先进制造技术导论导论78课件.ppt

1、先进制造技术导论先进制造技术导论第一章 先进制造技术概述 v理解理解制造技术的基本概念制造技术的基本概念 v了解了解制造业的特点以及面临的挑战制造业的特点以及面临的挑战v掌握掌握先进制造技术的基本体系结构先进制造技术的基本体系结构v熟悉熟悉先进制造技术的发展趋势先进制造技术的发展趋势先进制造技术的内涵先进制造技术的内涵、体系结构及分类体系结构及分类学习内容学习内容制造技术的概念及发展概况制造技术的概念及发展概况12121世纪制造业的主要特点世纪制造业的主要特点22121世纪制造业面临的挑战世纪制造业面临的挑战3内涵及体系结构内涵及体系结构5先进制造技术发展趋势先进制造技术发展趋势64先进制造技

2、术的提出和进展先进制造技术的提出和进展1.1 1.1 制造技术的基本概念与发展概况制造技术的基本概念与发展概况（1）制造）制造1.1.1 1.1.1 制造与制造业制造与制造业狭义：指生产车间内与物流有关的加工和装配过程。指生产车间内与物流有关的加工和装配过程。广义：包括市场分析、产品设计、工艺设计、生包括市场分析、产品设计、工艺设计、生 产准备、加工装配、质量保证、生产过程产准备、加工装配、质量保证、生产过程 管理、市场营销、售前售后服务，以及报管理、市场营销、售前售后服务，以及报 废后的回收处理等整个产品生命周期内一废后的回收处理等整个产品生命周期内一 系列相互联系的生产活动。系列相互联系的

3、生产活动。1.1 1.1 制造技术的基本概念与发展概况制造技术的基本概念与发展概况制造是一个涉及制造工业中产品设计、制造是一个涉及制造工业中产品设计、物料选择、生产计划、生产过程、质量物料选择、生产计划、生产过程、质量保证、经营管理、市场销售和服务的一保证、经营管理、市场销售和服务的一系列相关活动和工作的总称。系列相关活动和工作的总称。国际生产工程学会国际生产工程学会19901990年定义：年定义：1.1 1.1 制造技术的基本概念与发展概况制造技术的基本概念与发展概况（2）制造业制造业制造业是指将制造资源，包括物料、制造业是指将制造资源，包括物料、设备、工具、资金、技术、信息和人设备、工具、

4、资金、技术、信息和人力等，通过制造过程转化为可供人们力等，通过制造过程转化为可供人们使用和消费的产品的行业。制造业是使用和消费的产品的行业。制造业是所有与制造有关的企业群体的总称。所有与制造有关的企业群体的总称。1.1 1.1 制造技术的基本概念与发展概况制造技术的基本概念与发展概况19961996年我国制造业的分类和构成年我国制造业的分类和构成类别类别构成比例构成比例类别类别构成比例构成比例金属制品金属制品3.395%服装服装5.018%一般机械一般机械8.625%家具家具1.542%运输机械运输机械6.424%文教用品文教用品4.292%电器设备电器设备5.125%油加工油加工3.870%

5、电子设备电子设备4.588%化工化工15.586%仪器仪表仪器仪表0.998%建材建材7.299%食品工业食品工业15.335%黑色金属黑色金属6.908%纺织纺织7.193%有色金属有色金属2.120%其他制造其他制造1.681%（1）制造系统）制造系统制造制造系统系统人员人员制造过程硬件硬件软件软件产品的经营规产品的经营规划、开发研制、划、开发研制、加工制造和控加工制造和控制管理的过程制管理的过程 包括生产设备、包括生产设备、工具和材料、工具和材料、能源以及各种能源以及各种辅助装置辅助装置 制造理论、制造理论、制造工艺和制造工艺和方法及各种方法及各种制造信息制造信息1.1.21.1.2制造

6、系统与制造技术制造系统与制造技术1.1 1.1 制造技术的基本概念与发展概况制造技术的基本概念与发展概况1.1 1.1 制造技术的基本概念与发展概况制造技术的基本概念与发展概况制造技术是制造业为国民经济建设制造技术是制造业为国民经济建设和人民生活生产各种必须物资（包和人民生活生产各种必须物资（包括生产资料和消费品）所使用的一括生产资料和消费品）所使用的一切生产技术的总称，是将原材料和切生产技术的总称，是将原材料和其它生产要素经济合理地转化为可其它生产要素经济合理地转化为可直接使用的具有高附加值的成品直接使用的具有高附加值的成品/半半成品和技术服务的技术群。成品和技术服务的技术群。(2)制造技术

7、制造技术1.1 1.1 制造技术的基本概念与发展概况制造技术的基本概念与发展概况1.1.3 1.1.3 制造系统分类制造系统分类制造制造系统系统特点特点特点特点特点特点特点特点特点特点特点特点1.1 1.1 制造技术的基本概念与发展概况制造技术的基本概念与发展概况人机一体化制造系统人机一体化制造系统：人机结合，充分发挥人的：人机结合，充分发挥人的主导作用；系统容易实现，容易受人的情绪影响。主导作用；系统容易实现，容易受人的情绪影响。无人化制造系统无人化制造系统：追求无人化生产，系统结构复杂，：追求无人化生产，系统结构复杂，可靠性差，难以实现。可靠性差，难以实现。1.1 1.1 制造技术的基本概

8、念与发展概况制造技术的基本概念与发展概况 多品种，小批量制造系统：多品种，小批量制造系统：适合形势发适合形势发展需求，但要求系统的柔性很大。展需求，但要求系统的柔性很大。少品种，大批量制造系统：少品种，大批量制造系统：曾经对提高生曾经对提高生产率，提高质量，降低成本，发挥过重要产率，提高质量，降低成本，发挥过重要作用。正在被多品种，小批量制造系统所作用。正在被多品种，小批量制造系统所替代。替代。连续型制造系统连续型制造系统：制造对象呈：制造对象呈“连绵不连绵不断断”状态。状态。离散型制造系统：离散型制造系统：制造对象相互分离，制造对象相互分离，制造对象按单个对象进行。制造对象按单个对象进行。1

9、.1 1.1 制造技术的基本概念与发展概况制造技术的基本概念与发展概况1.1 1.1 制造技术的基本概念与发展概况制造技术的基本概念与发展概况刚性制造系统：刚性制造系统：难于适应制造对象的改变，难于适应制造对象的改变，适合少品种，大批量制造。适合少品种，大批量制造。柔性制造系统：柔性制造系统：具有较宽的制造对象变化范围，具有较宽的制造对象变化范围，适合多品种，小批量生产。适合多品种，小批量生产。手动制造系统：手动制造系统：设计和制造以普通机床为主，设计和制造以普通机床为主，过程主要靠手工，自动化成分很少。过程主要靠手工，自动化成分很少。半自动化制造系统半自动化制造系统：一部分工作由工人完成，一

10、：一部分工作由工人完成，一部分工作由机床完成，但在系统的设计和运行方部分工作由机床完成，但在系统的设计和运行方式上与以人为中心的制造系统有本质的区别。式上与以人为中心的制造系统有本质的区别。自动制造系统：自动制造系统：可以刚性自动化，也可以是人机可以刚性自动化，也可以是人机一体化，也可以是无人化制造系统。一体化，也可以是无人化制造系统。1.1 1.1 制造技术的基本概念与发展概况制造技术的基本概念与发展概况 智能制造系统：智能制造系统：将人工智能与自动化集成制将人工智能与自动化集成制造相结合的人机一体化系统。造相结合的人机一体化系统。常规制造系统常规制造系统：与智能制造系统相对而言，：与智能制

11、造系统相对而言，常需要人类专家的大量干预。常需要人类专家的大量干预。1.1 1.1 制造技术的基本概念与发展概况制造技术的基本概念与发展概况1.1.4 1.1.4 制造业在国民经济中的地位制造业在国民经济中的地位v制造业为人类的文明创造着辉煌制造业为人类的文明创造着辉煌的物质文明。它是一个国家经济的物质文明。它是一个国家经济发展的发展的支柱支柱，在整个国民经济中，在整个国民经济中一直处于十分重要的地位，是国一直处于十分重要的地位，是国民经济收入的重要来源。有人将民经济收入的重要来源。有人将制造业称之为工业经济年代一个制造业称之为工业经济年代一个国家经济增长的国家经济增长的“发动机发动机”。1.

12、1 1.1 制造技术的基本概念与发展概况制造技术的基本概念与发展概况v在先进的工业化国家中，国民经济总在先进的工业化国家中，国民经济总收入的收入的6060以上来源于制造业。从就以上来源于制造业。从就业人口比例来看，约有业人口比例来看，约有1 14 4的人口从的人口从事于制造业，而在非制造业部门中，事于制造业，而在非制造业部门中，又有约半数人员的工作性质与制造业又有约半数人员的工作性质与制造业密切相关。据美国国家生产力委员会密切相关。据美国国家生产力委员会调查，在企业生产力构成中，制造技调查，在企业生产力构成中，制造技术的作用约占术的作用约占6262。1.1 1.1 制造技术的基本概念与发展概况

13、制造技术的基本概念与发展概况1.1.5 1.1.5 传统制造业及其技术的发展传统制造业及其技术的发展1.1 1.1 制造技术的基本概念与发展概况制造技术的基本概念与发展概况二战结束之前的制造技术，可以统称为传统的制造技术二战结束之前的制造技术，可以统称为传统的制造技术从单件生从单件生产方式发产方式发展成大量展成大量生产方式生产方式用机器代用机器代替手工，替手工，从作坊形从作坊形成工厂成工厂柔性化、柔性化、集成化、集成化、智能化和智能化和网络化的网络化的现代制造现代制造技术技术123技术核心：技术核心：机械机械电力技术电力技术技术特点：技术特点：单件小作坊+高度的个人制造技巧，大量的机械化刚性规

14、模化生产加一体化的组织生产模式，再加细化的专业分工。制造技术的界限分明及其专业的相互独立。制造技术一般仅指加工制造的工艺方法，即制造全过程中某一环节的技术方法。制造技术一般只能控制生产过程中的物质流和能量流。制造技术与制造生产管理的分离。1.1 1.1 制造技术的基本概念与发展概况制造技术的基本概念与发展概况1.1.6 1.1.6 现代制造及其技术的发展现代制造及其技术的发展二战结束之后，进入二战结束之后，进入2020世纪下半叶以来，各个国家、世纪下半叶以来，各个国家、各个地区由于发展各个地区由于发展经经济和增强国防的需要，也由于剧济和增强国防的需要，也由于剧烈的市场竞争的刺激，纷纷将传统的制

15、造技术与新发烈的市场竞争的刺激，纷纷将传统的制造技术与新发展起来的科技成就相结合，发展了现代制造技术。这展起来的科技成就相结合，发展了现代制造技术。这些新兴的科技成就主要包括：些新兴的科技成就主要包括：微电子技术、信息技术与计算机技术；微电子技术、信息技术与计算机技术；自动化与自动控制技术；自动化与自动控制技术；人工智能技术；人工智能技术；现代设计理论与技术；现代设计理论与技术；材料加工、成形的新技术；材料加工、成形的新技术；现代管理科学与技术现代管理科学与技术。1.1 1.1 制造技术的基本概念与发展概况制造技术的基本概念与发展概况现代制造技术发展特点：现代制造技术发展特点：1.1 1.1

16、制造技术的基本概念与发展概况制造技术的基本概念与发展概况v生产规模：少品种大批量生产规模：少品种大批量 单件小批量单件小批量 多品种变批量多品种变批量v生产方式：劳动密集型生产方式：劳动密集型 设备密集型设备密集型 信息密信息密 集型集型 知识密集型变化。知识密集型变化。v制造装备：手工制造装备：手工 机械化机械化 单机自动化单机自动化 刚性刚性 自动线自动线 柔性自动线柔性自动线 智能自动化。智能自动化。v制造技术和工艺方法：重视必不可少的辅助工序；重视工艺装备；重视物流、检验、包装及储藏；吸收微电子、计算机和自动化等成果。v引入工业工程和并行工程概念，引入先进的管理模式，使制造技术包含物质

17、流、能量流和信息流。1.1 1.1 制造技术的基本概念与发展概况制造技术的基本概念与发展概况1.2 211.2 21世纪制造业的主要特点世纪制造业的主要特点1.2.1 211.2.1 21世纪制造业的市场特征世纪制造业的市场特征 1 2 3 4 5不确不确定性定性市场的市场的国际化国际化和全球和全球化化新兴产新兴产业的崛业的崛起起 市场质市场质的短缺的短缺和动态和动态的非均的非均衡衡虚拟市虚拟市场和代场和代理制理制1.2.2 211.2.2 21世纪的产品特征世纪的产品特征1.2 211.2 21世纪制造业的主要特点世纪制造业的主要特点 1 2 3 4 5未来产未来产品的内品的内涵涵产品的产品

18、的个性化个性化和多样和多样化化产品寿产品寿命周期命周期趋短趋短智能化智能化绿色是绿色是未来产未来产品的必品的必备特征备特征1.2.3 1.2.3 未来制造型企业的特征未来制造型企业的特征1.2 211.2 21世纪制造业的主要特点世纪制造业的主要特点v1)1)满足顾客的个性需求满足顾客的个性需求v2)2)工艺、设备和工厂的可重构性工艺、设备和工厂的可重构性v3)3)人力资源是未来企业资源的核心要素人力资源是未来企业资源的核心要素v4)4)制造企业全球化特征制造企业全球化特征v5)5)虚拟企业和团队能力建设是核心优势虚拟企业和团队能力建设是核心优势v6)6)企业文化氛围的形成和创新企业文化氛围的

19、形成和创新v7)7)本土化是本土化是2121世纪企业的重要特征世纪企业的重要特征1.2.4 1.2.4 我国未来制造业的特点我国未来制造业的特点制造业走向高技术化制造业走向高技术化制造业的产品日益多样化制造业的产品日益多样化制造业企业对市场反应敏捷化制造业企业对市场反应敏捷化制造业全球化制造业全球化1.2 211.2 21世纪制造业的主要特点世纪制造业的主要特点1.3 211.3 21世纪制造业面临的挑战世纪制造业面临的挑战v1)1)快速响应市场能力的挑战快速响应市场能力的挑战全部制造全部制造环节并行的实现环节并行的实现v2)2)打破传统经营所面临的组织、地域和时打破传统经营所面临的组织、地域

20、和时间壁垒的挑战间壁垒的挑战技术资源的集成技术资源的集成 v3)3)信息时代的挑战信息时代的挑战信息向知识的转变信息向知识的转变1.3.1 211.3.1 21世纪制造业面临的挑战世纪制造业面临的挑战 美国国家科学研究委员会对美国国家科学研究委员会对20202020年制造业提出了年制造业提出了6 6大挑战：大挑战：v4)4)有限的资源和日益增长环保压力的挑有限的资源和日益增长环保压力的挑战战可持续发展可持续发展v5)5)制造全球化和贸易自由化的挑战制造全球化和贸易自由化的挑战可重组工程可重组工程v6)6)技术创新的挑战技术创新的挑战全新制造工艺和全新制造工艺和产品的开发产品的开发1.3 211

21、.3 21世纪制造业面临的挑战世纪制造业面临的挑战（1 1）我国机械制造业的发展我国机械制造业的发展1.3.2 1.3.2 我国机械制造业的发展与差距我国机械制造业的发展与差距1.3 211.3 21世纪制造业面临的挑战世纪制造业面临的挑战从2002年起，我国机械工业经历了连续三年的超高速增长期，每年工业总产值增长幅度都达到了25%以上，经过“十五”期间的高速发展，我国已成为机械产品生产大国。2001年至2004年机械工业总产值年均增长16.1%,产业规模已达世界机械工业的5%以上，位居世界第五位。v2004年发电产量7137.89万千瓦,为“十五”,2005年目标1700万千瓦的4.2倍，并

22、突破了美国（上世纪80年代）最高年产量4420千瓦的世界纪录。v“十五”计划2005年生产数控机床2.5万-3万台，实际执行结果，03年产量36813台，提前2年实现了目标；04年产量51861台，为05年目标产量的1.7倍。v“十五”计划2005年生产汽车320万辆，其中轿车110 万辆，这个目标提前3年突破，02 年汽车和轿车的产量分别为,328.68万辆和110.7万辆；2004年的实际产量分别为 507.05万辆和231.63万辆，为“十五”计划2005年的1.58倍和2.1倍。1.3 211.3 21世纪制造业面临的挑战世纪制造业面临的挑战（2）我国机械制造业存在的差距我国机械制造业

23、存在的差距（1）在产业结构上，中国的技术密集型产业明显落后于工业发达的大国，仍停留在以数量换质量的水平。中国是中国是制造大国制造大国，但不是，但不是制造强国。制造强国。与美、德、日等工业发达大国相比，中国制造业差距至少在15-20年以上。1=20-30万1.3 211.3 21世纪制造业面临的挑战世纪制造业面临的挑战1.3 211.3 21世纪制造业面临的挑战世纪制造业面临的挑战（2 2）在生产经营规模上，在全球）在生产经营规模上，在全球500500家最大的工业企家最大的工业企业中，美国超过业中，美国超过30%30%，日本占，日本占27%27%，中国迄今还没有，中国迄今还没有一家工业制造企业进

24、入世界一家工业制造企业进入世界500500强。强。（3 3）在新技术新产品研发能力上，）在新技术新产品研发能力上，20002000年中国研发年中国研发总投入亿美元，占国内生产总值的，而总投入亿美元，占国内生产总值的，而西门子公司每年的研发投入即达亿美元。西门子公司每年的研发投入即达亿美元。(4)(4)企业生产管理技术落后，我国大部分企业的生产企业生产管理技术落后，我国大部分企业的生产管理依旧停留在过去计划经济管理方式上，先进管管理依旧停留在过去计划经济管理方式上，先进管理模式和手段未能得到实施。理模式和手段未能得到实施。1.4 1.4 先进制造技术的提出和进展先进制造技术的提出和进展1.4.1

25、 1.4.1 先进制造技术（先进制造技术（AMTAMT）的提出）的提出AMT首先由美国于20世纪80年代末提出。2020世纪世纪7070年代年代2020世纪世纪8080年代年代东芝事东芝事件件19911991白宫白宫1993 1993 硅谷硅谷1.4 1.4 先进制造技术的提出和进展先进制造技术的提出和进展1.4.2 1.4.2 各国先进制造技术（各国先进制造技术（AMTAMT）的发展）的发展1 1 美国美国AMTAMT计划计划(1)(1)为美国工人创造更多的高技术、高工资的就业机为美国工人创造更多的高技术、高工资的就业机 会，促进美国经济增长。会，促进美国经济增长。(2)(2)不断提高能源效

26、益，减少污染，创造更加清洁的环不断提高能源效益，减少污染，创造更加清洁的环境。境。(3)(3)使美国的私人制造业在世界市场上更具有竞争力，使美国的私人制造业在世界市场上更具有竞争力，保持美国的竞争地位。保持美国的竞争地位。(4)(4)使教育系统对每位学生进行更具有挑战性的教育。使教育系统对每位学生进行更具有挑战性的教育。(5)(5)鼓励科技界把确保国家安全以及提高全民生活质量鼓励科技界把确保国家安全以及提高全民生活质量作为核心目标。作为核心目标。1.4 1.4 先进制造技术的提出和进展先进制造技术的提出和进展1.4.2 1.4.2 各国先进制造技术（各国先进制造技术（AMTAMT）的发展）的发

27、展1 1 美国制造技术中心计划美国制造技术中心计划 政府与企业在共同发展制造技术上进行密切合作，政府与企业在共同发展制造技术上进行密切合作，针对美国针对美国3535万家中小企业，帮助他们掌握先进技术万家中小企业，帮助他们掌握先进技术.该计划要求在每个地区设立一个制造技术中心，为该计划要求在每个地区设立一个制造技术中心，为中小企业展示新的制造技术和装备，组织不同类型中小企业展示新的制造技术和装备，组织不同类型的培训，帮助企业了解和选用最新的或最适合于他的培训，帮助企业了解和选用最新的或最适合于他们使用的技术和装备。们使用的技术和装备。19941994在全美共计建立了约在全美共计建立了约3030个

28、制造技术中心。个制造技术中心。汽车汽车 2mm 2mm 工程，使轿车车身精度达到丰田水平工程，使轿车车身精度达到丰田水平1994 1994 年，美国汽车产量重新超过日本，重新占领欧、美市场年，美国汽车产量重新超过日本，重新占领欧、美市场美国美国InterInter公司成为世界最大的芯片制造商（在此之前芯片生公司成为世界最大的芯片制造商（在此之前芯片生产也不敌日本，包括海湾战争中大出风头的产也不敌日本，包括海湾战争中大出风头的“爱国者爱国者”导弹上导弹上使用的芯片也是日本制造的）使用的芯片也是日本制造的）2020世纪世纪9090年代，经济持续增长，失业率降低到历史最低水平年代，经济持续增长，失业

29、率降低到历史最低水平提出了一系列先进制造技术的新理论、新思想，如：提出了一系列先进制造技术的新理论、新思想，如：CECE，LPLP，AMAM，1.4 1.4 先进制造技术的提出和进展先进制造技术的提出和进展爱国者导弹爱国者导弹1.4 1.4 先进制造技术的提出和进展先进制造技术的提出和进展1.4 1.4 先进制造技术的提出和进展先进制造技术的提出和进展2 2 日本的智能制造技术计划日本的智能制造技术计划 自二次世界大战之后，日本在数控机床、机器人、精自二次世界大战之后，日本在数控机床、机器人、精密制造、微电子工艺领域取得了世界领先的进展。密制造、微电子工艺领域取得了世界领先的进展。1987 1

30、987年，日本十位工业界代表着手一项五年规划，讨年，日本十位工业界代表着手一项五年规划，讨论日本制造业的未来，主题是智能制造技术计划。该规划论日本制造业的未来，主题是智能制造技术计划。该规划的核心是如何将分散的制造单元变成有机的整体。的核心是如何将分散的制造单元变成有机的整体。19891989年通产省，提出制造业核心技术的智能制造系统，很快年通产省，提出制造业核心技术的智能制造系统，很快得到美国、西欧得到美国、西欧 、加拿大等国的响应。、加拿大等国的响应。19901990年已组成年已组成了一个拥有了一个拥有8080多个公司的集团，形成了一个大型的国际多个公司的集团，形成了一个大型的国际研究项目

31、。研究项目。FANUC FANUC 公司生产的公司生产的 数控系统装置数量就占世数控系统装置数量就占世界市场的一半。界市场的一半。3 3 欧共体与美日的抗衡途径欧共体与美日的抗衡途径1.4 1.4 先进制造技术的提出和进展先进制造技术的提出和进展 西欧制造业已明显受到来自美国和日本的压力，西欧制造业已明显受到来自美国和日本的压力，他们清楚地知道：如果欧洲共同体成员保持各自他们清楚地知道：如果欧洲共同体成员保持各自分离的市场，那将无法同美日抗衡。分离的市场，那将无法同美日抗衡。为此，欧共体各国政府与企业界共同掀起了一为此，欧共体各国政府与企业界共同掀起了一场旨在通过场旨在通过“欧共体统一市场法案

32、欧共体统一市场法案”的运动，并的运动，并制定了制定了“尤里卡计划尤里卡计划”、“欧洲信息技术研究发欧洲信息技术研究发展战略计划展战略计划”、和、和“欧洲工业技术基础研究欧洲工业技术基础研究”等等一系列发展计划。一系列发展计划。v “尤里卡计划尤里卡计划”：19881988年用年用5 5亿美元资助涉及亿美元资助涉及1616个欧洲国家中个欧洲国家中600600家公司的家公司的165165个合作性高科技研个合作性高科技研究开发项目。究开发项目。v “欧洲信息技术研究国向发展战略计划欧洲信息技术研究国向发展战略计划”：在在1313个成员国个成员国55005500名研究人员提供了资助。把名研究人员提供了

33、资助。把CIMCIM中信息集成技术的研究列为五大重点项目之一。中信息集成技术的研究列为五大重点项目之一。v “欧洲工业技术基础研究计划欧洲工业技术基础研究计划”：1991-19941991-1994年年期间计划投资期间计划投资7.487.48亿欧洲货币单位，资助材料、亿欧洲货币单位，资助材料、制造加工、设计以及复杂工厂系统运作方式等方制造加工、设计以及复杂工厂系统运作方式等方面的研究。面的研究。v1994-19991994-1999年间投入年间投入15401540亿欧洲货币单位，用于亿欧洲货币单位，用于西欧汽车工业。西欧汽车工业。1.4 1.4 先进制造技术的提出和进展先进制造技术的提出和进展

34、1.4 1.4 先进制造技术的提出和进展先进制造技术的提出和进展4 4 我国先进制造技术的发展情况我国先进制造技术的发展情况 1995年5月中共中央关于加速科技进步的决定中指出，要重点开发推广电子信息技术、先进制造技术、节能降耗技术、清洁生产和环保等共性技术。国家自然科学基金会近年来已将不少经费投入先进制造技术发展的基础性研究，组织开展了“先进制造技术基础优先领域战略研究”。在此基础上，加大了对发展先进制造技术的支持，提出了先进制造技术重大项目，目前已开始付诸实施。“十五十五”规划中确定的八个最具战略影响的领域规划中确定的八个最具战略影响的领域:1)1)信息技术信息技术 2)2)生物技术生物技

35、术 3)3)新材料技术新材料技术 4)4)先进制造与自动化技术先进制造与自动化技术 5)5)资源环境技术资源环境技术 6)6)航空航天技术航空航天技术 7)7)能源技术能源技术 8)8)先进防御技术先进防御技术其中，先进制造与自动化技术又是实现各种高新其中，先进制造与自动化技术又是实现各种高新技术的保障技术。技术的保障技术。1.4 1.4 先进制造技术的提出和进展先进制造技术的提出和进展1.5 1.5 先进制造技术的内涵及体系结构先进制造技术的内涵及体系结构1.5.1 1.5.1 先进制造技术的内涵和特点先进制造技术的内涵和特点什么是先进制造技术？什么是先进制造技术？先进制造技术是一个先进制造

36、技术是一个相对的、动态的相对的、动态的概念。概念。目前没有一个明确的、一致公认的定义。目前没有一个明确的、一致公认的定义。通过对其特征的分析研究，可以认为：先进制造技术是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果，并将其综合应用于产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。1.5 1.5 先进制造技术的内涵及体系结构先进制造技术的内涵及体系结构v先进制造技术的目标是提高制造业对先进制造技术的目标是提高制造业对市场的适应能力和竞争力；市场的适应能力和竞争力；v先进制造技术的核心

37、是信息技术、现先进制造技术的核心是信息技术、现代管理技术与制造技术的有机结合；代管理技术与制造技术的有机结合；v先进制造技术特别强调信息技术、现先进制造技术特别强调信息技术、现代管理技术在整个制造过程中的综合代管理技术在整个制造过程中的综合应用应用1.5 1.5 先进制造技术的内涵及体系结构先进制造技术的内涵及体系结构对上述定义进行分析，可归纳出如下要点：对上述定义进行分析，可归纳出如下要点：1.5 1.5 先进制造技术的内涵及体系结构先进制造技术的内涵及体系结构1.5.2 1.5.2 先进制造技术的体系结构先进制造技术的体系结构1 1 美国机械科学研究院美国机械科学研究院 :多层次技术群多层

38、次技术群2 FCCSET2 FCCSET先进制造技术体系结构先进制造技术体系结构3 3 国内学者对国内学者对FCCSETFCCSET改进和充实改进和充实1.5.21.5.2先进制先进制造技术的体造技术的体系结构系结构1 1 美国美国机械科机械科学研究学研究院院 :多多层次技层次技术群术群TQCSE基础制造技术CADCAMNC技术ROBOTFMC清洁生产技术质量与可靠性CE系统管理技术MRPCIMSIMSAM集成技术新型产业及市场需求带动（重大装备、高新技术产业、社会协调发展）系统工程及管理科学信息技术 新材料技术新能源技术第二个层次是新型的制造单元技术。如制造业自动化单元技术、极限加工技术、质

39、量与可靠性技术、系统管理技术、CADCAM、清洁生产技术、新材料成形加工技术、激光与高密度能源加工技术、工艺模拟及工艺设计优化技术等。第一个层次是优质、高效、低耗、清洁基础制造技术。包括精密下料、精密塑性成形、精密铸造、精密加工、精密测量、毛坯强韧化、精密热处理、优质高效连接技术、功能性防护涂层及各种与设计有关的基础技术、各种现代管理技术。第三个层次是先进制造集成技术。这是应用信息技术和系统管理技术，通过网络与数据库对上述两个层次的技术集成而形成的，如FMS、CIMS、IMS以及虚拟制造技术等。1.5 1.5 先进制造技术的内涵及体系结构先进制造技术的内涵及体系结构2 2 美国联邦政府科学、工

40、程和技术协调委员会（美国联邦政府科学、工程和技术协调委员会（FCCSETFCCSET）于于19941994年提出年提出AMTAMT的分类目录，指出的分类目录，指出 “AMT AMT 是制造技术和现代高技术结合而产生的一个完整的是制造技术和现代高技术结合而产生的一个完整的技术群技术群”。面向制造的设计技术群（产品和工艺设计技术群）制造工艺技术群（加工和装配技术群）1.5 1.5 先进制造技术的内涵及体系结构先进制造技术的内涵及体系结构v 主体技术群主体技术群 1)1)面向制造的设计技术群面向制造的设计技术群 设计技术对新产设计技术对新产品的开发和生产费用、产品质量以及新产品上市品的开发和生产费用

41、、产品质量以及新产品上市时间都有很大的影响。为提高产品和工艺设计的时间都有很大的影响。为提高产品和工艺设计的效率及质量，必须采用效率及质量，必须采用系列先进的工具系列先进的工具(如如CADCAD系统、系统、CAECAE软件等软件等)。2)2)制造工艺技术群制造工艺技术群 又称加工和装配技术群，又称加工和装配技术群，是指用于物质产品生产的过程和设备是指用于物质产品生产的过程和设备。1.5 1.5 先进制造技术的内涵及体系结构先进制造技术的内涵及体系结构v 支撑技术群支撑技术群 支撑技术指支持设计和制造工艺两方面取支撑技术指支持设计和制造工艺两方面取得进步的基础性核心技术，是保证和改善得进步的基础

42、性核心技术，是保证和改善主体技术协调运行所需的技术、工具、手主体技术协调运行所需的技术、工具、手段和系统集成的基础技术。段和系统集成的基础技术。支撑技术群包括：支撑技术群包括：信息技术信息技术 标准和框架标准和框架 机床和工具技术机床和工具技术 传感传感器和器和控制技术控制技术 1.5 1.5 先进制造技术的内涵及体系结构先进制造技术的内涵及体系结构v制造技术基础设施制造技术基础设施 使先进制造技术适用于具体企业应用环境，使先进制造技术适用于具体企业应用环境，充分发挥其功能，取得最佳效益的一系列充分发挥其功能，取得最佳效益的一系列基础指施基础指施，得最佳效益的一系列基础指施，得最佳效益的一系列

43、基础指施，是使先进制造技术与企业组织管理体制和是使先进制造技术与企业组织管理体制和使用技术的人员协调工作的系统过程，是使用技术的人员协调工作的系统过程，是先进制造技术生长和壮大的机制和土壤。先进制造技术生长和壮大的机制和土壤。3 3 国内学者国内学者对对FCCSETFCCSET改改进和充实进和充实1.5 1.5 先进制造技术的内涵及体系结构先进制造技术的内涵及体系结构1.5.2 1.5.2 先进制造技术的体系结构先进制造技术的体系结构v(1)(1)现代制造工程设计技术群现代制造工程设计技术群 包括所有与产包括所有与产品和工艺设计有关的技术品和工艺设计有关的技术v(2)(2)制造系统管理技术群制

44、造系统管理技术群 包括与企业管理有包括与企业管理有关的各种技术关的各种技术v(3)(3)物料处理和设备技术群物料处理和设备技术群 是研究与物料处是研究与物料处理过程和与物流直接相关的各项技术理过程和与物流直接相关的各项技术v(4)(4)相关支撑技术群相关支撑技术群 是制造工程科学的理论是制造工程科学的理论基础，是三大主体技术群赖以生存并不断取得进基础，是三大主体技术群赖以生存并不断取得进步的相关技术。步的相关技术。1.5 1.5 先进制造技术的内涵及体系结构先进制造技术的内涵及体系结构1.5 1.5 先进制造技术的内涵及体系结构先进制造技术的内涵及体系结构1.5.3 1.5.3 先进制造技术的

45、分类先进制造技术的分类先进制造工艺先进制造工艺加工自动化加工自动化现代生产管理现代生产管理先进制造生先进制造生产模式及系统产模式及系统 现代设计技术现代设计技术132451.6 1.6 先进制造技术发展趋势先进制造技术发展趋势 随着电子信息等高新技术的发展以及随着电子信息等高新技术的发展以及市场需求个性化与多样化，市场需求个性化与多样化，先进制造先进制造技术正在向技术正在向精密化、柔性化、精密化、柔性化、网络化、网络化、虚拟化、虚拟化、智能化、清洁化、智能化、清洁化、集成化、集成化、全球化全球化的方向发展。的方向发展。1.6 1.6 先进制造技术发展趋势先进制造技术发展趋势1 1 制造自动化技

46、术向纵深方向发展制造自动化技术向纵深方向发展2 2 传统制造技术不断改进，新型制造技术迅速发展传统制造技术不断改进，新型制造技术迅速发展 3 3 精密制造技术将在制造技术中占有突出的位置精密制造技术将在制造技术中占有突出的位置5 5 信息技术、管理技术与工艺技术紧密结合信息技术、管理技术与工艺技术紧密结合4 4 绿色制造将成为绿色制造将成为2121世纪制造业的重要特征世纪制造业的重要特征1 1 制造自动化经历了制造自动化经历了刚性自动化、可编程自动刚性自动化、可编程自动化化和和综合自动化综合自动化的发展过程。的发展过程。1.6 1.6 先进制造技术发展趋势先进制造技术发展趋势 1.6 先进制造

47、技术发展趋势先进制造技术发展趋势 制造自动化几个有代表性的发展方向制造自动化几个有代表性的发展方向（1 1）集成化）集成化 集成是综合自动化的一个重要特征。他的发展将使集成是综合自动化的一个重要特征。他的发展将使制造企业各部门之间以及制造活动各阶段之间的界制造企业各部门之间以及制造活动各阶段之间的界限逐渐淡化，并最终向一体化的目标迈进。如限逐渐淡化，并最终向一体化的目标迈进。如CADCADCAPPCAPPCAMCAM系统的出现，使设计、制造不再是截然分系统的出现，使设计、制造不再是截然分开的两个阶段；计算机集成制造开的两个阶段；计算机集成制造(CIM)(CIM)的核心是通过的核心是通过信息集成

48、，使一个个自动化孤岛有机地联系在一起，信息集成，使一个个自动化孤岛有机地联系在一起，以发挥更大的效益；制造自动化为集成化提供了有以发挥更大的效益；制造自动化为集成化提供了有利条件，而集成化是制造自动化深入发展的必然结利条件，而集成化是制造自动化深入发展的必然结果。果。1.6 1.6 先进制造技术发展趋势先进制造技术发展趋势（2 2）柔性化柔性化 能够能够快速实现制造系统的重组。模块化技术是提快速实现制造系统的重组。模块化技术是提高制造自动化系统柔性的重要策略和方法。硬件高制造自动化系统柔性的重要策略和方法。硬件和软件的模块化设计，不仅可以有效地降低生产和软件的模块化设计，不仅可以有效地降低生产

49、成本，而更可以大大提高自动化系统的柔性。模成本，而更可以大大提高自动化系统的柔性。模块化产品设计可以有效改善设计工作的柔性，从块化产品设计可以有效改善设计工作的柔性，从而可以显著缩短新产品研制与开发周期而可以显著缩短新产品研制与开发周期，迅速实迅速实现制造系统的重组。现制造系统的重组。1.6 1.6 先进制造技术发展趋势先进制造技术发展趋势（）（）网络化网络化 计算机网络的问世和发展为制造全球化奠定计算机网络的问世和发展为制造全球化奠定了基础。计算机集成制造系统通常采用局域了基础。计算机集成制造系统通常采用局域网，以实现企业内部的信息传输与信息集成。网，以实现企业内部的信息传输与信息集成。In

50、ternet的出现，使企业之间的信息传输与信的出现，使企业之间的信息传输与信息集成以及异地制造成为可能。电子商务目息集成以及异地制造成为可能。电子商务目前已经得到实际应用，网络化制造正在成为前已经得到实际应用，网络化制造正在成为制造自动化技术的研究热点。制造自动化技术的研究热点。1.6 1.6 先进制造技术发展趋势先进制造技术发展趋势 (4)(4)虚拟化虚拟化 虚拟制造虚拟制造(VM)(VM)是一项由多学科知识形成的综合是一项由多学科知识形成的综合系统技术。虚拟制造将现实制造环境及制造过程，系统技术。虚拟制造将现实制造环境及制造过程，通过建立系统模型映射到计算机及相关技术所支通过建立系统模型映