先進(jìn)制造技術(shù) 課件 第一章 緒論；第二章 現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)

先進(jìn)制造技術(shù)1.制造業(yè)與先進(jìn)制造技術(shù)1.1

新時(shí)代的先進(jìn)制造技術(shù)及特點(diǎn)；1.2先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵與體系結(jié)構(gòu)；1.3

先進(jìn)制造系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)；1.4國(guó)內(nèi)外先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展概況；

1.1

制造技術(shù)的基礎(chǔ)概念與發(fā)展制造(Manufacturing)制造系統(tǒng)(ManufacturingSystem)

制造技術(shù)(manufacturyTechnology)

制造業(yè)先進(jìn)制造技術(shù)(AdvancedManufacturingTechnology-AMT)

1.1.1制造、制造系統(tǒng)和制造業(yè)先進(jìn)制造技術(shù)(AdvancedManufacturingTechnology-AMT)是傳統(tǒng)制造技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)與管理技術(shù)等多個(gè)學(xué)科的綜合，并應(yīng)用于制造工程之中所形成的一個(gè)學(xué)科體系。

1制造的定義制造的含義是通過人的生產(chǎn)活動(dòng)，將原材料或半成品經(jīng)加工和裝配后形成最終產(chǎn)品的過程，把其看成是一個(gè)輸入輸出系統(tǒng)，其輸入是生產(chǎn)要素，輸出是具有使用價(jià)值的產(chǎn)品；傳統(tǒng)上，制造和制造過程包括毛坯制作、零件加工、檢驗(yàn)、裝配、包裝、運(yùn)輸?shù)?，是制造概念的狹義理解；核心是通過制造技術(shù)使物料形態(tài)按照預(yù)先設(shè)定和預(yù)期的目標(biāo)發(fā)生改變；在信息時(shí)代，廣義制造的概念已逐漸被大眾和學(xué)士界接受，即包括市場(chǎng)分析、經(jīng)營(yíng)決策、工程設(shè)計(jì)、加工裝配、質(zhì)量控制、生產(chǎn)管理、市場(chǎng)營(yíng)銷直至產(chǎn)品報(bào)廢的產(chǎn)品生命周期的全過程；

2制造系統(tǒng)的定義制造系統(tǒng)是制造過程及其所涉及的硬件、軟件和人員所組成的一個(gè)將制造資源轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品或半成品的輸入/輸出系統(tǒng)，它涉及產(chǎn)品生命周期(包括市場(chǎng)分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、加工過程、裝配、運(yùn)輸、產(chǎn)品銷售、售后服務(wù)及回收處理等)的全過程或部分環(huán)節(jié)制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)定義：制造系統(tǒng)是制造過程所涉及的硬件(包括人員、設(shè)備、物料流等)及其相關(guān)軟件所組成的一個(gè)統(tǒng)一整體；制造系統(tǒng)的功能定義：制造系統(tǒng)是一個(gè)將制造資源(原材料、能源等)轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品或半成品的輸入輸出系統(tǒng)；制造系統(tǒng)的過程定義：制造可看成是制造生產(chǎn)的運(yùn)行過程，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、產(chǎn)品銷售等各個(gè)環(huán)節(jié)的制造全過程；3

制造業(yè)的定義制造業(yè)是所有與制造活動(dòng)有關(guān)的實(shí)體或企業(yè)機(jī)構(gòu)的總稱，是將可用資源與能源通過制造過程，轉(zhuǎn)化為可供人和社會(huì)使用和利用的工業(yè)產(chǎn)品或生活消費(fèi)品的行業(yè)，它涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域；制造業(yè)是滿足人類及各經(jīng)濟(jì)主體物質(zhì)需要的支柱產(chǎn)業(yè)，是一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要?jiǎng)恿椭匾е?。在工業(yè)文明時(shí)代，決定國(guó)家命運(yùn)的是工業(yè)化水平，其核心是制造業(yè)水平；制造業(yè)門類涉及設(shè)備，電氣，機(jī)械、儀器儀表、食品，飲料、醫(yī)藥、金屬等。指經(jīng)物理變化或化學(xué)變化后成為了新的產(chǎn)品，不論是動(dòng)力機(jī)械制造，還是手工制作；也不論產(chǎn)品是批發(fā)銷售，還是零售，均視為制造；1.1.2

新時(shí)代全球制造業(yè)進(jìn)步與發(fā)展美國(guó)依托國(guó)家制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)夯實(shí)先進(jìn)制造業(yè)創(chuàng)新的基礎(chǔ)，更加強(qiáng)調(diào)制造業(yè)為美國(guó)軍事工業(yè)服務(wù)，重視制造業(yè)供應(yīng)鏈的安全性；英國(guó)瞄準(zhǔn)重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)和關(guān)鍵領(lǐng)域?qū)嵤└邇r(jià)值制造戰(zhàn)略，強(qiáng)調(diào)制造業(yè)的創(chuàng)新能力以及最終的獲利能力；德國(guó)強(qiáng)調(diào)制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的比重，強(qiáng)調(diào)制造業(yè)的先進(jìn)性和全行業(yè)；日本政府重視對(duì)制造業(yè)智能化和信息化轉(zhuǎn)型的引導(dǎo)和支持；1.1.2

新時(shí)代全球制造業(yè)進(jìn)步與發(fā)展第一群體以美國(guó)為核心，包括日本、德國(guó)、法國(guó)、英國(guó)、瑞典、瑞士等，制造業(yè)增加值率平均水平為40%左右，總體制造業(yè)產(chǎn)能約占全球四分之一，增加值占全球三分之一；第二群體以中國(guó)為核心，包括印度、巴西、馬來(lái)西亞、越南，新加坡等，總體生產(chǎn)能力占全球40%左右，但增加值率平均約為25%左右，比第一群體國(guó)家低15個(gè)百分點(diǎn)，增加值占全球比重約為32%，總體處于制造業(yè)全球價(jià)值鏈的低端制造環(huán)節(jié)；第三群體包括韓國(guó)、意大利、墨西哥、俄羅斯、西班牙、加拿大等，產(chǎn)業(yè)規(guī)模較小，總體占全球比重不足15%，增加值率介于前兩個(gè)群體之間，在制造業(yè)全球價(jià)值鏈上處于鏈接第一群體和第二群體的過渡地帶，并依托相對(duì)先進(jìn)的制造能力，發(fā)揮著承上啟下的關(guān)鍵作用；美德英三國(guó)工業(yè)戰(zhàn)略總體目標(biāo)項(xiàng)目美國(guó)德國(guó)英國(guó)總目標(biāo)實(shí)現(xiàn)美國(guó)在各工業(yè)行業(yè)保持先進(jìn)制造業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)力，確保國(guó)家安全和經(jīng)濟(jì)繁榮第一，維持和獲得在歐洲和全球相關(guān)領(lǐng)域的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)能力、競(jìng)爭(zhēng)力和工業(yè)領(lǐng)導(dǎo)力；第二、增強(qiáng)德國(guó)的整體經(jīng)濟(jì)力量、工作崗位和經(jīng)濟(jì)繁榮不斷提升英國(guó)的勞動(dòng)生產(chǎn)率和盈利能力，到2030年發(fā)展成世界上最具創(chuàng)新力的國(guó)家實(shí)施途徑第一,發(fā)展和推廣新制造技術(shù)，使美國(guó)在未來(lái)的新技術(shù)領(lǐng)域獲得領(lǐng)先地位；第二,培育先進(jìn)制造業(yè)所需要的勞動(dòng)力；第三,擴(kuò)展國(guó)內(nèi)制造業(yè)供應(yīng)鏈的能力，實(shí)現(xiàn)美國(guó)在制造業(yè)和國(guó)防工業(yè)中全產(chǎn)業(yè)鏈模式，實(shí)現(xiàn)在美國(guó)生產(chǎn)和在美國(guó)購(gòu)買在美國(guó)本土擁有完整的供應(yīng)鏈第一，提高制造業(yè)比重，到2030年德國(guó)和歐盟工業(yè)在各自總附加值中的比例分別提高到25%和20%；第二，遵守市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)原則；第三.在全球范圍捍衛(wèi)多邊主義的全球貿(mào)易體系和社會(huì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)原則第一，使英國(guó)成為世界最具創(chuàng)新力的經(jīng)濟(jì)體；第二，成為能提供大量高質(zhì)量和高收入崗位的經(jīng)濟(jì)體；第三，提升英國(guó)的基礎(chǔ)設(shè)施；第四，成為企業(yè)創(chuàng)業(yè)和發(fā)展的最佳場(chǎng)所美英德三國(guó)政策措施政策領(lǐng)域共同點(diǎn)差異點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域三國(guó)都將顛覆性技術(shù)作為突破重點(diǎn)，并強(qiáng)調(diào)全方位、全覆蓋、無(wú)短板的技術(shù)突破美國(guó)強(qiáng)調(diào)制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),數(shù)據(jù)安全、網(wǎng)絡(luò)安全和保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)等軟性措施；德國(guó)更多地從維護(hù)市場(chǎng)條件入手；英國(guó)更多地側(cè)重于初創(chuàng)企業(yè)的融投資領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域三國(guó)都重視提升制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的比重、再工業(yè)化；三國(guó)都重視在本國(guó)或本地區(qū)構(gòu)建封閉的制造業(yè)或先進(jìn)制造業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)鏈、價(jià)值鏈、服務(wù)鏈和供應(yīng)鏈；三國(guó)都重視國(guó)家對(duì)制造業(yè)的投入和扶持英國(guó)主要利用國(guó)家資金,贊助成立各類研究中心、孵化中心和中小企業(yè)發(fā)展中心等；美國(guó)主要采取政府采購(gòu),國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科技成果轉(zhuǎn)移給中小企業(yè)方式；德國(guó)通過國(guó)家參股和國(guó)家參與制的方式打造巨型企業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域三國(guó)都強(qiáng)調(diào)智慧基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)美國(guó)主要強(qiáng)調(diào)智慧基礎(chǔ)設(shè)施中的軟件因素；德國(guó)主要強(qiáng)調(diào)構(gòu)建智慧基礎(chǔ)設(shè)施中的平臺(tái)建設(shè)；英國(guó)主要強(qiáng)調(diào)構(gòu)建智慧基礎(chǔ)設(shè)施需要的硬件設(shè)施,包括5G和全光纖鋪設(shè)等1.1.3中國(guó)制造業(yè)的現(xiàn)狀、發(fā)展與挑戰(zhàn)改革開放40年來(lái)，中國(guó)制造在國(guó)際市場(chǎng)上占有獨(dú)特的地位，中國(guó)制造業(yè)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。至今，我國(guó)已經(jīng)成為世界制造大國(guó)，我國(guó)制造業(yè)的工業(yè)增加值在2019年約為美國(guó)、日本、德國(guó)三國(guó)的總和；從裝備來(lái)看，我國(guó)的一些制造裝備已經(jīng)處于世界領(lǐng)先或者先進(jìn)水平，高端裝備在重點(diǎn)領(lǐng)域取得了全面突破，實(shí)現(xiàn)了從主要依賴進(jìn)口到基本自主化的跨越。然而，中國(guó)只能算是制造業(yè)大國(guó)而非制造業(yè)強(qiáng)國(guó)；與先進(jìn)制造強(qiáng)國(guó)相比，我國(guó)工業(yè)既不具備德國(guó)工業(yè)的雄厚基礎(chǔ)，也沒有美國(guó)領(lǐng)先的信息技術(shù)，工業(yè)發(fā)展還處于2.0和3.0并行的階段；2019-2022各國(guó)每萬(wàn)人擁有工業(yè)機(jī)器人數(shù)量對(duì)比2019-2022各國(guó)每萬(wàn)人擁有工業(yè)機(jī)器人數(shù)量增長(zhǎng)率中國(guó)制造業(yè)有以下特點(diǎn)中國(guó)已經(jīng)擁有完整的制造體系。傳統(tǒng)制造業(yè)、高技術(shù)制造業(yè)均得到了迅速發(fā)展，能夠適應(yīng)低端、中端、高端不同的需求。各個(gè)細(xì)分行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)形成，抗風(fēng)險(xiǎn)的韌性很強(qiáng)。中國(guó)勞動(dòng)力成本的優(yōu)勢(shì)仍將長(zhǎng)期保持，中國(guó)勞動(dòng)力成本還有一定的優(yōu)勢(shì)，而且中國(guó)的勞動(dòng)力性價(jià)比較高，吃苦耐勞、素質(zhì)高。中國(guó)有超大規(guī)模的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求。2019年中國(guó)人均GDP超過1萬(wàn)美元，進(jìn)入到中等收入國(guó)家的上層，并且有4億多的中產(chǎn)階級(jí)，因此，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求在不斷升級(jí)。中國(guó)已經(jīng)形成低、中、高端需求并舉的局面，這就為“世界工廠”提供了超大規(guī)模、多元化的市場(chǎng)需求。中國(guó)對(duì)全球產(chǎn)業(yè)鏈有影響力的特大企業(yè)將會(huì)越來(lái)越多，在世界500強(qiáng)中的占比也會(huì)越來(lái)越大。2019年，世界500強(qiáng)企業(yè)中，中國(guó)首次超過美國(guó)的121家，達(dá)到129家。中國(guó)企業(yè)越來(lái)越重視創(chuàng)新能力的提高，中國(guó)的制造業(yè)正在從過去的技術(shù)引進(jìn)、消化吸收再創(chuàng)新，即跟隨式的創(chuàng)新，開始向自主創(chuàng)新、原始創(chuàng)新轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)在中國(guó)制造業(yè)已經(jīng)在通信設(shè)備、軌道交通裝備、輸變電裝備、紡織、家電五個(gè)產(chǎn)業(yè)居于世界領(lǐng)先地位，這是體現(xiàn)中國(guó)創(chuàng)新能力不斷提高的重要標(biāo)志。我國(guó)的智能制造發(fā)展第一階段是數(shù)字化制造階段。企業(yè)大量采用數(shù)字化裝備，制造過程采用傳感器大量采集信息，并進(jìn)行信息分析。目前，數(shù)字化制造在我國(guó)制造業(yè)已經(jīng)得到普及。第二階段是數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造階段。第一階段是在企業(yè)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，而第二階段則是利用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)企業(yè)間的互聯(lián)。中國(guó)的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用水平位于世界前列，中國(guó)的制造業(yè)企業(yè)已經(jīng)普遍使用互聯(lián)網(wǎng)，但還沒能達(dá)到萬(wàn)物互聯(lián)的程度。目前，數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造已進(jìn)入從試點(diǎn)示范向推廣過渡的階段。第三階段是少數(shù)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)好的企業(yè)已經(jīng)能夠向更高層面的智能化制造邁進(jìn)。比如石化、汽車等行業(yè)中已經(jīng)有企業(yè)應(yīng)用人工智能技術(shù)，向真正的智能制造發(fā)展。預(yù)計(jì)到2025年能夠涌現(xiàn)幾十家示范智能工廠。1.2先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵與體系結(jié)構(gòu)先進(jìn)制造技術(shù)是在吸收機(jī)械、電子、信息、自動(dòng)化、能源、材料以及管理等眾多技術(shù)成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)、管理、銷售、使用、服務(wù)的制造全過程，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)；提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變的市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力的制造技術(shù)的總稱；1.依賴于信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)、軟件、傳感器和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的使用和合作。2.使用尖端材料和基于納米技術(shù)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)、生物科技等帶來(lái)的新興能力。3.先進(jìn)制造包括了生產(chǎn)制造的方方面面，包括通過生產(chǎn)工序的創(chuàng)新和供應(yīng)鏈管理的創(chuàng)新，以快速響應(yīng)消費(fèi)者的需求；在經(jīng)濟(jì)全球化背景下，先進(jìn)制造業(yè)被譽(yù)為“人類首席產(chǎn)業(yè)”，先進(jìn)制造業(yè)的實(shí)質(zhì)就是通過信息化、智能化和數(shù)字化創(chuàng)新改造，打造制造業(yè)未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)力。1.2.1先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和特點(diǎn)1.2.2先進(jìn)制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)FCCSET先進(jìn)制造技術(shù)體系結(jié)構(gòu)AMST先進(jìn)制造技術(shù)體系結(jié)構(gòu)1.3先進(jìn)制造系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)全球工業(yè)革命先后經(jīng)歷了以蒸汽機(jī)、電力和信息技術(shù)為代表的三次變革，目前正邁入以人工智能、機(jī)器人技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)、量子信息技術(shù)、可控核聚變、清潔能源以及生物技術(shù)等先進(jìn)制造技術(shù)為代表的第四次工業(yè)革命時(shí)代1.3.1先進(jìn)制造系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)縱觀美國(guó)，德國(guó)，英國(guó)等世界的先進(jìn)制造強(qiáng)國(guó)，在技術(shù)領(lǐng)域，緊緊抓住第四次工業(yè)革命先機(jī)，實(shí)現(xiàn)顛覆性技術(shù)的全領(lǐng)域、全方位、全覆蓋、無(wú)短板式的突破，而不是局部性或單一性技術(shù)的突破國(guó)家技術(shù)領(lǐng)域突破途徑美國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的顛覆性技術(shù)領(lǐng)域包括智慧和數(shù)字制造、工業(yè)機(jī)器人、人工智能、高性能材料、增材制造(3D打印)、電子器件、生物、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、食品等強(qiáng)調(diào)企業(yè)應(yīng)圍繞技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)安全、網(wǎng)絡(luò)安全等領(lǐng)域進(jìn)行技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新德國(guó)強(qiáng)調(diào)將平臺(tái)經(jīng)濟(jì)、人工智能、自動(dòng)駕駛、醫(yī)療診斷、云計(jì)算、生物技術(shù)、輕型建筑、物聯(lián)網(wǎng)(“工業(yè)4.0”)等確定為需要重點(diǎn)扶持和發(fā)展的顛覆性技術(shù)從維護(hù)市場(chǎng)條件入手，降低電力和能源價(jià)格、公司稅稅率和社會(huì)保險(xiǎn)的上交比率，幫助企業(yè)減少創(chuàng)新成本英國(guó)重點(diǎn)開發(fā)的新技術(shù)確定為四大領(lǐng)域：人工智能與數(shù)據(jù)經(jīng)濟(jì)，新能源和低碳經(jīng)濟(jì)，電動(dòng)汽車、無(wú)人駕駛和智慧交通，生物制藥和健康醫(yī)療技術(shù)側(cè)重于改善融投資條件，構(gòu)建了獨(dú)特的“國(guó)家基金銀行孵化私人資金入股”的融投資模式“美德日中”先進(jìn)制造技術(shù)生命周期1.3.2制造業(yè)與先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展近年來(lái)，以新一代信息技術(shù)、新材料、新能源、生命科學(xué)等領(lǐng)域的科技爆發(fā)為主要特點(diǎn)的新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在全球興起。制造業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)出綠色化、智能化、服務(wù)化和定制化的趨勢(shì)綠色化是新工業(yè)化區(qū)別于傳統(tǒng)工業(yè)化的價(jià)值觀，制造業(yè)發(fā)展的綠色化是指制造業(yè)向能源和資源節(jié)約、環(huán)境友好和低溫室氣體排放方向的轉(zhuǎn)變；智能化是邁向新工業(yè)化階段的關(guān)鍵變量。新一代信息技術(shù)的發(fā)展使制造業(yè)向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、實(shí)時(shí)在線、智能主導(dǎo)的智能化方向發(fā)展；服務(wù)化是新工業(yè)化的主要業(yè)態(tài)。信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為制造企業(yè)在生產(chǎn)分工的基礎(chǔ)上向客戶端延伸創(chuàng)造了條件。制造業(yè)正在由以產(chǎn)品為中心向以客戶為中心、由加工組裝為主向以產(chǎn)品服務(wù)包集成；定制化是新工業(yè)化重要的價(jià)值創(chuàng)造。標(biāo)準(zhǔn)化、批量化生產(chǎn)是傳統(tǒng)工業(yè)化提高效率的主要途徑，新工業(yè)革命使得企業(yè)同時(shí)具備低成本、大規(guī)模和極端個(gè)性化的定制化制造的兩個(gè)條件。先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)在社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、科技快速發(fā)展的今天，產(chǎn)品市場(chǎng)需求更趨向多元化與個(gè)性化發(fā)展，以企業(yè)為主導(dǎo)的市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)模式逐漸轉(zhuǎn)向以客戶為中心，中國(guó)與世界的聯(lián)系原來(lái)越緊密，先進(jìn)制造技術(shù)必然會(huì)朝著全球化、綠色化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向發(fā)展全球化是一個(gè)包含政治、經(jīng)濟(jì)、文化、科技、生活等多方面、多層次的概念，生產(chǎn)力發(fā)展和科技進(jìn)步是推動(dòng)全球化的主要?jiǎng)恿?，而制造業(yè)是生產(chǎn)力發(fā)展水平的根本驅(qū)動(dòng)，在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，全球制造一體化成為必然趨勢(shì)；綠色制造也稱環(huán)境意識(shí)制造。近年來(lái)盲目的工業(yè)發(fā)展造成大氣污染和工業(yè)排放全面升級(jí)，生態(tài)與環(huán)境危機(jī)加劇，傳統(tǒng)發(fā)展模式給人類帶來(lái)的生產(chǎn)危機(jī)，逐漸被世界各國(guó)所意識(shí)；網(wǎng)絡(luò)化是在信息通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過指定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，將位于不同空間位置的設(shè)備終端互相連通，從而實(shí)現(xiàn)用戶軟件、硬件和資源共享的技術(shù)；智能化20個(gè)世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著人們對(duì)產(chǎn)品個(gè)性化要求的提高，對(duì)產(chǎn)品的精密度也提出了更高的要求，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和功能越來(lái)越多樣化，隨著大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線射頻識(shí)別、激光技術(shù)、微型機(jī)電系統(tǒng)等的日益成熟，人們對(duì)制造技術(shù)的認(rèn)識(shí)和掌握逐漸趨向“泛在感知”的多維時(shí)空與透明化方向發(fā)展。1.4國(guó)內(nèi)外先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展概況1.4.1美國(guó)的先進(jìn)制造計(jì)劃美國(guó)技術(shù)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域突破途徑與具體措施強(qiáng)調(diào)企業(yè)應(yīng)圍繞技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)安全、網(wǎng)絡(luò)安全等領(lǐng)域進(jìn)行技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新，并通過保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)以及國(guó)家實(shí)驗(yàn)室與企業(yè)合作來(lái)鼓勵(lì)企業(yè)創(chuàng)新美國(guó)將把國(guó)防部掌握的軍民兩用技術(shù)轉(zhuǎn)移給企業(yè)，包括復(fù)合材料、微電子、雷達(dá)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、互聯(lián)網(wǎng)、生命探測(cè)器等

美國(guó)在未來(lái)的新技術(shù)領(lǐng)域獲得領(lǐng)先地位，未來(lái)新技術(shù)領(lǐng)域包括智慧和數(shù)字制造、工業(yè)機(jī)器人、人工智能、新材料、電子、生物、醫(yī)療等。美國(guó)更加強(qiáng)調(diào)制造業(yè)為美國(guó)軍事工業(yè)服務(wù)，重視制造業(yè)供應(yīng)鏈的安全性。2010-2014年美國(guó)制造業(yè)分產(chǎn)業(yè)平均增長(zhǎng)率及出口情況產(chǎn)業(yè)技術(shù)層次分類行業(yè)增加值年均增長(zhǎng)率（%）行業(yè)年均出口增長(zhǎng)率（%）低技術(shù)產(chǎn)業(yè)1.877.06中低技術(shù)產(chǎn)業(yè)5.5814.05中高技術(shù)產(chǎn)業(yè)7.148.67高技術(shù)產(chǎn)業(yè)0.854.69制造業(yè)總體3.928.371.4.2英國(guó)的先進(jìn)制造業(yè)英國(guó)在工業(yè)戰(zhàn)略中強(qiáng)調(diào)發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)，重點(diǎn)發(fā)展人工智能、綠色能源、智慧交通和生物醫(yī)療等先進(jìn)制造業(yè)；英國(guó)的“高價(jià)值制造”（HVM）是指應(yīng)用前沿和尖端的技術(shù)及專業(yè)知識(shí)，創(chuàng)造能帶來(lái)持續(xù)增長(zhǎng)和高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的產(chǎn)品、生產(chǎn)過程和相關(guān)服務(wù)；提出了高價(jià)值制造的部分關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，如材料、納米技術(shù)、生物科學(xué)、信息交互技術(shù)（ICT）等；

產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)域英國(guó)通過創(chuàng)新來(lái)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)或創(chuàng)造新的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)；先進(jìn)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈和附加值鏈構(gòu)建生產(chǎn)領(lǐng)域，前端研發(fā)和后端服務(wù)業(yè)重點(diǎn)開發(fā)的新技術(shù)確定為四大領(lǐng)域：人工智能與數(shù)據(jù)經(jīng)濟(jì)，新能源和低碳經(jīng)濟(jì)，電動(dòng)汽車、無(wú)人駕駛和智慧交通，生物制藥和健康醫(yī)療技術(shù)具體措施重點(diǎn)發(fā)展人工智能、綠色能源、智慧交通和生物醫(yī)療等先進(jìn)制造業(yè)；設(shè)立由國(guó)家直接贊助的研究中心、創(chuàng)新基地、孵化基地、中小企業(yè)發(fā)展中心、產(chǎn)學(xué)研一體化網(wǎng)絡(luò)側(cè)重于改善融投資條件，構(gòu)建了獨(dú)特的“國(guó)家基金銀行孵化私人資金入股”的融投資模式1.4.3德國(guó)的工業(yè)4.0計(jì)劃德國(guó)是發(fā)達(dá)國(guó)家和制造強(qiáng)國(guó)的典型代表，長(zhǎng)期以來(lái)，占據(jù)全球價(jià)值鏈高端，運(yùn)用本國(guó)高技術(shù)為他國(guó)提供中間品，其間接增加值出口占比也會(huì)顯著高于國(guó)外增加值,德國(guó)在其制造業(yè)已然處于領(lǐng)先地位的基礎(chǔ)上，絲毫沒有放松對(duì)其制造業(yè)的進(jìn)一步重視和發(fā)展；“工業(yè)4.0”包括三個(gè)方面的含義：它是第三次工業(yè)革命的重要組成部分，德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略的核心是構(gòu)建信息物理系統(tǒng)(CPS)；德國(guó)工業(yè)4.0的兩大主題是“智能工廠”和“智能生產(chǎn)”，德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略將實(shí)現(xiàn)制造業(yè)全方位的系統(tǒng)整合；工業(yè)4.0指什么？電氣化蒸汽時(shí)代智能化信息化ABCD提交單選題3分工業(yè)4.0三大主題“智能工廠”，重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)；“智能生產(chǎn)”，主要涉及整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動(dòng)以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用等?！爸悄芪锪鳌保饕ㄟ^互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、物流網(wǎng)，整合物流資源，充分發(fā)揮現(xiàn)有物流資源供應(yīng)方的效率，而需求方，則能夠快速獲得服務(wù)匹配，得到物流支持?！吧?jí)版”工業(yè)4.0平臺(tái)領(lǐng)導(dǎo)組德國(guó)經(jīng)濟(jì)能源部長(zhǎng)加布里爾，教育部長(zhǎng)萬(wàn)卡；德國(guó)信息經(jīng)濟(jì)、電信和新媒體協(xié)會(huì)（BITKOM），德國(guó)機(jī)械設(shè)備制造業(yè)聯(lián)合會(huì)(VDMA)，德國(guó)電氣電子行業(yè)總會(huì)協(xié)會(huì)(ZVEI)，德國(guó)工業(yè)聯(lián)合會(huì)(BDI)，德國(guó)汽車工業(yè)聯(lián)合會(huì)(VDA)，德國(guó)能源水力經(jīng)濟(jì)聯(lián)盟(BDEW)，德國(guó)冶金工業(yè)工會(huì)(IGMetall)，弗勞思霍夫應(yīng)用研究促進(jìn)會(huì)指導(dǎo)委員會(huì)德國(guó)經(jīng)濟(jì)能源部、德國(guó)教育研究部：德國(guó)電信、ABB、德國(guó)INM、FESTO、西門子、蒂森克虜伯等大企業(yè)德國(guó)指導(dǎo)委員會(huì)：指導(dǎo)委員會(huì)，德國(guó)總理辦公室，德國(guó)經(jīng)濟(jì)能源部，聯(lián)邦各州政府，德國(guó)信息經(jīng)濟(jì)、電信和新媒體協(xié)會(huì)，德國(guó)機(jī)械設(shè)備制造業(yè)聯(lián)合會(huì)，德國(guó)電氣電子行業(yè)總會(huì)協(xié)會(huì)，德國(guó)工業(yè)聯(lián)合會(huì)，德國(guó)汽車工業(yè)聯(lián)合會(huì)，德國(guó)能源水力經(jīng)濟(jì)鏈噩夢(mèng)代表行業(yè)聯(lián)盟和行動(dòng)組重點(diǎn)工作領(lǐng)域德國(guó)經(jīng)濟(jì)能源部、德國(guó)教育研究部、德國(guó)內(nèi)政部、德國(guó)司法部、德國(guó)勞動(dòng)和社會(huì)事務(wù)部科學(xué)技術(shù)咨詢委員會(huì)：高校及專業(yè)機(jī)構(gòu)的金20名制造、自動(dòng)化、信息技術(shù)和勞動(dòng)社會(huì)學(xué)領(lǐng)域的教授及專家國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作組：相關(guān)聯(lián)盟和協(xié)會(huì)，如德國(guó)電氣電子與信息技術(shù)委員會(huì)等辦事處：日常工作德國(guó)產(chǎn)業(yè)生態(tài)和支撐體系建設(shè)序號(hào)產(chǎn)業(yè)生態(tài)和支撐體系建設(shè)具體內(nèi)容1大中小企業(yè)間緊密的分工合作體系造就了整個(gè)產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈的競(jìng)爭(zhēng)力極具競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)業(yè)鏈條中，不僅有諸如奔馳、寶馬、大眾、巴斯夫、西門子這樣的國(guó)際巨頭，還有很多技術(shù)領(lǐng)先的中小型配套企業(yè)；2多元主體創(chuàng)新體系奠定了制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的技術(shù)基礎(chǔ)聯(lián)邦和州政府、公共研究機(jī)構(gòu)、大學(xué)、基金會(huì)以及企業(yè)等主體3“雙元制”職業(yè)教育體系為制造業(yè)發(fā)展提供了人才保障“雙元制”職業(yè)教育指的是學(xué)生的職業(yè)教育由企業(yè)與非全日制職業(yè)學(xué)校合作進(jìn)行的模式；職業(yè)教育面向企業(yè)的實(shí)際需求，注重實(shí)踐，突出技能培訓(xùn)4行業(yè)協(xié)會(huì)支撐體系在政府和市場(chǎng)之間充分發(fā)揮了服務(wù)協(xié)調(diào)作用德國(guó)政府高度重視行業(yè)協(xié)會(huì)或商會(huì)的作用，專門制定《德國(guó)工商會(huì)法》，要求德國(guó)企業(yè)必須加入本地商會(huì)，各地商會(huì)再縱向相連形成工商聯(lián)合會(huì)1.4.4日本的互聯(lián)工業(yè)日本政府2016年發(fā)布的第五期《科學(xué)技術(shù)基本計(jì)劃》中首次提出的“社會(huì)5.0”概念，即超越“工業(yè)4.0”的“超智慧社會(huì)”概念，將其作為日本今后科技創(chuàng)新的一個(gè)主要目標(biāo)和任務(wù)；“新層次日本創(chuàng)造”體現(xiàn)在智慧化、系統(tǒng)化和全球化三個(gè)方面；智慧化著眼于各個(gè)產(chǎn)業(yè)的知識(shí)產(chǎn)業(yè)化。通過在各個(gè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域引入和應(yīng)用信息技術(shù)，提高國(guó)民生活的便利性和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的效率和生產(chǎn)率，促進(jìn)開拓新業(yè)態(tài)、新模式和新領(lǐng)域系統(tǒng)化著眼于集成優(yōu)勢(shì)，放大附加價(jià)值，促進(jìn)這些優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品和技術(shù)集成，使其系統(tǒng)化，提升其附加價(jià)值，能夠助力日本提高產(chǎn)業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，從而獲得更多的國(guó)際市場(chǎng)份額；全球化著眼于全方位的國(guó)際化視野，全面實(shí)行開放式創(chuàng)新。不僅在國(guó)家層面，從個(gè)人到企業(yè)、大學(xué)以及區(qū)域的所有創(chuàng)新主體都將參與全球化的“知識(shí)”競(jìng)爭(zhēng)，開拓國(guó)際視野。社會(huì)5.0形成過程的工業(yè)互聯(lián)演化發(fā)展階段社會(huì)2.0社會(huì)3.0社會(huì)4.0社會(huì)5.0社會(huì)形態(tài)工業(yè)社會(huì)工業(yè)社會(huì)信息社會(huì)超智能社會(huì)驅(qū)動(dòng)因素第一次產(chǎn)業(yè)革命第二次產(chǎn)業(yè)革命第三次產(chǎn)業(yè)革命第四次產(chǎn)業(yè)革命工業(yè)特征獲取動(dòng)力動(dòng)力創(chuàng)新自動(dòng)化發(fā)展信息集成標(biāo)志性技術(shù)蒸汽汽車電力電機(jī)計(jì)算機(jī)人工智能產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)各自發(fā)展產(chǎn)業(yè)融合“東京倡議”提出推進(jìn)互聯(lián)工業(yè)的五個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域重點(diǎn)領(lǐng)域數(shù)據(jù)共享與使用基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)國(guó)內(nèi)外合作與推廣無(wú)人駕駛技術(shù)創(chuàng)新數(shù)據(jù)合作模式開發(fā)應(yīng)對(duì)物流等的服務(wù)方案強(qiáng)化人才培養(yǎng)機(jī)器人技術(shù)數(shù)據(jù)格式等的國(guó)際化標(biāo)準(zhǔn)面向中小企業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)工具基礎(chǔ)建設(shè)加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全等領(lǐng)域的企業(yè)合作新材料技術(shù)協(xié)調(diào)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)合作構(gòu)建實(shí)用化AI技術(shù)平臺(tái)提高社會(huì)認(rèn)可度基礎(chǔ)設(shè)施安全企業(yè)間數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)有效利用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)施的自主安保技術(shù)推進(jìn)規(guī)章制度改革智慧生活通過企業(yè)聯(lián)盟開展數(shù)據(jù)合作智能制造的融合應(yīng)用發(fā)掘需求服務(wù)具體化1.4.5中國(guó)的先進(jìn)制造與智能制造1.中國(guó)的先進(jìn)制造現(xiàn)狀中國(guó)已成為全球制造業(yè)規(guī)模最大的國(guó)家，中國(guó)制造業(yè)現(xiàn)狀可以總結(jié)為：大而強(qiáng)卻不是全球最強(qiáng)；在2012-2016年間，中國(guó)中高端科技產(chǎn)品產(chǎn)量穩(wěn)居全球首位，中國(guó)高科技產(chǎn)品產(chǎn)量居全球第二位，并一直保持高速增長(zhǎng)，按照現(xiàn)有增速，幾年后更有望超過美國(guó)，成為全球最大高科技產(chǎn)品出產(chǎn)國(guó)；在通信、航空航天、智能手機(jī)、軌道交通、核電等領(lǐng)域，中國(guó)先進(jìn)制造的實(shí)力全球領(lǐng)先；在家電、半導(dǎo)體、汽車等領(lǐng)域，中國(guó)制造也擁有強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)力；綜合來(lái)看，中國(guó)在先進(jìn)制造領(lǐng)域的綜合實(shí)力僅次于美國(guó)、日本、德國(guó)等少數(shù)先進(jìn)國(guó)家，處于全球第三梯隊(duì)；中國(guó)先進(jìn)制造業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)情況比較2.中國(guó)智能制造智能制造已正式邁入了智能化的發(fā)展階段機(jī)器人、數(shù)字化制造、3D打印等技術(shù)的重大突破和廣泛應(yīng)用正在重構(gòu)制造業(yè)技術(shù)體系；基于信息物理系統(tǒng)(cyber-physicalsystem,CPS)的智能工廠正在引領(lǐng)制造方式向智能化方向發(fā)展；云制造、網(wǎng)絡(luò)眾包、異地協(xié)同設(shè)計(jì)、大規(guī)模個(gè)性化定制、精準(zhǔn)供應(yīng)鏈、電子商務(wù)等網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造模式正在重塑產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈體全球制造業(yè)孕育著制造技術(shù)體系、制造模式、產(chǎn)業(yè)形態(tài)和價(jià)值鏈的巨大變革系；智能制造以信息的泛在感知、自

動(dòng)實(shí)時(shí)處理、智能優(yōu)化決策為核心，驅(qū)動(dòng)各種制造業(yè)業(yè)務(wù)活動(dòng)的執(zhí)行,實(shí)現(xiàn)跨企業(yè)產(chǎn)品價(jià)值網(wǎng)絡(luò)的橫向集成,貫穿企業(yè)設(shè)備層、控制層、管理層的縱向集成,以及從產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)、生產(chǎn)計(jì)劃到售后服務(wù)的全生命周期集成；“智能制造”主題關(guān)鍵詞類別關(guān)鍵詞宏觀政策中國(guó)制造2025；工業(yè)4.0；互聯(lián)網(wǎng)+范式特征自動(dòng)化；信息化管理應(yīng)用、數(shù)字化；網(wǎng)絡(luò)化、集成化、虛擬化；智能化使能技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)：虛擬現(xiàn)實(shí)：3D打??；人工智能，生物識(shí)別、模式識(shí)別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；云計(jì)算、云平臺(tái)、云服務(wù)、云技術(shù)；；大數(shù)據(jù)、海量數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘；互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)關(guān)鍵裝備及工具機(jī)器人、工業(yè)機(jī)器人；數(shù)控機(jī)床；數(shù)控系統(tǒng)；傳感器輻射領(lǐng)域智能物流；智能服務(wù)；智能終端；綠色制造；高端裝備制造；軍民融合；智能電網(wǎng)；能源互聯(lián)網(wǎng)、智慧能源；智能家具；智慧城市、智慧交通、智慧醫(yī)療、智慧社區(qū)、電子政務(wù)；新能源汽車、電動(dòng)汽車、電動(dòng)車、動(dòng)力電池、充電樁普通制造到智能制造的落地過程先進(jìn)制造技術(shù)第2章現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)2.1現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法概述2.2優(yōu)化設(shè)計(jì)2.3計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)2.4逆向工程2.5可靠性設(shè)計(jì)2.6綠色設(shè)計(jì)2.1.1現(xiàn)代設(shè)計(jì)特征與內(nèi)涵2.1.2現(xiàn)代設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu)2.1現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法概述2.1.1現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)內(nèi)涵

現(xiàn)代設(shè)計(jì)就是以滿足應(yīng)市產(chǎn)品的質(zhì)量、性能、時(shí)間、成本/價(jià)格綜合效益最優(yōu)為目的，以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)為主體，以知識(shí)為依托，以多種科學(xué)方法及技術(shù)為手段，研究，改進(jìn)，創(chuàng)造產(chǎn)品活動(dòng)過程所用到的技術(shù)群體的總稱。1.設(shè)計(jì)方法現(xiàn)代化2.設(shè)計(jì)手段計(jì)算機(jī)化3.現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)是多種設(shè)計(jì)技術(shù)、理論與方法的交叉與綜合4.向全壽命周期設(shè)計(jì)發(fā)展5.現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)過程的并行化、智能化6.由單純考慮技術(shù)因素轉(zhuǎn)向綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)因素，注意考慮市場(chǎng)、價(jià)格、安全、美學(xué)、資源、環(huán)境等方面的影響7.管理水平的提高8組織模式的開放1.主要技術(shù)特征2.1.2現(xiàn)代設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu)2.2.1優(yōu)化設(shè)計(jì)流程與建模2.2.2優(yōu)化計(jì)算方法2.2.3優(yōu)化設(shè)計(jì)方法典型實(shí)例2.2優(yōu)化設(shè)計(jì)2.2優(yōu)化設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)（OptimalDesign）是20世紀(jì)60年代隨著計(jì)算機(jī)的廣泛使用而迅速發(fā)展起來(lái)的一種現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，它是最優(yōu)化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)在計(jì)算領(lǐng)域中應(yīng)用的結(jié)果。優(yōu)化設(shè)計(jì)能為工程及產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供一種重要的科學(xué)設(shè)計(jì)方法，使得在解決復(fù)雜設(shè)計(jì)問題時(shí)，能從眾多的設(shè)計(jì)方案中尋得盡可能完善的或最適宜的設(shè)計(jì)方案，因而采用這種設(shè)計(jì)方法能大大提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率。2.2.1優(yōu)化設(shè)計(jì)流程與建模2.2.1優(yōu)化計(jì)算方法優(yōu)化計(jì)算方法算法名稱原理與優(yōu)缺點(diǎn)一維優(yōu)化算法黃金分割法(0.618法)區(qū)間消減法原理簡(jiǎn)單、有效、成熟的一維直接搜索方法，應(yīng)用廣泛二次插值算法函數(shù)逼近二次插值法不需要導(dǎo)數(shù)三次插值算法函數(shù)逼近需要導(dǎo)數(shù)無(wú)約束優(yōu)化方法坐標(biāo)輪換法(降維法)-直接法它將一個(gè)多維無(wú)約束優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為一系列一維優(yōu)化問題來(lái)求解，即依次沿著坐標(biāo)軸的方向進(jìn)行一維搜索，求得極小點(diǎn)計(jì)算穩(wěn)定，可靠性好，變成容易，收斂速度較慢，不用導(dǎo)數(shù)牛頓法此法為梯度法的進(jìn)一步發(fā)展，它的搜索方向是根據(jù)目標(biāo)函數(shù)的負(fù)梯度和二階偏導(dǎo)數(shù)矩陣來(lái)構(gòu)造的使用導(dǎo)數(shù)，利用多元函數(shù)的極值原理，尋求合理搜索方向，迭代次數(shù)較少；當(dāng)用差分法求近似導(dǎo)數(shù)值時(shí)，存在誤差干擾，計(jì)算的可靠性和穩(wěn)定性較差約束優(yōu)化方法遺傳算法模擬生物在自然環(huán)境中的遺傳和進(jìn)化過程而形成的一種自適應(yīng)全局優(yōu)化概率搜索算法

懲罰函數(shù)法(間接解法)是將一個(gè)約束的優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為一系列的無(wú)約束優(yōu)化問題來(lái)求解構(gòu)造無(wú)約束極值子問題的解法，方法比較簡(jiǎn)單，計(jì)算效率較低復(fù)合形法(直接解法)是求解約束優(yōu)化問題的一種重要的直接解法，在可行域構(gòu)造初始復(fù)合形，對(duì)該復(fù)合形各頂點(diǎn)的目標(biāo)函數(shù)值進(jìn)行比較，構(gòu)成新復(fù)合形，逼近最優(yōu)點(diǎn)方法直觀易懂，計(jì)算效率較低

多目標(biāo)優(yōu)化方法主要目標(biāo)法假設(shè)按照設(shè)計(jì)準(zhǔn)則建立了多個(gè)分目標(biāo)函數(shù)，根據(jù)這些準(zhǔn)則的重要程度，構(gòu)成一個(gè)新的單目標(biāo)優(yōu)化問題單目標(biāo)問題的最優(yōu)解作為所求多目標(biāo)問題的相對(duì)最優(yōu)解；目標(biāo)函數(shù)較多時(shí)，計(jì)算量大，確定有效解復(fù)雜統(tǒng)一目標(biāo)法將各個(gè)分目標(biāo)函數(shù)按照某種關(guān)系建立一個(gè)統(tǒng)一的目標(biāo)函數(shù)，包括目標(biāo)規(guī)劃、乘數(shù)法、加權(quán)線性組合法等通過單目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解確定有效解集1）單級(jí)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)減速器的優(yōu)化設(shè)計(jì)

假設(shè)單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比i=5，輸入扭矩T1=2674Nm，在保證承載能力的條件下，要求確定該減速器的結(jié)構(gòu)參數(shù)，使減速器的自重最輕。大齒輪選用四孔輻板式結(jié)構(gòu)，小齒輪選用實(shí)心輪結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)尺寸如圖2.3所示，圖中△1=280mm，△2=320mm。2.2.3優(yōu)化設(shè)計(jì)方法典型實(shí)例(a)傳動(dòng)圖

(b)小齒輪

(c)大齒輪步驟1：數(shù)學(xué)模型的建立

由上可得，減速器的齒輪與軸的體積之和為步驟2：設(shè)計(jì)變量的確定

步驟3：目標(biāo)函數(shù)的建立

步驟4：約束條件的確定

傳遞動(dòng)力的齒輪，要求齒輪模數(shù)一般應(yīng)大于2mm，故得步驟5：優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)模型

綜上所述，可得該優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)模型為2.3計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)2.3.1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的系統(tǒng)組成與技術(shù)優(yōu)勢(shì)2.3.2計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)2.3.3計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與其他技術(shù)集成2.3.4計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)2.3.5計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的工程舉例2.3.1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)內(nèi)涵與發(fā)展機(jī)械產(chǎn)品CAD技術(shù)可以在面向機(jī)械產(chǎn)品的整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，將設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)形式化、數(shù)字化并以顯示的方式保存下來(lái)并且采用符合設(shè)計(jì)思維的知識(shí)模型和知識(shí)處理技術(shù)以延伸、啟發(fā)和提高設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)能力。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)具體體現(xiàn)優(yōu)勢(shì)具體實(shí)現(xiàn)提升機(jī)械設(shè)計(jì)制造效率將計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)運(yùn)用到機(jī)械設(shè)計(jì)制造過程中,能很好的互補(bǔ)了以往機(jī)械設(shè)計(jì)制造相應(yīng)的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于設(shè)計(jì)、制造以及計(jì)算等三者的改善優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械特定性質(zhì)與運(yùn)作條件進(jìn)行充分的衡量，采取行業(yè)產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的專業(yè)化軟件對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)及制造流程進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而達(dá)到彌補(bǔ)其存在問題的效果，促進(jìn)了機(jī)械設(shè)計(jì)能夠快速并且高效率實(shí)現(xiàn)提升機(jī)械設(shè)計(jì)制造質(zhì)量能夠大幅度的增加機(jī)械設(shè)計(jì)制造效能和品質(zhì),保障了制造的機(jī)械產(chǎn)品具有優(yōu)質(zhì)的特性2.3.2計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)1.參數(shù)化與變量化設(shè)計(jì)

所謂參數(shù)化設(shè)計(jì)，就是在工程設(shè)計(jì)中，用可變參數(shù)而不是固定尺寸表達(dá)零件形狀或部件裝配關(guān)系，可以完成零件的形狀或裝配關(guān)系的修改。2.

特征分析與建模技術(shù)

(1)特征分類；(2)特征描述；(3)特征建模參數(shù)化設(shè)計(jì)原理圖

特征分類圖特征建模分類分類具體描述交互式特征定義(InteractiveFeatureDifinition)

首先利用現(xiàn)有的幾何造型系統(tǒng)建立產(chǎn)品的幾何模型；用戶直接通過圖形來(lái)提取定義特征的幾何要素；將特征參數(shù)或精度、技術(shù)要求、材料熱處理等信息作為屬性添加到幾何模型中，建立產(chǎn)品的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特征識(shí)別(FeatureRecognition)

建立幾何模型后，通過專門的程序，利用實(shí)體建模信息，自動(dòng)處理幾何數(shù)據(jù)庫(kù)，搜索并提取特征信息從而產(chǎn)生特征模型；基于特征的設(shè)計(jì)(DesignbyFeature)

利用預(yù)定義的標(biāo)準(zhǔn)特征或用戶自定義的特征存儲(chǔ)到特征庫(kù)；以它為基本建模單元建立特征模型從而完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)；此方法使用范圍廣，數(shù)據(jù)易于共享，應(yīng)用范圍大；2.3.3計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與其他技術(shù)集成1.CAD設(shè)計(jì)結(jié)果建立了所設(shè)計(jì)對(duì)象的基本三維數(shù)字化模型。

2.為了使產(chǎn)品生產(chǎn)的后續(xù)環(huán)節(jié)也能有效地利用CAD設(shè)計(jì)結(jié)果，充分利用已有的信息資源，提高綜合生產(chǎn)效率，須3.將CAD技術(shù)與其他CAX技術(shù)（X指產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、數(shù)控編程、工裝設(shè)計(jì)等）、優(yōu)化設(shè)計(jì)、有限元分析、模擬仿真、虛擬設(shè)計(jì)、工程數(shù)據(jù)庫(kù)等）進(jìn)行有效的集成，包括CAD/CAM技術(shù)的集成、CAD與CIMS等其他功能系統(tǒng)的集成。序號(hào)其他CAX技術(shù)要點(diǎn)1CAD/CAE1)CAD用于幾何建模，而CAE技術(shù)用于性能分析；進(jìn)行三維建模和裝配，利用計(jì)算機(jī)有限元方法進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，并進(jìn)行后續(xù)的運(yùn)動(dòng)仿真和模擬計(jì)算以及虛擬樣機(jī)制造與虛擬裝配設(shè)計(jì)，可以在設(shè)計(jì)階段通過極小的代價(jià)和時(shí)間，進(jìn)行產(chǎn)品的優(yōu)化和改進(jìn)設(shè)計(jì)；2)各種商業(yè)化CAD軟件（Pro/E、UG、Solidworks、Catia等）與CAE軟件（ANSYS、Nastran、Fluent和ABAQUS等）己經(jīng)在機(jī)械行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用；3)利用數(shù)據(jù)交換接口將CAD幾何模型輸入CAE系統(tǒng)（如ANSYS、NASTRON等）、對(duì)模型進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)修復(fù)、對(duì)模型中局部細(xì)小特征進(jìn)行簡(jiǎn)化、定義載前與添加邊界約束條件、進(jìn)行單元網(wǎng)格剖分等前處理過程；方程求解及可視化后處理；2CAD/CAM1)曲面建模技術(shù)、曲面與實(shí)體集成技術(shù)、實(shí)體建模技術(shù)、大型組件設(shè)計(jì)技術(shù)等；2)PDM與CAD/CAPP的技術(shù)集成技術(shù)：當(dāng)前和今后一個(gè)時(shí)期，主要集中在封裝、接口和集成技術(shù)；3）數(shù)字化設(shè)計(jì)與虛擬制造的無(wú)縫連接：基于CAD技術(shù)和以計(jì)算機(jī)支持的仿真技術(shù)，形成虛擬環(huán)境，虛擬制造過程、虛擬產(chǎn)品、虛擬企業(yè)，大大縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高一次成功率；4)數(shù)字化設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)化3CAD/CAPP1）產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、加工制造和管理的整個(gè)過程，各過程之間的關(guān)聯(lián)性要求越來(lái)越高，因此對(duì)系統(tǒng)集成化程度的要求也越高；2)加工工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)；3)可視化裝配工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng):提供可視化的裝配工藝設(shè)計(jì)工具，解決設(shè)計(jì)與裝配對(duì)象在研發(fā)過程中難以；4)基于PDM平臺(tái)的工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)4CAFD計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)(CAFixtureDesign-CAFD)包含的4個(gè)研究方面(安裝規(guī)劃，裝夾規(guī)劃，夾具構(gòu)形設(shè)計(jì)，夾具性能評(píng)價(jià))；基于人工智能包括知識(shí)和專家系統(tǒng)的應(yīng)用，算法，推理及功能分析方法等的應(yīng)用)的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)研究

CAD與其他技術(shù)集成應(yīng)用舉例1汽車產(chǎn)品的數(shù)字化開發(fā)建立在CAD技術(shù)的基礎(chǔ)之上，CAD技術(shù)的發(fā)展使三維設(shè)計(jì)和虛擬裝配成為現(xiàn)實(shí)；逆向工程技術(shù)(RE)極大地縮短了從造型到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換周期；CAE技術(shù)使結(jié)構(gòu)分析和運(yùn)動(dòng)校核可以在設(shè)計(jì)階段完成，避免了反復(fù)試驗(yàn)和試制；CAM技術(shù)使設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)直接用于加工，大大縮短了產(chǎn)品的制造周期。這些技術(shù)的廣泛采用使汽車產(chǎn)品開發(fā)發(fā)生了根本性的變革，使汽車產(chǎn)品也可以按照不斷變化的客戶需求進(jìn)行及時(shí)響應(yīng)，開發(fā)一個(gè)全新車型的周期已經(jīng)從4～5年縮短到18個(gè)月左右。數(shù)字樣車(DMU)安全測(cè)試應(yīng)用舉例2電動(dòng)汽車創(chuàng)新先行者蔚來(lái)汽車選擇了3DEXPERIENCE平臺(tái)及其提供的電動(dòng)交通運(yùn)輸加速器行業(yè)解決方案，作為其企業(yè)級(jí)研發(fā)（R&D）工作的基礎(chǔ)平臺(tái)；工程師能夠在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)快速訪問完整的車輛數(shù)據(jù)，并驗(yàn)證車輛的數(shù)字工程樣機(jī)，僅靠一個(gè)系統(tǒng)就能完成所有工作；通過中國(guó)、美國(guó)和歐洲的地區(qū)團(tuán)隊(duì)之間的協(xié)作，以更快的速度設(shè)計(jì)和推出新車型；通過3DEXPERIENCE系統(tǒng)，能夠在3D環(huán)境下直觀地開展設(shè)計(jì)和審核工作，可以采用直接、簡(jiǎn)單、快速的方式與其他團(tuán)隊(duì)進(jìn)行協(xié)作；從概念設(shè)計(jì)到ES8的推出，蔚來(lái)汽車僅用了三年時(shí)間；三維環(huán)境下快速定位、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案整車級(jí)的空間瀏覽、刨切、測(cè)量及DMU2.4.1逆向工程概念2.4.2逆向工程研究?jī)?nèi)容2.4.3逆向工程工作流程與關(guān)鍵技術(shù)2.4.4逆向工程應(yīng)用舉例2.4逆向工程2.4.1逆向工程概念逆向工程是以產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法學(xué)為指導(dǎo)，以現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論、方法和技術(shù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用各種領(lǐng)域工程技術(shù)人員的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)和創(chuàng)新思維，通過對(duì)已有產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)量和重構(gòu)模型，在探索和熟悉設(shè)計(jì)圖紙的基礎(chǔ)上，運(yùn)用產(chǎn)品設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的修復(fù)和再設(shè)計(jì)，達(dá)到設(shè)計(jì)創(chuàng)新、產(chǎn)品更新及產(chǎn)品開發(fā)的目的。正向工程逆向工程2.4.2逆向工程研究?jī)?nèi)容逆向工程應(yīng)考慮零部件和產(chǎn)品的數(shù)量、大小、復(fù)雜性、材料、表面處理、幾何形狀等方面的要求。逆向工程的一般過程分三個(gè)階段，分別是零部件和產(chǎn)品數(shù)據(jù)采集、點(diǎn)處理和模型開發(fā)。數(shù)據(jù)采集-接觸式掃描、非接觸式掃描；數(shù)據(jù)處理與模型重建；模型開發(fā)；數(shù)據(jù)采集方式接觸式掃描是采用帶有接觸探針的掃描設(shè)備自動(dòng)跟蹤零部件和產(chǎn)品表面的輪廓，見圖2.15。目前的市場(chǎng)上，接觸探針掃描設(shè)備基于三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)技術(shù)，其公差范圍為+0.01～0.02mm；非接觸式掃描是在不接觸零部件和產(chǎn)品表面的情況下采集數(shù)據(jù)，見圖2.16。非接觸式設(shè)備通過激光、光學(xué)和電荷耦合器件(CCD)傳感器來(lái)采集零部件和產(chǎn)品表面點(diǎn)數(shù)據(jù)。非接觸式掃描設(shè)備可在較短的時(shí)間內(nèi)獲取大量點(diǎn)數(shù)據(jù)，其公差可以控制在±0.025～0.2mm以內(nèi)接觸式掃描非接觸式掃描2.4.3逆向工程的工作流程與關(guān)鍵技術(shù)1.逆向工程對(duì)象的分析(1)逆向工程對(duì)象的功能原理分析；(2)逆向工程對(duì)象的材料分析；

(3)逆向工程對(duì)象的加工裝配工藝分析；(4)逆向工程對(duì)象的精度分析(5)逆向工程對(duì)象的造型分析

(6)逆向工程對(duì)象的系列化和模塊化分析2.逆向工程數(shù)據(jù)處理技術(shù)(1)點(diǎn)云簡(jiǎn)化；(2)點(diǎn)云分離；(3)點(diǎn)云的補(bǔ)缺；(4)點(diǎn)云的多視圖對(duì)齊3.模型曲面構(gòu)建技術(shù)(1)特征曲線構(gòu)建；(2)輪廓描摹構(gòu)建；(3)結(jié)構(gòu)線提煉法構(gòu)建；4.曲面光順技術(shù)(1)平均值過濾法；(2)中間值過濾法；(3)高斯過濾法；應(yīng)用舉例1.首先采用非接觸激光掃描儀等數(shù)據(jù)采集設(shè)備對(duì)零件樣本模型進(jìn)行表面幾何參數(shù)采集，獲取零件表面點(diǎn)云數(shù)據(jù)；2.對(duì)采集的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括噪聲清除、缺陷修補(bǔ)、坐標(biāo)校正、數(shù)據(jù)拼合等；3.構(gòu)建曲面型面，包括截面剖分、截面數(shù)據(jù)點(diǎn)獲取、截面曲線擬合、構(gòu)建曲面型面、曲面型面平滑光順、構(gòu)建型面邊界曲線等；4.建立零件三維實(shí)體模型，包括曲面型面及其他表面；5.將三維實(shí)體模型轉(zhuǎn)換為STL格式文件，供給快速原型機(jī)加工，得到零件實(shí)體模型，以供模具開發(fā)等其他應(yīng)用2.5.1可靠性的定義2.5.2可靠性設(shè)計(jì)主要內(nèi)容2.5.3系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)2.5.4可靠性設(shè)計(jì)在機(jī)械工程的應(yīng)用2.5可靠性設(shè)計(jì)2.5.1可靠性的定義1.可靠性定義

在“可靠性維修性保障性術(shù)語(yǔ)”中對(duì)可靠性進(jìn)行了定義：“產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力”。

產(chǎn)品的可靠性，是與規(guī)定的條件有關(guān)的。

規(guī)定的條件是指產(chǎn)品所處的環(huán)境條件、負(fù)荷條件及工作方式等。環(huán)境條件包括氣候環(huán)境（溫度、濕度、氣壓、輻射、霉菌、霧、風(fēng)、沙、工業(yè)氣體等）和機(jī)械環(huán)境（沖擊、碰撞、振動(dòng)、離心、、跌落、搖擺、引線疲勞、變頻振動(dòng)等)。

負(fù)荷條件包括所加電壓、電流的大小和它所處的電場(chǎng)條件等。工作方式可分為連續(xù)工作和間斷工作等。2.可靠性分類(1)基本可靠性和任務(wù)可靠性；(2)固有可靠性與使用可靠性；(3)工作可靠性與不工作可靠性；(4)軟件可靠性；(5)儲(chǔ)存可靠性；2.5.2可靠性的研究?jī)?nèi)容1.系統(tǒng)可靠性指標(biāo)2.系統(tǒng)可靠性模型3.系統(tǒng)可靠性預(yù)測(cè)4.系統(tǒng)可靠性分配5.系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)6.系統(tǒng)故障模式影響及危害性分析7.系統(tǒng)故障樹分析8.人機(jī)系統(tǒng)可靠性1）系統(tǒng)可靠性指標(biāo)：根據(jù)系統(tǒng)的區(qū)別，選取適合系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)。2）系統(tǒng)可靠性模型：用統(tǒng)計(jì)分析的方法使故障(失效)機(jī)理模型化，

建立計(jì)算用的可靠度模型或故障模型。3）系統(tǒng)可靠性預(yù)測(cè)：在設(shè)計(jì)開始時(shí)，通過合適手段所獲得的數(shù)據(jù)得

出比較確切的可靠性指標(biāo)，并加以驗(yàn)證。4）系統(tǒng)可靠性分配：可采用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法將系統(tǒng)可靠性指標(biāo)值分配

給各個(gè)零部件，以求得到最大經(jīng)濟(jì)效益下的各零部件可靠性指標(biāo)

值的最合理匹配。5）系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)：必須通過各種具體的可靠性設(shè)計(jì)有效地消除隱

患和薄弱環(huán)節(jié)，提高系統(tǒng)和設(shè)備的可靠性。6）系統(tǒng)故障模式影響及危害性分析：通過對(duì)各個(gè)零件的分析，找出

系統(tǒng)中潛在的薄弱環(huán)節(jié)和關(guān)鍵的零部件，采取必要的措施，以避

免不必要的損失和傷亡。7）系統(tǒng)故障樹分析：以故障事件作為頂事件，找到發(fā)生故障的所有

直接因素和原因，逐級(jí)排查，找到最原始的直接因素。8）人機(jī)系統(tǒng)可靠性：研究人與機(jī)器的功能分配，盡量防止產(chǎn)生人的

不安全行為和機(jī)器的不安全狀態(tài)，做到安全生產(chǎn)?？煽啃栽O(shè)計(jì)常用指標(biāo)：（1）可靠度：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率稱為可靠度。假定規(guī)定時(shí)間為??，產(chǎn)品壽命為??，如果某產(chǎn)品壽命??比規(guī)定時(shí)間??長(zhǎng)(??>??)，則稱此產(chǎn)品在規(guī)定時(shí)間??內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)定功能?？煽慷群瘮?shù)R(t)

在一批產(chǎn)品中，各個(gè)產(chǎn)品壽命有可能??>??，也可能??≤??，這是一個(gè)隨機(jī)事件，產(chǎn)品可靠性的定義可近似用下式表示：

??(??)=??(??>??)(2)失效率：是指工作到某時(shí)刻尚未失效的產(chǎn)品，在該時(shí)刻后單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生失效的概率。

(3)平均壽命：對(duì)于不可修復(fù)的產(chǎn)品和可修復(fù)的產(chǎn)品的含義是不同的。

失效前平均工作時(shí)間:對(duì)于不可修復(fù)產(chǎn)品來(lái)說，平均壽命是指產(chǎn)品從開始工作到發(fā)生失效前的平均工作時(shí)間，稱為失效前平均工作時(shí)間，記為MTTF(MeanTimeToFailure)。

平均無(wú)故障工作時(shí)間:對(duì)于可修復(fù)產(chǎn)品來(lái)說，平均壽命是指兩次故障之間的平均工作時(shí)間，稱為平均無(wú)故障工作時(shí)間，記為MTBF(MeanTimeBe-tweenFailure)。將MTTF和MTBF統(tǒng)稱為平均壽命，記??。其計(jì)算公式為

系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)系統(tǒng)的可靠度：機(jī)械系統(tǒng)的可靠度取決于機(jī)械零部件本身的可靠

度和機(jī)械零部件組合成系統(tǒng)的組合方式；系統(tǒng)可靠性預(yù)測(cè)：根據(jù)系統(tǒng)、部件、零件的功能、工作環(huán)境及有

關(guān)資料，推測(cè)該系統(tǒng)將具有的可靠度；系統(tǒng)可靠性分配：將工程設(shè)計(jì)規(guī)定的系統(tǒng)可靠度指標(biāo)合理地分配

給系統(tǒng)的各個(gè)單元，確定系統(tǒng)各組成單元的可靠性定量要求，使

整個(gè)系統(tǒng)可靠性指標(biāo)得到保證。

（系統(tǒng)中占有重要位置的單元，應(yīng)優(yōu)先保證其可靠度）；系統(tǒng)可靠性最優(yōu)化：在滿足系統(tǒng)最低限度可靠性要求的同時(shí)使系

統(tǒng)的“費(fèi)用”最??；1)花費(fèi)最少的最優(yōu)化分配方法：即盡可能地提高可靠度，又要使

其花費(fèi)最少。2)拉格朗日乘子法：將約束最優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為無(wú)約束最優(yōu)化問題

的求優(yōu)方法。3)動(dòng)態(tài)規(guī)劃法：將多個(gè)變量的決策問題分解為只包含一個(gè)變量的

一系列子問題，通過解這一系列子問題而求得最優(yōu)解。2.5.4可靠性設(shè)計(jì)在機(jī)械工程中的應(yīng)用1.產(chǎn)品設(shè)計(jì)了解整個(gè)生產(chǎn)過程分析產(chǎn)品的可靠性分配組件性能繪制設(shè)計(jì)指標(biāo)2.產(chǎn)品制造（1）產(chǎn)品制造需要充分考慮機(jī)械產(chǎn)品的制造連接；（2）產(chǎn)品制造需要選擇相對(duì)較高的技術(shù)水平并提高技術(shù)指標(biāo)；（3）產(chǎn)品制造需要考慮到材料和設(shè)備的加工；（4）產(chǎn)品制造需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全面分析。3.使用和維護(hù)階段（1）維護(hù)可以有效地延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，顯著增加資源使用效能；（2）依據(jù)自己的考慮因素和邏輯從實(shí)