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,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,*,*,目录,1.制造业与制造技术的重大意义,2.以微见著,精密化是机械制造发展的核心,3.以综见著,自动化是机械制造发展的途径,4.以网见著,信息化是机械制造发展的急需,5.以智见著,智能化是机械制造发展的方向,6.制造业与制造技术的创新,7.从制造大国走向制造强国,9/8/2024,1,制造业与制造技术的重大意义,9/8/2024,2,制造业创造了人类,1）人从猿进化而来, 人猿分离, 是由于人学会双足行走和,用手制造并使用工具。,2）中国的元谋人（170万年前的南方古猿）、非洲人早,在160万年前即开始用火，石料开采和加工，形成了,原始制造业。饮食改善促进了脑的发展。200万年前,的猿人 脑容量约为700毫升，100万年前的直立人脑,容量约为1000毫升，50万年前增加到1200毫升，1929,年发现的57万年前的北京（直立）猿人为1050毫升，,而现代人的脑容量平均为1450毫升，现代人的大脑皮,层褶皱面积为 1700-2200平方厘米，是黑猩猩的3倍。,3）恩格斯指出：“直立和劳动创造了人类，而劳动是从,制造工具开始的。”,9/8/2024,3,制造业不是夕阳工业(1),1.美国的教训,1),上个世纪,70,年代,美国不重视制造业,把制造业称为“夕阳工业”,结果导致美国,80,年代的经济衰退。,2)80,年代后期，美国的一些国会议员、政府要员纷纷要求政府出,面，协调和支持制造产业的发展，,1991,年，布什政府期间，美,国白宫科学技术政策办公室发表了总数为,22,项的美国国家关键,技术，其中制造技术占,4,项，标志着美国科技政策的转变。,3),克林顿上台后，对制造业大力支持，他把先进制造技术列为六,大国防关键技术之首。结果美国在机械工业、汽车工业、航空,工业及信息产业等方面取得了明显的进展，使美国的经济连续,8,年取得了,2-3%,的增长率，而且还同时保持低通胀率和低失业,率。这就是克林顿虽发生丑闻而未被弹劾的主要原因。,9/8/2024,4,制造业不是夕阳工业(2),2.日本的经验,1）在上个世纪70-80年代，日本非常重视制造业,特别大抓了汽车制造和微电子制造，结果日,本的汽车和家用电器占领了全世界的市场，,特别是大举进入了美国市场。,2）日本的微电子芯片成为美国高技术产品的关,键元件。1991年海湾战争结束后，日本人说,美国赢得这场战争是依靠的日本的芯片，是,“日本的芯片打败了伊拉克的钢片”。,9/8/2024,5,制造业不是夕阳工业(3),3.东南亚经济危机的启示,1）1998年爆发的动南亚经济危机，从另一个侧,面反映了一个国家发展制造业的重要。一个,国家，如果把经济的基础放在股票、旅游、,金融、房地产、服务业上，而无自己的制造,业，这个国家的经济就容易形成泡沫经济，,一有风吹草动就会产生经济危机。,2）新加坡、台湾都有自己的制造业，因此受经,济危机的影响小一些。,9/8/2024,6,制造业不是夕阳工业(4),4.瑞士依靠什么使人均产值,居世界第一？,1）瑞士是一个仅700万人口的小国，但瑞士的制,造业十分发达，瑞士的精密机械产品的出口,量是我国的8倍，瑞士的手表世界第一，连小,小的军刀，也风靡全世界。,2）现在瑞士的年人均国民生产总值达到4.3万美,元以上,居世界第一。,9/8/2024,7,制造业是产业革命的主力军（1）,第一次产业革命：1733-1878,1）又称为：蒸汽革命。,2）产业革命的标志：瓦特发明的蒸汽机。,3）英国的制造业孕育和实现了瓦特的发明,4）制造业和瓦特的发明推动了热力学理论,的诞生。,9/8/2024,8,制造业是产业革命的主力军（2）,第二次产业革命：1879-1945,1）又称为：电气革命。,2）产业革命的标志：电灯（爱迪生）、电话（贝尔）、,电机（西门子）等电气化产品。,3）制造业肇始了电的应用，而后才有麦克 斯韦电动力学,理论的诞生。,4）麦克斯韦电动力学理论推动了20世纪初开始的无线电、,微波、雷达、合成孔径、微波成像、卫星通信、宇宙,微波探测等技术的发展。,5）牛顿力学和电动力学又为量子力学的发展指引了道路， 导致了量子场论的创立。,9/8/2024,9,制造业是产业革命的主力军（3）,第三次产业革命：1945-1972,1）又称为：电子（原子）革命。,2）产业革命的标志：原子弹（1945）、,电子计算机（1946）、晶体管,（1948）、集成电路、微电子技术,等。,3）微电子制造技术开创了全新的信息,时代。,9/8/2024,10,制造业是产业革命的主力军（4）,第四次产业革命：1973-,1）又称为：高新技术产业革命。,2）产业革命的标志：众多高新技术产品，如微电子产,品、电脑、新一代通信产品、新一代汽车、磁悬浮,列车、新一代飞机、机器人、生物工程产品、新一,代药物、绿色食品、转基因产品等等。,3）微器件制造工艺，如拉单晶、掺杂、扩散、离子注,入、外延、溅射、化学沉积（CVD）、光刻、表面,贴装、自动化组装、进而到纳米器件制造工艺将把,高新技术产业革命推向顶峰。,9/8/2024,11,21世纪科学技术发展总趋势(1),一、中心科学技术的转移,1.信息科学技术,目前是发展高峰期，预计其中心科学技术,的地位还可持续四十年。,2.生命科学技术,现在已开始注重其发展与应用，预计21世,纪30年代开始逐步转变为中心科学技术。,3.认知科学技术,智能化趋势现已显露，预计21世纪70年代,开始将成为科学技术发展的中心。,9/8/2024,12,21世纪科学技术发展总趋势(2),二、世界科技中心（地区或国家）的转移,中国,（公元3世纪公元13世纪),意大利,（1540年1610年）,英国,（1660年1730年）,法国,（1770年1830年）,德国,（1810年1920年）,美国,（1920年 ）,可能转向东方（日本、中国）,9/8/2024,13,21世纪改变人类的科学与技术,科学,技术,物质科学,信息技术,生命科学,生物技术,纳米技术,能源技术,9/8/2024,14,以微见著,精密化是机械制造发展的核心,9/8/2024,15,以微见著,精密化是机械制造发展的核心,1.20,世纪的三个重大科学成就都是“以微见著”,2.,信息产业的基础是微电子芯片制造,3.,加工精度及其发展,4.,现代超精密机械对精度的要求,5.,细微与纳米加工技术可达的水平,6.,微机电系统（,MEMS,）,的重大意义,7.,各国对,MEMS,研究的关注,9/8/2024,16,20世纪的三个重大科学成就,都是“以微见著”(1),1.量子力学,1900年，普朗克依据黑体辐射实验而提出量子假说，后与玻尔、薛定谔等人于1925年建立量子力学。解决了波粒二重性问题：在原子尺度下，粒子的能量与波动的频率成正比，动量与波长成反比。,2.相对论,1,)狭义相对论,：1905年，爱因斯坦在迈克尔逊测量光速的基础上，提出了狭义相对论，预示了原子能的巨大潜力：,E=mc,2,E 能量，m 质量，c 光速,2)广义相对论,：1915年提出广义相对论，揭示了时间、空间、物质和运动的普遍规律。,9/8/2024,17,20世纪的三个重大科学成就,都是“以微见著”(2),3.DNA（脱氧核糖核酸）双螺旋结构,1)1953年沃森和克里克发现生物大分子是由DNA组成，其结构是双螺旋结构，遗传密码存在于DNA中（称为,基因,）。,2)1973年美国的科恩和博耶演示了世界上第一例,DNA分子重组,，打开了理解生命奥秘的大门，1973年成为人类进入信息时代的标志。,3)1997年英国成功地用体细胞,克隆技术,培养出羊“多莉”，第一次实现了生命的复制。,9/8/2024,18,现代超精密机械对精度的要求,9/8/2024,19,以综见著,自动化是机械工程发展的途径,9/8/2024,20,以综见著,综合化是机械工程发展的途径,1.自动化是机械工程综合化的核心和目标,2.机电一体化工程(Mechatronic Engineering）是高技术装备的基础,3.先进制造系统以综合（集成、整合）为手段,4.特种加工技术与装备是典型的综合,技术与装备,9/8/2024,21,制造中的自动化技术,1.CAD/CAM技术(包括CAT/CAE/-CAX),2.数字控制技术,3.机电一体化技术(包括光、液、气),4.传感器与测试技术,5.伺服驱动系统技术,6.自动机技术(包括输送、存储、装卸及机器人),7.加工、装配和检验中的自动化技术,8.制造系统技术,9.管理信息化技术,10.回收与维修中的自动化技术,结论：制造自动化技术的基础是数字技术,9/8/2024,22,机电一体化工程是高技术装备的基础,1. 微电子芯片制造,2. 光电子器件制造,3. 自动化设备制造,4. 仪器仪表、医疗、生物、 环保,等高技术设备,5. 新型机械设备,9/8/2024,23,特种加工技术与装备是典型的综合技术与装备,1. 电火花加工,2. 电化学加工,3. 激光加工,4. 高能束加工,5. 其它特种加工(喷丸加工、喷射水,加工、表面喷涂、电铸、光刻等),6. 增材制造（包括快速成形）,9/8/2024,24,以网见著,信息化是机械工程发展的急需,9/8/2024,25,“网”就是网络化。,制造技术的网络化是先进制造技术发展的,必由之路。,制造业在市场竞争中，面临多方的压力：采购成本不断提高，产品更新速度加快，市场需求不断变化，全球化所带来的冲击日益加强等等。企业要避免这一系列问题，就必须在生产组织上实行某种深刻的变革，抛弃传统的“小而全”与“大而全”的“夕阳技术”，把力量集中在自己最有竞争力的核心业务上。科学技术特别是计算机技术、网络技术的发展，使这种变革的需要成为可能。制造技术的网络化会导致一种新的制造模式，即虚拟制造组织，这是由地理上异地分布的、组织上平等独立的多个企业，在谈判协商的基础上，建立密切合作关系，形成动态的“虚拟企业”或动态的“企业联盟”。此时，各企业致力于自己的核心业务，实现优势互补，实现资源优化动态组合与共享,9/8/2024,26,网络经济的特点,1. 没有旧经济的衰退和通货膨胀的周期性；,2. 知识分子将成为新经济时代的主体，社会结构发生变化；,3. 企业发展将是知识资本重于物质资本；,4. 人才是知识资本的核心；,5. 企业的利润主要来自于科技创新；,6. 虚拟企业、敏捷制造、企业动态联盟、供应链等迅速发,展，企业对市场的响应越来越快；,7. 经营具有全球性，电子商务成为经营的主要形式；,8. 商品质量越来越高、价格越来越低、服务越来越好；,9. 顾客参与设计与制造，商品个性化；,10.人们生活方式变化，消费结构变化：由吃、穿为主转为,住、用、休闲，非物质消费占总消费的50%以上。,9/8/2024,27,以智见著,智能化是机械工程发展的方向,9/8/2024,28,“智”即指“智能化”。“智能化”将使制造过程具有处理大量信息与不完整信息、错误信息的能力，具有强大的自诊断、自修复和自组织能力，主动协调与协同能力以及非逻辑处理能力。它将是数字化、自动化、集成化、网络化的有机交融与高度发展。但是，它决不意味完全取代人，而是“人”与“机”的高度协调与有机一体。所以，“智”是先进制造技术发展的“前景”。,9/8/2024,29,以智见著,智能化是机械工程发展的方向,为什么说智能化是机械工程发展的方向?,1. 恩格斯指出，共产主义社会的特征是消灭“三,大差别”。城乡差别、工农差别、体力劳动与,脑力劳动的差别。其中，最本质、最核心、,最困难的消灭体力劳动与脑力劳动的差别，,所以智能化是实现未来理想社会的必要条件。,2. “知识经济”的本质是“智力经济”,9/8/2024,30,以智见著,智能化是机械工程发展的方向,为什么说智能化是机械工程发展的方向?,3. 本世纪中心学科发展的趋势：从信息科学到,生命科学（21世纪中叶）再转向认知科学（21世纪70年代）。,4. 信息化、网络化的实质是智能化。,5. 国民经济各部门的智能化已露端倪,智能化成,为各行各业发展的趋向，如：智能计算机、,智能车辆、智能机器、智能仪表、智能控制、,智能材料甚至智能大厦。,9/8/2024,31,什么是智能系统？,具有（或部分具有）人类智能或能模拟（部分模拟）人类智能的系统称为智能系统。,智能系统可以分成下列几种类型：,1.,人本系统,（1）人类本身的人体系统，特别是人脑系统；,（2）人类以其智能直接参与活动的系统，如金融系统、,保险系统、体育系统等经济系统和社会系统；,2.,人为系统,（1）人与机器共同工作的人机系统；,（2）模拟或部分模拟人类智能的机器系统，如智能计,算机系统、智能机器人系统、智能制造系统、智,能控制系统、智能语言理解系统、智能图象处理,系统等。,9/8/2024,32,什么是智能制造系统？,从工程的角度来讨论这个问题,具有下列特征之一（特别是特征（1）和（2）的制造系统，就应称为智能制造系统：,（1）多信息感知与融合；,（2）知识表达、获取、存储和处理（包括识别,设计、计算、优化、推理与决策）；,（3）联想记忆与智能控制；,（4）自治性，即自相似、自学习、自适应、自,组织、自维护；,（5）智能的演绎（分解）与归纳（集成）；,（6）容错。,9/8/2024,33,机械工业在智能化中如何发展?,1. 要自主开发与创新智能化的产品作为机械企业未来发展的新产品,2. 机械企业的制造和管理要向智能化方向发展,3. 用智能化技术充实、改造和提升企业的信息化与网络化。,4. 关注和应用计算机科学和人工智能科学的最新成果。,5. 重视教育与培训，关键中的关键是人才。,9/8/2024,34,制造业与制造技术的创新,9/8/2024,35,制造技术创新的指导思想,创新的目的是实现全面建设,小康社会的奋斗目标,从制造大国走向制造强国,科学技术是第一生产力,人才资源是第一资源,公民素质是第一素质,9/8/2024,36,当前最急需的机械制造创新领域,1. 电子制造 2. 生物制造,3. 微纳制造 4. 装备制造,5. 绿色制造,6. 传统产品的创新制造,7. 提高生活质量的创新制造,8. 现代国防装备的创新制造,9/8/2024,37,从微电子制造到微电子产品,光刻机、研磨抛光机、粘贴机、键合机、塑封机、表面贴装机,先进电子制造,硬盘,驱动器,微电子,磁头制造,磁头及组件,磁盘基片,磁盘及组件,单晶硅,芯,片,PCB,微电子产品,硅,片,9/8/2024,38,下一代电子制造的技术特点,1.,高制造精度,(,纳米级,),2.,高加速度,(15 g ),往复运动,3.,高定位精度,(,亚微米,纳米级定位精度,),4.,高可靠性,(,如封装后芯片的千小时失效率小于,1/10,9,),9/8/2024,39,机械工程学科发展的新特点,多学科深度交叉,机械工程科学,微光机电系统,纳米机械学,纳米加工测量,微操作系统,机械仿生,仿生制造,电子制造、e-制造、数字制造、虚拟制造、网络制造,纳米科技,纳米材料,微型机械,纳米器件,生命科技,人类基因组,基因工程,生物芯片,信息科技,光子、量子、,生物计算机；,网络技术,9/8/2024,40,机械工程学科发展的新特点,向微纳米机械学及应用方向发展,MEMS,纳米测量,精度及溯源,表面表层物理、,表面表层化学、,机械性能的测量,微纳米尺度,加工与制造,微量切削磨削,微小零件制造,微高能束加工,尺度效应,机构学,力学,摩擦学,强度,寿命,9/8/2024,41,当前生物制造的前沿,人造器官,人造骨,(,及骨关节,),已应用于临床试验。人造软骨,(,如耳,廓软骨,),也已成功。现正开始研究人造肝、人造肾等器官。,生物芯片,1,）医用生物芯片：,在电子芯片上装有许多微型传感,器，通过对微量血液或其它细胞的检测可检查人体各种,疾病；,2,）作生物计算机用的生物芯片：,这种芯片上的生,物大分子，如人的视网膜分子，可作二值逻辑元件。,仿生机械,仿鸟飞行的扑翼机、各种仿生机器人（如机器蜜蜂、,机器蜻蜓、机器昆虫、机器蛇、机器鱼等）将可能在未,来的战争中使用。,9/8/2024,42,什么是微纳制造？,尺寸在,10,微米,1,毫米之间的机械称为微型机械；,尺寸在,10,纳米,10,微米之间机械称为纳米机械或超微型机械；,将微型和超微型机械与微型电子器件（或微型光电子器件）结合起来，便得到微机电系统（,Micro Electro-Mechanical Systems, MEMS,）, MEMS,的尺寸可大到数十毫米,;,在微米级范围的加工称为细微加工，在纳米级范围的加工称为纳米加工，在数十纳米至,0.1,微米之间的加工（表面粗糙度,R,a,小于,0.025,微米,机床定位分辨率和重复性高于,0.01,微米）称为超精密加工,亦称亚微米级加工。,9/8/2024,43,微机电系统（MEMS）的重大意义,1,.信息领域：高密度磁盘存储，芯片加工设备；,2.航空航天领域：微型飞机（直升机）、微型卫星（重0.110Kg）、纳米卫星（重0.1Kg以下）；,3.军用武器领域：精确制导、精确打击系统，微型惯性平台（重仅70Kg）（微传感器、微仪表、微光学设备）；,4.生命科学领域：小生理器官处理，基因操作系统、蛋白质追踪系统微型心脏起搏器、微型助听器等；,5.医疗领域：非侵入性治疗，显微手术、小器官检测等；,6.微型机器人：单位模光导纤维引线操作。管道内操作、脑科手术、收集情报与窃听、清除脑血栓阻塞、发现并杀死癌细胞等的微型或超微型机器人。,7.文化领域：音、像、电子书刊、电视会议、远程教学、电子游戏等的制作及操作的微型机械设备。,9/8/2024,44,微纳制造的前沿,微型传感器,各种微型位移、速度、加速度、力、压力、温,度等物理量的传感器。,微型器件,各种微型齿轮、凸轮、轴承等微型零件和微型,泵、微型阀、微型陀螺等微型部件。,微机电系统,特别在信息、生物、能源、国防、航空航天等,高科技领域和医疗、环保、家电等生活领域有广,阔的应用前景。,发展微机电系统有可能引发一场新的技术革命。,9/8/2024,45,美国对微纳制造技术的关注,美国总统布什于,2003,年,12,月,3,日签署了,21,世纪纳米技术研究和开发法,，这是美国自太空竞赛以来最优先资助的科技项目。,美国总统布什批准在未来,4,年内拨款,37,亿美元用于纳米技术研发，其中,95%,用于科学研发,大约,60%,用于院校研究，,35%,用于政府实验室。,美南卡罗来纳大学的纳米技术专家戴维,贝鲁布说：“纳米技术如果美国不占据首位，日本或中国将取而代之。纳米技术需要培养，没有政府扶持，就不可能起飞。它的应用要等到,10,年、,15,年乃至,25,年之后，没有公司愿意在一项不能立刻提高利润率的技术上投资。”,9/8/2024,46,首先要振兴装备制造业,1. 装备制造业是制造业的基础和核心, 提高装备,制造能力是提升整体制造能力的前提, 装备制,造能力构成了制造强国最核心的能力;,2. 我国的装备制造业是我国制造业发展的薄弱环,节, 尤其是大型成套装备制造能力薄弱;,3. 我国机械电子制造业在整个制造业中所占的比,重偏低(发达国家占40%以上,我国占34%), 制,造业的结构调整,应以先进装备制造和机电一,体化产品制造为突破口, 加速推进机械电子制,造业的发展。,9/8/2024,47,从制造大国走向制造强国,9/8/2024,48,绿色制造是可持续发展的前提,目前机械制造业存在的主要问题是：,1),废旧或闲置设备回收和再利用率较低，如何改造和利用好这些旧设备是摆在我们面前的大课题；,2),能源和原材料的浪费现象十分严重，比美国和日本等先进国家高出数十倍之多；,3),环境保护意识在机械制造厂家头脑中还比较淡薄，尤其是一些中小企业对环境的污染还比较严重；,绿色制造定义：,绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，其目标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中，,对环境的影响（负作用）最小，资源效率最高，并使企业经济效益和社会效益协调优化。,9/8/2024,49,从制造大国走向制造强国(1),1.,将振兴装备制造业置于重要的战略地位,从本质上说,提高装备制造能力是提升整体制造能力的前提, 装备制造能力构成了制造强国最核心的能力。,2.,以先进装备和机电一体化产品制造为突破口,加速推进机械电子制造业的发展,为中国实现由“制造大国”向“制造强国”的跨越奠定可靠的基础。,9/8/2024,50,从制造大国走向制造强国(2),3.,大力提高技术创新能力,技术创新是建设制造强国的根本,也是提高中国制造业竞争力的关键。创新的动力来自市场需求，也源于科学发展与技术进步。关键技术的突破是实现跨越发展的前提，系统集成是制造业创新的重要形式。,4.,高度重视制造业共性技术和基础技术的研发,这些技术涉及产品设计数据、设计方法、技术标准、材料选择、制造工艺、自动化测试技术和管理技术等方面。抓住这些技术，可以事倍功半地解决一大批产品与企业的同类问题。这些技术是提高产业创新能力和竞争力的基础, 能有效增强产业发展后劲。,9/8/2024,51,从制造大国走向制造强国(3),5.,全力实施标准战略和专利战略,我国加入世贸组织后, 围绕标准、专利、知识产权的贸易纠纷此起彼伏。中国的企业家们已经开始体会到围绕标准、专利、技术法规、知识产权、技术壁垒对企业的发展、市场竞争是何等重要！我们要制定标准、技术法规，研发自己的知识产权，申请专利，掌握保护自身权益所必须的重要工具和武器。,9/8/2024,52,从制造大国走向制造强国(4),6.,采用先进制造技术, 改革生产技术和管理,企业要用信息化来带动工业化，要积极应用以CAD为基础的现代设计技术，采用先进的制造工艺和装备，实施先进生产模式和管理技术。企业的技术改造要注意先进性、适用性、可行性相结合，不可盲目追求先进性而脱离实际。,7.,转变机制, 适应竞争,完善社会主义市场经济体系, 提高国家经济控制力；加快建立现代企业制度，使企业有充分的活力；鼓励成立中介、咨询机构；促使产、学研有效结合；引导企业设立研发机构。,9/8/2024,53,经常,不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有,力量,Study Constantly, And You Will Know Everything. The More You Know, The More Powerful You Will,Be,写在最后,谢谢大家,荣幸这一路，与你同行,ItS An Honor To Walk With You All The Way,演讲人：,XXXXXX,时 间：,XX,年,XX,月,XX,日,
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