先進制造技術(shù)及發(fā)展課件

先進制造技術(shù)—概述21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的總趨勢中國制造業(yè)成就及其重大意義2134制造業(yè)面臨的競爭和挑戰(zhàn)制造技術(shù)的發(fā)展制造的概念5先進制造技術(shù)6先進制造技術(shù)—概述21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的總趨勢中國制造業(yè)成就11.1制造概念

制造（Manufacturing):

是人類所有經(jīng)濟活動的基石，是人類歷史發(fā)展和文明進步的動力。狹義：是機電產(chǎn)品的機械加工工藝過程廣義：國際生產(chǎn)工程學(xué)會1990年定義：制造是涉及制造工業(yè)中產(chǎn)品設(shè)計、物料選擇、生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)過程、質(zhì)量保證、經(jīng)營管理、市場銷售和服務(wù)的一系列相關(guān)活動和工作的總稱。

Manufacturingisseriesofinterrelatedactivitiesandoperationsinvolvingthedesign，planning，production，qualityassurance，managementandmarketingoftheproductsofthemanufacturingindustries。

1、制造1.1制造概念1、制造2制造技術(shù)（ManufacturingTechnology)

按照人們所需的目的，運用知識和技能，利用客觀物資和工具，將原材料物化為人類所需產(chǎn)品的工程技術(shù)。即：使原材料轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品的一系列技術(shù)的總稱。制造過程產(chǎn)品從設(shè)計、生產(chǎn)、使用、維修、報廢、回收等的全過程，也稱為產(chǎn)品生命周期。制造業(yè)

將制造資源（物料、能源、設(shè)備、工具、資金、信息、人力等）利用制造技術(shù)，通過制造過程，轉(zhuǎn)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)。制造技術(shù)（ManufacturingTechnology)31.2制造系統(tǒng)

制造系統(tǒng)是制造業(yè)的基本組成實體。結(jié)構(gòu)：是制造過程所涉及的硬件（物料、設(shè)備、工具、能源等）、軟件（制造理論、工藝、信息等）及人員所組成的具有特定功能的有機整體。

功能：輸入制造系統(tǒng)的資源（原材料、能源、信息、人力...）通過制造過程輸出產(chǎn)品。過程：制造生產(chǎn)的運行過程，包括市場分析、產(chǎn)品設(shè)計、工藝規(guī)劃、制造裝配、檢驗出廠、產(chǎn)品銷售、售后服務(wù)、報廢、回收、再利用等。1.2制造系統(tǒng)42.1制造創(chuàng)造了人類2.2制造業(yè)發(fā)展歷程2.3制造業(yè)發(fā)展的教訓(xùn)2.4制造業(yè)是產(chǎn)業(yè)革命的生力軍2、制造技術(shù)的發(fā)展2.1制造創(chuàng)造了人類2、制造技術(shù)的發(fā)展51）人從猿進化而來,人猿分離,是由于人學(xué)會雙足行走和用手制造并使用工具。2）中國的元謀人（170萬年前的南方古猿）、非洲人早在160萬年前即開始用火，石料開采和加工，形成了原始制造業(yè)。飲食改善促進了腦的發(fā)展。200萬年前的猿人腦容量約為700毫升，100萬年前的直立人腦容量約為1000毫升，50萬年前增加到1200毫升，1929年發(fā)現(xiàn)的57萬年前的北京（直立）猿人為1050毫升，而現(xiàn)代人的腦容量平均為1450毫升，現(xiàn)代人的大腦皮層褶皺面積為1700-2200平方厘米，是黑猩猩的3倍。3）恩格斯指出：“直立和勞動創(chuàng)造了人類，而勞動是從制造工具開始的。動物所做的事情最多是收集,而人則從事生產(chǎn)?！?.1制造業(yè)創(chuàng)造了人類1）人從猿進化而來,人猿分離,是由于人學(xué)會雙足行走和用手61）用機器代替手工，從作坊形成工廠

19世紀(jì)機器在英國誕生，先后傳人法國、德國和美國。2）從單件生產(chǎn)方式發(fā)展成大量生產(chǎn)方式泰勒：以勞動分工和計件工資制為基礎(chǔ)的科學(xué)管理。福特：零件互換技術(shù)，1913年建立了具有劃時代意義的汽車裝配生產(chǎn)線。3）柔性化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的現(xiàn)代制造技術(shù)柔性制造系統(tǒng)、計算機集成制造系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)化制造、智能制造系統(tǒng)、及時生產(chǎn)、精良生產(chǎn)、敏捷制造……2.2制造業(yè)發(fā)展的歷程1）用機器代替手工，從作坊形成工廠2.2制造業(yè)發(fā)展的歷程72.3制造業(yè)是產(chǎn)業(yè)革命的主力軍一、第一次產(chǎn)業(yè)革命：1733-1878

蒸汽革命1）產(chǎn)業(yè)革命的標(biāo)志：瓦特發(fā)明的蒸汽機。2）英國的制造業(yè)孕育和實現(xiàn)了瓦特的發(fā)明3）制造業(yè)和瓦特的發(fā)明推動了熱力學(xué)理論的誕生。2.3制造業(yè)是產(chǎn)業(yè)革命的主力軍一、第一次產(chǎn)業(yè)革命：1738二、第二次產(chǎn)業(yè)革命：1879-1945

電氣革命1）產(chǎn)業(yè)革命的標(biāo)志：電燈（愛迪生）、電話（貝爾）、電機（西門子）等電氣化產(chǎn)品。2）制造業(yè)開始了電的應(yīng)用，而后才有麥克斯韋電動力學(xué)理論的誕生。3）麥克斯韋電動力學(xué)理論推動了20世紀(jì)初開始的無線電、微波、雷達(dá)、合成孔徑、微波成像、衛(wèi)星通信、宇宙微波探測等技術(shù)的發(fā)展。4）牛頓力學(xué)和電動力學(xué)又為量子力學(xué)的發(fā)展指引了道路，導(dǎo)致了量子場論的創(chuàng)立。二、第二次產(chǎn)業(yè)革命：1879-19459三、第三次產(chǎn)業(yè)革命：1945-1972

電子革命1）產(chǎn)業(yè)革命的標(biāo)志：原子彈（1945）、電子計算機（1946）、晶體管（1948）、集成電路、微電子技術(shù)等。2）微電子制造技術(shù)開創(chuàng)了全新的信息化時代。三、第三次產(chǎn)業(yè)革命：1945-197210四、第四次產(chǎn)業(yè)革命：1973-

高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)革命1）產(chǎn)業(yè)革命的標(biāo)志：眾多高新技術(shù)產(chǎn)品，如微電子產(chǎn)品、電腦、新一代通信產(chǎn)品、新一代汽車、磁懸浮列車、新一代飛機、機器人、生物工程產(chǎn)品、新一代藥物、綠色食品、轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品等等。2）微器件制造工藝，如拉單晶、摻雜、擴散、離子注入、外延、濺射、化學(xué)沉積、光刻、表面貼裝、自動化組裝、納米器件制造工藝。四、第四次產(chǎn)業(yè)革命：1973-113、二十一世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展3.1中心科學(xué)技術(shù)的轉(zhuǎn)移1）信息科學(xué)技術(shù)信息科學(xué)目前是發(fā)展的高峰期，預(yù)計其中心科學(xué)技術(shù)的地位還可持續(xù)四十年。2）生命科學(xué)技術(shù)現(xiàn)在已開始注重其發(fā)展與應(yīng)用，預(yù)計21世紀(jì)30年代開始逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橹行目茖W(xué)技術(shù)。3）認(rèn)知科學(xué)技術(shù)智能化趨勢現(xiàn)已顯露，預(yù)計21世紀(jì)70年代開始將成為科學(xué)技術(shù)發(fā)展的中心3、二十一世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展3.1中心科學(xué)技術(shù)的轉(zhuǎn)移123.2世界科技中心（地區(qū)或國家）的轉(zhuǎn)移

中國（公元3世紀(jì)—公元13世紀(jì))→

意大利（1540年—1610年）→

英國（1660年—1730年）→

法國（1770年—1830年）→

德國（1810年—1920年）→

美國（1920年—）→

可能轉(zhuǎn)向東方（日本、中國）3.2世界科技中心（地區(qū)或國家）的轉(zhuǎn)移133.3高新技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域1)信息科學(xué)技術(shù)（包括微電子、光電子科學(xué)技術(shù)）2)生物科學(xué)技術(shù)（包括生命科學(xué)技術(shù)）3)新能源科學(xué)技術(shù)（包括核能科學(xué)技術(shù)）4)新材料科學(xué)技術(shù)（包括納米科學(xué)技術(shù)）5)環(huán)境科學(xué)技術(shù)（包括地球科學(xué)技術(shù)）6)航空航天科學(xué)技術(shù)（包括軍事科學(xué)技術(shù)）7)海洋科學(xué)技術(shù)（包括地球科學(xué)技術(shù)）8)先進制造科學(xué)技術(shù)（包括微機電系統(tǒng)科學(xué)技術(shù)）(9)管理科學(xué)技術(shù)（包括軟科學(xué)技術(shù)）(10)認(rèn)知科學(xué)技術(shù)（包括人腦和智能系統(tǒng)科學(xué)技術(shù)）3.3高新技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域1)信息科學(xué)技術(shù)（包括微電子、光14

科學(xué)

物質(zhì)科學(xué)生命科學(xué)

技術(shù)

信息技術(shù)生物技術(shù)納米技術(shù)3.4二十一世紀(jì)改變?nèi)祟惖目茖W(xué)與技術(shù)科學(xué)技術(shù)3.4二十一世紀(jì)改變?nèi)祟惖目茖W(xué)與技術(shù)15從科學(xué)到技術(shù)發(fā)明科學(xué)發(fā)明年份技術(shù)發(fā)明年份孕育過程(年）電磁感應(yīng)原理1831發(fā)電機187241內(nèi)燃機原理1862汽油內(nèi)燃機188321電磁波通訊原理1895公眾廣播電臺192126噴氣推進原理1906噴氣發(fā)動機193529雷達(dá)原理1925制出雷達(dá)193510青霉素原理1928制出青霉素194315鈾核裂變1938制出原子彈19457發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體1948半導(dǎo)體收音機19546集成電路設(shè)計思想1952單片集成電路19597光纖通信原理1966光纖電纜19704無線移動通信設(shè)想1974蜂窩移動電話19784多媒體設(shè)想1987多媒體電腦19914新一代設(shè)計芯片90年代新一代芯片90年代1.5從科學(xué)到技術(shù)發(fā)明科學(xué)發(fā)明年份技術(shù)發(fā)明年份孕育過程(年）電磁感1620世紀(jì)改變世界的重要機電產(chǎn)品序產(chǎn)品發(fā)明時間（年）發(fā)明者1汽車1885/1903德國奔馳/美國福特2飛機1903美國萊特兄弟3火箭1903俄國齊奧爾科夫斯基4電冰箱1917美國5電影機1919/36德國福格特6電視機1927/40美國貝爾7噴氣發(fā)動機1937英國惠特爾8原子彈1945美國日本9計算機1946美國莫切利埃克特10晶體管1948美國肖克利11核電站1951美國12數(shù)控機床1951美國MIT13氫彈1952美國特勒20世紀(jì)改變世界的重要機電產(chǎn)品序產(chǎn)品發(fā)明時間（年）發(fā)明者1汽1720世紀(jì)改變世界的重要機電產(chǎn)品序產(chǎn)品發(fā)明時間（年）發(fā)明者14機器人1954美國戴沃爾15人造衛(wèi)星1957蘇聯(lián)16宇宙飛船1961蘇聯(lián)加加林17飛船登月1969美國阿波羅18載人航天飛機1977美國19磁懸浮列車1965日本時速400～500公里/時20光纖通信設(shè)備1968美國21芯片1971/1999美國intel950萬晶體管/片22掃描隧道顯微鏡1986日本工業(yè)技術(shù)院23掌上電腦1992美國APPLEnewton24手機90年代初美國25信息高速公路1993美國nationalinformationinfrastruture（Nii）20世紀(jì)改變世界的重要機電產(chǎn)品序產(chǎn)品發(fā)明時間（年）發(fā)明者14184、中國制造業(yè)的成就及其重大意義4.12001年中國工程院的調(diào)查結(jié)論:1）中國制造業(yè)占國民生產(chǎn)總值的1/32）占整個工業(yè)生產(chǎn)的4/53）為國家財政提供1/3以上的收入4）貢獻出口總額的90%5）就業(yè)人員8043萬4、中國制造業(yè)的成就及其重大意義4.12001年中國工程194.2改革開放20年來中國制造業(yè)的進步：1）引進國外先進技術(shù)2500多項，占全國的1/3以上。近幾年發(fā)展的新產(chǎn)品，50%達(dá)到80年代中后期的世界水平。2）一些重要產(chǎn)品的年生產(chǎn)能力已躍居世界前列，如汽車280萬輛以上（其中轎車120萬輛以上），大中型發(fā)電設(shè)備1200萬千瓦以上（火電1000萬千瓦，水電200萬千瓦），大中型拖拉機11萬臺以上，金屬切削機床10萬臺以上。3）我國已成為世界最大的服裝紡織品出口國；與日本、馬來西亞和韓國并稱世界消費類電子產(chǎn)品四大生產(chǎn)國。4）成功開發(fā)生產(chǎn)了運七、運八、新舟60等支線飛機。5）一些新產(chǎn)品的技術(shù)水平已達(dá)世界領(lǐng)先或先進水平，如沈陽機床集團的電主軸高速臥式加工中心、激光切割機床，沈陽變壓器廠的50萬伏超高壓變壓器，黎明航發(fā)集團的中國第一臺擁有完全知識產(chǎn)權(quán)的航空發(fā)動機、燃?xì)廨啓C，沈陽新松機器人自動化有限公司的6000米水下機器人等產(chǎn)品，清華大學(xué)制造工程研究所研制開發(fā)的并聯(lián)機床等。4.2改革開放20年來中國制造業(yè)的進步：204.3制造業(yè)的重大意義1）在發(fā)達(dá)國家中,制造業(yè)創(chuàng)造了約60%的社會財富、約45%的國民經(jīng)濟收入。2）據(jù)統(tǒng)計，美國68%的社會財富來自于制造業(yè)。3）國際生產(chǎn)工程科學(xué)院（TheInternationalAcademyforProductionEngineering）在1999年的報告中指出：在國家生產(chǎn)力的構(gòu)成中，制造技術(shù)的作用一般占55%-65%。4）在許多國家的科技發(fā)展計劃中，先進制造技術(shù)都被列為優(yōu)先發(fā)展的科技。4.3制造業(yè)的重大意義21我國“十五”規(guī)劃中確定的八個最具戰(zhàn)略影響的領(lǐng)域:1)信息技術(shù)

2)生物技術(shù)

3)新材料技術(shù)

4)先進制造與自動化技術(shù)

5)資源環(huán)境技術(shù)

6)航空航天技術(shù)

7)能源技術(shù)

8)先進防御技術(shù)，

其中，先進制造與自動化技術(shù)又是實現(xiàn)各種高新技術(shù)的保障技術(shù)。我國“十五”規(guī)劃中確定的八個最具戰(zhàn)略影響的領(lǐng)域:22總結(jié)：制造業(yè)在國家發(fā)展中的地位制造業(yè)是實現(xiàn)現(xiàn)代化工業(yè)的水之源、木之本，是實現(xiàn)工業(yè)化的保障和原動力，是國家實力的脊梁，是支持共和國大廈的基石。沒有強大制造能力的國家永遠(yuǎn)成不了經(jīng)濟強國。總結(jié)：制造業(yè)在國家發(fā)展中的地位235.1先進制造技術(shù)的定義及體系結(jié)構(gòu)5.2先進制造技術(shù)的學(xué)科內(nèi)容5.3先進制造技術(shù)的發(fā)展趨勢5、先進制造技術(shù)5.1先進制造技術(shù)的定義及體系結(jié)構(gòu)5、先進制造技術(shù)241、定義:

在傳統(tǒng)制造技術(shù)基礎(chǔ)上不斷吸收機械.電子.信息.材料.能源和現(xiàn)代管理等方面的成果,并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計.制造.檢測.管理.銷售.使用.服務(wù)的全過程,以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì).高效.低耗.清潔.靈活的生產(chǎn),提高對動態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭能力的制造技術(shù)總稱,也是取得理想技術(shù)經(jīng)濟效果的制造技術(shù)的總稱.1、定義:25面向制造的設(shè)計技術(shù)群

產(chǎn)品/工藝設(shè)計

計算機輔助設(shè)計工藝過程建模和仿真工藝規(guī)程設(shè)計系統(tǒng)工程基礎(chǔ)

快速成型技術(shù)并行工程制造工藝技術(shù)群

材料生產(chǎn)工藝加工工藝聯(lián)接與裝配測試和檢測環(huán)保技術(shù)維修技術(shù)其他

信息技術(shù)

接口技術(shù)集成技術(shù)人工智能

數(shù)據(jù)庫軟件工程決策支持

標(biāo)準(zhǔn)和框架

數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)工藝標(biāo)準(zhǔn)接口框架

產(chǎn)品定義和標(biāo)準(zhǔn)檢驗標(biāo)準(zhǔn)

機床和工具技術(shù)傳感器和控制技術(shù)

質(zhì)量管理用戶/供應(yīng)商交互作用工作人員培訓(xùn)和教育

全國監(jiān)督和基準(zhǔn)評測技術(shù)獲取和利用主體技術(shù)群支撐技術(shù)群制造基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境2、體系結(jié)構(gòu)面向制造的設(shè)計技術(shù)群制造工藝技術(shù)群信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和框架質(zhì)263、先進設(shè)計技術(shù)設(shè)計方法現(xiàn)代化產(chǎn)品動態(tài)分析和設(shè)計產(chǎn)品可靠性可維護性及安全設(shè)計產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計快速響應(yīng)設(shè)計創(chuàng)新設(shè)計智能設(shè)計仿真與虛擬設(shè)計價值工程設(shè)計模塊化設(shè)計設(shè)計手段計算機化有限元法