先进制造技术概论 3

,电子科技大学出版社,AMT,专业课程,先进制造技术,主编：徐翔民,第一章：先进制造技术概论,先进制造技术的内涵和体系结构,先进制造技术的发展趋势,2,1,3,4,先进制造技术的提出和进展,制造业的发展和挑战,1.1,概念,制造,:,是人类所有经济活动的基石，是人类历史发展和文明进步的动力。,狭义,：又称为小制造，是指产品的制作过程。,广义,：又称大制造或现代制造，是指产品的全生命周期过程。,国际生产工程学会,1990,年：,制造是一个涉及制造工业中产品设计、物料选择、生产计划、生产过程、质量保证、经营管理、市场销售和服务的一系列相关活动和工作的总称。,1.,制造业的发展和挑战,制造技术,制造业为国民经济建设和人民生活生产各种必需物资,(,包括生产资料和消费品,),所使用的一切生产技术的总称，是将原材料和其它生产要素经济、合理地转化为可直接使用的具有高附加值的成品,/,半成品和技术服务的技术群。,制造过程,产品从设计、生产、使用、维修、报废、回收等的全过程，也称为产品生命周期。,制造系统,是指由制造过程及其所涉及的硬件、软件和人员组成的一个具有特定功能的有机整体。,1.,制造业的发展和挑战,制,造,系,统,图,1-1,制造系统功能结构,经营管理信息流,生产管理信息流,技术信息流,物质流,用户、市 场 与 外 部 环 境,经营管理,市场与销售,研究与开发,资源管理,财务,生产管理,工程设计,采购,车间制造,（加工、装配、检验、输送、,存储,）,质量控制,1.,制造业的发展和挑战,结构特征：,是制造过程所涉及的硬件（物料、设备、工具、能源等）、软件（制造理论、工艺、信息等）、人员所组成的具有特定功能的有机整体。,软件,硬件,图,1-2,制造系统结构特性,制,造,系,统,的,特,征,1.,制造业的发展和挑战,功能特征：,输入制造系统的资源（原材料、能源、信息、人力,.,）通过制造过程输出产品。制造系统的主要功能就是转变功能。,1.,制造业的发展和挑战,制,造,系,统,的,特,征,图,1-4,从经济角度定义制造过程,制造过程,原材料,中间产品,最终产品,增值,产品,制造过程,机器,工具,原材料,能源,劳动力,信息,废物,图,1-3,从技术角度定义制造过程,程序特征：,是指一系列按照时间和逻辑安排的步骤。它主要从管理角度研究如何使生产活动达到最佳化。,需求订货信息,生产计划信息,进度计划信息,作业计划信息,生产结果数据,生产控制信息,生产技术信息,产品设计信息,综合生产计划,生产进度计划,作业计划,生产实施,生产控制,产品设计,工艺过程计划,工艺过程信息,计划阶段,实施阶段,控制阶段,图,1-5,制造系统的程序特性,制,造,系,统,的,特,征,1.,制造业的发展和挑战,1.,制造业的发展和挑战,制造业,将制造资源（物料、能源、设备、工具、资金、信息、人力等）利用制造技术，通过制造过程，转化为供人们使用或利用的工业品或生活消费品的行业。,第一产业,农业,林业,渔业,畜牧业,矿业,采石业,石油业,第二产业,航天航空,纺织、服装,汽车、装备、重型机械,冶金、钢铁、金属制品,食品、饮料,化工、石油精炼,计算机、半导体、电器,建筑、建材,日用消费品,玻璃、陶瓷、造纸,制药,橡胶、塑料制品,能源、电力,出版,第三产业,银行、金融服务、保险,通讯、资讯,教育、医疗、保健,娱乐、旅馆、餐饮、旅游,政府,法律机构,房地产,修理与维护,商业（零售、批发）,交通、运输,第一、二、三产业的划分,1.,制造业的发展和挑战,表,1.1,我国制造,业,业的,30,个行业,序号,行业名称,序号,行业名称,13,农副食品加工业,28,化学纤维制造业,14,食品制造业,29,橡胶制品业,15,饮料制造业,30,塑料制品业,16,烟草制造业,31,非金属矿物制品业,17,纺织业,32,黑色金属冶炼及压延加工业,18,纺织服装、鞋、帽制造业,33,有色金属冶炼及压延加工业,19,皮革、毛皮、羽毛（绒）制造业,34,金属制品业,20,木材加工及木、竹、藤、棕、草制造业,35,通用设备制造业,21,家具制造业,36,专用设备制造业,22,造纸及纸制品业,37,交通运输设备制造业,23,印刷业和记录媒介的复制,38,电气机械及器材制造业,24,文教体育用品制造业,39,通信设备、计算机及其它电子设备制造业,25,石油加工、炼焦及核燃料加工业,40,仪器仪表及文化、办公用机械制造业,26,化学原料及化学制品制造业,41,工艺品及其它制造业,27,医药制造业,42,废弃资源和废旧材料回收加工业,1.,制造业的,发,发展和挑,战,战,绝对额（亿元）,比去年同期增长（,%,）,国内生产总值,519322,7.8,第一产业,52377,4.5,农林牧渔业,52377,4.5,第二产业,235319,8.1,工业,(,制造业占,87.5%),199860,7.9,建筑业,35459,9.3,第三产业,231626,8.1,交通运输、仓储和邮政业,24960,7.0,批发和零售业,50246,11.9,住宿和餐饮业,10434,7.8,金融业,28601,9.9,房地产业,29005,3.8,其他服务业,88380,7.3,注：绝对额按现价计算，增长速度按不变价计算。,2012,年国内生,产,产总值初,步,步核算数,据,据,1.,制造业的,发,发展和挑,战,战,我国制造,业,业的现状,2001,年中国工,程,程院的调,查,查结论,:,1,）中国制,造,造业占国,民,民生产总,值,值的,1/3,2,）占整个,工,工业生产,的,的,4/5,3,）为国家,财,财政提供,1/3,以上的收,入,入,4,）贡献出,口,口总额的,90%,5,）就业人,员,员,8043,万（,2012,年达到,10565,万）,改革开放,30,年来中国,制,制造业的,进,进步：,1,）引进国,外,外先进技,术,术,2500,多项，占,全,全国的,1/3,以上。近,几,几年发展,的,的新产品,，,，,50%,达到,80,年代中后,期,期的世界,水,水平。,2,）一些重,要,要产品的,年,年生产能,力,力已跃居,世,世界前列,，,，,2012,年我国汽,车,车产量已,达,达,1600,余万辆，,居,居世界第,一,一；至,2013,年底，,我,我国发电,设,设备装机,容,容量将达,到,到,12.3,亿千瓦，,有,有望超过,美,美国成为,世,世界上发,电,电装机容,量,量最大的,国,国家。我,国,国机床的,产,产值自,2009,年以来，,已,已连续三,年,年世界第,一,一。,3,）我国已,成,成为世界,最,最大的服,装,装纺织品,出,出口国；,与,与日本、,马,马来西亚,和,和韩国并,称,称世界消,费,费类电子,产,产品四大,生,生产国。,4,）成功开,发,发生产了,运,运七、运,八,八、新舟,60,等支线飞,机,机。,我国制造,业,业的现状,制造业的,重,重大意义,1,）在发达,国,国家中,制造业创,造,造了约,60%,的社会财,富,富、约,45%,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,制造业。,2011,年，全球,200,富豪榜，,美,美国占,60,个。金融,21,个，软件,互联网,传媒,19,个，传统,产,产业,18,个。,3,）,CIRP,在,1999,年的报告,中,中指出：,在,在国家生,产,产力的构,成,成中，制,造,造技术的,作,作用一般,占,占,55%-65%,。,4,）在许多,国,国家的科,技,技发展计,划,划中，先,进,进制造技,术,术都被列,为,为优先发,展,展的科技,。,。,我国制造,业,业的现状,“,十二五,”,规划中确,定,定的七个,最,最具战略,影,影响的领,域,域,:,1),节能环保,2),信息技术,3),生物产业,4),高端装备,制,制造产业,5),新能源,6),新材料,7),新能源汽,车,车产业,我国制造,业,业的现状,自主创新,能,能力明显,薄,薄弱,基础发展,严,严重滞后,现代制造,服,服务业发,展,展缓慢,产业发展,方,方式较为,粗,粗放,我国制造,业,业存在的,问,问题,1,）社会经,济,济发展背,景,景,消费需求,：,：主题化、,个,个性化和,多,多样化，,产,产品寿命,周,周期缩短,。,。,全球性产,业,业结构调,整,整：制造商之,间,间既有激,烈,烈竞争，,又,又有基于,实,实力的合,作,作。,快速响应,市,市场：满足已有,和,和潜在顾,客,客需求，,主,主动适应,市,市场，引,导,导市场，,是,是赢得竞,争,争，获取,最,最大利润,的,的关键。,2.,先进制造,技,技术的提,出,出和进展,先,进,制,造,技,术,的,产,生,背,景,2),科学技术发,展,展背景,制造技术在向宏观,(,制造系统,),和微观,(,超精密加工,),两个方向发,展,展,现代制造业成为技术密,集,集、知识密,集,集型产业,信息成为制造业,决,决定性因素，,Intranet/Internet,对制造业产,生,生重大影响,3),可持续发展,战,战略,资源匮泛，,污,污染严重,环境问题不,能,能以牺牲今,后,后几代人的,利,利益为代价,由粗放经营,、,、掠夺式开,发,发向集约型,、,、可持续发,展,展转变,先,进,制,造,技,术,的,产,生,背,景,2.,先进制造技,术,术的提出和,进,进展,先进制造技,术,术的提出,手工机械,化,化单机自,动,动化刚性,自,自动化柔,性,性自动化,智,智能自动化,制造业,生产方式,制造业,资源配置,劳动密集设备密集信息密集,知识密集,制造技术,小批量少品种大批,量,量多品种变批,量,量,先进制造技,术,术计划：,1994,年预算,14,亿美元，围,绕,绕,“,智能制造系,统,统,”,、,“,集成工具,”,、,“,基础设施建,设,设,”,三个重点领,域,域开展研究,；,；,制造技术中,心,心计划：在,一,一个地区设,立,立一个制造,技,技术中心，,建,建立技术拥,有,有者与需要,者,者之间的桥,梁,梁，为中小,企,企业展示新,制,制造技术和,装,装备、组织,培,培训、帮助,企,企业了解和,选,选用最新技,术,术和装备。,各国先进制,造,造技术的发,展,展,美 国,各国先进制,造,造技术的发,展,展,1990,年提出了智,能,能制造计划,，,，由美国、,欧,欧共体、加,拿,拿大、澳大,利,利亚等国参,加,加，投资,10,亿美元实施,智能制造计,划,划目的：通,过,过国际共同,研,研究，使制,造,造业在接受,订,订货、开发,、,、设计、生,产,产、物流直,至,至经营管理,的,的全过程中,，,，做到生产,设,设备自律化,生产设备自,律,律化：能够,根,根据环境变,化,化自主判断,并,并及时决策,变,变更作业过,程,程,日 本,各国先进制,造,造技术的发,展,展,尤里卡计划,（,（,EREKA,）：,1988,年用,5,亿美元资助,16,个欧洲国家,、,、,600,家公司的,165,个合作性高,科,科技研究开,发,发项目。,欧洲信息技,术,术研究发展,战,战略计划（,ESPRIT,）：在,13,个成员国向,5500,名研究人员,提,提供了资助,，,，明确设计,原,原理、工厂,自,自动化、生,产,产过程管理,三,三大课题。,欧洲工业技,术,术基础研究,计,计划（,BRITE,）：重点资,助,助材料、制,造,造加工、设,计,计以及工厂,系,系统运作方,式,式等研究。,欧 共 体,3.,先进制造技,术,术的内涵与,体,体系结构,定义,先进制造技,术,术是以提高,综,综合效益为,目,目的，以人,为,为主体，以,计,计算机技术,为,为支柱，综,合,合应用系统,技,技术、自动,化,化技术、信,息,息、材料与,工,工艺技术、,能,能源与环保,等,等高新技术,以,以及现代系,统,统管理技术,，,，研究并改,造,造制造过程,作,作用于产品,整,整个寿命周,期,期的所有适,用,用技术的总,称,称。,特点,先进,制,制造,技,技术,的,的集,成,成