先进制造技术教学案Word格式文档下载.docx
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在主要从事产品制造的企业（单位）中，为产品销售而进行的机械与设备的组装与安装活动，按其主要活动归类包括：
一、现状
2008年，我国工业增加值129112亿元，比2007年增长9.5%。
规模以上工业增加值增长12.9%，其中国有及国有控股企业增长9.1%；
集体企业增长8.1%，股份制企业增长15.0%，外商及港澳台商投资企业增长9.9%；
私营企业增长20.4%。
分轻重工业看，轻工业增长12.3%，重工业增长13.2%。
2008年规模以上工业中，煤炭开采和洗选业增加值比2007年增长19.1%，石油和天然气开采业增长6.1%，文教体育用品制造业增长18.2%，燃气生产和供应业增长26.8%，农副食品加工业增长15.0%，通用设备制造业增长16.9%，交通运输设备制造业增长15.2%，通信设备、计算机及其它电子设备制造业增长12.0%，电气机械及器材制造业增长18.1%，化学纤维制造业增长2.2%。
6大高耗能行业比2007年增长10.0%，其中，非金属矿物制品业增长16.9%，黑色金属冶炼及压延加工业增长8.2%，化学原料及化学制品制造业增长10.0%，有色金属冶炼及压延加工业增长12.3%，电力热力的生产和供应业增长8.6%，石油加工炼焦及核燃料加工业增长4.3%。
高技术制造业增加值比2007年增长14.0%。
2008年，我国建筑业实现增加值17071亿元，比2007年增长7.1%。
全国具有资质等级的总承包和专业承包建筑业企业实现利润1756亿元，增长12.5%，其中国有及国有控股企业509亿元，增长21.8%；
上缴税金2058亿元，增长20.0%，其中国有及国有控股企业771亿元，增长24.7%。
利用外资方面，一直以来制造业均居于主导地位。
2008年，制造业利用外资项目个数达到11568个，占全部利用外资项目个数的42.04%，比2007年减少39.73%；
实际使用外资金额498.9亿美元，占全部实际利用外资额的54%，比2007年减少22.10%。
二、优势及劣势
优势
（1）我国劳动力成本低，在劳动密集型产业、产品领域占优势，竞争力强。
而且中国的劳动力素质也比较高，比如，在广东、浙江一带的劳动力都是农村出来的高中生，这些人的素质相当不错；
（2）我国潜在消费市场大，能够容纳这些产品，促进这些产品很快地形成规模经济。
通常，一个国家的产品首先要在国内销售，取得了一定的经验，达到一定的产量规模以后，再走向国际市场。
中国这么大的国内消费市场为产品的开发、发展创造了基本条件；
（3）制造业基础比较完善。
改革开放20多年来，我国制造业的发展取得了举世瞩目的成就，作为国民经济的主体和支柱性产业，制造业为今后我国国民经济的发展奠定了坚实的基础。
进入二十一世纪，我国制造业的发展面临的国际和国内环境发生了深刻变化，加入世贸组织，使我国的经济体制改革和对外开放进入到一个更加广阔和深层次的阶段；
（4）制造业生产比较集中，大部分分布在相关资源较为丰富的地区。
国家十分重视制造业相关产业的发展，因此我国好多大型制造业的生产资源基础比较好，并且在经济调控中的市场导向作用也很有利于制造业的发展。
劣势
（1）技术开发与技术创新能力薄弱；
（2）企业缺乏活力；
（3）管理机制、管理思想落后，阻碍了生产力的发展；
（4）市场机制不完善，竞争不完全；
我们不具备市场经济所需的基本的法律；
（5）重制造，轻研发；
我们许多产品产量都居世界第一位，做得虽然很大，但是研发很多都是从国外引进来的。
比如彩色电视机，我们的显像管都是买进的，虽然对买进的技术作了改进，不会在知识产权方面产生纠纷，但是我们没有原创技术；
（6）产品缺乏世界品牌；
（7）机械化程度不高，效率低下。
三、国内外的差距
1、结构不合理
我国装备制造业普通产品总量过剩，而体现竞争力的重大技术装备却不能满足要求。
机械产品进出口逆差逐年加大,长期以来缺乏具有工程设计、系统成套和工程总承包能力的工程公司，致使大量附加值较高的成套装备市场不得不让给外商。
我们现在很多单体设备做得不错，但缺乏成套设备，系统设计不行。
比如在宝钢，设备都是国内生产的，但整个系统却标着SMS（德国西马克）。
这种整个系统的成套所摄取的附加值一般是20%以上，也就是说，我们有20%以上的这种高附加值都被国外的公司白白拿走了。
这就是结构问题，单体设备做得很好，但成套能力差，这就是真实的差距。
2、生产效率低
我国制造业产品技术、生产技术和管理技术的研究、应用与工业发达国家相比有较大差距，特别是在劳动生产率、工业增加值率、能源消耗等方面的差距更大。
2000年，我国制造业的劳动生产率为3.82万元/人年，约为美国的4.38%、日本的4.07%、德国的5.56%；
我国制造业的增加值率为26.23%。
自动化和生产率的提高和就业率没有关系。
技术创新薄弱已成为制约我国由世界加工基地转变为世界制造基地的关键因素。
主要表现在两个方面：
第一，大部分技术依赖从国外引进。
主要机械产品的大部分技术依靠从国外引进，原创性产品和技术极少；
而企业又不能处理好引进、消化、吸收和自主创新的关系，缺乏消化吸收及创新的资金和优秀人才，基本停留在仿制、实现国产化的低层次阶段，尚未形成自主开发的良性循环，有些技术经过一段时间后还要重复引进。
第二，装备制造业发展严重滞后。
装备制造业是制造业的核心，制造业技术水平的提高很大程度上取决于装备的现代化。
我国装备制造业占制造业的比重明显偏低，发展严重滞后，已带来严重后果。
其严重滞后有两个突出的表现：
（1）国民经济和高技术产业发展所需要的装备已形成依赖进口的局面。
2001年，全国进口装备制造业产品额1100亿美元左右，占全国外贸进口总额的48%左右，出口为1000亿美元左右，占全国外贸出口总额的38%左右，进出口逆差为100亿美元左右。
2001年当年进口用汇折合人民币9130亿元左右，加上各种费用可达10000亿元左右，而当年全国固定资产投资中设备、工具、器具购置费只有8834亿元。
虽然进口设备不完全用于固定资产投资，但进口设备仍占国家建设投资中的很大部分。
据统计，光纤制造装备的100%、集成电路芯片制造装备的85%、大型成套石油化工装备的80%、轿车工业装备、数控机床、纺织机械和胶印设备的70%由进口产品占领。
（2）系统设计，成套能力薄弱。
成套能力和成套水平是装备制造技术水平最直观、最集中的表现。
改革开放20年来，通过引进技术、合作设计、合作生产、自主开发等多条途径，已能生产大批高水平、高质量的单机产品，但由于对工艺流程研究不够，没有掌握系统成套技术，缺乏一批具有系统设计、系统成套和工程总承包能力的供应商，大量的成套设备市场不得不拱手让给外商。
常常是大部分，甚至90%的单机由国内企业制造，但大部分利润却被外商拿走。
就中国制造业的现状，你有什么想法？
举例导入
举例分析说明
结合实例分析
讨论法分析
结合实际举例
举例分析
提问学生总结
同学们，你们了解的先进制造技术有哪些？
任务二先进制造技术的内涵与特征
先进制造技术（AdvancedManufacturingTechnology，简称为AMT）是指微电子技术、自动化技术、信息技术等先进技术给传统制造技术带来的种种变化与新型系统。
具体地说，就是指集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的总称。
主要包括：
计算机辅助设计、计算机辅助制造、集成制造系统等。
AMT是制造业企业取得竞争优势的必要条件之一，但并非充分条件，其优势还有赖于能充分发挥技术威力的组织管理，有赖于技术、管理和人力资源的有机协调和融合。
一、什么是先进制造技术（AMT）
先进制造技术（AdvancedManufacturingTechnology）,人们往往用AMT来概括由于微电子技术、自动化技术、信息技术等给传统制造技术带来的种种变化与新型系统。
AMT是制造业企业取得竞争优势的必要条件之一，但并非充分条件，其优势还有赖于能充分发挥技术威力的组管理，有赖于技术、管理和人力资源的有机协调和融合。
二、主体技术群
它包括两个基本部分:
有关产品设计技术和工艺技术。
（1）面向制造的设计技术群
面向制造的设计技术群系指用于生产准备（制造准备）的工具群和技术群。
设计技术对新产品开发生产费用、产品质量以及新产品上市时间都有很大影响。
产品和制造工艺的设计可以采用一系列工具,例如计算机辅助设计（CAD）以及工艺过程建模和仿真等,生产设施、装备和工具,甚至整个制造企业都可以采用先进技术更有效地进行设计。
近几年发展起来的产品和工艺的并行设计具有双重目的,一是缩短新产品上市的周期,二是可以将生产过程中产生的废物减少到最低程度,使最终产品成为可回收、可再利用的,因此对实现面向保护环境的制造而言是必不可少的。
（2）制造工艺技术群（加工和装配技术群）
制造工艺技术群是指用于物质产品（物理实体产品）生产的过程及设备。
例如,模塑成形、铸造、冲压、磨削等。
随着高新技术的不断渗入,传统的制造工艺和装备正在产生质的变化。
制造工艺技术群是有关加工和装配的技术,也是制造技术或称生产技术的传统领域。
先进制造技术（AdvancedManufacturingTechnique，缩写AMT），AMT是中国1995年列入为提高工业质量及效益的重点开发推广项目，该技术广涉信息、机械、电子、材料、能源、管理等方面的知识。
因此，该技术的发展对推动国民经济的发展有着重要的作用。
就目前世界的经济发展来看，以美国、日本、西欧为代表的工业化国家在AMT上都有雄厚的实力。
AMT发展历程:
人类漫长的历史发展中，使用工具、制造工具进行产品制造是基本生产活动之一。
直到18世纪中叶产业革命以前，制造都是手工作业和作坊式生产。
产业革命中诞生的能源机器（蒸汽机）、作业机器（织机）和工具机器（机床），为制造活动提供了能源和技术，并开拓了新的产品市场。
经过100多年的技术积累和市场开拓，到19世纪末制造业已初步形成。
其主要生产方式是机械化加电气化的批量生产。
20世纪上半叶，以机械技术和机电自动化技术为基础的制造业的生产空前发展。
以大批量生产为主的机械制造业成为制造活动的主体。
20世纪中叶（1946年）电子计算机问世。
在计算机诞生2年后，由于飞机制造（飞机蒙皮壁板、梁架）的需要，在美国发明了数字控制（NC）机床。
不久计算机又开始用于辅助编制NC机床的加工程序，推出了自动编程工具APT语言（AutomaticallyProgrammedtools），此后CNC、DNC、FMC、FMS、CAX、MIS、MRP、MRPII、ERP、PDM、Web-M等数字化制造技术相继问世和应用。
先进制造技术是一门综合性、交叉性前沿学科和技术，学科跨度大，内容广泛，涉及制造业生产与技术、经营管理、设计、制造、市场各个方面。
先进制造技术就是在传统制造技术的基础上，利用计算机技术、网络技术、控制技术、传感技术与机、光、电一体化技术等方面的最新进展，不断发展完善。
三、支撑技术群
支撑技术群是指支持设计和制造工艺两方面取得进步的基础性的核心技术。
基本的生产过程需要一系列的支撑技术,诸如:
测试和检验、物料搬运、生产（作业）计划的控制以及包装等。
它们也是用于保证和改善主体技术的协调运行所需的技术,是工具、手段和系统集成的基础技术。
支撑技术群包括:
（1）信息技术:
接口和通信、数据库技术、集成框架、软件工程人工智能、专家系统和神经网络、决策支持系统。
（2）标准和框架：
数据标准、产品定义标准、工艺标准、检验标准、接口框架。
（3）机床和工具技术。
（4）传感器和控制技术：
单机加工单元和过程的控制、执行机构、传感器和传感器组合、生产作业计划。
（5）其它
四、制造技术基础设施
制造技术基础设施是指为了管理好各种适当的技术群的开发并鼓励这些技术在整个国家工业（基地）内推广应用而采取的各种方案和机制。
由于技术只有应用适当地会产生效用,所以其技术基础设施的各要素和基本技术本身同样重要。
这些要素包括了车间工人、工程技术人员和管理人员在各种先进生产技术和方案方面的培训和教育,这些技术和方案将提高企业的生产竞争力。
可以说,制造技术的基础设施是使制造技术适应具体企业应用环境充分发挥其功能、取得最佳效益的一系列措施,是使先进的制造技术与企业组织管理体制和使用技术的人员协调工作的系统工程,是先进制造技术生长和壮大的土壤,因而是其不可分割的一个组成部分。
先进制造技术是促进科技和经济发展的基础。
五、先进制造技术的提出及背景
1993年，美国政府批准了由联邦科学、工程与技术协调委员会（FCCSET）主持实施的先进制造技术计划（AdvancedManufacturingTechnology－AMT）计划
先进制造技术计划（AdvancedManufacturingTechnology－AMT）是美国根据本国制造业面临的挑战和机遇,为增强制造业的竞争力和促进国家经济增长,首先提出了先进制造技术（AdvancedManufacturingTechnology）的概念。
此后,欧洲各国、日本以及亚洲新兴工业化国家如韩国等也相继作出响应。
六、先进制造技术的特点
（1）先进制造技术是制造技术的最新发展阶段,是面向21世纪的技术,制造业是社会物质文明的保证,是与人类社会一起动态发展的,因此,制造技术必然也将随着科技进步而不断更新。
先进制造技术是制造技术的最新发展阶段,是由传统的制造技术发展而来,保持了过去制造技术中的有效要素;
但随着高新技术的渗入和制造环境的变化,已经产生了质的变化,先进制造技术是制造技术与现代高新技术结合而产生的一个完整的技术群,是一类具有明确范畴的新的技术领域,是面向21世纪的技术。
（2）先进制造技术是面向工业应用的技术,先进制造技术应能适合于在工业企业推广并可取得很好的经济效益,先进制造技术的发展往往是针对某一具体的制造业（如汽车工业、电子工业）的需求而发展起来的适用的先进制造技术,有明显的需求导向的特征。
先进制造技术不是以追求技术的高新度为目的,而是注重产生最好的实践效果,以提高企业的竞争力和促进国家经济增长和综合实力为目标。
（3）先进制造技术是面向全球竞争的目前每一国家都处于全球化市场中。
一个国家的先进制造技术是支持该国制造业在全球范围市场的竞争力。
因此,先进制造技术的主体应具有世界水平。
但是,每个国家的国情也将影响到从现有的制造技术水平向先进制造技术的过渡战略和措施。
我国正在以前所未有的速度进入全球化的国际市场,开发和应用适合国情的先进制造技术势在必行。
七、其先进制造技术发展中的关键技术
1成组技术（GT）成组技术（GT）揭示和利用事物间的相似性，按照一定的准则分类成组，同组事物采用同一方法进行处理，以便提高效益的技术，称为成组技术。
在机械制造工程中，成组技术是计算机辅助制造的基础，将成组哲理用于设计、制造和管理等整个生产系统，改变多品种小批量生产方式，获得最大的经济效益。
成组技术的核心是成组工艺，它是将结构、材料、工艺相近似的零件组成一个零件族（组），按零件族制定工艺进行加工，扩大批量、减少品种、便于采用高效方法、提高劳动生产率。
零件的相似性是广义的，在几何形状、尺寸、功能要素、精度、材料等方面的相似性为基本相似性，以基本相似性为基础，在制造、装配等生产、经营、管理等方面所导出的相似性，称为二次相似性或派生相似性。
2敏捷制造（AM）
敏捷制造（AM）是指企业实现敏捷生产经营的一种制造哲理和生产模式。
敏捷制造包括产品制造机械系统的柔性、员工授权、制造商和供应商关系、总体品质管理及企业重构。
敏捷制造是借助于计算机网络和信息集成基础结构，构造有多个企业参加的“VM”环境，以竞争合作的原则，在虚拟制造环境下动态选择合作伙伴，组成面向任务的虚拟公司，进行快速和最佳生产。
3并行工程（CE）
并行工程（CE）是对产品及其相关过程（包括制造过程和支持过程）进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式。
在传统的串行开发过程中，设计中的问题或不足，要分别在加工、装配或售后服务中才能被发现，然后再修改设计，改进加工、装配或售后服务（包括维修服务）。
而并行工程就是将设计、工艺和制造结合在一起，利用计算机互联网并行作业，大大缩短生产周期。
4快速成型技术（RPM）
快速成型技术（RPM）是集CAD/CAM技术、激光加工技术、数控技术和新材料等技术领域的最新成果于一体的零件原型制造技术。
它不同于传统的用材料去除方式制造零件的方法，而是用材料一层一层积累的方式构造零件模型。
它利用所要制造零件的三维CAD模型数据直接生成产品原型，并且可以方便地修改CAD模型后重新制造产品原型。
由于该技术不像传统的零件制造方法需要制作木模、塑料模和陶瓷模等，可以把零件原型的制造时间减少为几天、几小时，大大缩短了产品开发周期，减少了开发成本。
随着计算机技术的决速发展和三维CAD软件应用的不断推广，越来越多的产品基于三维CAD设计开发，使得快速成型技术的广泛应用成为可能。
快速成形技术已广泛应用于宇航、航空、汽车、通讯、医疗、电子、家电、玩具、军事装备、工业造型（雕刻）、建筑模型、机械行业等领域。
5虚拟制造技术（VMT）
虚拟制造技术（VMT）以计算机支持的建模、仿真技术为前提，对设计、加工制造、装配等全过程进行统一建模，在产品设计阶段，实时并行模拟出产品未来制造全过程及其对产品设计的影响，预测出产品的性能、产品的制造技术、产品的可制造性与可装配性，从而更有效地、更经济地灵活组织生产，使工厂和车间的设计布局更合理、有效，以达到产品开发周期和成本最小化、产品设计质量的最优化、生产效率的最高化。
虚拟制造技术填补了CAD/CAM技术与生产全过程、企业管理之间的技术缺口，把产品的工艺设计、作业计划、生产调度、制造过程、库存管理、成本[1]核算、零部件采购等企业生产经营活动在产品投入之前就在计算机上加以显示和评价，使设计人员和工程技术人员在产品真实制造之前，通过计算机虚拟产品来预见可能发生的问题和后果。
虚拟制造系统的关键是建模，即将现实环境下的物理系统映射为计算机环境下的虚拟系统。
虚拟制造系统生产的产品是虚拟产品，但具有真实产品所具有的一切特征。
6智能制造（IM）
智能制造（IM）是制造技术、自动化技术、系统工程与人工智能等学科互相渗透、互相交织而形成的一门综合技术。
其具体表现为：
智能设计、智能加工、机器人操作、智能控制、智能工艺规划、智能调度与管理、智能装配、智能测量与诊断等。
它强调通过“智能设备”和“自治控制”来构造新一代的智能制造系统模式。
智能制造系统具有自律能力、自组织能力、自学习与自我优化能力、自修复能力，因而适应性极强，而且由于采用VR技术，人机界面更加友好。
因此，智能制造技术的研究开发对于提高生产效率与产品品质、降低成本，提高制造业市场应变能力、国家经济实力和国民生活水准，具有重要意义。
八、制造技术的进步
制造技术是制造业所使用的一切生产技术的总称，是将原材料和其他生产要素经济合理地转化为可直接使用的具有较高附加值的成品/半成品和技术服务的技术群。
近两百年来.在市场需求不断变化的驱动下，制造业的生产规模沿着“小批量→少品种、大批量→多品种、变批量”的方向发展。
在科学技术高速发展的推动下，制造业的资源配置沿着“劳动密集→设备密集→信息密集→知识密集”的方向发展。
与之相适应，制造技术的生产方式沿着“手工→机械化→单机自动化。
刚性流水自动化→柔性自动化→智能自动化”的方向发展。
从而推动了制造业的不断发展，促进了制造业的不断进步。
任务三虚拟建模技术
虚拟仿真（VirtualReality），仿真（simulation）技术，或称为模拟技术，就是用一个系统模仿另一个真实系统的技术。
工程力学（虚拟仿真方向），隶属于辽宁工程技术大学力学与工程科学院现有3个本科专业之一，本专业是国内首创专业，注重力学与计算机两大领域的交叉与结合，重点培养方向是工程中力学问题的数值计算与仿真。
一、原理
虚拟仿真实际上是一种可创建和体验虚拟世界（VirtualWorld）的计算机系统。
此种虚拟世界由计算机生成，可以是现实世界的再现，亦可以是构想中的世界，用户可借助视觉、听觉及触觉等多种传感通道与虚拟世界进行自然的交互。
它是以仿真的方式给用户创造一个实时反映实体对象变化与相互作用的三维虚拟世界,并通过头盔显示器（HMD）、数据手套等辅助传感设备，提供用户一个观测与该虚拟世界交互的三维界面，使用户可直接参与并探索仿真对象在所处环境中的作用与变化，产生沉浸感。
VR技术是计算机技术、计算机图形学、计算机视觉、视觉生理学、视觉心理学、仿真技术、微电子技术、多媒体技术、信息技术、立体显示技术、传感与测量技术、软件工程、语音识别与合成技术、人机接口技术、网络技术及人工智能技术等多种高新技术集成之结晶。
其逼真性和实时交互性为系统仿真技术提供有力的支撑。
二、虚拟现实技术的含义
虚拟与现实两词具有相互矛盾的含义，把这两个词放在一起，似乎没有意义，但是科学技术的发展却赋予了它新的含义。
虚拟现实的明确定义不太好说，按最早提出虚拟现实概念的学者J.Laniar的说法，虚拟现实，又称假想现实，意味着“用电子计算机合成的人工世界”。
从此可以清楚地看到，这个领域与计算机有着不可分离的密切关系，信息科学是合成虚拟现实的基本前提。
生成虚拟现实需要解决以下三个主要问题：
①以假乱真的存在技术。
即，怎样合成对观察者的感官器官来说与实际存在相一致的输入信息，也就是如何可以产生与现实环境一样的视觉，触觉，嗅觉等。
②相互作用。
观察者怎样积极和能动地操作虚拟现实，以实现不同的视点景象和更高层次的感觉信息。
实际上也就是怎么可以看得更像，听得更真等等。
③自律性现实。
感觉者如何在不意识到自己动作、行为的条件下得到栩栩如生的现实感。
在这里，观察者、传感器、计算机仿真系统与显示
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