先进制造技术培训课件(PPT 59页)

,单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,1,邱辰,15878052157qiuchen303,公共邮箱：,xdzzjsgl,密码：,xdzzjs,2,先进制造技术,教案,2013,3,第,1,章,先进制造技术概述,4,1.1,制造技术的基本概念与发展（,1,）,1.1.1,制造与制造业概念,制造的原意,手工制作。,天工开物：,明末科学家,宋应星,（,1587-1661,），字长庚，,江西,奉新人）撰。,5,1.1.1,制造与制造业概念,制造的原意,手工制作。,现在理解为,制造企业的生产活动。,制造的过程：,制造应包括从市场分析、经营决策、工程设计、加工装配、质量控制、销售运输、售后服务直至产品报废处理的全过程。,1.1,制造技术的基本概念与发展,6,1.1.1,制造与制造业概念,制造的定义,制造业,1.1,制造技术的基本概念与发展,7,产业的划分,第一产业,第二产业,第三产业,1.1,制造技术的基本概念与发展,8,制造业在国民经济中的地位,用几个简单的数字说明：,在先进的工业化国家中：,国民经济总收入的,60,以上来源于制造业。,从就业人口比例来看，约有,1,4,的人口从事于制造业，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，制造技术的作用约占,62,。,1.1,制造技术的基本概念与发展,9,表,1.1,制造业及其发展概况,(10),构成,分类,制造业的构成,(,),1987,年,1992,年,1996,年,金属制品,一般机械,运输机械,电器设备,电子设备,仪器仪表,食品工业,纺织,服装,家具,文教用品,油加工,化工,建材,黑色冶金,有色冶金,其他制造,3,372,13,423,4,185,4,479,3,078,1,077,12,445,10,898,3,032,1,386,3,997,4,482,15,003,7,480,7,916,2,159,1,587,2,989,11,388,6. 085,4,591,3,278,0,939,13,058,8,736,3,344,1,015,3,592,3,678,16,292,7,835,9,308,2,272,1,601,3,395,8,625,6,424,5,125,4,588,0,998,15,335,7,193,5,018,1,542,4,292,3,870,15,586,7,299,6,908,2,120,1,681,10,评价方法：,用制造业占国内生产总值（,GDP,）的比率表示。,年度范围,美 国,年度范围,日 本,GDP,增长率,制造业,增长率,制造业,的贡献,GDP,增长率,制造业,增长率,制造业,的贡献,1870,1913,3.94,5.12,1940,1955,1.20,0.20,1913,1950,2.84,3.39,23.80,1955,1965,8.96,14.50,1950,1970,4.04,4.82,37.70,1965,1980,6.40,7.80,41.40,1970,1980,2.80,3.95,35.30,1980,1992,4.10,5.80,41.O0,1980,1992,2.33,2.04,20.10,1992,2000,2.72,2.66,25.40,11,年度范围,美国,日本,中国,1950,31.6,9,.,2,1970,25.0,36.0,28.0,1980,22.0,29.0,37,.,3,1990,18.7,29.0,45.7,1995,18.0,24.0,35.2,由上表可见制造业在国民经济中的地位。,下表： 制造业占,GDP,的比重,12,1.1.2,制造技术的发展,人类文明的发展与制造业的进步密切相关。,石器时代,青铜器和铁器时代,18,世纪,70,年代，第一次工业革命,1.1,制造技术的基本概念与发展,13,1.1.2,制造技术的发展,人类文明的发展与制造业的进步密切相关。,19,世纪中叶，,电磁场理,论的建立；发电机、电动机；电气化时代；互换性原理和公差制度。,20,世纪初，,内燃机,的发明；汽车；自动生产线；泰勒科学管理理论；大批量生产,(Mass Production),的时代。,1.1,制造技术的基本概念与发展,14,1.1.2,制造技术的发展,二次世界大战后，,通信,技术；,电子计算机、集成电路；,运筹学、现代控制论、系统工程等软科学；数控机床；中小批量生产自动化；小小批量生产。,1.1,制造技术的基本概念与发展,15,1.1.2,制造技术的发展,制造技术三个发展阶段,用机器代替手工，从作坊形成工厂；,从单件生产方式发展成大量生产方式；,柔性化、集成化、智能化和网络化的现代制造技术。,1.1,制造技术的基本概念与发展,16,1.1.3,现代制造及其技术的发展,制造技术的发展是由社会、政治、经济等多方面因素决定的。影响其发展主要的因素是技术的推动、市场的牵引和人类的需求不断变化。（归纳）,两百年来，制造业的生产规模的发展方向：,小批量,少品种大批量,多品种变批量,制造业的资源配置的发展方向：,劳动密集,设备密集,信息密集,知识密集,制造技术的生产方式的发展方向：,手工,机械化,单机自动化,刚性流水自动化,柔性自动化,智能自动化,1.1,制造技术的基本概念与发展,17,1.1.3,现代制造及其技术的发展,在制造技术和工艺方法上：,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，,不断吸收微电子、计算机和自动化等高新技术成果，,并实现上述技术的局部或系统集成。,1.1,制造技术的基本概念与发展,18,1.1.4,先进制造技术产生的背景,AMT,首先由美国于,20,世纪,80,年代末提出。,二次世界大战及稍后时期，美国制造业，霸主地位；,20,世纪,70,年代，制造业，夕阳工业，贸易逆差剧增，日本家电、汽车；,20,世纪,80,年代，,“,东芝事件,”、 “,美国经济衰退己威胁到国家安全,”、,“技术是经济的发动机”,“,2l,世纪制造企业战略,”,。,1.1,制造技术的基本概念与发展,19,1.1.4,先进制造技术产生的背景,1991,年，白宫科学技术政策办公室发表,“,美国国家关键技术,”,报告，重新确立了制造业的地位。,1993,年，克林顿在硅谷发表题为,“,促进美国经济增长的技术,增强经济实力的新方向,”,的演说，对制造业给予了实质性强有力的支持,。,1.1,制造技术的基本概念与发展,20,1,.1.5,先进制造技术在我国的发展状况,国家计委、国家科委、国家经贸委在联合编制,全国科技发展“九五”计划和到,2010,年长期规划,中明确将先进制造技术专项列入高技术研究与发展专题。,在“九五”计划的实施中，国家科学技术部的“国家科技攻关计划”、“国家高新技术研究发展计划”、“国家基础研究重大项目计划,(,攀登计划预选项目,)”,、“国家技术创新技术”都列入有关项目并付诸实施。,1.1,制造技术的基本概念与发展,21,1,.1.5,先进制造技术在我国的发展状况,计算机辅助设计（,CAD,）技术普及化,快速原型制造技术由起步迈向成熟，应用初具规模,精密成形与加工技术水平显著提高，在汽车零部件、重大装配制造中获得广泛应用。,热加工工艺模拟优化技术取得重要进展，使材料热加工由,“,技艺,”,走向,“,科学,”,。,激光加工在基础研究和技术开发方面有实质性进展，产业应用获得经济效益。,数控技术取得重要进展，国内市场占有率有所提高。,1.1,制造技术的基本概念与发展,22,1,.1.5,先进制造技术在我国的发展状况,现场总线智能仪表研究开发获重要进展，应用已有一定的基础。,微型机械研究进展迅速，标志着先进制造技术正向微观领域扩展。,现代集成制造系统研究和应用取得突破，在国际上占有一席之地。,新生产模式的研究和实践具有特色，推动了中国制造业的技术进步和管理现代化,20,世纪,90,年代，中国在汽车制造业中首先推广精良生产。,1.1,制造技术的基本概念与发展,23,1.2.1,先进制造技术的定义,至今尚无公认的定义。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。,对上述定义进行分析，可归纳出如下要点：,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；,先进制造技术的,结果,：是生产各项指标得到提高；,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；,1.2,先进制造技术的内涵及特点,24,1.2.2,先进制造技术的内涵及技术构成,1.2,先进制造技术的内涵及特点,25,1.2.3,先进制造技术的特点,先进性,广泛性,实用性,集成性,系统性,动态性,1.2,先进制造技术的内涵及特点,26,1.3,先进制造技术的体系结构及分类,1.3.1,先进制造技术的体系结构,1,美国科学、工程和技术协调委员会（,FCCSET,）,AMT,包括主体技术群、支撑技术群和制造技术环境三个部分。,27,1.3,先进制造技术的定义和体系结构,(3),先进制造技术的体系结构,主体技术群,面向制造的设计技术群,产品、工艺设计,.,计算机辅助设计,.,工艺过程建模和仿真,.,工艺规程设计,.,系统工程集成,.,工作环境设计,快速成型技术,并行工程,制造工艺技术群,材料生产工艺,加工工艺,联接与装配,测试和检测,环保技术,维修技术,其他,支撑技术群,信息技术,接口和通信,数据库,集成框架,。软件工程,人工智能,决策支持,标准和框架,数据标准,产品定义和标准,工艺标准,检验标准,接口框架,机床和工具技术,传感器和控制技术,制造技术环境,质量管理 用户供应商交互作用,工作人员培训和教育,全国监督和基准评测,技术获取和利用,28,1.3,先进制造技术的体系结构及分类,1.3.2,先进制造技术的分类,现代设计技术,计算机辅助设计技术,性能优良设计基础技术,竞争优势创建技术,全寿命设计技术,可持续性发展产品设计技术,设计试验技术,先进制造工艺技术,精密洁净铸造成形,精确高效塑性成形工艺,优质高效焊接及切割技术,优质低耗洁净热处理技术,高效高精机械加工工艺,现代特种加工工艺,新型材料成形与加工工艺,优质清洁表面工程新技术,快速模具制造技术,制造自动化技术,数控技术,工业机器人,柔性制造系统（,FMS,）,自动检测及信号识别技术,过程设备工况监测与控制,制造自动化技术,先进制造生产模式,集成管理技术,生产组织方法,29,1.4,先进制造技术发展趋势,传统制造技术向高效化、敏捷化、清洁化方,向发展,向高效化方向发展,向敏捷化方向发展,向清洁化方向发展,先进制造技术向精密化、多样化、复合化方,向发展,向精密化方向发展,向多样化方向发展,向复合化方向发展,30,1.4,先进制造技术发展趋势,制造系统向柔性化、集成化、智能化、全球,化方向发展,向柔性化方向发展,向集成化方向发展,向智能化方向发展,向全球化方向发展,制造科学、技术与管理向交叉化、综合化方,向发展,向交叉化方向发展,向综合化方向发展,31,1.4,先进制造技术的特点和发展趋势,(6),1.4.2,先进制造技术的发展趋势,1,制造自动化技术向纵深方向发展,制造自动化经历了由,刚性自动化,、,可编程自动化,和,综合自动化,的发展过程。,发展趋势,：,1),集成化,2),柔性化,3),网络化,4),虚拟化,5),智能化,32,1.4,先进制造技术的特点和发展趋势,(7),比较项目,刚性自动化,可编程自动化,综合自动化,实现目标,减轻劳动强度，节省劳动力，保证质量降低成本,减轻劳动强度，节省劳动力，保证质量，降低成本，缩短产品制造周期,减轻劳动强度，节省劳动力，保证质量，降低成本，缩短产品制造周期，提高设计工作与管理正作效率和质量，提高对巾场的响应能力,控制对象,物流,物流,物流，信息流,特点,通过机、电、液、气等硬件控制方式实现，因而是刚性的，变动困难,以硬件为基础，以软件为支持，改变程序即可实现所需的转变，因而是柔性的,不仅针对具体操作和工人的体力劳动，而且涉及脑力劳动以及设计、经营管理等各方面,关键技术,继电器程序控制技术、经典控制论,数控技术、计算机控制、现代控制沦,系统工程、信息技术、计算机技术、管理技术,典型系统与装备,自动机床、组合机床、机械手、自动生产线,NC,机床、加工中心、工业机器人、,DNC,FMS,、,CAD,CAM,系统、,MRPII,、,CIMS,应用范围,大批大量生产,多品种、中小批量生户,各种生产类型,33,1.4,先进制造技术的特点和发展趋势,(8),1),集成化,集成化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限逐渐淡化，并最终向一体化的目标迈进。,CAD,CAPP,CAM,系统的出现，使设计、制造不再是截然分开的两个阶段；,FMC,、,FMS,的发展，使加工过程、检测过程、控制过程、物流过程融为一体；而计算机集成制造,(CIM),的核心更是通过信息集成，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：并行工程,(CE),则强调产品及其相关过程设计的集成，这实际上是在一个更深层次上的集成。,34,1.4,先进制造技术的特点和发展趋势,(9),2),柔性化,制造自动化系统从刚性自动化发展到可编程自动化，再发展到综合自动化，系统的柔性越来越大。进一步的发展要求能够快速实现制造系统的重组,(,包括企业内部制造设备与工具系统的重组，以及企业之间的重组,),。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。,3),网络化,通信与交通的迅速发展大大加速了市场全球化的进程，而计算机网络的问世和发展则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网，以实现企业内部的信息传输与信息集成。,广域网,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。,35,1.4,先进制造技术的特点和发展趋势,(10),4),虚拟化,虚拟制造,(VM),以系统建模技术和计算机仿真技术为基础，集现代制造工艺、计算机图形学、信息技术、并行工程、人工智能、多媒体技术等高新技术为一体的综合系统技术。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持的虚拟环境中，在虚拟环境中模拟现实制造环境及制造过程的一切活动及产品制造全过程，从而对产品设计、制造过程及制造系统进行预测和评价。,5),智能化,智能制造的主要策略是综合采用各学科、各种先进技术和方法,(,人工智能、材料科学、控制理论、计算机技术、人类科学、信息科学、管理科学,),，解决和处理制造系统中的各种问题。实现,“,完善生产,”,。,36,1.4,先进制造技术的特点和发展趋势,(11),1.4.2,先进制造技术的发展趋势,2,传统制造技术不断改进，新型制造技术迅速发展,（,1,）产品设计,传统产品设计方法的改进主要是,CAD,和,CAE,技术的全面应用。计算机辅助技术的迅速发展，出现了许多新的设计思想和设计方法，包括并行设计,(Concurrent Design),、面向,“,X,”,的设计,(Design for X,DFX),、健壮设计,(Robust Design),、优化设计,(Optimal Design),、反求工程技术,(Reverse Engineering),等，并己得到实际应用。现代设计思想和设计方法的提出与发展，将会使传统产品设计方法产生深刻的变革。,37,1.4,先进制造技术的特点和发展趋势,(12),(2),零件制造,传统的零件制造方法是毛坯成形和机械加工，这种方法仍是目前乃至今后相当长时间内零件的主要制造方法。,毛坯成形技术的改进主要集中在提高成形精度上。近年来出现了近净成形和净成形技术。,据国际机械加工技术协会预测，,21,世纪初，塑性成形与磨削加工相结合将取代大部分中小零件的切削加工。,新型零件制造方法，又称特种加工方法，是将电、磁、声、光等物理量及化学能量或其组合直接施加在工件被加工的部位上，从而使材料被去除、累加、变形或改变性能等。,38,1.4,先进制造技术的特点和发展趋势,(13),1.4.2,先进制造技术的发展趋势,3,精密制造技术将在制造技术中占有突出的位置,精密制造技术包括精密与超精密加工、微细与超微细加工以及微型机械等。精密加工与超精密加工技术是一个国家制造业水平的重要标志。,目前超精密加工的尺寸精度已达到,0.025m,，表面粗糙度,R,达到,0.005m,，所用机床定位精度达到,0.01m,，纳米级加工技术已接近实现。,微细加工通常指,1mm,以下微小尺寸零件的加工，超微细加工通常指,1m,以下超微细尺寸零件的加工。目前，微细与超微细加工的精度已达到纳米级,(0.1m,一,100nm),。,39,1.4,先进制造技术的特点和发展趋势,(14),1.4.2,先进制造技术的发展趋势,3,精密制造技术将在制造技术中占有突出的位置,在达到纳米层次后，决非几何上的,“,相似缩小,”,，而是出现一系列新的现象和规律。量子效应、波动特性、微观涨落等不可忽略，甚至成为主导因素。在这种情况下，必须从机械、电子、材料、物理、化学、生物、医学等多方面进行综合研究，故又称为纳米技术。,其主要研究内容包括：纳米级精度和表面形貌测量及表面层物理、化学性能检测，纳米级加工，纳米材料，纳米级传感与控制技术，微型与超微型机械等。,40,1.4,先进制造技术的特点和发展趋势,(15),1.4.2,先进制造技术的发展趋势,4,绿色制造将成为,21,世纪制造业的重要特征,绿色制造技术是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响和资源效率的一种现代制造模式。对于制造过程而言，绿色制造要求渗透到从原材料投入到产出成品的全过程，包括节约原材料和能源，替代有毒原材料，将一切排放物的数量与毒性削减在离开生产过程之前。对于产品而言，绿色制造覆盖构成产品整个生命周期的各个阶段，即从原材料提取到产品的最终处置，包括产品的设计、生产、包装、运输、流通、消费及报废等，减少对人类和环境的不利影响。,41,1.4,先进制造技术的特点和发展趋势,(16),1.4.2,先进制造技术的发展趋势,5,信息技术、管理技术与工艺技术紧密结合，先进生产模式不断完善和发展,先进生产模式的实现与现代管理技术密切相关，从管理角度出发，主要体现了以下几个基本转变：,组织形式从按功能划分部门的固定形式向动态的、自治的多功能小组形式转变,;,管理结构从金字塔式的多层次结构向扁平式网络结构转变：,工作方式从传统的顺序方式向并行方式转变；,管理工作重点从以技术为中心向以人为中心转变；,竞争策略从单,追求生产率指标向生产率与快速响应市场能力并重转变,;,企业间关系从单纯竞争关系向竞争与合作关系转变。,42,1.4.3,制造业市场竞争的新特点,来源,: Bullinger,78,80,82,84,86,88,90,92,9,4 96,2,时间,4,6,8,10,平均产品寿命,TL,平均开发时间,TD,TD TL,年数,1,）知识技术产品更新的周期,更短,1.4,先进制造技术的特点和发展趋势,(17),43,1.4.3,制造业市场竞争的新特点,1.4,先进制造技术的特点和发展趋势,(18),2,）产品批量,更小；,汽车生产：大批量生产大批量定制生产；,3,）顾客对产品功能、性能、质量的要求,更高；,4,）能参与全球竞争的企业,更多；,5,）跨国公司的垄断性,更明显；,6,）企业的兼并重组,更激烈、更动荡；,7,）一般水平的产品及制造能力,严重过剩；,8,）人口老龄化,更严重；,9,）环保意识、绿色制造呼声,更强。,44,1.4.3,制造业市场竞争的新特点,1.4,先进制造技术的特点和发展趋势,(19),45,1.4.3,制造业市场竞争的新特点,1.4,先进制造技术的特点和发展趋势,(20),0,25,50,75,100,低,高,扰动程度,80,年代,90,年代,54,50,30,27,25,22,36,54,60,45,38,28,36,55,46,51,41,53,63,53,52,51,63,39,64,64,41,54,62,76,40,55,56,74,/,/,/,质量意识,价格意识,服务水平,对替代品的脆弱性,产品生命周期,经济循环依赖水平,流行,时尚意识,竞争强度,消费者需求及欲望的变化程度,购买者能力,技术变化率,饱和水平,愿望的一致程度,需求水平稳定性,需求及消费者欲望的确定性,必需品,奢侈品,价格竞争,产品的差异性,市场影响因素的变化,46,1.4.3,制造业市场竞争的新特点,1.4,先进制造技术的特点和发展趋势,(21),“,中心,”,的变化,以产品为中心,以顾客为中心,以市场为中心,47,1.4.3,制造业市场竞争的新特点,1.4,先进制造技术的特点和发展趋势,(22),消费观念的变化,消费者的行为更具选择性,顾客化产品：批量生产的产品逐步被个性化、多样化产品所代替,制造业,“,服务,”,：产品生产与产品服务的界限越来越模糊,不满足感增加：,“,新三年、旧三年、缝缝补补又三年,”,的观念逐步消失,对生产及产品的影响,产品订货批量下降，单件、小批,产品寿命周期减短：,5-10,年,3-5,年甚至更短,产品生产周期缩短,48,1.4.3,制造业市场竞争的新特点,(,企业的竞争优势,),1.4,先进制造技术的特点和发展趋势,(23),竞争核心,产品发展战略,技术方面的重点,过程方面的重点,组织方面的重点,利润,市场份额,有竞争优势的产品,的市场规模,产品上市时间,产品创新,较低的成本,生产力,数据共享,知识管理,串行的设计过程,并行工程,企业间合作,面向部门,面向过程,虚拟企业,Source: Gartner Group,49,1.5,先进制造技术的技术前沿,(1),制造业为迎接,2020,年的重大挑战，经美国国家科学研究委员会工程技术委员会制造与工程设计院,“,制造业挑战委员会,”,经过专题研讨和调研、预测，优选出,10,项具备较大技术潜力的技术领域，这些技术领域可作为迎接,2020,年重大挑战的必须解决和发展的关键技术与支撑技术。,50,1.5,先进制造技术的技术前沿,(2),开发能够满足用户对产品质量、性能及服务等广泛需求的集成工艺及装备系统，该系统适应性强，易重组。研究主要有以下五个方面：,(1),制造工艺与工装。,(,可编程的、无需硬工装的净成形工艺，快速原型工艺技术，生物工艺,),。,(2),基础理论。研究以面向工艺特性的制造系统仿真理论、自适应系统理论。,(3),新的制造系统。,(4),建模与仿真。,(5),控制和通信。,1.,可重组制造系统,51,1.5,先进制造技术的技术前沿,(3),使生产浪费最小、能量消耗最低的制造工艺是未来的一项关键技术。通过不产生废弃物的工艺,(,如用自由成形制造来代替切削加工,),、产生的废弃物可在后续的制造中作为原料加以重新利用的工艺、能使能耗最低的工艺,(,如以室温下粘接代替高温固化的工艺,),，保护资源、降低成本，而且能降低能量生产中间接产生的环境影响。,为满足无浪费生产需要在以下两个重要领域进行研究：,(1),废弃物的减少和利用。,(2),产品设计和分析。,2.,无浪费工艺,52,1.5,先进制造技术的技术前沿,(4),新材料和零件的工艺创新其目标是开发出具有超常物理性能的新材料,(,如具有高强度、高耐磨性、良好电磁性能等,),。随着产品向微型化发展，对于亚微米级的微型化产品而言，需要具有能够对其在分子级上进行控制其性能的材料。特别是对于亚微米级大小的元件，需要研究原子和分子物理化学性能的设计方法学。,研究可在下列三大领域展开：,(1),创新的工艺过程。创新的工艺方法包括纳米制造和改进的净成形工艺。,(2),设计和分析方法。,(3),理论基础。,3.,新的材料工艺,53,1.5,先进制造技术的技术前沿,(5),生物制造技术研究将基于对生物制造过程的精度和柔性的理解以及能否找到某种办法来克服其本身的固有缺陷,(,如工艺过程慢和对可用材料的限制等,),。这一技术的突破有可能导致创新的新产品和制造工艺产生革命性的进展。,新型生物注入和生物派生产品不仅包括生物存储体和逻辑装置，还包括基于生物结构的特殊材料和经久耐用的超软薄膜材料。,工艺方面的进步包括利用设计酶、细胞组织和生物催化剂的零部件制造，还包括自组织制造系统和利用生物原料生产新颖、特制材料的遗传工程。,4.,生物制造技术,54,1.5,先进制造技术的技术前沿,(6),对制造业的所有活动进行建模和仿真，模拟企业的任何活动，使企业能根据多变的环境作出决策。描述整个产品生命周期的集成子模型构成的制造业的详细模型，可以用于制造业各层次的实时控制,(,各层次是指从制造单元和工厂现场到整个全球分布的企业,),。模型和仿真应包括各种各样的人与人之间、人与机器之间的相互作用的描述。,开发的研究主要在下面两大领域：,(1),通信与信息技术。,(2),建模工具。,5.,企业建模和仿真,55,1.5,先进制造技术的技术前沿,(7),将信息转化为知识以便作出有效决策的技术是一项优先发展技术。集成信息技术将鉴别进行专门决策所需的信息，从分散的资源中将信息合成，过滤多余的信息以及提供有用信息，以便能方便而迅速地应用。信息系统结构包含用于传送、过滤和融入数据和信息的语义学、协议、算法等，以便于人们在决策时利用。,6.,信息技术,56,1.5,先进制造技术的技术前沿,(8),一般说来，模块化设计方法能用来满足快速变化的客户需求，这种方法能够适应可变比例的、参数化定义的系列产品和工艺，也能适应单个的、用户定制的产品以及大批量生产的产品。设计工具也应该能使企业将产品的数字描述直接转移到生产工艺和工具的开发上。,设计方法还必须考虑到产品和工艺的重组、产品和生产工艺的并行设计、生命周期成本优化、模块化装配、健壮的生产工艺、产品的柔性以及社会和环境目标。,7.,满足多层次用户需求的产品及工艺设计方法,57,1.5,先进制造技术的技术前沿,(9),对,2020,年的制造业来说，在人、设备和信息技术之间必须有增强型人,机接口。通信联系必须从语义上是正确的，考虑人们语言和文化的差异，除了传递事实之外，还必须能够传递思想。该接口必须包括所有通信用的相关媒体，以及目前虚拟现实所用的技术指令系统的构架。理想的接口还应该是适应性强的、可用户化的,(,例如这些接口可以由专门的人员在其使用过程中改进通信方式,),。,8.,增强型人,机界面,58,1.5,先进制造技术的技术前沿,(10),当企业全球化后，由于工作和技能的改变以及新技术、新工艺的采用，人们受教育和培训的方式也将随之改变。制造业的不断变化对人们获取和使用新知识提出了更高的要求。基于学习理论、认知及语言科学的教育和培训技术，能成为各领域的人容易使用的方式。这些学习技术将以面向交互学习、多媒体和远程学习的信息技术以及能够为特定的用途筛选知识和融汇知识的信息科学作支持。,主要研究包括：和语言与文化无关的教育工具的开发，能够利用在认知科学上的成果的技术，仿真和虚拟现实的并互技术，以及能够适应和满足个性化教育需求的学习模式。,9.,劳动力教育和培训,59,1.5,先进制造技术的技术前沿,(11),面向协作工程的智能系统可以使全世界范围内具有不同的技术专长、用不同的语言交流、且有着不同的文化背景的人们能够通过自动化的工艺和机器进行联系和协作。协作系统包括能适应不同使用者的技术专长、语言和文化的人,机接口，还包括那些能够解决问题和有助于组织机构相互交流的算法和方法学。,这些新型工具必须完全适应包括会议、企业协作和过程控制等在内的远程交互作用。,在协作软件方面的研究应包括基于能够代表人的行为和特征的人类交往动态的交互接口。,10.,智能协作系统软件,