先进制造技术及发展31

,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,*,先进制造技术及发展,东北石油大学,机电工程系 杨松山,先进制造,技,技术概,述,述,21世纪,科,科学技术,发,发展的总,趋,趋势,中国制造,业,业成就及,其,其重大意,义,义,2,1,3,4,制造业面,临,临的竞争,和,和挑战,制造技术,的,的发展,制造的概,念,念,5,先进制造,技,技术,6,1.1,制,制造概念,制造（Manufacturing):,是人类所,有,有经济活,动,动的基石,，,，是人类,历,历史发展,和,和文明进,步,步的动力,。,。,狭义：是机电,产,产品的机,械,械加工工,艺,艺过程,广义：国际生,产,产工程学,会,会1990年定义,：,：,制造是涉,及,及制造工,业,业中产品,设,设计、物,料,料选择、,生,生产计划,、,、生产过,程,程、质量,保,保证、经,营,营管理、,市,市场销售,和,和服务的,一,一系列相,关,关活动和,工,工作的总,称,称。,Manufacturing is seriesofinterrelatedactivitiesandoperationsinvolvingthe design，planning，production，qualityassurance,，,，managementandmarketing of theproductsofthemanufacturingindustries。,1、制,造,造,制造技,术,术（ManufacturingTechnology),按照人,们,们所需,的,的目的,，,，运用,知,知识和,技,技能，,利,利用客,观,观物资,和,和工具,，,，将原,材,材料物,化,化为人,类,类所需,产,产品的,工,工程技,术,术。即,：,：使原,材,材料转,换,换为产,品,品的一,系,系列技,术,术的总,称,称。,制造过,程,程,产品从,设,设计、,生,生产、,使,使用、,维,维修、,报,报废、,回,回收等,的,的全过,程,程，也,称,称为产,品,品生命,周,周期。,制造业,将制造,资,资源（,物,物料、,能,能源、,设,设备、,工,工具、,资,资金、,信,信息、,人,人力等,）,）利用,制,制造技,术,术，通,过,过制造,过,过程，,转,转化为,供,供人们,使,使用或,利,利用的,工,工业品,或,或生活,消,消费品,的,的行业,。,。,1.2,制,制造,系,系统,制造系,统,统是制,造,造业的,基,基本组,成,成实体,。,。,结构：是制造,过,过程所,涉,涉及的,硬,硬件（,物,物料、,设,设备、,工,工具、,能,能源等,）,）、软,件,件（制,造,造理论,、,、工艺,、,、信息,等,等）及,人,人员所,组,组成的,具,具有特,定,定功能,的,的有机,整,整体。,功能：输入制,造,造系统,的,的资源,（,（原材,料,料、能,源,源、信,息,息、人,力,力.）通,过,过制造,过,过程输,出,出产品,。,。,过程：制造生,产,产的运,行,行过程,，,，包括,市,市场分,析,析、产,品,品设计,、,、工艺,规,规划、,制,制造装,配,配、检,验,验出厂,、,、产品,销,销售、,售,售后服,务,务、报,废,废、回,收,收、再,利,利用等,。,。,2.1,制,制造,创,创造了,人,人类,2.2,制,制造,业,业发展,历,历程,2.3,制,制造,业,业发展,的,的教训,2.4,制,制造,业,业是产,业,业革命,的,的生力,军,军,2、制,造,造技术,的,的发展,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,制造并,使,使用工,具,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160,万,万年前,即,即开始,用,用火，,石,石料开,采,采和加,工,工，形,成,成了原,始,始制造,业,业。饮,食,食改善,促,促进了,脑,脑的发,展,展。200万,年,年前的,猿,猿人,脑,脑容量,约,约为700毫,升,升，100万,年,年前的,直,直立人,脑,脑容量,约,约为1000,毫,毫升，50万,年,年前增,加,加到1200,毫,毫升，1929年发,现,现的57万年,前,前的北,京,京（直,立,立）猿,人,人为1050,毫,毫升，,而,而现,代,代人的,脑,脑容量,平,平均为1450毫升,，,，现代,人,人的大,脑,脑皮层,褶,褶皱面,积,积为1700-2200,平,平方厘,米,米，是,黑,黑猩猩,的,的3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,工具开,始,始的。,动,动物所,做,做的事,情,情最多,是,是收集,而人,则,则从事,生,生产。,”,”,2.1,制,制造,业,业创造,了,了人类,1）用,机,机器代,替,替手工,，,，从作,坊,坊形成,工,工厂,19世,纪,纪机器,在,在英国,诞,诞生，,先,先后传,人,人法国,、,、德国,和,和美国,。,。,2）从单件,生,生产方式发,展,展成大量生,产,产方式,泰勒：以劳,动,动分工和计,件,件工资制为,基,基础的科学,管,管理。,福特：零件,互,互换技术，1913年,建,建立了具有,划,划时代意义,的,的汽车装配,生,生产线。,3）柔性化,、,、集成化、,智,智能化和网,络,络化的现代,制,制造技术,柔性制造系,统,统、计算机,集,集成制造系,统,统、网络化,制,制造、智能,制,制造系统、,及,及时生产、,精,精良生产、,敏,敏捷制造,2.2 制,造,造业发展的,历,历程,2.3 制,造,造业是产业,革,革命的主力,军,军,一、第一,次,次产业革命,：,：1733-1878,蒸汽革命,1）产业革,命,命的标志：,瓦,瓦特发明的,蒸,蒸汽机。,2）英国的,制,制造业孕育,和,和实现了瓦,特,特的发明,3）制造业,和,和瓦特的发,明,明推动了热,力,力学理论,的诞生。,二、第二次,产,产业革命：1879-1945,电气革命,1）产业革,命,命的标志：,电,电灯（爱迪,生,生）、电话,（,（贝尔）、,电,电机（西门,子,子）等电气,化,化产品。,2）制造业,开,开始了电的,应,应用，而后,才,才有麦克斯,韦,韦电动力学,理,理论的诞生,。,。,3）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,雷达、合成,孔,孔径、微波,成,成像、卫星,通,通信、宇宙,微,微波探测等,技,技术的发展,。,。,4）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,子场论的创,立,立。,三、第三次,产,产业革命：1945-1972,电子革命,1）产业革,命,命的标志：,原,原子弹（1945）、,电,电子计算机,（,（1946,）,）、晶体管,（,（1948,）,）、集成电,路,路、微电子,技,技术等。,2）微电子,制,制造技术开,创,创了全新的,信,信息化时代,。,。,四、第四次,产,产业革命：1973-,高新技术产,业,业革命,1）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,一,一代通信产,品,品、新一代,汽,汽车、磁悬,浮,浮列车、新,一,一代飞机、,机,机器人、生,物,物工程产品,、,、新一代药,物,物、绿色食,品,品、转基因,产,产品等等。,2）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,射,射、化学沉,积,积、光刻、,表,表面贴装、,自,自动化组装,、,、纳米器件,制,制造工艺。,3、二十一,世,世纪科学技,术,术的发展,3.1 中,心,心科学技术,的,的转移,1）信息科,学,学技术,信息科学目,前,前是发展的,高,高峰期，预,计,计其中心科,学,学技术的地,位,位还可持续,四,四十年。,2）生命科,学,学技术,现在已开始,注,注重其发展,与,与应用，预,计,计21世纪30年代开,始,始逐步转变,为,为中心科学,技,技术。,3）认知科,学,学技术,智能化趋势,现,现已显露，,预,预计21世,纪,纪70年代,开,开始将成为,科,科学技术发,展,展的中心,3.2 世,界,界科技中心,（,（地区或国,家,家）的转移,中国（公元3世,纪,纪公元13世纪),意大利（1540,年,年1610年）,英国（1660,年,年1730年）,法国（1770,年,年1830年）,德国（1810,年,年1920年）,美国（1920年,）,）,可能转向,东,东方（日,本,本、中国,）,）,3.3,高,高新技术,及,及其产业,领,领域,1)信息科学,技,技术（包,括,括微电子,、,、光电子,科,科学技术,）,）,2)生物,科,科学技术,（,（包括生,命,命科学技,术,术）,3)新能,源,源科学技,术,术（包括,核,核能科学,技,技术）,4)新材,料,料科学技,术,术（包括,纳,纳米科学,技,技术）,5)环境,科,科学技术,（,（包括地,球,球科学技,术,术）,6)航空,航,航天科学,技,技术（包,括,括军事科,学,学技术）,7)海洋,科,科学技术,（,（包括地,球,球科学技,术,术）,8)先进制造,科,科学技术,（,（包括微,机,机电系统,科,科学技术,）,）,(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,）,）,科学,物质科学,生命科学,技术,信息技术,生物技术,纳米技术,3.4,二,二十一世,纪,纪改变人,类,类的科学,与,与技术,从科学到,技,技术发明,科学发明,年份,技术发明,年份,孕育过程(年）,电磁感应原理,1831,发电机,1872,41,内燃机原理,1862,汽油内燃机,1883,21,电磁波通讯原理,1895,公众广播电台,1921,26,喷气推进原理,1906,喷气发动机,1935,29,雷达原理,1925,制出雷达,1935,10,青霉素原理,1928,制出青霉素,1943,15,铀核裂变,1938,制出原子弹,1945,7,发现半导体,1948,半导体收音机,1954,6,集成电路设计思想,1952,单片集成电路,1959,7,光纤通信原理,1966,光纤电缆,1970,4,无线移动通信设想,1974,蜂窝移动电话,1978,4,多媒体设想,1987,多媒体电脑,1991,4,新一代设计芯片,90年代,新一代芯片,90年代,1.5,20世纪,改,改变世界,的,的重要机,电,电产品,序,产品,发明时间（年）,发明者,1,汽车,1885/1903,德国奔驰/美国福特,2,飞机,1903,美国莱特兄弟,3,火箭,1903,俄国齐奥尔科夫斯基,4,电冰箱,1917,美国,5,电影机,1919/36,德国福格特,6,电视机,1927/40,美国贝尔,7,喷气发动机,1937,英国惠特尔,8,原子弹,1945,美国 日本,9,计算机,1946,美国 莫切利埃克特,10,晶体管,1948,美国肖克利,11,核电站,1951,美国,12,数控机床,1951,美国MIT,13,氢弹,1952,美国特勒,20世纪,改,改变世界,的,的重要机,电,电产品,序,产品,发明时间（年）,发明者,14,机器人,1954,美国戴沃尔,15,人造卫星,1957,苏联,16,宇宙飞船,1961,苏联加加林,17,飞船登月,1969,美国阿波罗,18,载人航天飞机,1977,美国,19,磁悬浮列车,1965,日本 时速400500公里/时,20,光纤通信设备,1968,美国,21,芯片,1971/1999,美国intel 950万晶体管/片,22,扫描隧道显微镜,1986,日本工业技术院,23,掌上电脑,1992,美国APPLE newton,24,手机,90年代初,美国,25,信息高速公路,1993,美国 national inf