第6章现代制造科学的发展与创新人才的培养

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,*,第6章 现代制造科学的发展与创新人才的培养,第6,章,章,现,现,代,代,制,制,造,造,科,科,学,学,的,的,发,发,展,展,与,与,创,创,新,新,人,人,才,才,的,的,培,培,养,养,6.1,现,代,代,制,制,造,造,科,科,学,学,的,的,发,发,展,展,6.2,制,造,造,技,技,术,术,创,创,新,新,6.3,先进,制,制造,技,技术,的,的创,新,新人,才,才培,养,养,6.4,终身,学,学习,是,是时,代,代发,展,展的,必,必然,要,要求,6.1,现代,制,制造,科,科学,的,的发,展,展,6.1.1,现代,制,制造,科,科学,是,是多,学,学科,交,交叉,的,的新,学,学科,人类,正,正迈,向,向信,息,息社,会,会，,生,生物,科,科学,、,、信,息,息科,学,学、,纳,纳米,科,科学,、,、制,造,造科,学,学和,管,管理,科,科学,将,将是,21,世纪的,5,个主流科,学,学。以微,电,电子、信,息,息,(,计算机与通,信,信、控制理,论,论、人工智,能,能等,),、新材料、,系,系统科学为,代,代表的新一,代,代工程科学,与,与技术的迅,猛,猛发展及其,在,在制造领域,中,中的广泛渗,透,透、应用和,衍,衍生，极大,地,地拓展了制,造,造活动的深,度,度和广度，,急,急剧地改变,了,了现代制造,业,业的设计方,法,法、产品结,构,构、生产方,式,式、生产工,艺,艺和设备以,及,及生产组织,结,结构，产生,了,了一大批新,的,的制造技术,和,和制造模式,。,。现代制造,业,业已成为发,展,展速度快，,技,技术创新能,力,力强，技术,密,密集甚至是,知,知识密集的,部,部门，许多,产,产品的技术,含,含量和附加,值,值增大，进,入,入了高技术,产,产品的行列,。,。,同时，各种,高,高新技术的,综,综合作用促,进,进了制造技,术,术在宏观,(,制造系统的,集,集成,),和微观,(,精密、超精,密,密和纳米加,工,工与检测,),两个方向上,的,的蓬勃发展,，,，成为一门,涵,涵盖整个生,产,产过程的各,个,个环节,(,含市场分析,、,、产品设计,、,、工艺规划,、,、加工准备,、,、制造装配,、,、监控检测,、,、质量保证,、,、生产管理,、,、售后服务,、,、回收再利,用,用,),，包括人、,机,机器、能量,、,、信息等多,种,种资源组织,、,、控制和管,理,理，横跨多,个,个学科的集,成,成技术。推,动,动制造技术,取,取得持续进,步,步的基础研,究,究也不断汲,取,取其他学科,前,前沿成果的,丰,丰富营养，,发,发展为一门,崭,崭新的交叉,科,科学制,造,造科学。制,造,造科学与其,他,他科学的渗,透,透、交叉将,是,是现代制造,科,科学的发展,趋,趋势。,现代制造已,不,不仅仅是机,械,械制造，它,的,的基本特点,是,是大制造、,全,全过程、多,学,学科。,“大制造”,应,应包括光机,电,电产品的制,造,造、工业流,程,程制造、材,料,料制备等，,它,它是一种广,义,义制造概念,。,。从制造方,法,法看，它不,仅,仅包括机械,加,加工方法，,还,还应包括高,能,能束加工方,法,法、硅微加,工,工方法及电,化,化学加工方,法,法等。,“全过程”,不,不仅包括从,毛,毛坯到成品,的,的加工制造,过,过程，还包,括,括产品的市,场,场信息分析,，,，产品决策,，,，产品的设,计,计、加工和,制,制造过程，,产,产品的销售,和,和售后服务,，,，报废产品,的,的处理和回,收,收，以至产,品,品的全寿命,过,过程的设计,、,、制造和管,理,理。,“多学科”,是,是指现代制,造,造科学是个,交,交叉学科，,它,它涉及以下,领,领域：,计算机,学,学科、半导,体,体学科中的,微,微电子器件,和,和计算机器,件,件的设计与,制,制造；,自动化,学,学科的制造,过,过程和制造,系,系统控制理,论,论和方法；,光学和,光,光电子学科,的,的器件和仪,器,器的设计与,制,制造，光电,测,测试理论与,方,方法；,机械工程学,科,科的零件和,机,机器的设计,制,制造理论方,法,法，机械构,件,件及机电系,统,统性能的模,拟,拟仿真；,管理学,科,科关于可重,组,组企业和可,重,重组制造系,统,统理论、企,业,业管理方法,和,和工业工程,理,理论；,材料学,科,科中的新材,料,料制备科学,，,，冶金学科,中,中的材料成,形,形科学；,化学工,程,程中的化工,流,流程科学和,化,化工产品的,制,制造科学；,与生物,科,科学交叉的,生,生物制造和,仿,仿生机械学,；,；,物理学科中,的,的纳米科学,，,，力学学科,中,中的机电系,统,统动力学问,题,题。,6.1.2,现代制造科,学,学主要研究,的,的科学问题,21世纪制,造,造科学领域,至,至少有如下,重,重要科学问,题,题：,(1),计,计算机、,微,微电子和,光,光学关键,零,零部件的,制,制造工艺,基,基础及新,材,材料的制,备,备。,(2),现,现代制造,过,过程和制,造,造系统的,基,基础理论,。,。,(3),制,制造过程,与,与系统的,数,数学描述,、,、建模、,仿,仿真及优,化,化，制造,中,中的计算,机,机几何。,(4),设计及制,造,造过程信,息,息的获取,、,、表达及,传,传递，非,全,全信息状,态,态下的决,策,策，非符,号,号信息表,达,达，制造,信,信息保真,及,及传递，,海,海量制造,信,信息的管,理,理等。,(5),网,网络制造,、,、虚拟制,造,造基础理,论,论，网络,及,及虚拟环,境,境下制造,系,系统的体,系,系结构及,全,全局最优,决,决策理论,。,。,(6),支,支持产品,设,设计和制,造,造过程创,新,新的理论,及,及方法。,(7),现,现代制造,过,过程和制,造,造系统中,的,的人机,环境界,面,面交互、,协,协调和统,一,一理论。,(8),先进制造,生,生产模式,及,及管理理,论,论与方法,，,，研究适,合,合中国国,情,情及文化,背,背景的高,效,效、快速,、,、可重组,的,的先进制,造,造生产理,论,论及其模,式,式。,(9),适,适应,社,社会主,义,义市场,经,经济和,制,制造生,产,产模式,的,的经营,管,管理及,虚,虚拟企,业,业的基,础,础理论,及,及运作,方,方法。,(10)微,米,米/纳,米,米系统,的,的设计,、,、制造,理,理论与,方,方法。,(11),基于资源,节,节约和环,境,境保护的,制,制造理论,和,和方法。,6.1.3,制造科学,与,与纳米科,学,学技术的,交,交叉,纳,纳米制造,科,科学,纳米制造,科,科学的主,要,要研究内,容,容及科学,问,问题如下,：,：,(1),纳,纳米级精,度,度和表面,的,的测量仪,器,器(如可,用,用于加工,、,、测量的,扫,扫描隧道,显,显微镜、,显,显微测量,激,激光干涉,仪,仪等)。,(2),纳,纳米级表,层,层物理、,化,化学和机,械,械性能的,检,检测。,(3),纳,纳米级表,面,面的加工(超精密,切,切削、镜,面,面磨削、,原,原子和分,子,子的去除/搬迁/,重,重组的扫,描,描隧道显,微,微加工等)。,(4),纳米材料,的,的制备，,纳,纳米级微,器,器件与微,机,机电系统,的,的设计、,制,制造与控,制,制理论与,技,技术。,6.1.4,制造科学,与,与管理科,学,学的交叉,制造,管,管理科学,制造生产,模,模式是管,理,理科学、,社,社会人文,科,科学与制,造,造科学的,交,交叉。事,实,实已经证,明,明并将进,一,一步证明,，,，中国制,造,造的产品,如,如果要在,国,国际市场,具,具有竞争,能,能力，中,国,国的制造,商,商如果要,想,想成为国,际,际名牌企,业,业，除了,要,要拥有世,界,界一流的,制,制造技术,外,外，更重,要,要的是要,有,有世界一,流,流的组织,管,管理模式,和,和管理水,平,平。当然,，,，其先决,条,条件是企,业,业内外必,须,须建立比,较,较完善的,市,市场竞争,机,机制。,制造生产,模,模式是制,造,造业为了,提,提高产品,的,的竞争能,力,力而采取,的,的一定的,组,组织生产,模,模式。福,特,特公司大,批,批量生产,模,模式以提,供,供廉价的,产,产品为主,要,要目的，,柔,柔性生产,模,模式以满,足,足顾客的,多,多样化需,求,求为主要,目,目的，敏,捷,捷生产模,式,式以向顾,客,客及时提,供,供所需求,的,的产品为,主,主要目的,，,，绿色制,造,造以产品,在,在整个生,命,命周期中,有,有利于环,境,境的保护,为,为主要目,的,的。制造,模,模式主要,研,研究企业,高,高效经济,运,运筹、生,产,产组织和,管,管理、企,业,业间合作,、,、质量保,障,障体系、,人,人机,环,环境关系,等,等。人是,制,制造过程,和,和制造系,统,统中的决,定,定性因素,。,。因此，,制,制造系统,、,、制造过,程,程和生产,模,模式中人,的,的思想行,为,为、人机,关,关系、人,际,际关系、,企,企业社会,环,环境、人,在,在制造中,的,的积极作,用,用就成为,制,制造科学,与,与社会科,学,学、人文,科,科学交叉,的,的主要研,究,究内容。,6.1.5,制造科学,与,与信息科,学,学的交叉,制造,信,信息科学,信息在制,造,造过程和,制,制造系统,中,中占有越,来,来越重要,的,的位置，,现,现代产品,的,的信息含,量,量在产品,价,价值中的,比,比重不断,增,增大。在,信,信息时代,，,，产品的,生,生产成本,主,主要受到,制,制造信息,的,的制约。,制,制造过程,主,主要是信,息,息在原材,料,料,(,毛坯,),上的增值,过,过程。许,多,多现代产,品,品的价值,增,增值主要,体,体现在信,息,息上。因,此,此，制造,过,过程中信,息,息的获取,和,和应用十,分,分重要。,21,世纪是信,息,息世纪，,网,网络是获,取,取信息的,重,重要手段,。,。信息化,是,是制造科,学,学技术走,向,向现代化,和,和全球化,的,的重要标,志,志。与制,造,造有关的,信,信息主要,有,有产品信,息,息、工艺,信,信息和管,理,理信息。,这,这一领域,有,有如下主,要,要研究方,向,向和内容,：,：,(1),制,制造信息,的,的获取、,处,处理、存,储,储、传输,和,和应用，,海,海量制造,信,信息的管,理,理及其向,知,知识和决,策,策的转化,。,。,(2),非符号信,息,息的表达,，,，制造信,息,息的保真,传,传递，非,完,完整制造,信,信息状态,下,下的生产,决,决策，虚,拟,拟制造，,基,基于网络,环,环境下的,设,设计与制,造,造，制造,过,过程和制,造,造系统中,的,的控制科,学,学等问题,。,。这些内,容,容是制造,科,科学与信,息,息科学基,础,础融合的,产,产物，在,信,信息科学,中,中独具特,色,色，构成,了,了制造科,学,学中的新,分,分支,制,制造信息,学,学。,6.1.6,制造科学,与,与生命科,学,学的交叉,仿生,制,制造科学,制造过程,、,、制造系,统,统和生命,过,过程、生,命,命系统在,许,许多方面,有,有相似之,处,处。制造,系,系统和生,命,命系统都,是,是非线性,耗,耗散系统,，,，都有生,命,命周期。,生,生物通过,基,基因遗传,将,将自己的,基,基本特征,复,复制给下,一,一代；同,样,样，新产,品,品往往是,在,在老产品,基,基础上发,展,展的。生,命,命系统和,现,现代制造,系,系统的结,构,构也有许,多,多相似之,处,处，它们,都,都具有大,脑,脑,(,计算和控,制,制系统,),、四肢,(,执行系统,),、传感和,神,神经,(,信息系统,),。生命系,统,统和现代,制,制造系统,都,都有自组,织,织性、自,适,适应性、,协,协调性和,智,智能性。,现,现代制造,系,系统