先进制造技术.docx

先进制造技术.docx

《先进制造技术.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《先进制造技术.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

先进制造技术

先进制造技术

前言

本课程将带领你到一个奇异的领域中去游玩。

那个领域与你的关系是如此之紧密，以致于你每时每刻都

在与它打交道。

你目之所及、身之所用多是这一领域的劳动成果

但是，关于这一领域，你可能又知之甚少，感到十分生疏。

在新的世纪即今后临的今天，关于这一领域的突飞猛进的进展，对它所制造的令人惊奇的奇迹与辉煌，你应该有所了解。

那个领域确实是制造领域。

本课程将向您讲述当代先进制造技术的各方面知识,这些内容，将会令你赞颂，让你着迷，鼓舞你开拓新的知识疆界，关心你提升适应新世纪的能力。

制造业制造了人类的物质文明，而今天的先进制造技术又是人类物质文明所制造的最伟大的奇迹之一。

第一章先进制造技术概述先进制造技术（AdvanceManufacturingTechnology，AMT）定义:

是传统制造技术、信息技术、运算机技术、自动化技术与治理科学等多学科先进技术的综合，并应用于制造工程之中所形成的一个学科体系。

第一节制造技术的差不多概念与进展概况

制造业的要紧任务----制造人类社会在生产和生活中所需的一切产品。

即：

一方面制造价值，产生物质财宝和新的知识。

另一方面为国民经济各个部门，包括国防和科学技术的进步和进展提供先进的手段和装备。

据估量，工业化国家约70％-80％的物质财宝来自制造业，因此，专门多国家专门是美国把制定制造业进展战略列为重中之重，缘故是

①世界经济进展的趋势表明，制造业是一个国家经济进展的基石，也是增强国家竞争力的基础；

②制造业是解决就业矛盾的一个重要领域，也是21世纪提升一个国家整体就业水平的重要基础；

③制造业不仅是高新技术的载体，而且也是高新技术进展的动力。

一、制造系统与制造技术

“制造”定义:

（Manufacturingisseriesofinterrelatedactivitiesandoperationsinvolvingthedesign，materialsselection，planning，production，qaualityassurance，managementandmarketingoftheproductsofthemanufacturingindustries）。

制造是一个涉及制造工业中产品设计、物料选择、生产打算、生产过程、质量保证、经营治理、市场销售和服务的一系列有关活动和工作的总称。

——国际生产工程学会1990年

制造系统（ManufacturingSystern）定义：

制造系统是制造过程及其所涉及的硬件包括人员、生产设备、材料、能源和各种辅助装置以及有关软件包括制造理论、制造技术（制造工艺和制造方法等）和制造信息等组成的一个具有特定功能的有机整体。

制造技术（ManufacturingTechnology）定义

制造技术是按照人们所需的目的，运用知识和技能，利用客观物质工具，使原材料转变为产品的技术总称。

先进制造技术的提出和进展只是近20年间的情况。

二、传统制造业及其技术的进展

制造技术进展，从蒸汽机显现到今天，经历三个进展时期：

1．用机器代替手工，从作坊形成工厂

•在19世纪及20世纪初，各种金属切削加工工艺方法连续形成，近代制造技术已成体系。

•机器（包括汽车）的生产方式是作坊式的单件生产。

它产生于英国，先后传到法国、德国和美国，并在美国第一形成了小型的机械工厂，使这些国家的经济得到了进展，国力大大增强。

2．从单件生产方式进展成大量生产方式

泰勒和福特。

泰勒第一提出以劳动分工和计件工资制为基础的科学治理，成为制造工程科学的奠基人。

福特第一推行所在零件都按照一定的公差要求来加工（零件互换技术），1913年建立了具有划时代意义的汽车装配生产线，实现了以刚性自动化为特点的大量生产方式，它对社会结构、劳动分工、教育制度和经济进展，都产生了重大的作用。

20世纪50年代进展到了顶峰，产生了工业技术的革命和创新，传统制造业及其大工业体系也随之建立和逐步成熟。

近代传统制造工业技术体系的形成，其特点是以机械一电力技术为核心的各类技术相互联结和依存的制造工业技术体系。

3.柔性化、集成化、智能化和网络化的现代制造技术

20世纪80年代以来所产生的现代制造技术沿着4个方向进展;

传统制造技术的革新、拓展；

周密工程；

非传统加工方法；

制造系统的柔性化、集成化、智能化和网络化。

传统制造业的生产和技术的特点:

（1）单件小作坊式生产加高度的个人制造技巧，大量的机械化刚性规模生产加一体化的组织生产模式，再加细化的专业分工。

（2）制造技术的界限分明及其专业的相互独立。

（3）制造技术一样仅指加工制造的工艺方法，即制造全过程中某一段环节的技术方法。

（4）制造技术一样只能操纵生产过程中的物质流和能量流（原材料到产品的物质流运过程，能量的投入、转换和消耗过程）。

（5）制造技术与制造生产治理的分离。

三、现代制造及其技术的进展

新技术的进展和传统技术的革新、进展及完善：

新兴材料技术（新冶炼技术、新合金材料、高分子材料、无机非金属材料、复合材料等）；

新切削加工技术（数控机床、新刀具、超高速和周密加工）；

大型发电和传输技术；

核能技术；

微电子技术（集成电路、运算机、电视、广播和雷达）；

自动化技术；

激光技术；

生物技术和系统工程技术。

传统制造业在20世纪开始的新的革命性的变化和进步，传统制造开始向现代制造进展。

现代制造及其技术的形成和进展特点是：

（1）生产规模：

•从少品种大批量，进展到单件小批量、多品种变批量。

（2）生产方式：

•从劳动密集型，进展到设备密集型、信息密集型、知识密集型。

（3）制造装备：

•从手工，进展到机械化、单机自动化、刚性自动线、柔性自动线+智能自动化。

•（4）制造技术和工艺方法：

进展中现代制造特点表现为：

①重视必不可少的辅助工序，如加工前后处理；

②重视工艺装备，使制造技术成为集工艺方法、工艺装备和工艺材料为一体的成套技术；

③重视物流、检验、包装及储藏，使制造技术成为覆盖加工全过程的综合技术，

④进展优质高效低耗的工艺，取代落后¹¤ÒÕ£»

⑤吸取微电子、运算机和自动化等高新技术成果，形成CAD、CAM、CAPP、CAT、CAE、NC、CNC、MIS、FMS、CIMS、IMT、IMS等一系列现代制造技术。

•实现上述技术的局部或系统集成，形成从单机到自动生产线等不同档次的自动化制造系统；

（5）引人工业工程和并行工程概念：

强调系统化及其技术和治理的集成，将技术和治理有机地结合在一起；

引入先进的治理模式，使制造技术及制造过程成为覆盖整个产品生命周期，包含物质流、能量流和信息流的系统工程。

四、制造业进展过程中竞争的焦点和策略

市场竞争是制造业永恒的话题。

从100多年前福特（Ford）汽车的生产线开始，产生和应用不同的技术和治理模式（见表1—1）。

20世纪是制造业空前进展的重要时期；制造系统的集成活动专门活跃，制造模式持续更新。

制造技术广泛吸取高新技术的优秀成果，并相互渗透、融合和衍生，产生急剧的变化，其目的是使所制造的产品（Product）达到：

功能（Function）、

交货期（TimetoMarket）、

质量（Quality）、

价格（Cost）、

服务（Service）均为优良。

五、先进制造技术与制造模式的进展历程

20世纪末，以微电子、信息、新材料、系统科学等为代表的新一代科学与技术的迅猛进展及其在操纵领域中的广泛渗透、应用和衍生，极大地拓展了制造活动的深度和广度，急剧地改变了现代制造业的产品设计方法、产品结构、生产方式、生产工艺和设备以及生产组织结构，产生一大批新的制造技术和制造模式。

现代制造业已成为进展速度快、技术创新能力强、技术密集和知识

密集的部门。

为适应这种情形的变化，美国、日本等国开展了大量的计策研究。

提出了许多新观点，新思想、新概念，先后产生了许多先进制造技术、

模式与系统，例如

柔性制造系统（FlexibleManufacturingSystem，FMS）

运算机集成制造系统CIMS

并行工程（ConcurrentEngineering，CE）

精良生产（LeanProduction，LP）

灵敏制造系统（AgileManufacturingSystem，AMS）

全能制造系统（HolonicmanufacturingSystem，HMS）

虚拟制造系统（VirtualManufacturingSystem，VMS）

全球制造（GlobalizationManufacturing）系统等。

见下图

面向知识经济的制造业

信息技术和运算机网络技术的进展

各国的经济离不开与国际市场的信息、技术、资源和产品的交换。

由此，一方面开阔了企业的市场，另一方面也给企业带来了全球范畴的竞争压力。

新经济也是全球性经济，生产过程不再局限于一国范畴，而是形成“无国界的经济实体”。

企业间竞争与合作、开放与限制并存的局面，必将引起世界经济结构与组织结构的重大变化，从而带来制造业的一场革命。

一、知识经济的特点与对制造业的阻碍

知识经济对制造工业的阻碍：

对产品和消费观念的改变

产品设计和制造过程的数字化和智能化

经营和制造活动的全球化等。

制造技术质的飞跃：

制造技术已成为一个涵盖整个生产过程、跨多个学科、高度集成的高新技术。

支撑制造技术的电子、光学、信息科学、材料科学、生物科学、激光及治理科学等逐步成为制造业的新兴技术与新兴工业的综合体。

咨询题：

在知识经济条件下，制造业的地位是否降低了

在知识经济条件下，制造业是参与市场竞争的主体。

世界经济进展规律告诉人们：

————一个没有工业基础和制造业的都市是没有根基的都市。

————制造业能极大地推动金融、贸易、保险、房地产和服务业的进展。

————没有制造业作为基础，不管哪一个产业都将失去存在和进展的条件。

案例讲明

制造技术的水平和制造工业的发达程度突出地反映了一个国家、一个地区的经济实力，人民的生活质量、国防能力和社会的进展程度。

一个国家如果不重视进展先进制造技术和制造工业，必定要吃亏、上当、挨打。

以下仅举两个比较突出的事例来讲明。

美国在二战往常一直是制造大国•轿车工业为支柱，在全球制造业中居于执牛耳的地位。

•20世纪50年代以后，因军备需要，偏重高新技术和军用技术进展，放松一样制造业。

•进入70年代后期，“第三次浪潮’’论在美国流传开来，认为美国进入“后工业社会”。

劳动力将从工业转移到信息行业和服务行业。

•认为制造业已成为正在走向没落的“夕阳工业”，制造技术的进展受到冷遇。

•大学里不再开设制造技术和制造科学课程，也少有有关研究课题。

舍弃了关于制造工程和制造科学方面的教育和研究工作。

所谓“第三次浪潮’’即信息革命，“后工业社会”确实是知识经济社会。

这些差不多上正确的论断。

劳动力的第二次大转移也是正在发生的事实。

咨询题出在将制造业视为正在走向没落的“夕阳工业”，过于简单和轻

率，不符合其后经济进展的事实。

事实证明，知识经济的进展，不是要舍弃制造业，而是要按照知识经济的特点和要求来改造制造业，使传统的制造业进展成为先进制造业，为现代社会经济的进展发挥不可替代的作用。

•

“夕阳工业’’论关于美国制造业和美国经济的负面阻碍

20世纪的70-80年代

在微电子工业、汽车工业的国际市场竞争

日本的高质量和高技术含量的产品，如汽车、摩托车、机床、录相机、照相机、电视机等产品以及亚洲和拉美国家的一些廉价产品夺走了相当一部分原属美国产品的国际市场，乃至于部分美国的国内市场

美国机床工业舍弃了原已占据的53％的市场，其年产值在12年间从57亿美元跌落到38亿美元。

Ö±µ½1986年，该国仍有一半机床需要进口。

1973年石油危机，日本的节能型轿车大举进入美国，占据了相当一部分美国国内市场。

直到90年代初，美国仍有1／4以上的国内汽车市场被日本汽车占据。

在那一段时期，美国的制造业在国际市场竞争中节节败退，物资生产基础遭到严峻的削弱，第二、第三产业的比例严峻失调，国际贸易逆差剧增，经济空前滑坡，美国公众和舆论界惊呼这种情形

“危及美国国家的安全!

”

“帝国反击战”——美国的补救行动

美国政府和企业界重新凝视其科学技术政策和产业政策，重新认识和评判制造技术和制造业在国民经济中的重要地位和作用。

•总统委员会的报告指出：

“美国在重要的、高速增长的技术市场上失利的—个重要缘故是美国没有把自已的技术应用到制造业上。

”

•美国开始加大对制造技术的研究与开发，相继实施了一系列振兴制造业的打算，力图夺回往日的优势，重建新的辉煌。

政府、公司与大学联手开展关于制造科学和制造技术的研究、开发与教育工作，建立了一系列工业／大学联合研究中心。

1991年美国总统布什公布了“国家关键技术打算”，将“制造技术”列入六项关键技术（材料、制造、电子信息、生物工程与生命科学、能源与环境以及航空、航天与地面交通）之中。

1994年被定为美国的“制造技术年”，年初，美国商务部提出：

制造是工业的基础。

•美国政府一反过去不介入制造业的惯例，主动支持与推动制造业的进展。

将制造技术列为美国财政重点扶植的唯独的领域。

•美国的“三大汽车公司”（通用、福特和克莱斯勒）以日本汽车公司为对手，研究赶超的要紧措施和计策。

•例如，在20世纪90年代初，三大汽车公司与密西根大学合作，在政府的支持下，开展了一项提升轿车车身点焊总成的精度、降低车门门缝的平均宽度的研究，即所谓“两毫米工程”。

对这一项研究所投入的经费达1300多万美元。

克林顿总统上台后，对制造工业给予了实质性的支持。

提出并实施了振兴美国制造业的六点措施：

第一，对先进制造技术的研究和开发提供更多资助，专门是新汽车技术、智能操纵和传感器、快速原型设计等制造技术的研究开发打算将得到赞助；

第二，支持灵敏制造技术；

第三，建立全国制造技术推广中心网；

第四，建立各地区的技术促进联盟；

第五，促进制造工程教育的进展；

第六，促进考虑环境的制造技术的进展。

通过了一段时期的努力奋斗，收到良好的成效，在制造技术基础研究、技术创新、企业重组与协作等方面有了重大改观。

一些欧洲报纸称：

“由于采纳了先进的设计技术手段，美国新设计的汽车在技术上已超过日本和欧洲。

”美国的汽车产量于1994年重新超过日本，夺回了部分失去的市场。

美国机床的设计和制造水平得到了专门大的提升。

1994年美国电子行业重新占据领先地位，并总结出有关制造技术的一系列先进的理论、技术和方法，如并行工程、精益生产、灵敏制造和虚拟制造等。

故事摸索、结论

•从美国那个超级大国在制造技术和制造工业的进展中所走过的弯路和所经历的波折中，我们能够看到：

•一个现代国家如果忽视了制造技术和制造工业，放松了关于制造技术的研究、开发和关于制造工业的促进，其后果将是何等严峻!

•像美国如此的实力雄厚的经济大国尚且不能承担由此而引起的严峻后果，更况且像我国如此的进展中国家。

另一个事例（微观层面）

日本东芝公司买给前苏联巨型数控加工机床，该机床加工出来的螺旋桨提升了前苏联航空母舰的速度，大幅度地降低了前苏联潜艇的螺旋桨推进器在水下发出的噪声，大大提升了苏方潜艇的隐密性，增加近距离对美方舰艇发动突然突击的可能性。

美国对日本东芝公司十分恼火。

1987年6月30日美国参议院通过一项“制裁东芝机械公司的法案”，禁止这家公司在五年内向美国出口任何产品。

在美国的压力下，东芝公司董事长和总经理被迫辞职。

当时的日本首相及防卫厅厅长还向美国政府道歉，表明日本将加大对各公司出口的检查，保证不再发生类似事件。

这确实是曾经轰动一时的所谓“东芝事件”。

那个事例从微观上突出地表明了制造技术的具体的成果所具有的重大意义和举足轻重的阻碍。