型技術(shù)的討論。 1.1 制造系統(tǒng)的基本概念v制造制造 所謂制造，是一種將有關(guān)資源（如物料、能量、資金、人力資源、信息等）按照社會(huì)的需求轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌挠懈邞?yīng)用價(jià)值的資源（如有形的物質(zhì)產(chǎn)品和無(wú)形的軟

3、件、服務(wù)等產(chǎn)品）的行為和過(guò)程。1.1 制造系統(tǒng)的基本概念v系統(tǒng)系統(tǒng) 概念概念 系統(tǒng)，是由若干相互聯(lián)系和相互作用的要素組成的具有特定功能的統(tǒng)一整體 。 四大特性：四大特性：1.1 制造系統(tǒng)的基本概念 評(píng)價(jià)系統(tǒng)的五要素評(píng)價(jià)系統(tǒng)的五要素時(shí)間時(shí)間環(huán)境環(huán)境服務(wù)服務(wù)質(zhì)量質(zhì)量成本成本1.1 制造系統(tǒng)的基本概念v制造系統(tǒng)制造系統(tǒng) 資源轉(zhuǎn)換單位國(guó)民經(jīng)濟(jì)細(xì)胞開(kāi)放的系統(tǒng)制造系統(tǒng)的制造系統(tǒng)的 內(nèi)涵內(nèi)涵1.1 制造系統(tǒng)的基本概念 制造系統(tǒng)的概念制造系統(tǒng)的概念 所謂制造系統(tǒng)，是這樣的一種系統(tǒng)：由制造過(guò)程所涉及的硬件（人員、設(shè)備、物料流、信息基礎(chǔ)設(shè)施、相關(guān)環(huán)境等）、相關(guān)軟件（理論、技術(shù)、程序、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等）等組成，與外界進(jìn)

4、行物質(zhì)、能量和信息交互的，實(shí)現(xiàn)資源轉(zhuǎn)換以滿足社會(huì)等環(huán)境需求的，完成包括市場(chǎng)分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、制造實(shí)施、檢驗(yàn)出廠、銷售服務(wù)甚至報(bào)廢回收等各個(gè)環(huán)節(jié)活動(dòng)的制造全過(guò)程的系統(tǒng)。1.2 制造系統(tǒng)的概念模型制造系統(tǒng)的基本模型 制造系統(tǒng)的發(fā)展主要由五大要素決定，即資源輸入、資源輸出、資源轉(zhuǎn)換、機(jī)制和控制。1.2 制造系統(tǒng)的概念模型案例案例1 1 制造型企業(yè)運(yùn)行模型制造型企業(yè)運(yùn)行模型1.2 制造系統(tǒng)的概念模型案例案例2 2 供應(yīng)鏈制造系統(tǒng)供應(yīng)鏈制造系統(tǒng)1.2 制造系統(tǒng)的概念模型設(shè)計(jì)集中化，制造分散化，市場(chǎng)全球化，經(jīng)濟(jì)一體化。案例案例3 3 網(wǎng)絡(luò)化全球制造系統(tǒng)模型網(wǎng)絡(luò)化全球制造系統(tǒng)模型1.2 制造系統(tǒng)的概

5、念模型企業(yè)是一個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的開(kāi)放系統(tǒng)企業(yè)系統(tǒng)與環(huán)境的關(guān)系企業(yè)系統(tǒng)與環(huán)境的關(guān)系1.3 制造系統(tǒng)的本質(zhì)特征v五大特性：轉(zhuǎn)換特性、過(guò)程特性、系統(tǒng)特性、開(kāi)放特性、進(jìn)化特性。v轉(zhuǎn)換特性轉(zhuǎn)換特性企業(yè)的資源轉(zhuǎn)換特征1.3 制造系統(tǒng)的本質(zhì)特征v過(guò)程特性過(guò)程特性企業(yè)中的各種流 系統(tǒng)資源轉(zhuǎn)換大過(guò)程中的五種要素流：物料流、資金流、價(jià)值流、信息流和工作流。1.3 制造系統(tǒng)的本質(zhì)特征案例案例4 4 機(jī)械加工系統(tǒng)中的機(jī)械加工系統(tǒng)中的“三流三流”運(yùn)運(yùn)行行1.3 制造系統(tǒng)的本質(zhì)特征v系統(tǒng)特性系統(tǒng)特性v開(kāi)放特性開(kāi)放特性 開(kāi)放特性表現(xiàn)為：企業(yè)間的共生關(guān)系；對(duì)社會(huì)資源的“無(wú)限利用”。案例案例5 5 基于信息技術(shù)的企業(yè)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟基于

6、信息技術(shù)的企業(yè)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟1.3 制造系統(tǒng)的本質(zhì)特征v進(jìn)化特性進(jìn)化特性基于信息技術(shù)支撐的虛擬企業(yè)案例案例6 6 虛擬企業(yè)虛擬企業(yè)1.3 制造系統(tǒng)的本質(zhì)特征企業(yè)間的關(guān)系案例案例6 6 虛擬企業(yè)虛擬企業(yè)1.4 大制造的內(nèi)涵v制造科學(xué)的發(fā)展將不僅僅局限在傳統(tǒng)的機(jī)械制造的狹義范圍以內(nèi)，而是面向包括汽車、電子、儀器儀表、航空航天設(shè)備、交通運(yùn)輸設(shè)備、工程設(shè)備、能源設(shè)備、機(jī)床、輕工設(shè)備、家電等制造過(guò)程中的基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)技術(shù)的“大制造”。v大制造應(yīng)包括光機(jī)電產(chǎn)品的制造、工藝流程制造、材料制備等，它是一種廣義制造概念。從制造方法來(lái)看，它不僅包括機(jī)械加工方法，還應(yīng)包括高能束加工方法、硅微加工方法、電化學(xué)加工方法等。

7、2.制造學(xué)科與社會(huì)發(fā)展的關(guān)聯(lián)性v社會(huì)歷史發(fā)展走向社會(huì)歷史發(fā)展走向2.制造學(xué)科與社會(huì)發(fā)展的關(guān)聯(lián)性v科技革命歷程科技革命歷程3.制造學(xué)科與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)聯(lián)性v現(xiàn)代制造與經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切相關(guān)，現(xiàn)代制造學(xué)科必須服從、服務(wù)于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。v制造業(yè)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的主導(dǎo)部門和經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)；作為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要依托 , 制造業(yè)是我國(guó)城鎮(zhèn)就業(yè)的主要渠道和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的集中體現(xiàn)。 v“新經(jīng)濟(jì)新經(jīng)濟(jì)”的變遷的變遷3.1 經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢(shì)3.1 經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢(shì)新經(jīng)濟(jì)趨勢(shì)新經(jīng)濟(jì)趨勢(shì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)集團(tuán)化進(jìn)程加速區(qū)域經(jīng)濟(jì)集團(tuán)化進(jìn)程加速 經(jīng)濟(jì)全球化向縱深發(fā)展經(jīng)濟(jì)全球化向縱深發(fā)展 金融自由化發(fā)展趨勢(shì)金融自由化發(fā)展趨勢(shì) 知識(shí)經(jīng)濟(jì)知識(shí)經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨

8、勢(shì)發(fā)展趨勢(shì) 3.1 經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢(shì)集成人力和技術(shù)資源以加強(qiáng)勞動(dòng)力的業(yè)績(jī)和滿意程度集成人力和技術(shù)資源以加強(qiáng)勞動(dòng)力的業(yè)績(jī)和滿意程度實(shí)現(xiàn)所有操作的并發(fā)性（實(shí)現(xiàn)所有操作的并發(fā)性（concurrency）根據(jù)變化的需要和機(jī)遇迅速重構(gòu)制造類企業(yè)根據(jù)變化的需要和機(jī)遇迅速重構(gòu)制造類企業(yè)開(kāi)發(fā)創(chuàng)新型制造工藝和產(chǎn)品，重點(diǎn)放在縮小其尺寸上開(kāi)發(fā)創(chuàng)新型制造工藝和產(chǎn)品，重點(diǎn)放在縮小其尺寸上把生產(chǎn)的廢棄物和產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的影響降低到接近零的程度把生產(chǎn)的廢棄物和產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的影響降低到接近零的程度 將從大范圍不同來(lái)源收集到的信息瞬時(shí)轉(zhuǎn)化為能作出有效決策的有用知識(shí)將從大范圍不同來(lái)源收集到的信息瞬時(shí)轉(zhuǎn)化為能作出有效決策的有用知識(shí)3.2

9、制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的特征v新的資源觀 資源是制造業(yè)發(fā)展的中心問(wèn)題和重要基礎(chǔ)，制造業(yè)的發(fā)展首先表現(xiàn)在對(duì)資源的開(kāi)發(fā)水平和利用程度。資源資源自然資源技術(shù)資源技術(shù)資源市場(chǎng)資源市場(chǎng)資源管理資源管理資源信息資源信息資源教育資源教育資源知識(shí)資源知識(shí)資源3.2 制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的特征v生產(chǎn)力的新概念生產(chǎn)力的新概念 知識(shí)生產(chǎn)力的內(nèi)涵勞動(dòng)者的腦力（智力）將占據(jù)主要地位，生產(chǎn)工具和勞動(dòng)對(duì)象主要表現(xiàn)為科技含量的增加，并由此出現(xiàn)軟化特征。新的經(jīng)濟(jì)資源如信息、教育、知識(shí)等新的促進(jìn)生產(chǎn)力發(fā)展的因素被廣泛應(yīng)用，使生產(chǎn)力發(fā)展又將進(jìn)入一個(gè)新的階段。3.2 制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的特征v勞動(dòng)價(jià)值論的新發(fā)展勞動(dòng)價(jià)值論的新發(fā)展簡(jiǎn)單勞動(dòng)價(jià)值論復(fù)雜勞動(dòng)價(jià)值論

10、知識(shí)勞動(dòng)價(jià)值論3.2 制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的特征v資本范疇的新拓展資本范疇的新拓展v運(yùn)行環(huán)境的新創(chuàng)設(shè)運(yùn)行環(huán)境的新創(chuàng)設(shè)v消費(fèi)方式的新變化消費(fèi)方式的新變化 研究消費(fèi)方式的發(fā)展與變化，是制定制造企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的前提和基礎(chǔ)，也是確定企業(yè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)策略的根本依據(jù)?！跋硎苄汀?生活方式和“以物為本” 、“以量為目標(biāo)”的消費(fèi)觀3.2 制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的特征v分配方式的變革分配方式的變革v企業(yè)制度的再創(chuàng)新企業(yè)制度的再創(chuàng)新大幅度增加企業(yè)無(wú)形資產(chǎn)的比重提高企業(yè)文化內(nèi)涵和知識(shí)含量提高企業(yè)吸納知識(shí)、運(yùn)用知識(shí)、知我更新知識(shí)的能力4.現(xiàn)代制造與科學(xué)發(fā)展的關(guān)聯(lián)性v科學(xué)進(jìn)步和技術(shù)革命從來(lái)都是推動(dòng)人類歷史前進(jìn)的火車頭。持續(xù)不斷的技術(shù)革命和技術(shù)

11、創(chuàng)新，是人類文明進(jìn)步的原動(dòng)力?？茖W(xué)的發(fā)展沒(méi)有終點(diǎn)，只有里程碑?，F(xiàn)代，科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展有著新的趨勢(shì)和特點(diǎn)：科學(xué)技術(shù)化和技術(shù)科學(xué)化?？茖W(xué)與技術(shù)的整體化趨勢(shì)，自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)在更深層次上的廣泛交叉，工程科學(xué)與技術(shù)的偉大作用，都為現(xiàn)代制造科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展提供了框架。4.1 科學(xué)發(fā)展的里程碑第一種科學(xué)第一種科學(xué)第二種科學(xué)第二種科學(xué)第三種科學(xué)第三種科學(xué) 有序性有序性 可逆性可逆性 可積性可積性 周期性周期性 同因同果性同因同果性 必然性必然性 非此即彼性非此即彼性 內(nèi)外隨機(jī)性內(nèi)外隨機(jī)性 無(wú)序性無(wú)序性 不可逆性不可逆性 不可積性不可積性 非周期性非周期性 偶然性偶然性 因果亦此亦彼性因果亦此亦彼性 第三種

12、序第三種序 第三種時(shí)間第三種時(shí)間 第三種空間第三種空間 第三種周期第三種周期 第三種因果關(guān)系第三種因果關(guān)系 第三種系統(tǒng)第三種系統(tǒng) 第三種現(xiàn)象第三種現(xiàn)象 第三種運(yùn)動(dòng)第三種運(yùn)動(dòng)4.2 科學(xué)技術(shù)化與技術(shù)科學(xué)化科學(xué)將加速朝著整體化、高度數(shù)學(xué)化科學(xué)將加速朝著整體化、高度數(shù)學(xué)化的方向發(fā)展。的方向發(fā)展。科學(xué)與技術(shù)的區(qū)別始終存在，但聯(lián)系科學(xué)與技術(shù)的區(qū)別始終存在，但聯(lián)系更為緊密，并有一體化的趨勢(shì)。更為緊密，并有一體化的趨勢(shì)。自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)的交叉、綜合將自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)的交叉、綜合將形成強(qiáng)大的潮流。形成強(qiáng)大的潮流。科學(xué)技術(shù)這把雙刃劍將更加愛(ài)趨利避科學(xué)技術(shù)這把雙刃劍將更加愛(ài)趨利避害，朝著人類和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的

13、方害，朝著人類和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的方向發(fā)展。向發(fā)展。v宏觀層次宏觀層次v微觀層次微觀層次技術(shù)活動(dòng)始于特技術(shù)活動(dòng)始于特定的問(wèn)題，符合定的問(wèn)題，符合人類利益的價(jià)值人類利益的價(jià)值觀的運(yùn)籌決策，觀的運(yùn)籌決策，再利用各種手段再利用各種手段作用于客體，創(chuàng)作用于客體，創(chuàng)造出人工自然界造出人工自然界或人造物?；蛉嗽煳铩？茖W(xué)系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)科學(xué)系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)是不斷地始于問(wèn)是不斷地始于問(wèn)題和終于問(wèn)題的題和終于問(wèn)題的過(guò)程，同時(shí)也是過(guò)程，同時(shí)也是科學(xué)概念、科學(xué)科學(xué)概念、科學(xué)定律和科學(xué)理論定律和科學(xué)理論不斷地形成和增不斷地形成和增長(zhǎng)的過(guò)程。長(zhǎng)的過(guò)程。微觀層次微觀層次4.2 科學(xué)技術(shù)化與技術(shù)科學(xué)化4.3 現(xiàn)代制造的科學(xué)基礎(chǔ)v現(xiàn)代制造

14、已不僅僅是機(jī)械制造現(xiàn)代制造已不僅僅是機(jī)械制造4.3 現(xiàn)代制造的科學(xué)基礎(chǔ)v現(xiàn)代制造科學(xué)是支撐和產(chǎn)生先進(jìn)制造現(xiàn)代制造科學(xué)是支撐和產(chǎn)生先進(jìn)制造理論、方法和技術(shù)的基礎(chǔ)理論、方法和技術(shù)的基礎(chǔ)制造系統(tǒng)和制造過(guò)程的理論和建模制造系統(tǒng)和制造過(guò)程的理論和建模制造信息和知識(shí)的獲取、處理、傳遞和應(yīng)用制造信息和知識(shí)的獲取、處理、傳遞和應(yīng)用 制造模式和生產(chǎn)管理理論與方法制造模式和生產(chǎn)管理理論與方法 制造產(chǎn)品的現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法制造產(chǎn)品的現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法 制造過(guò)程及系統(tǒng)的測(cè)量、監(jiān)控理論和方法制造過(guò)程及系統(tǒng)的測(cè)量、監(jiān)控理論和方法 制造自動(dòng)化理論制造自動(dòng)化理論 4.3 現(xiàn)代制造的科學(xué)基礎(chǔ)v現(xiàn)代科學(xué)創(chuàng)新往往產(chǎn)生在學(xué)科交叉之現(xiàn)

15、代科學(xué)創(chuàng)新往往產(chǎn)生在學(xué)科交叉之中中制造科學(xué)制造科學(xué)生物科學(xué)生物科學(xué)信息科學(xué)信息科學(xué)制造科學(xué)制造科學(xué)現(xiàn)代管理科學(xué)現(xiàn)代管理科學(xué) 制造科學(xué)制造科學(xué)計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)制造科學(xué)制造科學(xué)生物制造生物制造或仿生制或仿生制造科學(xué)造科學(xué)現(xiàn)代工業(yè)現(xiàn)代工業(yè)工程科學(xué)工程科學(xué)制造信息制造信息科學(xué)科學(xué)虛擬制造虛擬制造科學(xué)科學(xué)微型機(jī)電系統(tǒng)、快速原型制造、敏捷制造模式、機(jī)器人學(xué)等的發(fā)展都是學(xué)科交叉的結(jié)果。4.3 現(xiàn)代制造的科學(xué)基礎(chǔ)v現(xiàn)代制造的科學(xué)基礎(chǔ)現(xiàn)代制造的科學(xué)基礎(chǔ)應(yīng)用領(lǐng)域4.3 現(xiàn)代制造的科學(xué)基礎(chǔ) 制造信息學(xué)制造信息學(xué) 制造信息學(xué)是研究與制造活動(dòng)有關(guān)的信息、信息驅(qū)動(dòng)、人類應(yīng)用制造信息的機(jī)制以及制造信息體系結(jié)構(gòu)的一門基礎(chǔ)科學(xué)。

16、制制造造信信息息學(xué)學(xué)的的研研究究?jī)?nèi)內(nèi)容容4.3 現(xiàn)代制造的科學(xué)基礎(chǔ) 計(jì)算制造學(xué)計(jì)算制造學(xué) 計(jì)算制造是指利用計(jì)算機(jī)對(duì)制造過(guò)程和制造系統(tǒng)的表示、計(jì)算、推理和形式處理，包括制造中的幾何表示、計(jì)算、優(yōu)化和推理，研究制造過(guò)程中與建模、控制、規(guī)劃和管理有關(guān)的計(jì)算問(wèn)題及其復(fù)雜性問(wèn)題分析。 計(jì)計(jì)算算制制造造的的有有關(guān)關(guān)研研究究?jī)?nèi)內(nèi)容容4.3 現(xiàn)代制造的科學(xué)基礎(chǔ) 反求工程是以現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)為指導(dǎo)，以現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論、方法、技術(shù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用各種專業(yè)人員的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)和創(chuàng)新思維，對(duì)已有產(chǎn)品進(jìn)行解剖、深化和再創(chuàng)造，是對(duì)已有設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)。產(chǎn)產(chǎn)品品反反求求工工程程系系統(tǒng)統(tǒng)組組成成案例案例7 7 反求工程反求工程4.3 現(xiàn)

17、代制造的科學(xué)基礎(chǔ) 制造智能學(xué)制造智能學(xué) 人工智能特別是計(jì)算智能在制造系統(tǒng)及其各環(huán)節(jié)的廣泛應(yīng)用以及制造知識(shí)的獲取、表示、存儲(chǔ)和推理成為可能，導(dǎo)致出現(xiàn)了制造智能和制造技術(shù)的智能化。制造智能主要表現(xiàn)在智能調(diào)度、智能設(shè)計(jì)、智能加工、智能操作、機(jī)器人、智能控制、智能工藝規(guī)劃、智能測(cè)量和診斷等多方面?；谥圃熘悄艿闹悄芑圃煜到y(tǒng)是制造系統(tǒng)的發(fā)展方向，被成為21世紀(jì)的制造系統(tǒng)。4.4 現(xiàn)代制造的科學(xué)前沿v現(xiàn)代制造科學(xué)主要研究的科學(xué)問(wèn)題至少有如下這現(xiàn)代制造科學(xué)主要研究的科學(xué)問(wèn)題至少有如下這些問(wèn)題：些問(wèn)題： 現(xiàn)代制造過(guò)程和制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論； 制造過(guò)程和系統(tǒng)數(shù)學(xué)描述、建模、仿真及優(yōu)化，制造中的計(jì)算幾何； 設(shè)計(jì)及

18、制造過(guò)程信息的獲取、表達(dá)及傳遞，非全信息狀態(tài)下的決策，非符號(hào)信息表達(dá)，制造信息保真及傳遞，海量制造信息的管理； 網(wǎng)絡(luò)/虛擬制造基礎(chǔ)理論，網(wǎng)絡(luò)及虛擬制造環(huán)境下制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)及全局最優(yōu)決策理論； 支持產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過(guò)程創(chuàng)新的理論及方法； 現(xiàn)代制造過(guò)程和系統(tǒng)的多學(xué)科模擬/仿真研究； 現(xiàn)代制造過(guò)程和系統(tǒng)中的人-機(jī)-環(huán)境界面交互、協(xié)調(diào)和統(tǒng)一理論； 4.4 現(xiàn)代制造的科學(xué)前沿 先進(jìn)制造生產(chǎn)模式及管理理論與方法，研究適合我國(guó)國(guó)情及文化背景的高效、快速、可重組先進(jìn)制造生產(chǎn)理論及其模式； 適應(yīng)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)和制造生產(chǎn)模式的經(jīng)營(yíng)管理及虛擬企業(yè)的基礎(chǔ)理論和運(yùn)作方法; 計(jì)算機(jī)、微電子和光學(xué)關(guān)鍵零件的制造工藝基礎(chǔ)

19、； 微型機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造理論和方法； 新材料制備、微納米制造和仿生制造的理論基礎(chǔ)； 現(xiàn)代制造過(guò)程和系統(tǒng)的控制理論和方法； 基于資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)的制造理論和方法。 5.制造工程學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀與前景展望v作為最古老的學(xué)科之一，機(jī)械工程走過(guò)了漫長(zhǎng)的歲月。在面向經(jīng)濟(jì)建設(shè)的過(guò)程中，市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)為機(jī)械工程學(xué)科的發(fā)展增添了巨大的活力；而在科學(xué)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)、社會(huì)以及自然界的協(xié)調(diào)發(fā)展中，機(jī)械工程學(xué)科的發(fā)展才漸入佳境。5.1 機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展概述v機(jī)械制造技術(shù)的突破性創(chuàng)新機(jī)械制造技術(shù)的突破性創(chuàng)新 在傳統(tǒng)的機(jī)械工程領(lǐng)域（宏觀環(huán)境下），20世紀(jì)機(jī)械制造技術(shù)的標(biāo)志性創(chuàng)新有二：數(shù)控加工技術(shù)和快速成型制造技術(shù)。 數(shù)控機(jī)床快速

20、原型機(jī)5.1 機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展概述v機(jī)械制造理論的突破性創(chuàng)新機(jī)械制造理論的突破性創(chuàng)新 1959年美國(guó)物理學(xué)家、諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主R.Frynmam提出微型機(jī)械的設(shè)想，發(fā)展為微型機(jī)電系統(tǒng)MEMS。5.1 機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展概述v機(jī)械制造系統(tǒng)的突破性創(chuàng)新機(jī)械制造系統(tǒng)的突破性創(chuàng)新 20世紀(jì)60年代美國(guó)開(kāi)始計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究；20世紀(jì)80年代進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用；20世紀(jì)90年代初，在經(jīng)濟(jì)全球化巨大需求的驅(qū)動(dòng)下，在成熟的管理技術(shù)（如日本的TQC、JIT、LP；蘇聯(lián)的GT；美國(guó)的MIS、PDM、MRP 、BPR、ERP、SCM和process science等）和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的強(qiáng)大支撐下，美國(guó)提出動(dòng)態(tài)聯(lián)盟、虛擬企業(yè)

21、的新戰(zhàn)略。5.1 機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展概述v機(jī)械制造哲理的突破性創(chuàng)新機(jī)械制造哲理的突破性創(chuàng)新 隨著世界經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，經(jīng)濟(jì)總量（與對(duì)環(huán)境的危害程度正相關(guān)）和知識(shí)總量（對(duì)保護(hù)環(huán)境知識(shí)的成熟程度正相關(guān)）達(dá)到一定的程度后，人們必然會(huì)關(guān)注科技、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與環(huán)境的均衡發(fā)展可持續(xù)發(fā)展。 中共十六屆四中全會(huì)提出“構(gòu)建社會(huì)主義和諧社會(huì)” 。對(duì)和諧發(fā)展環(huán)境下的機(jī)械制造的研究在我國(guó)隨之興起。將制造系統(tǒng)還原為一個(gè)復(fù)雜的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、科技、人文系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)其與自然界的和諧相處、和諧發(fā)展，是實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造哲理突破性創(chuàng)新的關(guān)鍵。5.2 近年我國(guó)機(jī)械工程學(xué)科的發(fā)展v三大視角：機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展的動(dòng)力機(jī)制三大視角：機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展的動(dòng)

22、力機(jī)制 科學(xué)技術(shù)自身的發(fā)展規(guī)律科學(xué)技術(shù)自身的發(fā)展規(guī)律社會(huì)需求社會(huì)需求與自然界和諧與自然界和諧5.2 近年我國(guó)機(jī)械工程學(xué)科的發(fā)展v綜合集成綜合集成面向科學(xué)技術(shù)面向科學(xué)技術(shù) 綜合專業(yè)分化再綜合的反復(fù)循環(huán)，是知識(shí)積聚合理和必經(jīng)的過(guò)程。當(dāng)今，綜合集成創(chuàng)新是技術(shù)創(chuàng)新的重要方式。 機(jī)械工程技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的綜合，是當(dāng)今處理機(jī)械工程信息流的主體性綜合技術(shù)； 與力學(xué)、數(shù)學(xué)、材料學(xué)、管理學(xué)、信息論、系統(tǒng)論、控制論、人工智能的進(jìn)一步綜合出現(xiàn)了數(shù)字化、智能化、敏捷化的發(fā)展趨勢(shì)； 與微觀理論的綜合出現(xiàn)了微型化； 與生物學(xué)、醫(yī)學(xué)的綜合出現(xiàn)了生命化； 與環(huán)境科學(xué)與資源科學(xué)的綜合出現(xiàn)了生態(tài)化。5.2 近年我國(guó)機(jī)

23、械工程學(xué)科的發(fā)展v市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)面向經(jīng)濟(jì)建設(shè)面向經(jīng)濟(jì)建設(shè) 1985年3月3日中共中央頒布的關(guān)于科學(xué)技術(shù)體制改革的決定確定了“經(jīng)濟(jì)建設(shè)必須依靠科學(xué)技術(shù)，科學(xué)技術(shù)工作必須面向經(jīng)濟(jì)建設(shè)”的戰(zhàn)略方針，以解決科技工作中存在的科技與經(jīng)濟(jì)脫節(jié)的問(wèn)題，進(jìn)而加快了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。 個(gè)性化需求推動(dòng)了柔性化的發(fā)展； 高質(zhì)量、高功能、低消耗、低成本需求推動(dòng)了精密化的發(fā)展； 快速響應(yīng)市場(chǎng)變化的需求帶動(dòng)了敏捷化的發(fā)展； 全球資源優(yōu)化配置的需求促進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展。 5.2 近年我國(guó)機(jī)械工程學(xué)科的發(fā)展v和諧發(fā)展和諧發(fā)展面向自然環(huán)境面向自然環(huán)境 1994年3月25日國(guó)務(wù)院討論通過(guò)了中國(guó)21世紀(jì)人口、環(huán)境與發(fā)展白皮書。綠色制造的研

24、究在我國(guó)啟動(dòng)，以“環(huán)境友好性”為內(nèi)核對(duì)機(jī)械制造業(yè)進(jìn)行了全方位的技術(shù)提升。 在構(gòu)建社會(huì)主義和諧社會(huì)大背景下，我國(guó)機(jī)械工程界積極探索，認(rèn)真思考和諧發(fā)展下的機(jī)械制造，力求將環(huán)境友好性提升至在探索自然界奧秘的基礎(chǔ)上融入自然界。5.3 我國(guó)機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展的六大趨勢(shì)六大趨勢(shì)六大趨勢(shì)數(shù)字化數(shù)字化生命化生命化智能化智能化精密化精密化生態(tài)化生態(tài)化微型化微型化5.3 我國(guó)機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展的六大趨勢(shì)v數(shù)字化數(shù)字化 在構(gòu)成制造系統(tǒng)的物質(zhì)、能量和信息三大要素中，信息這一要素正在成為制約現(xiàn)代制造系統(tǒng)的主導(dǎo)因素。數(shù)字化就是指以數(shù)字計(jì)算機(jī)為工具科學(xué)地處理機(jī)械制造信息的一種行為狀態(tài)。 數(shù)字化的本質(zhì)是將先進(jìn)的計(jì)算模型、計(jì)算方法

25、和計(jì)算工具應(yīng)用于制造工程，使得制造裝備的行為規(guī)律、制造過(guò)程的物理作用機(jī)理、制造工藝優(yōu)化、產(chǎn)品質(zhì)量控制等研究建立在科學(xué)計(jì)算基礎(chǔ)上。5.3 我國(guó)機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展的六大趨勢(shì)v數(shù)字化數(shù)字化 數(shù)字化技術(shù)和高新化的制造技術(shù)不斷融合，形成了數(shù)字制造使能技術(shù)群：面向產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、仿真為主的數(shù)字制造技術(shù)群面向加工控制和物流控制的數(shù)字制造技術(shù)群面向生產(chǎn)管理的數(shù)字制造技術(shù)群面向企業(yè)間協(xié)作和聯(lián)盟為主的數(shù)字制造技術(shù)群1 12 23 34 45.3 我國(guó)機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展的六大趨勢(shì)v智能化智能化 智能制造（IM）的特征是：在制造工業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)以高度柔性與高度集成的方式，通過(guò)計(jì)算機(jī)和模擬人類專家的智能活動(dòng)，進(jìn)行分析、判斷、推理、

26、構(gòu)思和決策，旨在取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動(dòng)，并對(duì)人類專家的制造智能進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、完善、共享、繼承與發(fā)展。 智能制造的目的是：通過(guò)集成知識(shí)工程、制造軟件系統(tǒng)、機(jī)器人視覺(jué)和機(jī)器人控制來(lái)對(duì)制造工人的技能與人類專家知識(shí)進(jìn)行建模，以使智能機(jī)器能夠在沒(méi)有人干預(yù)的情況下進(jìn)行小批量生產(chǎn)。5.3 我國(guó)機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展的六大趨勢(shì)v智能化智能化 智能制造技術(shù)的主要研究?jī)?nèi)容如下：智能制造理論及系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)1智能設(shè)計(jì)理論、方法及系統(tǒng)2智能機(jī)器人及智能機(jī)械3智能調(diào)度4智能加工、智能檢測(cè)與控制55.3 我國(guó)機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展的六大趨勢(shì)v精密化精密化 機(jī)械工程的精密化是沿著2個(gè)方向展開(kāi)的，即從加工源頭（毛坯）著力的

27、精密成形技術(shù)和針對(duì)毛坯的精密、超精密加工技術(shù)。 我國(guó)已擁有的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成果： 輕金屬精密成形制造技術(shù) 優(yōu)質(zhì)、高效精密成形制造技術(shù) 激光加工成形制造技術(shù) 高效精密加工制造技術(shù) 超精密加工技術(shù)5.3 我國(guó)機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展的六大趨勢(shì)v微型化微型化 微納制造（micro/nano-manufacturing）主要指微米納米尺度的制造和宏觀尺度構(gòu)件的納米或亞納米精度的制造。 我國(guó)在MEMS方面取得以下的重要進(jìn)展： 微構(gòu)件機(jī)械性能研究 微納摩擦磨損及粘附行為研究 典型微流體器件輸運(yùn)特性研究 拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)在微納結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究 微傳熱學(xué)的研究 數(shù)字化微細(xì)成形技術(shù)研究 5.3 我國(guó)機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展

28、的六大趨勢(shì)v生態(tài)化生態(tài)化 目前，生態(tài)化主要體現(xiàn)于綠色制造。 綠色制造是指在保證產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、成本的前提下，綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式，借助各種先進(jìn)技術(shù)對(duì)制造模式、制造資源、制造工藝、制造組織等進(jìn)行不斷的創(chuàng)新，其目標(biāo)是使得產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢及回收處理的整個(gè)生命周期中不產(chǎn)生環(huán)境污染或環(huán)境污染最小化，資源利用率最高，能源消耗最低，最終實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的協(xié)調(diào)優(yōu)化。5.3 我國(guó)機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展的六大趨勢(shì)v生態(tài)化生態(tài)化 綠色制造涉及的問(wèn)題領(lǐng)域： 制造和回收過(guò)程的清潔化問(wèn)題，包括產(chǎn)品生命周期中正向與逆向的全過(guò)程； 使用中的環(huán)境影響問(wèn)題； 資源和能源問(wèn)題。 我

29、國(guó)綠色制造領(lǐng)域進(jìn)展 綠色設(shè)計(jì)理論與方法 節(jié)能、環(huán)保及清潔化生產(chǎn) 再制造，以產(chǎn)品全壽命周期理論為指導(dǎo)，以優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保為準(zhǔn)則，以先進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)為手段，對(duì)廢舊產(chǎn)品進(jìn)行修復(fù)與改造 產(chǎn)品資源化理論方法與工藝5.3 我國(guó)機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展的六大趨勢(shì)v生命化生命化 當(dāng)前，生命化主要體現(xiàn)于生物制造。 廣義的生物制造： 工程設(shè)計(jì)中仿生結(jié)構(gòu)的應(yīng)用； 生物作用過(guò)程進(jìn)行零件成形和裝配； “設(shè)計(jì)型”蛋白質(zhì)、酶和組織體素，生物催化劑； 新食品生物裝配； 計(jì)算機(jī)記憶功能的生物型裝置等。5.3 我國(guó)機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展的六大趨勢(shì)v生命化生命化 按照生物技術(shù)和工程制造技術(shù)的互動(dòng)關(guān)系，可將這些內(nèi)容分為3個(gè)層次：以生物材料、生命組織單元或生命物質(zhì)作為材料，使用工程方法制造人工器官或組織模仿或利用生物結(jié)構(gòu)及作用過(guò)程進(jìn)行的工程零件產(chǎn)品制造以生物醫(yī)學(xué)設(shè)備（及試劑）為產(chǎn)品的加工制造（及制備）5.3 我國(guó)機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展的六大趨勢(shì)v生命化生命化 生物制造的兩大應(yīng)用研究領(lǐng)域 人工假體人工假體的生物制造的