机械工程科学前沿与发展

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,*,*,机械,科,科学,的,的前,沿,沿与,发,发展,主讲,：,：左,敦,敦稳,，,，周,燕,燕飞,11/10/2022,1,目录,1.,制,制造,业,业与,制,制造,技,技术,的,的重,大,大意,义,义,2.,以,以微,见,见著,精,精密,化,化是,机,机械,制,制造,发,发展,的,的核,心,心,3.,以,以综,见,见著,自,自动,化,化是,机,机械,制,制造,发,发展,的,的途,径,径,4.,以,以网,见,见著,信,信息,化,化是,机,机械,制,制造,发,发展,的,的急,需,需,5.,以,以智,见,见著,智,智能,化,化是,机,机械,制,制造,发,发展,的,的方,向,向,6.,制,制造,业,业与,制,制造,技,技术,的,的创,新,新,7.,从,从制,造,造大,国,国走,向,向制,造,造强,国,国,11/10/2022,2,制造业,与,与制造,技,技术的,重,重大意,义,义,11/10/2022,3,制造业,创,创造了,人,人类,1）人,从,从猿进,化,化而来, 人,猿,猿分离, 是,由,由于人,学,学会双,足,足行走,和,和,用手制,造,造并使,用,用工具,。,。,2）中,国,国的元,谋,谋人（170,万,万年前,的,的南方,古,古猿）,、,、非洲,人,人早,在160万年,前,前即开,始,始用火,，,，石料,开,开采和,加,加工，,形,形成了,原始制,造,造业。,饮,饮食改,善,善促进,了,了脑的,发,发展。200,万,万年前,的猿人,脑,脑容,量,量约为700,毫,毫升，100,万,万年前,的,的直立,人,人脑,容量约,为,为1000毫,升,升，50万年,前,前增加,到,到1200毫,升,升，1929,年发现,的,的57,万,万年前,的,的北京,（,（直立,）,）猿人,为,为1050毫,升,升，,而现代,人,人的脑,容,容量平,均,均为1450,毫,毫升，,现,现代人,的,的大脑,皮,皮,层褶皱,面,面积为1700-2200平方,厘,厘米，,是,是黑猩,猩,猩的3,倍,倍。,3）恩,格,格斯指,出,出：“,直,直立和,劳,劳动创,造,造了人,类,类，而,劳,劳动是,从,从,制造工,具,具开始,的,的。”,11/10/2022,4,制造业,不,不是夕,阳,阳工业(1),1.美,国,国的教,训,训,1)上,个,个世纪70年,代,代,美,国,国不重,视,视制造,业,业,把,制,制造业,称,称为“,夕,夕阳工,业,业”,结果导,致,致美国80年,代,代的经,济,济衰退,。,。,2)80年代,后,后期，,美,美国的,一,一些国,会,会议员,、,、政府,要,要员纷,纷,纷要求,政,政府出,面，协,调,调和支,持,持制造,产,产业的,发,发展，1991年，,布,布什政,府,府期间,，,，美,国白宫,科,科学技,术,术政策,办,办公室,发,发表了,总,总数为22项,的,的美国,国,国家关,键,键,技术，,其,其中制,造,造技术,占,占4项,，,，标志,着,着美国,科,科技政,策,策的转,变,变。,3)克,林,林顿上,台,台后，,对,对制造,业,业大力,支,支持，,他,他把先,进,进制造,技,技术列,为,为六,大国防,关,关键技,术,术之首,。,。结果,美,美国在,机,机械工,业,业、汽,车,车工业,、,、航空,工业及,信,信息产,业,业等方,面,面取得,了,了明显,的,的进展,，,，使美,国,国的经,济,济连续,8年取得,了,了2-3%的增长,率,率，而且,还,还同时保,持,持低通胀,率,率和低失,业,业,率。这就,是,是克林顿,虽,虽发生丑,闻,闻而未被,弹,弹劾的主,要,要原因。,11/10/2022,5,制造业不,是,是夕阳工,业,业(2),2.日本,的,的经验,1）在上,个,个世纪70-80,年,年代，日,本,本非常重,视,视制造业,，,，,特别大抓,了,了汽车制,造,造和微电,子,子制造，,结,结果日,本的汽车,和,和家用电,器,器占领了,全,全世界的,市,市场，,特别是大,举,举进入了,美,美国市场,。,。,2）日本,的,的微电子,芯,芯片成为,美,美国高技,术,术产品的,关,关,键元件。1991,年,年海湾战,争,争结束后,，,，日本人,说,说,美国赢得,这,这场战争,是,是依靠的,日,日本的芯,片,片，是,“日本的,芯,芯片打败,了,了伊拉克,的,的钢片”,。,。,11/10/2022,6,制造业不,是,是夕阳工,业,业(3),3.东南,亚,亚经济危,机,机的启示,1）1998年爆,发,发的动南,亚,亚经济危,机,机，从另,一,一个侧,面反映了,一,一个国家,发,发展制造,业,业的重要,。,。一个,国家，如,果,果把经济,的,的基础放,在,在股票、,旅,旅游、,金融、房,地,地产、服,务,务业上，,而,而无自己,的,的制造,业，这个,国,国家的经,济,济就容易,形,形成泡沫,经,经济，,一有风吹,草,草动就会,产,产生经济,危,危机。,2）新加,坡,坡、台湾,都,都有自己,的,的制造业,，,，因此受,经,经,济危机的,影,影响小一,些,些。,11/10/2022,7,制造业不,是,是夕阳工,业,业(4),4.瑞士,依,依靠什么,使,使人均产,值,值,居世界第,一,一？,1）瑞士,是,是一个仅700万,人,人口的小,国,国，但瑞,士,士的制,造业十分,发,发达，瑞,士,士的精密,机,机械产品,的,的出口,量是我国,的,的8倍，,瑞,瑞士的手,表,表世界第,一,一，连小,小的军刀,，,，也风靡,全,全世界。,2）现在,瑞,瑞士的年,人,人均国民,生,生产总值,达,达到4.3万美,元以上,居,居世界第,一,一。,11/10/2022,8,制,造,造,业,业,是,是,产,产,业,业,革,革,命,命,的,的,主,主,力,力,军,军,（,（1,）,）,第,一,一,次,次,产,产,业,业,革,革,命,命,：,：1733-1878,1,）,）,又,又,称,称,为,为,：,：,蒸,蒸,汽,汽,革,革,命,命,。,。,2,）,）,产,产,业,业,革,革,命,命,的,的,标,标,志,志,：,：,瓦,瓦,特,特,发,发,明,明,的,的,蒸,蒸,汽,汽,机,机,。,。,3,）,）,英,英,国,国,的,的,制,制,造,造,业,业,孕,孕,育,育,和,和,实,实,现,现,了,了,瓦,瓦,特,特,的,的,发,发,明,明,4,）,）,制,制,造,造,业,业,和,和,瓦,瓦,特,特,的,的,发,发,明,明,推,推,动,动,了,了,热,热,力,力,学,学,理,理,论,论,的,诞,诞,生,生,。,。,11/10/2022,9,制,造,造,业,业,是,是,产,产,业,业,革,革,命,命,的,的,主,主,力,力,军,军,（,（2,）,）,第,二,二,次,次,产,产,业,业,革,革,命,命,：,：1879-1945,1,）,）,又,又,称,称,为,为,：,：,电,电,气,气,革,革,命,命,。,。,2,）,）,产,产,业,业,革,革,命,命,的,的,标,标,志,志,：,：,电,电,灯,灯,（,（,爱,爱,迪,迪,生,生,）,）,、,、,电,电,话,话,（,（,贝,贝,尔,尔,）,）,、,、,电,机,机,（,（,西,西,门,门,子,子,）,）,等,等,电,电,气,气,化,化,产,产,品,品,。,。,3,）,）,制,制,造,造,业,业,肇,肇,始,始,了,了,电,电,的,的,应,应,用,用,，,，,而,而,后,后,才,才,有,有,麦,麦,克,克,斯,斯,韦,韦,电,电,动,动,力,力,学,学,理,论,论,的,的,诞,诞,生,生,。,。,4）麦克斯,韦,韦电动力学,理,理论推动了20世纪初,开,开始的无线,电,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,技术的发展,。,。,5）牛顿力,学,学和电动力,学,学又为量子,力,力学的发展,指,指引了道路,，,，,导致了量子,场,场论的创立,。,。,11/10/2022,10,制造业是产,业,业革命的主,力,力军（3）,第三次产业,革,革命：1945-1972,1）又称为,：,：电子（原,子,子）革命。,2）产业革,命,命的标志：,原,原子弹（1945）、,电子计算机,（,（1946,）,）、晶体管,（1948,）,）、集成电,路,路、微电子,技,技术,等。,3）微电子,制,制造技术开,创,创了全新的,信,信息,时代。,11/10/2022,11,制造业是产,业,业革命的主,力,力军（4）,第四次产业,革,革命：1973-,1）又称为,：,：高新技术,产,产业革命。,2）产业革,命,命的标志：,众,众多高新技,术,术产品，如,微,微电子产,品、电脑、,新,新一代通信,产,产品、新一,代,代汽车、磁,悬,悬浮,列车、新一,代,代飞机、机,器,器人、生物,工,工程产品、,新,新一,代药物、绿,色,色食品、转,基,基因产品等,等,等。,3）微器件,制,制造工艺，,如,如拉单晶、,掺,掺杂、扩散,、,、离子注,入、外延、,溅,溅射、化学,沉,沉积（CVD）、光刻,、,、表面,贴装、自动,化,化组装、进,而,而到纳米器,件,件制造工艺,将,将把,高新技术产,业,业革命推向,顶,顶峰。,11/10/2022,12,21,世,世纪,科,科学,技,技术,发,发展,总,总趋,势,势(1),一、,中,中心,科,科学,技,技术,的,的转,移,移,1.,信,信息,科,科学,技,技术,目前,是,是发,展,展高,峰,峰期,，,，预,计,计其,中,中心,科,科学,技,技术,的地,位,位还,可,可持,续,续四,十,十年,。,。,2.,生,生命,科,科学,技,技术,现在,已,已开,始,始注,重,重其,发,发展,与,与应,用,用，,预,预计21,世,世,纪30年,代,代开,始,始逐,步,步转,变,变为,中,中心,科,科学,技,技术,。,。,3.,认,认知,科,科学,技,技术,智能,化,化趋,势,势现,已,已显,露,露，,预,预计21,世,世纪70,年,年代,开始,将,将成,为,为科,学,学技,术,术发,展,展的,中,中心,。,。,11/10/2022,13,21世纪,科,科学技术,发,发展总趋,势,势(2),二、世界,科,科技中心,（,（地区或,国,国家）的,转,转移,中国（公元3,世,世纪公,元,元13世,纪,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,东方（日,本,本、中国,）,）,11/10/2022,14,高技术及,其,其产业的,领,领域,(1)信,息,息科学技,术,术（包括,微,微电子、,光,光电子科,学,学技术）,(2)生,物,物科学技,术,术（包括,生,生命科学,技,技术）,(3)新,能,能源科学,技,技术（包,括,括核能科,学,学技术）,(4)新,材,材料科学,技,技术（包,括,括纳米科,学,学技术）,(5)环,境,境科学技,术,术（包括,地,地球科学,技,技术）,(6)航,空,空航天科,学,学技术（,包,包括军事,科,科学技术,）,）,(7)海,洋,洋科学技,术,术（包括,地,地球科学,技,技术）,(8)先,进,进制造科,学,学技术（,包,包括微机,电,电系统科,学,学技术）,(9)管,理,理科学技,术,术（包括,软,软科学技,术,术）,(10),认,认知科学,技,技术（包,括,括人脑和,智,智能系统,科,科学技术,）,）,11/10/2022,15,21世,纪,纪改变,人,人类的,科,科学与,技,技术,科学技术,物质科,学,学信息技,术,术,生命科,学,学生物技,术,术纳米技,术,术,能源技,术,术,11/10/2022,16,从科学,发,发现到,技,技术发,明,明,11/10/2022,17,20,世纪改,变,变世界,的,的重要,机,机电产,品,品,11/10/2022,18,11/10/2022,19,中国制造业,的,的成就(1),2001年,中国工程,院,院的调查结,论,论:,1）中国制,造,造业占国民,生,生产总值的1/3,2）占整个,工,工业生产的4/5,3）为国家,财,财政提供1/3以上的,收,收入,4）贡献出,口,口总额的90%,5）就业人,员,员8043,万,万,11/10/2022,20,中国制造业,的,的成就(2),改革开放20年来中国,制,制造业的进,步,步：,1）引进国,外,外先进技术2500多,项,项，占全国,的,的1/3以,上。近几年,发,发展的新产,品,品，50%,达,达到80年,代,代中,后期的世界,水,水平。,2）一些重,要,要产品的年,生,生产能力已,跃,跃居世界前,列,列，,如汽车280万辆以上,（,（其中轿车120万辆,以,以,上），大中,型,型发电设备1200万,千,千瓦以上（,火,火,电1000,万,万千瓦，水,电,电200万,千,千瓦），大,中,中型拖,拉机11万,台,台以上，金,切,切机床10,万,万台以上。,11/10/2022,21,中国制造业,的,的成就(3),改革开放20年来中国,制,制造业的进,步,步：,3）我国已,成,成为世界最,大,大的服装纺,织,织品出口国,；,；与日本、,马来西亚和,韩,韩国并称世,界,界消费类电,子,子产品四大,生,生产国。,4）成功开,发,发生产了运,七,七、运八、,新,新舟60等,支,支线飞机。,5）一些新,产,产品的技术,水,水平已达世,界,界领先或先,进,进水平，如,沈阳机床集,团,团的电主轴,高,高速卧式加,工,工中心、激,光,光切割,机床，沈阳,变,变压器厂的50万伏超,高,高压变压器,，,，黎明航,发集团的中,国,国第一台拥,有,有完全知识,产,产权的航空,发,发动机、,燃气轮机，,沈,沈阳新松机,器,器人自动化,有,有限公司的6000米,水下机器人,等,等产品。,11/10/2022,22,制造业的重,大,大意义(1),1）在发达,国,国家中,制,造,造业创造了,约,约60%的,社会财富、,约,约 45%,的,的国民经,济,济收入。,2）据统计,，,，美国68%的社会财,富,富来自于制,造业。,3）CIRP在1999年的报告,中,中指出：在,国,国家,生产力的构,成,成中，制造,技,技术的作用,一,一般,占55%65%。,4）在许多,国,国家的科技,发,发展计划中,，,，先进制,造技术都被,列,列为优先发,展,展的科技。,11/10/2022,23,制造业的,重,重大意义(2),“十五”,规,规划中确,定,定的八个,最,最具战略,影,影响的领,域,域:,1) 信,息,息技术,2) 生,物,物技术,3) 新,材,材料技术,4) 先,进,进制造与,自,自动化技,术,术,5) 资,源,源环境技,术,术,6) 航,空,空航天技,术,术,7) 能,源,源技术,8) 先,进,进防御技,术,术，,其中，先,进,进制造与,自,自动化技,术,术又是实,现,现各种高,新,新技术的,保,保障技术,。,。,11/10/2022,24,制造业的,重,重大意义(3),11/10/2022,25,制造业的,重,重大意义(4),人大常委,会,会副委员,长,长宋健指,出,出：,“制造业,是,是实现现,代,代化工业,的,的水之源,、,、木之本,，,，是实现,工,工业化的,保,保障和原,动,动力，是,国,国家实力,的,的脊梁，,是,是支持共,和,和国大厦,的,的基石。,没,没有强大,制,制造能力,的,的国家永,远,远成不了,经,经济强国,。,。”,11/10/2022,26,制,造,造,业,业,的,的,重,重,大,大,意,意,义,义(5),1,）,）,制,制,造,造,业,业,处,处,于,于,国,国,家,家,工,工,业,业,的,的,中,中,心,心,地,地,位,位,，,，,2,）,）,是,是,国,国,民,民,经,经,济,济,持,持,续,续,发,发,展,展,的,的,基,基,础,础,，,，,3,）,）,是,是,工,工,业,业,化,化,、,、,现,现,代,代,化,化,建,建,设,设,的,的,发,发,动,动,机,机,和,和,动,动,力,源,源,，,，,4,）,）,是,是,在,在,国,国,际,际,竞,竞,争,争,中,中,取,取,胜,胜,的,的,法,法,宝,宝,，,，,5,）,）,是,是,技,技,术,术,进,进,步,步,的,的,主,主,要,要,舞,舞,台,台,，,，,6,）,）,是,是,提,提,高,高,人,人,均,均,收,收,入,入,的,的,财,财,源,源,、,、,国,国,防,防,安,安,全,全,的,的,保,障,障,、,、,发,发,展,展,现,现,代,代,文,文,明,明,的,的,物,物,质,质,基,基,础,础,。,。,11/10/2022,27,知,识,识,经,经,济,济,与,与,制,制,造,造,业,业,11/10/2022,28,以,微,微,见,见,著,著,精,精,密,密,化,化,是,是,机,机,械,械,制,制,造,造,发,发,展,展,的,的,核,核,心,心,11/10/2022,29,以,微,微,见,见,著,著,精,精,密,密,化,化,是,是,机,机,械,械,制,制,造,造,发,发,展,展,的,的,核,核,心,心,1.20,世,世,纪,纪,的,的,三,三,个,个,重,重,大,大,科,科,学,学,成,成,就,就,都,都,是,是,“,“,以,以,微,微,见,见,著,著,”,”,2.,信,信,息,息,产,产,业,业,的,的,基,基,础,础,是,是,微,微,电,电,子,子,芯,芯,片,片,制,制,造,造,3.,加,加,工,工,精,精,度,度,及,及,其,其,发,发,展,展,4.,现,现,代,代,超,超,精,精,密,密,机,机,械,械,对,对,精,精,度,度,的,的,要,要,求,求,5.,细,细,微,微,与,与,纳,纳,米,米,加,加,工,工,技,技,术,术,可,可,达,达,的,的,水,水,平,平,6.,微,微,机,机,电,电,系,系,统,统,（,（MEMS,）,）,的,的,重,重,大,大,意,意,义,义,7.,各,各,国,国,对,对MEMS,研,研,究,究,的,的,关,关,注,注,11/10/2022,30,20世,纪,纪的三,个,个重大,科,科学成,就,就都是“,以,以微见,著,著”(1),1.量,子,子力学,1900年，,普,普朗克,依,依据黑,体,体辐射,实,实验而,提,提出量,子,子假说,，,，后与,玻,玻尔、,薛,薛定谔,等,等人于1925年建,立,立量子,力,力学。,解,解决了,波,波粒二,重,重性问,题,题：在,原,原子尺,度,度下，,粒,粒子的,能,能量与,波,波动的,频,频率成,正,正比，,动,动量与,波,波长成,反,反比。,2.相,对,对论,1,)狭义,相,相对论：1905年,，,，爱因,斯,斯坦在,迈,迈克尔,逊,逊测量,光,光速的,基,基础上,，,，提出,了,了狭义,相,相对论,，,，预示,了,了原子,能,能的巨,大,大潜力,：,：,E=mc,2,E ,能,能量,，,，m, 质,量,量，c,光,光速,2)广,义,义相对,论,论：1915年,提,提出广,义,义相对,论,论，揭,示,示了时,间,间、空,间,间、物,质,质和运,动,动的普,遍,遍规律,。,。,11/10/2022,31,20世,纪,纪的三,个,个重大,科,科学成,就,就都是“,以,以微见,著,著”(2),3.DNA（,脱,脱氧核,糖,糖核酸,）,）双螺,旋,旋结构,1)1953,年,年沃森,和,和克里,克,克发现,生,生物大,分,分子是,由,由DNA组成,，,，其结,构,构是双,螺,螺旋结,构,构，遗,传,传密码,存,存在于DNA,中,中（称,为,为,基因）。,2)1973,年,年美国,的,的科恩,和,和博耶,演,演示了,世,世界上,第,第一例DNA,分,分子重,组,组，打开,了,了理解,生,生命奥,秘,秘的大,门,门，1973,年,年成为,人,人类进,入,入信息,时,时代的,标,标志。,3)1997,年,年英,国,国成,功,功地,用,用体,细,细胞克隆,技,技术培养,出,出羊,“,“多,莉,莉”,，,，第,一,一次,实,实现,了,了生,命,命的,复,复制,。,。,11/10/2022,32,现代,超,超精,密,密机,械,械对,精,精度,的,的要,求,求,11/10/2022,33,采用硅微,工,工艺刻蚀,制,制造的,微,微机械手,11/10/2022,34,加工精度,及,及其发展,1车、,铣,铣,2磨,3CNC机床,4研磨,、,、工具磨,5光学,磨,磨、金刚,石,石车、磨,6金刚,石,石超精车,、,、磨、,电,电解,加工,7衍射,光,光栅刻线,机,机,8电子,束,束、离子,束,束、X射,线,线,9分子,束,束生长、,离,离子注,10 ,扫,扫描隧,道,道技术,11/10/2022,35,细微与纳,米,米加工技,术,术可达的,水,水平,11/10/2022,36,以综见著,自动化,是,是机械工,程,程发展的,途,途径,11/10/2022,37,以综见著综合化,是,是机械工,程,程发展的,途,途径,1.自动,化,化是机械,工,工程综合,化,化的核心,和,和目标,2.机电,一,一体化工,程,程(Mechatronic Engineering）是高,技,技术装备,的,的基础,3.先进,制,制造系统,以,以综合（,集,集成、整,合,合）为手,段,段,4.特种,加,加工技术,与,与装备是,典,典型的综,合,合,技术与装,备,备,11/10/2022,38,自动化是机,械,械工程综,合,合化的核心,和,和目标,1.自动控,制,制基础理论,的,的发展,1）经典控,制,制论,2）现代控,制,制论,3）大系统,控,控制论（智,能,能控制论）,2.当前工,程,程控制论的,前,前沿,3.制造中,的,的自动化技,术,术,11/10/2022,39,工程控制论,的,的前沿,1. “非,”,”:2.,“,“智”:,1) 非线,性,性1) 智能系,统,统,2) 非定,常,常2) 智能控,制,制,3) 非经,典,典3) 智能优,化,化,4) 非一,般,般,5) 非对,称,称,6) 非平,衡,衡,11/10/2022,40,制造中的自,动,动化技术,1.CAD/CAM技,术,术(包括CAT/CAE/-CAX),2.数字控,制,制技术,3.机电一,体,体化技术(,包,包括光、液,、,、气),4.传感器,与,与测试技术,5.伺服驱,动,动系统技术,6.自动机,技,技术(包括,输,输送、存储,、,、装卸及机,器,器人),7.加工、,装,装配和检验,中,中的自动化,技,技术,8.制造系,统,统技术,9.管理信,息,息化技术,10.回收,与,与维修中的,自,自动化技术,结论：制造,自,自动化技术,的,的基础是数,字,字技术,11/10/2022,41,机电一体化,工,工程是高,技,技术装备的,基,基础,1. 微电,子,子芯片制造,2. 光电,子,子器件制造,3. 自动,化,化设备制造,4. 仪器,仪,仪表、医疗,、,、生物、,环,环保,等高技术设,备,备,5. 新型,机,机械设备,11/10/2022,42,信息产业的,基,基础是微电,子,子芯片制造,莫尔规律：一片硅片,上,上的晶体管,数,数（集成度,）,），每隔1824个,月,月翻一番，,预,预计这一规,律,律还要持续10-15,年,年。,微电子芯片,功,功能的增长,情,情况：,芯片上的微,刻,刻技术(纳,米,米加工技术),生物芯片：比现有的,芯,芯片体积缩,小,小50倍，,速,速度快100倍，智能,化,化程度更高,。,。,11/10/2022,43,关,于,于,微,微,电,电,子,子,芯,芯,片,片,制,制,造,造(1),1.,巨,巨,大,大,的,的,投,投,资,资,建,一,一,座,座,生,生,产,产1000,兆,兆,位,位,存,存,储,储,器,器,的,的,芯,芯,片,片,制,制,造,造,厂,厂,，,，,需,需,要,要,投,投,资,资150,亿,亿,美,美,元,元,。,。,2.,我,我,国,国,的,的,出,出,路,路,1,）,）,美,美,国,国,德,德,克,克,萨,萨,斯,斯,仪,仪,器,器,公,公,司,司,已,已,设,设,计,计,出,出,一,一,套,套3000,万,万,美,元,元,的,的,装,装,置,置,，,，,称,称,为,为MMST,（,（,微,微,电,电,子,子,生,生,产,产,科,科,学,学,技,技,术,）,）,，,，,其,其,生,生,产,产,能,能,力,力,可,可,与,与10,亿,亿,美,美,元,元,的,的,工,工,厂,厂,相,相,比,比,。,。,2,）,）,建,建,小,小,规,规,模,模,而,而,有,有,效,效,益,益,的,的,专,专,用,用,集,集,成,成,电,电,路,路,（,（ASIC,）,）,生,产,产,厂,厂,。,。,3,）,）,起,起,步,步,逐,逐,一,一,研,研,制,制,制,制,造,造,芯,芯,片,片,的,的,有,有,关,关,设,设,备,备,。,。,11/10/2022,44,关,于,于,微,微,电,电,子,子,芯,芯,片,片,制,制,造,造(2),3.,当,当,前,前,的,的,芯,芯,片,片,制,制,造,造,设,设,备,备,1),当,当,前,前,“,“,三,三,超,超,”,”,（,（,超,超,净,净,、,、,超,超,纯,纯,、,、,超,超,精,精,加,加,工,工,）,）,的,的,水,水,平,平,(1),超,超,净,净,：,：,尘,尘,埃,埃,颗,颗,粒,粒,直,直,径,径0.1,微,微,米,米,颗,颗,粒,粒,数,数0.1,个,个/,立,立,方,方,英,英,尺,尺,空,空,气,气,(2),超,超,纯,纯,：,：,有,有,害,害,杂,杂,质,质,含,含,量,量,达,达,到,到ppb(,十,十,亿,亿,分,分,之,之,一,一),(3),超,超,精,精,加,加,工,工,：,：,钠,钠,米,米,级,级,2),重,重,要,要,的,的,设,设,备,备,(,1),深,深,紫,紫,外,外,线,线,曝,曝,光,光+,相,相,移,移,掩,掩,膜,膜,技,技,术,术,，,，,达,达0.30.35,微,微,米,米,(2),准,准,分,分,子,子,激,激,光,光,光,光,源,源+,相,相,移,移,掩,掩,膜,膜,技,技,术,术,，,，,达,达0.180.25,微,微,米,米,(3),电,电,子,子,束,束,和,和X,射,射,线,线,曝,曝,光,光,技,技,术,术,，,，,达,达0.010.04,微,微,米,米,(4),超,超,薄,薄,层,层,淀,淀,积,积,（,（,分,分,子,子,束,束,外,外,延,延,和,和,化,化,学,学,气,气,相,相,淀,淀,积,积,）,）,，,，,达,达,原,原,子,子,级,级,纳,纳,米,级,级,(5),其,其,他,他,设,设,备,备,（,（,各,各,种,种,干,干,法,法,刻,刻,蚀,蚀,设,设,备,备,，,，,大,大,束,束,流,流,和,和,低,低,能,能,离,离,子,子,注,注,入,入,精,精,密,密,掺,杂,杂,设,设,备,备,，,，,浅,浅,结,结,欧,欧,姆,姆,接,接,触,触,和,和,多,多,层,层,布,布,线,线,加,加,工,工,设,设,备,备,、,、,超,超,纯,纯,材,材,料,料,制,制,备,、,、,超,超,净,净,封,封,装,装,、,、,测,测,试,试,设,设,备,备,等,等,）,）,11/10/2022,45,重,要,要,的,的,新,新,型,型,机,机,械,械,产,产,业,业,（,不,不,包,包,括,括,车,车,辆,辆,、,、,航,航,空,空,、,、,航,航,天,天,、,、,船,船,舶,舶,、,、,兵,兵,器,器,、,、,核,核,工,工,业,业,）,）,1.,电,电,动,动,车,车,辆,辆,产,产,业,业,2.,计,计,算,算,机,机,数,数,控,控,机,机,床,床,产,产,业,业,（,（,这,这,是,是,基,基,础,础,产,产,业,业,）,）,3.,工,工,业,业,机,机,器,器,人,人,产,产,业,业(,包,包,括,括,运,运,输,输,、,、,检,检,测,测,、,、,存,存,储,储),4.,超,超,精,精,密,密,机,机,械,械,产,产,业,业,（,（,特,特,别,别,是,是,微,微,机,机,电,电,系,系,统,统,设,设,备,备,）,）,5.,特,特,种,种,加,加,工,工,设,设,备,备,产,产,业,业(,包,包,括,括,快,快,速,速,成,成,形,形,、,、,表,表,面,面,技,技,术,术,、,、,特,特,种,种,材,料,料,加,加,工,工,等,等,设,设,备,备),6.,现,现,代,代,工,工,程,程,机,机,械,械,设,设,备,备,产,产,业,业,7.,现,现,代,代,农,农,业,业,机,机,械,械,设,设,备,备,产,产,业,业,8.,现,现,代,代,医,医,疗,疗,机,机,械,械,设,设,备,备,产,产,业,业,9.,新,新,型,型,交,交,通,通,工,工,具,具,产,产,业,业,（,（,包,包,括,括,磁,磁,悬,悬,浮,浮,列,列,车,车,、,、,太,太,阳,阳,能,能,车,车,辆,辆,绿,色,色,汽,汽,车,车,、,、,微,微,型,型,飞,飞,行,行,器,器,）,）,10.,现,现,代,代,家,家,用,用,电,电,器,器,产,产,业,业,11/10/2022,46,特,种,种,加,加,工,工,技,技,术,术,与,与,装,装,备,备,是,是,典,典,型,型,的,的,综,综,合,合,技,技,术,术,与,与,装,装,备,备,1.,电,电,火,火,花,花,加,加,工,工,2.,电,电,化,化,学,学,加,加,工,工,3.,激,激,光,光,加,加,工,工,4.,高,高,能,能,束,束,加,加,工,工,5.,其,其,它,它特,种,种加,工,工(,喷,喷丸,加,加工,、,、喷,射,射水,加工,、,、表,面,面喷,涂,涂、,电,电铸,、,、光,刻,刻等),6.,增,增,材,材制,造,造（,包,包括,快,快速,成,成形,）,）,11/10/2022,47,先进,制,制造,系,系统,以,以综,合,合为,手,手段(一),近二十年,来,来，世界,各,各国共提,出,出数十种,先,先进制造,系,系统，其,中,中较重要,的,的有38,种,种,：,(1)CAD/CAM/CAE(计,算,算机辅助,设,设计/计,算机辅助,制,制造/计,算,算机辅助,工,工程);,(2)成,组,组技术(Group Technology)(GT);,(3),全面质量,管,管理(TotalQuality,Manufacturing)(TQM);,(4)材,料,料需求计,划,划(Material Requisite,Planning)(MRP-I);,11/10/2022,48,先进制造,系,系统(续),(5)制,造,造资源计,划,划(ManufacturingResourcePlanning)(MRP-II);,(6)柔,性,性制造系,统,统(Flexible ManufacturingSystem)(FMS);,(7)准,时,时生产制(Just InTime) (JIT);,(8)计,算,算机辅助,工,工艺规划,（,（CAPP);,11/10/2022,49,先进制造,系,系统(续),(9),为,为了制,造,造的(装,配,配的，试,验,验的,)设计,(DFMA,DFA,DFT,DFX);,(10),计算机集,成,成制造系,统,统(Computer Integrated,Manufacturing System)（CIMS);,(11),用户驱动,生,生产(CustomerDriven,Production)(CDP);,(12),企,企业重组(Business Reengineering)(BR);,(13),并,并行工程(ConcurrentEngineering)(CE);,11/10/2022,50,先进制造,系,系统(续),(14),环境友好,生,生产(Environment Friendly,Manufacturing)(EFM);,(15),精,精益生产(Lean Production)(LP);,(16),敏,敏捷制造(Agile Manufacturing)(AM);,(17),多,多智能体,制,制造系统(Multi-Agent,Manufacturing System)(MAMS);,11/10/2022,51,先进制,造,造系统(续),(18)虚拟,制,制造(Virtual Manufacturing)(VM);,(19),增广现,实,实制造(Augmented Reality,Manufacturing)(ARM);,(20)协同,制,制造(Holonic Manufacturing)(HM);,(21)生物,型,型制造(BiologicalManufacturing)(BM);,(22)寿命,周,周期工,程,程(LifeCycleEngineering)(LCE);,(23)绿色,制,制造(GreenManufacturing)(GM);,11/10/2022,52,先进制,造,造系统(续),(24)网络,合,合作制,造,造(Network-Collaborative,Manufacturing)(NCM);,(25)遥远,制,制造(RemoteManufacturing)(RM);,(26)全面,生,生产维,护,护(Total Production,Maintenance)(TPM);,(27)开放,结,结构制,造,造系统(OpenArchitecture,Manufacturing System)(OAMS);,(28)智能,制,制造(IntelligentManufacturing)(IM);,11/10/2022,53,先进制,造,造系统(续),(29),分形企,业,业(FractalEnterprise)(FE);,(30)预计,生,生产改,进,进系统(Pre-PlannedProduct,Improvementsystem)(P,3,IS);,(31)企业,资,资源计,划,划(EnterpriseResource,Planning)(ERP);,(33)快速,原,原型制,造,造(Rapid Prototype,Manufacturing)(RPM);,(34)自组,织,织生产,系,系统(Self-OrganisedProduction,System)(SOPS);,11/10/2022,54,先进制,造,造系统(续),(35)可重,组,组制造,系,系统(Reconfigurable,Manufacturing System)(RCMS);,(36),大规模,定,定制(Mass Customization)(MC);,(37)全球,制,制造(GlobalManufacturing)(GM);,(38)下一,代,代制造,系,系统(Next Generation,Manufacturing System)(NGMS),11/10/2022,55,先进制,造,造系统,以,以综合,为,为手段(二),各种先,进,进制造,系,系统建,模,模用的,数,数学方,法,法多达40多,种,种，如,：,：,(,1)专,家,家系统(ExpertSystem)(Knowledge,BasedSystem)(ES);,(2),模,模式识,别,别(PatternRecognition)(PR);,(3)图论(Graph Theory)(GT);,(4)相似,理,理论(Similarity Theory)(ST);,(5),优化理论(Optimization Theory)(OT);,11/10/2022,56,制造系统建,模,模的数学方,法,法(续),(6),博弈论(Game Theory)(GM);,(7),时,时间序列分,析,析(Time Series Analysis)(TSA);,(8),小,小波理论(Wavelet Theory)(WT);,(9),制,制造几何(Manufacturing Geometry)(MG);,(10)样,条,条理论(SplineTheory)(ST);,(11)逆,向,向工程(Reverse Engineering)(RE);,(12)计,算,算机视觉(Computer Vision)(CV);,(13)自,然,然语言理解(Nature Language,Processing)(NLP);,11/10/2022,57,制造,系,系统,建,建模,的,的数,学,学方,法,法(,续,续),(14),知,知识,表,表示(KnowledgeRepresentation)(KR);,(15),启,启发,搜,搜索(HeuristicSearch)(HS);,(,16)基,于,于约,束,束的,搜,搜索(ConstraintBased,Search)(CBS);,(17),可信,度,度理,论,论(ConfidenceTheory)(CT);,(18),定,定性,推,推理(QualitativeReasoning)(QR);,(19),推,推理,技,技术(ReasoningTechniques)(RT);,11/10/2022,58,制造,系,系统,建,建模,的,的数,学,学方,法,法(,续,续),(20),机器,学,学习(MachineLearning)(McL);,(21),机,机器,证,证明(MachineProving)(MP);,(22),多,多值,逻,逻辑(MultipleLogic)(ML);,(23),模,模糊,数,数学(FuzzyMathematics)(FM);,(24),神,神经,网,网络(NeuralNetwork)(NN);,(25)Petri网,络,络(PetriNetwork)(PN);,11/10/2022,59,制造,系,系统,建,建模,的,的数,学,学方,法,法(,续,续),(26),免疫,网,网络(ImmuneNetwork)(IN);,(27),基,基因,算,算法(GeneticAlgorithm)GA);,(28),人,人工,生,生命(ArtificialLife)(AL);,(29),联,联想,记,记忆(AssociativeMemory)(AM);,(30),黑,黑板,结,结构(BlackboardArchitecture)(BA);,(31),多,多智,能,能体,系,系统(Multi-AgentSystems)(MAS);,11/10/2022,60,制,造,造,系,系,统,统,建,建,模,模,的,的,数,数,学,学,方,方,法,法(,续,续),(32),成,组,组,技,技,术,术(GroupTechnology)(GT);,(33),并,并,行,行,工,工,程,程(ConcurrentEngineering)(CN);,(34),生,生,物,物,制,制,造,造,计,计,算,算(BiologicalManufacturing,Computation)(BMC);,(35)Holonic,制,制,造,造,计,计,算,算(HolonicManufacturing,Computation)(HMC);,(36),非,非,经,经,典,典,控,控,制,制,论,论(Non-ClassicalControl,Theory)(NCCT);,(37),运,运,筹,筹,学,学(OperationsResearch)(OR);,11/10/2022,61,制,造,造,系,系,统,统,建,建,模,模,的,的,数,数,学,学,方,方,法,法(,续,续),(38),系,统,统,工,工,程,程(SystemEngineering)(SE);,(39),模,模,拟,拟,退,退,火,火(SimulatedAnnealing)(SA);,(40),组,组,合,合,数,数,学,学(ConbinatorialMathematics)(CM);,(41),分,分,形,形,与,与,分,分,维,维(FractalTheory)(FT);,(42),混,混,沌,沌,理,理,论,论(ChaosTheory)(CT);,(43),非,非,线,线,性,性,数,数,学,学(NonlinearMathematics)(NM);,(44),网,网,络,络,数,数,学,学(NetworkMathematics)(NtM),(45),智,智,能,能,数,数,学,学(IntelligentMathematics)(IM);,11/10/2022,62,以网见,著,著,信息化,是,是机械,工,工程发,展,展的急,需,需,11/10/2022,63,以网见,著,著,网络化,是,是机械,工,工程发,展,展的急,需,需,1.三,个,个时代,的,的产业,特,特征,2.网,络,络经济,的,的特点,3.我,国,国信息,产,产业驶,上,上高速,路,路,4.信,息,息化、,网,网络化,产,产品,5.信,息,息产业,所,所需的,设,设备,6.信,息,息网络,服,服务设,备,备,11/10/2022,64,三个,时,时代,的,的产,业,业特,征,征,11/10/2022,65,网络,经,经济,的,的特,点,点,1.,没,没,有,有旧,经,经济,的,的衰,退,退和,通,通货,膨,膨胀,的,的周,期,期性,；,；,2.,知,知,识,识分,子,子将,成,成为,新,新经,济,济时,代,代的,主,主体,，,，社,会,会结,构,构发,生,生变,化,化；,3.,企,企,业,业发,展,展将,是,是知,识,识资,本,本重,于,于物,质,质资,本,本；,4.,人,人,才,才是,知,知识,资,资本,的,的核,心,心；,5.,企,企,业,业的,利,利润,主,主要,来,来自,于,于科,技,技创,新,新；,6.,虚,虚,拟,拟企,业,业、,敏,敏捷,制,制造,、,、企,业,业动,态,态联,盟,盟、,供,供应,链,链等,迅,迅速,发,发,展，,企,企业,对,对市,场,场的,响,响应,越,越来,越,越快,；,；,7.,经,经,营,营具,有,有全,球,球性,，,，电,子,子商,务,务成,为,为经,营,营的,主,主要,形,形式,；,；,8.,商,商,品,品质,量,量越,来,来越,高,高、,价,价格,越,越来,越,越低,、,、服,务,务越,来,来越,好,好；,9.,顾,顾,客,客参,与,与设,计,计与,制,制造,，,，商,品,品个,性,性化,；,；,10.人,们,们生,活,活方,式,式变,化,化，,消,消费,结,结构,变,变化,：,：由,吃,吃、,穿,穿为,主,主转,为,为,住、,用,用、,休,休闲,，,，非,物,物质,消,消费,占,占总,消,消费,的,的50%,以,以上,。,。,11/10/2022,66,全球,首,首富,比,比尔,盖,茨,茨,1),比,比尔,盖,茨,茨1973年,（,（19岁,）,）离,开,开哈,佛,佛大,学,学从,商,商,1975,年,年以5000,美,美元,资,资本,创,创办,微,微软,，,，抓,住,住信,息,息技,术,术的,关,关键,操,作,作系,统,统来,发,发展,企,企业,到1987,年,年成,为,为亿,万,万富,翁,翁，1994,年,年成,为,为世,界,界首,富,富，,现,现已,连,连续,九,九年,居,居首,位,位。,2福布,斯,斯环球商,业,业与金融,杂志（2003,）,）报道，,盖,盖茨的个,人,人财产为410亿,美,美元，比,前,前一年减,少,少了100多亿美,元,元。但比,第,第二名沃,伦,伦.巴菲,特,特还是领,先,先很多（,沃,沃伦.巴,菲,菲特的个,人,人净资产,为,为305,亿,亿美元,去,去年为350亿美,元,元） 。,11/10/2022,67,我国信息,产,产业已驶,上,上高速路,（,（1）,(1)“九,五,五”期间,我,我国信息,产,产业年平,均,均增长速,度,度达到31.4%,，,，2000年中国,信,信息产业,总,总产值突,破,破了1万,亿,亿元,已,已成为工,业,业经济的,第,第一支柱,。,。2002年信息,产,产业总产,值,值1.4,万,万亿元。,(2)2002,年,年8月统,计,计,我国,家,家庭拥有,电,电脑900多万台,普及率,达,达18.3%。,(3)彩,电,电2002年生产5000,万,万台，出,口,口彩电1800万,台,台，均居,世,世界第一,。,。,(4)2002,年,年11,月,月,底,底,，,，,固,固,定,定,、,、,移,移,动,动,电,电,话,话,总,总,数,数4.1299,亿,亿,户,户,，,，,其,其,中,中,固,固,定,定,电,电,话,话,达,达,到,到2.1268,亿,亿,户,户(,较,较,上,上,年,年,增,增,加,加3231,万,万,户,户),移,移,动,动,电,电,话,话,达,达,到,到2.0031,亿,亿,户,户(,较,较,上,上,年,年,增,增,加,加5509,万,万,户,户),已,已,大,大,大,大,超,超,过,过,美,美,国,国,居,居,世,世,界,界,第,第,一,一,位,位,。,。,11/10/2022,68,我,国,国,信,信,息,息,产,产,业,业,已,已,驶,驶,上,上,高,高,速,速,路,路,（,（2,）,）,（5,）,）2000,年,年,上,上,网,网,户,户,数,数,为,为2250,万,万,户,户,，,，2001,年,年,为,为,4000,万,万,户,户,，,，2002,年,年11,月,月,底,底,为,为4829,万,万,户,户,预,预,计,计,2,（6）目前我国手机年生产能力是2亿部，2003年统计, 国内月销售量达500万部。,（7）十五期间，,中国的信息产业继续保持20%的高速增长,，,市场规模比2000年翻一番，固定、移动电话网规模容量将跃居世界第一位，电话用户总数达到5亿户，全国电话普及率达到40%。到2010年，信息产业市场规模再翻一番。也就是说，,未来十年，信息产业将翻两番。,11/10/2022,69,机械工业在,信,信息化中做,什,什么(1),1，传统产,品,品信息化,今天的汽,车,车要带e,2，用信息,技,技术、高新,技,技术改造传,统,统,产业,先进制造,模,模式与管理,模,模式,3，传统产,品,品转为信息,产,产品,诺基亚的,神,神话,门锁的变,化,化,11/10/2022,70,机械工业在,信,信息化中做,什,什么(2),4，开拓新,的,的信息产品,日本的“,法,法比”机器,人,人宠物,5，信息产,业,业的制造设,备,备,芯片制造,所,所需的设备,6，信息化,服,服务设备及,其,其制造设备,电子束、,离,离子束、激,光,光束等设备,7，制造业,所,所需的软件,11/10/2022,71,诺基亚的神,话,话,1. 芬兰,的,的诺基亚公,司,司原是生产,橡,橡胶鞋的工,厂,厂， 后来,引,引进,信 息技术,，,，转变到生,产,产手机的公,司,司。2000年销售的,手,手,机占 领全,球,球市场的37%。,2. 诺基,亚,亚现在全球,有,有雇员54000名，,其,其中22000人在芬,兰,兰，,另有20000人在芬,兰,兰依附诺基,亚,亚而工作。,3. 2000年3月,诺,诺基亚的市,值,值达3000亿美元，,超,超过欧 洲,的,的任,何公司。20