并行工程敏捷制造-NumberTainment課件

1、先進(jìn)制造技術(shù)Advanced Manufacturing Technology臨沂大學(xué) 汽車學(xué)院 趙琳專題一 先進(jìn)制造技的發(fā)展及體系結(jié)構(gòu)1.1 制造、制造系統(tǒng)和制造業(yè)1.2 先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展1.3 先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)不僅包括了具體的工藝過程，還包括市場 分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制、生產(chǎn)過程管理、營銷、售 后服務(wù)直至產(chǎn)品報(bào)廢處理等在內(nèi)的整個(gè)產(chǎn)品壽命周期的全過程 。原材料產(chǎn)品工藝 能源知識 技能 工具制造生產(chǎn)過程從原材料成品直接起作用的那部分工作內(nèi)容。狹義制造廣義制造1.1.1 制造、制造系統(tǒng)和制造業(yè)1.1 制造、制造系統(tǒng)和制造業(yè) 制造一詞來源于拉丁語詞根manu(手)和facere(做

2、)。 蒸汽機(jī)制造技術(shù)的問世帶來了工業(yè)革命和大工業(yè)生產(chǎn)，引領(lǐng)了人類社會的工業(yè)文明；內(nèi)燃機(jī)制造技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展形成了汽車、火車和艦船；噴氣渦輪發(fā)動機(jī)技術(shù)促進(jìn)了現(xiàn)代飛機(jī)的發(fā)展；集成電路制造技術(shù)的進(jìn)步左右了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的水平；納米技術(shù)的出現(xiàn)開創(chuàng)了微型機(jī)械的先河。 可以說，人類社會的發(fā)展就是一個(gè)不斷運(yùn)用各種制造技術(shù)創(chuàng)造物質(zhì)財(cái)富的制造過程，是一個(gè)制造技術(shù)不斷進(jìn)步的過程。1.1 制造、制造系統(tǒng)和制造業(yè) 制造系統(tǒng)具有特定功能的有機(jī)整體制造過程硬件制造過程軟件硬件人員經(jīng)營規(guī)劃、開發(fā)研制、加工制造和控制管理等過程生產(chǎn)設(shè)備、工具和材料、能源以及各種輔助裝置軟件制造理論、制造工藝和方法、各種制造信息等制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1-

3、2 制造系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)經(jīng)營管理信息流生產(chǎn)管理信息流技術(shù)信息流物質(zhì)流用戶、市 場 與 外 部 環(huán) 境經(jīng)營管理市場與銷售研究與開發(fā)資源管理財(cái)務(wù)生產(chǎn)管理工程設(shè)計(jì)采購車間制造（加工、裝配、檢驗(yàn)、輸送、存儲 ）質(zhì)量控制制造系統(tǒng)轉(zhuǎn)變特性主要從技術(shù)角度出發(fā)，如何使轉(zhuǎn)變過程更有效進(jìn)行。獲取階段轉(zhuǎn)變階段分配階段圖1-4 制造系統(tǒng)的物質(zhì)流原材料供應(yīng)者原材料庫存零件加工零件庫存裝配成品庫存最終用戶壓力加工油漆車身裝配內(nèi)部裝飾驅(qū)動橋裝配變速箱裝配輪胎裝配底盤裝配 車身安裝 最后試驗(yàn)發(fā)動機(jī)裝配發(fā)動機(jī)試驗(yàn)機(jī)械加工熱處理鍛造熔化造型澆鑄壓鑄油漆機(jī)械加工自動線熱處理圖1-5 汽車生產(chǎn)物流示意圖 制造系統(tǒng)制造系統(tǒng)的物質(zhì)流與信息流

4、誤差流物流資金流規(guī)劃控制需求信息流實(shí)施（車間或現(xiàn)場）原材料產(chǎn)品與服務(wù)能源能量流制造系統(tǒng)的五種流表1.1 我國制造業(yè)的分類序號行業(yè)名稱序號行業(yè)名稱13農(nóng)副食品加工業(yè)28化學(xué)纖維制造業(yè)14食品制造業(yè)29橡膠制品業(yè)15飲料制造業(yè)30塑料制品業(yè)16煙草制造業(yè)31非金屬礦物制品業(yè)17紡織業(yè)32黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)18紡織服裝、鞋、帽制造業(yè)33有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)19皮革、毛皮、羽毛（絨）制造業(yè)34金屬制品業(yè)20木材加工及木、竹、藤、棕、草制造業(yè)35通用設(shè)備制造業(yè)21家具制造業(yè)36專用設(shè)備制造業(yè)22造紙及紙制品業(yè)37交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)23印刷業(yè)和記錄媒介的復(fù)制38電氣機(jī)械及器材制造業(yè)24文教體育用

5、品制造業(yè)39通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)及其它電子設(shè)備制造業(yè)25石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)40儀器儀表及文化、辦公用機(jī)械制造業(yè)26化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)41工藝品及其它制造業(yè)27醫(yī)藥制造業(yè)42廢棄資源和廢舊材料回收加工業(yè)制造業(yè)以制造技術(shù)為主導(dǎo)技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品制造的行業(yè)，是所有與制造有關(guān)的企業(yè)群體類別 構(gòu)成比例類別 構(gòu)成比例 類別 構(gòu)成比例 金屬制品3.395食品工業(yè)15.335化 工15.586一般機(jī)械8.625紡 織7.193建 材7.299運(yùn)輸機(jī)械6.424服 裝5.018黑色冶金6.908電器設(shè)備5.125家 具1.542有色冶金2.120電子設(shè)備4.588文教用品4.292其他制造1.681儀器儀

6、表0.998油 加 工3.870我國制造分類和構(gòu)成第一產(chǎn)業(yè)農(nóng)業(yè)林業(yè)漁業(yè)畜牧業(yè)礦業(yè)采石業(yè)石油業(yè)第二產(chǎn)業(yè)（52%）制造業(yè)（45%）航天航空紡織、服裝汽車、裝備、重型機(jī)械冶金、鋼鐵、金屬制品食品、飲料化工、石油精煉計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體、電器建筑、建材日用消費(fèi)品玻璃、陶瓷、造紙制藥橡膠、塑料制品能源、電力第三產(chǎn)業(yè)銀行、金融服務(wù)、保險(xiǎn)通訊、資訊教育、醫(yī)療、保健娛樂、旅館、餐飲、旅游政府法律機(jī)構(gòu)房地產(chǎn)修理與維護(hù)商業(yè)（零售、批發(fā)）交通、運(yùn)輸表1.1 第一、二、三產(chǎn)業(yè)的劃分1.1 制造、制造系統(tǒng)和制造業(yè) 一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱國民經(jīng)濟(jì)收入的重要來源工業(yè)經(jīng)濟(jì)年代經(jīng)濟(jì)增長的“發(fā)動機(jī)”一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)強(qiáng)大、經(jīng)濟(jì)騰飛的重要基礎(chǔ)

7、制造業(yè)地位1.1 制造、制造系統(tǒng)和制造業(yè) 世界現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展:在20世紀(jì)60年代以規(guī)模效益放在首位；70年代以成本和價(jià)格取勝；80年代則以質(zhì)量贏得用戶；90年代則以響應(yīng)速度適應(yīng)市場；進(jìn)入21世紀(jì)，技術(shù)創(chuàng)新將成為競爭的焦點(diǎn)，誰技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)先，誰就會成為贏家。制造業(yè)的技術(shù)水平、生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)能力，決定了一個(gè)國家的產(chǎn)品競爭能力，決定其是否成為一個(gè)工業(yè)大國和強(qiáng)國，并進(jìn)一步?jīng)Q定其經(jīng)濟(jì)實(shí)力和國防實(shí)力。實(shí)現(xiàn)軍事現(xiàn)代化和國家安全的保障現(xiàn)代武器裝備是先進(jìn)制造技術(shù)的載體；尖端制造技術(shù)和裝備一直是西方國家技術(shù)封鎖和限制的重點(diǎn);保證就業(yè)率穩(wěn)定，緩解就業(yè)壓力，保障社會穩(wěn)定。 例：東芝事件(1982.121983.6)

8、考克斯報(bào)告 (90年代) 控制高技術(shù)機(jī)床出口(2000)制造業(yè)的作用東芝事件 多軸數(shù)控機(jī)床改進(jìn)核潛艇性能東芝事件1983年，日本東芝公司賣給前蘇聯(lián)幾臺五軸聯(lián)動數(shù)控銑床，前蘇聯(lián)將其用于制造核潛艇推進(jìn)螺旋槳，由于加工精度提高，使得螺旋槳在水中轉(zhuǎn)動時(shí)候噪聲大為下降，以至于美國的聲納無法偵測到前蘇聯(lián)核潛艇的動向，蘇軍潛艇能很好的隱藏在海底下。該數(shù)控機(jī)床的銷售，也使得蘇聯(lián)的裝備制造業(yè)上了一個(gè)檔次，時(shí)至今日，美軍的聲納也難以監(jiān)聽到俄軍的潛艇了。東芝事件-蘇日聯(lián)手 借道挪威 在當(dāng)時(shí)冷戰(zhàn)的背景下，對社會主義國家的出口，要受到“巴黎統(tǒng)籌委員會”(簡稱“巴統(tǒng)”，由除冰島以外的北約國家與日本等國組成)的限制?！拔遢S

9、聯(lián)動數(shù)控機(jī)床”在當(dāng)時(shí)屬于最先進(jìn)的工業(yè)技術(shù)產(chǎn)品，蘇聯(lián)根本無法自行設(shè)計(jì)制造。由于該設(shè)備可用于加工軍用艦艇的螺旋槳，大大減少艦艇的噪音，明顯屬于被“巴黎統(tǒng)籌委員會”禁止向蘇聯(lián)出口的機(jī)械設(shè)備。 東芝和克格勃都非常清楚這種限制，因此，在商業(yè)談判完成后，雙方就開始考慮，如何把電腦工作母機(jī)順利運(yùn)往蘇聯(lián)。 莫斯科很快指示，把挪威作為轉(zhuǎn)運(yùn)地。東芝先將數(shù)控機(jī)床出口到挪威，挪威也是北約國家，這樣做不違反“巴統(tǒng)”規(guī)定。實(shí)際上，挪威早就向蘇聯(lián)提供了火炮自動瞄準(zhǔn)計(jì)算機(jī)，而這種計(jì)算機(jī)也是“巴統(tǒng)”嚴(yán)格禁止向蘇聯(lián)出口的。可見，蘇聯(lián)和挪威之間早就建立了送交特殊貨物的秘密渠道。 東芝事件-合作進(jìn)程根據(jù)合同，東芝公司必須負(fù)責(zé)4部母機(jī)

10、的安裝、調(diào)試，直到正常運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)，還要訓(xùn)練蘇方的技術(shù)人員，直到他們能完全操作為止。蘇方扣下10的價(jià)款，直到東芝完成合同所規(guī)定的條款后才給付這筆尾款。但蘇聯(lián)軍方后來臨時(shí)改變主意，只要求東芝公司安裝兩臺機(jī)械，剩下的兩部堅(jiān)持由他們自己的技術(shù)人員來處理。 東芝事件-合作進(jìn)程在安裝第一部機(jī)器的時(shí)候，日本的技術(shù)人員很快發(fā)現(xiàn)，參加安裝工作的蘇聯(lián)技術(shù)人員，常常一大早就疲態(tài)百出，這令他們覺得非常蹊蹺。幾天后，體格強(qiáng)壯的蘇聯(lián)工人眼眶發(fā)黑，整個(gè)人幾乎都要累垮了。后來，日本的技術(shù)人員才知道，這些蘇聯(lián)技術(shù)人員，白天幫日本人裝機(jī)器，晚上還要挑燈夜戰(zhàn)，憑白天學(xué)到的方法去裝配另一部機(jī)器。 東芝事件-合作進(jìn)程蘇聯(lián)的技術(shù)人員對操

11、作程序還不夠了解，又不敢完全信賴日本人，便展開了對負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運(yùn)這4部機(jī)器的挪威康克斯佩魯克公司派到蘇聯(lián)的電腦技師波路斯塔特的“爭取”工作。這位出身于挪威鄉(xiāng)下30歲的技師，由于天生木訥，外貌也算不上英俊，曾被女人騙過好幾次，以至于對天底下所有的女人都有強(qiáng)烈的不信任感。但是，當(dāng)波路斯塔特來到蘇聯(lián)后，很快就遇到了“遲到的春天”，不到兩個(gè)月，他就跟一位美麗的蘇聯(lián)女性結(jié)婚了。 這位挪威技師的婚姻，顯然是克格勃導(dǎo)演的“作品”。蘇聯(lián)人想以美色牽住這位在情場上很不得志的技師。當(dāng)然，這項(xiàng)“人色交易”事先必須得到波路斯塔特的宣誓效忠，因?yàn)樘K聯(lián)人不會干“賠了夫人又折兵”的事。在波路斯塔特的結(jié)婚典禮上，有許多蘇聯(lián)的高官前

12、來捧場，東芝公司的人還被蒙在鼓里，顯然，其中有不方便讓日本人知道的事。 東芝事件-技術(shù)突飛猛進(jìn)終于招致懷疑 東芝的這些巨型自動化數(shù)控機(jī)床制作出來的產(chǎn)品，除了精密之外，還有制作時(shí)間極短的特點(diǎn)。這是蘇聯(lián)的機(jī)械難以比擬的地方。這4部高科技的數(shù)控機(jī)床可使他們的新型艦艇建造技術(shù)“脫胎換骨”，代價(jià)卻不足2000萬美元!而這些設(shè)備和技術(shù)生產(chǎn)出來的軍艦和潛艇，后來也有相當(dāng)部分加入了直接面對日本的蘇聯(lián)紅旗太平洋艦隊(duì)。 本來，東芝公司和蘇聯(lián)的交易確實(shí)做得相當(dāng)漂亮，包括日本在內(nèi)的西方國家，無一發(fā)現(xiàn)從日本裝運(yùn)出去的機(jī)械竟然對蘇聯(lián)艦艇的制造技術(shù)起到了巨大的推動作用。但是，從上世紀(jì)80年代中期開始，北約各國的海軍紛紛報(bào)告

13、，蘇聯(lián)潛艇和軍艦螺旋槳的噪聲明顯下降，跟蹤難度加大，這使得美國開始懷疑，蘇聯(lián)是否獲得了什么先進(jìn)的技術(shù)，但是卻苦于沒有什么證據(jù)。一直到1985年，東芝公司負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的熊古獨(dú)因被公司解雇，他向“巴統(tǒng)”總部報(bào)告了這一事件，西方國家才展開對此事的調(diào)查。 東芝事件-技術(shù)突飛猛進(jìn)終于招致懷疑1986年，西方國家正式確認(rèn)東芝公司違反了“巴統(tǒng)”限制，秘密向蘇聯(lián)出口限制級設(shè)備的事實(shí)經(jīng)過。這次事件的后果非常嚴(yán)重。在日本東芝公司的幫助下，蘇聯(lián)海軍艦艇開始具有了逃避美國海軍“火眼金睛”的能力。北約和美國在這件事情上結(jié)結(jié)實(shí)實(shí)地栽了一個(gè)大跟頭，此后進(jìn)一步加強(qiáng)了對敏感設(shè)備和技術(shù)出口的監(jiān)督和管制。俄羅斯提供給中國海軍的基洛潛

14、艇被稱為“大洋黑洞”。 在過去十年，美國海軍可以舉出多個(gè)現(xiàn)代柴電潛艇對美國艦只構(gòu)成嚴(yán)重威脅的例子。法國的“鲉魚”級潛艇、德制209型潛艇、瑞典科林斯?jié)撏?南非、智利和澳大利亞都分別裝備了這些潛艇)都曾潛航至可對航母實(shí)施模擬魚雷攻擊的陣位。俄羅斯和中國的潛艇現(xiàn)在都具備制造這種靜音潛艇的技術(shù)。在1982年的馬島戰(zhàn)爭中，阿根延的一艘德制209型潛艇曾成功地逃過英國艦隊(duì) 長達(dá)一個(gè)月的追殺。 東芝事件-技術(shù)突飛猛進(jìn)終于招致懷疑目前40多個(gè)國家共擁有300艘柴電潛艇，大多數(shù)國家要么是美國的盟國，要么使用著一些老式的高噪聲柴電潛艇，但朝鮮、中國和伊朗都正從俄羅斯過去二十年所取得的技術(shù)突破中獲益。美國海軍在過

15、去五十年里忽視了潛艇的威脅。 美國海軍在同一時(shí)期知道盟國海軍的柴電潛艇非常難以追蹤。中國正試圖解決潛艇艇員訓(xùn)練質(zhì)量的問題。因此中國的潛艇在未來戰(zhàn)爭中可能會令世人感到震驚。中國的靜音潛艇(中國正在接收俄羅斯的基洛級潛艇)加之訓(xùn)練有素的艇員將輕易終結(jié)美國航母的艦載空中力量。 考克斯報(bào)告1999 年初, 美國少數(shù)政客炮制所謂的考克斯報(bào)告, 攻擊中國盜竊美國核技術(shù)、導(dǎo)彈技術(shù)等軍事機(jī)密,美國的對華技術(shù)出口管制也被列入攻擊的重點(diǎn)。在這股反華潮流的影響下, 美國國會在“2000 財(cái)年國防授權(quán)法”中提出了多項(xiàng)旨在強(qiáng)化和監(jiān)控對華技術(shù)出口的規(guī)定?？刂聘呒夹g(shù)機(jī)床出口法案 如果掌握不了機(jī)器本身的生產(chǎn)，也就是制造產(chǎn)生工

16、業(yè)產(chǎn)品的機(jī)器-裝備制造業(yè)，一切都是虛的，就像是建在沙灘上的大廈。機(jī)器是母體，有機(jī)器才有產(chǎn)品。這是基礎(chǔ)與枝節(jié)的關(guān)系。裝備制造業(yè)被喻為工業(yè)的母機(jī)。大量進(jìn)口裝備產(chǎn)品，就意味著用別人的裝備生產(chǎn)終端消費(fèi)品，我們只能賺到勞力錢。 技術(shù)裝備常被各國用于控制或干擾其他國家經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，如2000年美國就通過了針對中國的控制高技術(shù)機(jī)床出口法案 綜上所述制造業(yè)是國家的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)高度發(fā)達(dá)的制造業(yè)，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的必備條件高度發(fā)達(dá)的制造業(yè)，是衡量國家國際競爭力的重要標(biāo)志高度發(fā)達(dá)的制造業(yè)，是決定國家在經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程中國際分工地位的關(guān)鍵因素制造業(yè)戰(zhàn)略地位1.2 先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展 1.2.1 先進(jìn)制造技術(shù)產(chǎn)生背景先進(jìn)制造技術(shù)(

17、Advanced Manufacturing TechnologyAMT)的產(chǎn)生不僅是科學(xué)技術(shù)范疇的事情，而且也是人類歷史發(fā)展和文明進(jìn)步的必然結(jié)果。無論是發(fā)達(dá)國家、新興工業(yè)國家還是發(fā)展中國家，都將制造業(yè)的發(fā)展作為提高競爭力，振興國家經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略手段來看待，先進(jìn)制造技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。先進(jìn)制造技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展有其自身的社會經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)以及可持續(xù)發(fā)展的根源和背景。1. 社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展背景消費(fèi)需求：主題化、個(gè)性化和多樣化，產(chǎn)品壽命周期縮短全球性產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整：制造商之間既有激烈競爭，又有基于實(shí)力的合作?？焖夙憫?yīng)市場：滿足已有和潛在顧客需求，主動適應(yīng)市場，引導(dǎo)市場，是贏得競爭，獲取最大利潤的關(guān)鍵1.2.1 先進(jìn)

18、制造技術(shù)產(chǎn)生背景制造技術(shù)在向宏觀(制造系統(tǒng))和微觀(超精密加工)兩個(gè)方向發(fā)展現(xiàn)代制造業(yè)成為技術(shù)密集、知識密集型產(chǎn)業(yè)信息成為制造業(yè)決定性因素，Intranet/Internet對制造業(yè)產(chǎn)生重大影響2. 科學(xué)技術(shù)發(fā)展背景1.2.1 先進(jìn)制造技術(shù)產(chǎn)生背景資源匱泛，污染嚴(yán)重環(huán)境問題不能以犧牲今后幾代人的利益為代價(jià)由粗放經(jīng)營、掠奪式開發(fā)向集約型、可持續(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)變3. 可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略1.2.1 先進(jìn)制造技術(shù)產(chǎn)生背景1.2 先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展 傳統(tǒng)的制造技術(shù)已變得越來越不適應(yīng)當(dāng)今快速變化的形勢，而先進(jìn)的制造技術(shù)，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)在制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用，使人們正在或已經(jīng)擺脫傳統(tǒng)觀念的束縛，使人類跨人制造

19、業(yè)的新紀(jì)元。先進(jìn)制造技術(shù)作為一個(gè)專用名詞的出現(xiàn)，卻是在20世紀(jì)80年代末由美國根據(jù)本國制造業(yè)面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇，對其制造業(yè)存在的問題進(jìn)行深刻反省，為了加強(qiáng)其制造業(yè)的競爭力和促進(jìn)本國國民經(jīng)濟(jì)的增長而提出來的。先進(jìn)制造技術(shù)的提出是制造業(yè)新技術(shù)發(fā)展實(shí)際進(jìn)程的反映，它一經(jīng)提出，立即得到歐洲各國、日本、以及亞洲新興工業(yè)化國家的響應(yīng)。1.2 先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展 1.2.2 制造技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展 制造技術(shù)是制造業(yè)所使用的一切生產(chǎn)技術(shù)的總稱，是將原材料和其他生產(chǎn)要素經(jīng)濟(jì)合理地轉(zhuǎn)化為可直接使用的具有較高附加值的成品（半成品）和技術(shù)服務(wù)的技術(shù)群。制造技術(shù)的發(fā)展是由社會、政治、經(jīng)濟(jì)等多方面因素決定的。 縱觀近兩百年制

20、造業(yè)的發(fā)展歷程，影響其發(fā)展最主要的因素是： 技術(shù)的推動：人類科學(xué)技術(shù)的每次革命必然引起制造技術(shù)的不斷發(fā)展； 市場的牽引：隨著人類的不斷進(jìn)步，人類的需求不斷產(chǎn)生變化，因而也推動了制造業(yè)的不斷發(fā)展，促進(jìn)了制造業(yè)的不斷進(jìn)步。1.2 先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展 近兩百年來，在市場需求不斷變化的驅(qū)動下， 制造業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模沿著“小批量少品種大批量多品種變批量”的方向發(fā)展。 在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的推動下，制造業(yè)的資源配置沿著“勞動密集設(shè)備密集信息密集知識密集”的方向發(fā)展。 制造技術(shù)的生產(chǎn)方式沿著“手工機(jī)械化單機(jī)自動化剛性流水自動化柔性自動化智能自動化”的方向發(fā)展。自18世紀(jì)以來，制造技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了五個(gè)發(fā)展時(shí)期。制造

21、技術(shù)發(fā)展的五個(gè)時(shí)期 工場式生產(chǎn)時(shí)期 18世紀(jì)七十年代，以蒸汽機(jī)和紡紗機(jī)的誕生，引發(fā)第一次工業(yè)革命，從手工業(yè)作坊式生產(chǎn)到以機(jī)械加工和分工原則為中心的工廠生產(chǎn)，機(jī)器代替手工。 特點(diǎn)： 工廠組織和管理結(jié)構(gòu)分散。例如，單件小批制作汽車時(shí)，汽車大部分零件都是采用協(xié)作方式制造的，由許多小的機(jī)械作坊來進(jìn)行的。裝配廠的企業(yè)主與所有的有關(guān)方面，包括顧客、雇員、協(xié)作者直接聯(lián)系。裝配工廠內(nèi)部也沒有系統(tǒng)的管理制度和管理方法。 要求工人知識全面，技巧嫻熟。這些工匠通曉和掌握設(shè)計(jì)、機(jī)械加工和裝配等方面的知識和操作技能。大多數(shù)人都是從學(xué)徒開始經(jīng)過勤學(xué)苦練得來的本領(lǐng)，其中有不少人本人就是業(yè)主。 采用通用機(jī)床或簡單通用的工具進(jìn)

22、行各種加工工序，沒有或很少專用機(jī)床或工具。 產(chǎn)品零部件之間沒有互換性。例如，在單件生產(chǎn)汽車時(shí)，不采用標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)量系統(tǒng)，制造出來的汽車零件只能達(dá)到近似要求的規(guī)格，組裝時(shí)，需要熟練的裝配工進(jìn)行選配或加以修整。由于單件生產(chǎn)技術(shù)必然導(dǎo)致各種差異，即使在按同一設(shè)計(jì)制作的汽車中，也沒有兩輛是完全相同的，不僅增加制造困難，還會導(dǎo)致維修困難。 產(chǎn)量低，成本高，質(zhì)量難以保證。產(chǎn)品質(zhì)量不僅取決于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和零件的制造水平，還取決于工人的技藝高低及現(xiàn)場發(fā)揮。生產(chǎn)成本也不會隨著產(chǎn)品產(chǎn)量的增加而下降。由于制造出來的每個(gè)產(chǎn)品（例如汽車）實(shí)際上都是一個(gè)樣品，因而可靠性和一致性也不能得到保證。例如：汽車的生產(chǎn) 在美國，早在189

23、3年杜里埃兄弟就已經(jīng)制造出了美國的第一輛汽車。經(jīng)過5年的發(fā)展，到了1898年，約有39家廠商從事汽車的生產(chǎn)，但總共只生產(chǎn)了2500輛汽車，且造價(jià)昂貴，一般老百姓都消費(fèi)不起， 制造技術(shù)發(fā)展的五個(gè)時(shí)期 工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)時(shí)期 19世紀(jì)電氣技術(shù)得到發(fā)展，由于電氣技術(shù)與其他制造技術(shù)的融合，開辟了嶄新的電氣化新時(shí)代，制造業(yè)得到了飛速發(fā)展，制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)、工業(yè)化規(guī)范生產(chǎn)的新局面。與此同時(shí)，互換性原理和公差制度應(yīng)運(yùn)而生。 剛性自動化發(fā)展時(shí)期 20世紀(jì)初，內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明，引起了制造業(yè)的革命，流水生產(chǎn)線和泰勒式工作制及其科學(xué)管理方法得到了應(yīng)用。特別是第二次世界大戰(zhàn)期間，以大批量生產(chǎn)為模式，以降低成本為目的的剛

24、性自動化制造技術(shù)和科學(xué)管理方式得到了很大發(fā)展。福特汽車制造公司用大規(guī)模剛性生產(chǎn)線代替手工作業(yè)，使汽車的價(jià)格在幾年內(nèi)降低到原價(jià)格的1/8，促進(jìn)了汽車進(jìn)入家庭?！捌嚧笸酢焙嗬Ｌ?903年創(chuàng)建了第一家大規(guī)模的汽車生產(chǎn)廠，1914首次使用裝配線生產(chǎn)汽車，大大提高了生產(chǎn)率。流水裝配線 福特生產(chǎn)方式： 20世紀(jì)20年代，福特公司創(chuàng)造性地建立了用于大量生產(chǎn)廉價(jià)的 T型汽車的專用流水線。圖為1946年4月15日，底特律出現(xiàn)交通堵塞，街道上行駛的幾乎所有車都是福特。20世紀(jì)50年代，底特律的人口達(dá)到頂峰，擁有185萬規(guī)模的人口，成為美國第四大都市。 大批量制造模式特征： 零件具有高度互換性。免去裝配前的挫削

25、修整工作；相互連接非常方便；不再需要技巧精湛的裝配工人。正是由于在制造工藝上的這種創(chuàng)新，才有可能設(shè)立組裝線。采用剛性的流水生產(chǎn)線裝配產(chǎn)品及或制造零部件。流水生產(chǎn)線由高效專用機(jī)床組成，用傳送帶、運(yùn)輸鏈輸送零件和產(chǎn)品總成。大大減少了在單件生產(chǎn)條件下因變換零件調(diào)試機(jī)床的時(shí)間和運(yùn)輸零件的時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。福特的移動式總裝線由兩塊金屬板組成，汽車兩側(cè)的車輪下各有一塊。這兩塊金屬板裝在一條皮帶上，沿著車間的長度方向移動。當(dāng)這兩塊板到了總裝線的終點(diǎn)時(shí)，就翻轉(zhuǎn)到地面下，重新回到起點(diǎn)。高度的專業(yè)分工。用熟練的工序工人替代技藝高超的工匠。不論在裝配線上還是在機(jī)床旁邊，新雇來的工人，經(jīng)過幾分鐘的培訓(xùn)，就能學(xué)會操

26、作。只要能遵守紀(jì)律，跟上總裝線的速度就行。福特不但使零件完全可以互換，而且使工人也可以隨便調(diào)換。一旦出現(xiàn)怠工或其它原因就可以象汽車上的零件那樣，隨時(shí)把他替換掉。這樣，就可以極大地提高生產(chǎn)效率和降低勞動成本。縱向一體化的組織結(jié)構(gòu)。福特把一切與制造轎車相關(guān)的工作都?xì)w并到廠內(nèi)自制，包括從最基本的原材料開始。由于福特公司比協(xié)作廠先掌握大量生產(chǎn)方式技術(shù)，每件工作都由自己來完成，能夠大幅度地降低成本。在這以后的幾十年時(shí)間里，隨著汽車零部件制造業(yè)的發(fā)展，這種縱向一體化的制度逐漸被突破，但自制率高仍是大量生產(chǎn)方式的主要特征。 大批量制造模式特征：產(chǎn)品極大地方便用戶，便于維修。為了吸引中等消費(fèi)者這個(gè)市場目標(biāo)，福

27、特在設(shè)計(jì)汽車時(shí)，對汽車的使用和維護(hù)提供了前所未有的方便。T型車的使用手冊只有64頁，以問答方式告訴了車主如何用簡單的工具解決T型車可能出現(xiàn)的140個(gè)問題。 例如，發(fā)動機(jī)氣缸蓋內(nèi)和活塞頂部的積碳會引起爆震，并降低發(fā)動機(jī)的功率。這時(shí)，車主只要把緊固氣缸蓋的15個(gè)螺釘松開，就可以卸下氣缸蓋，并用一柄油灰刀當(dāng)做刮刀把這些積碳除去。對于福特T型車來說，不需要什么修配工作。 大批量制造模式特征： 圖1-2 T型車的售價(jià)變化（美元）（資料來源：陳友芳亨利福特的T型車與亨利福特的悲劇 自然辨依法研究2001年第3期。） 大規(guī)模生產(chǎn)方式在1955年的美國達(dá)到鼎盛期。這一年，美國的汽車銷售量第一次超過了700萬輛

28、。三大企業(yè)福特、通用和克萊斯勒，它們的銷售量占銷售總量的95，而6種車型的銷售量占銷售總量的80。第二次大戰(zhàn)后，福特首創(chuàng)的汽車大規(guī)模生產(chǎn)方式在汽車的發(fā)源地歐洲得到了眾多汽車廠商的學(xué)習(xí)，主要的汽車廠商名開始了自己的大規(guī)模生產(chǎn)方式嘗試：雪鐵龍、雷諾、菲亞特、奧斯汀、羅孚 大批量制造模式面臨的挑戰(zhàn)生產(chǎn)組織方面：以少品種大批量方式組織生產(chǎn)的“剛性”制造系統(tǒng)(以剛性流水線為典型代表)雖然有著高效率、低成本的優(yōu)勢，但由于生產(chǎn)組織和生產(chǎn)過程“硬化”難以適應(yīng)頻繁的市場變化，剛性生產(chǎn)過程不易調(diào)整，決定了產(chǎn)品的品種較少而且固定，也不可能快速變化。管理組織方面：傳統(tǒng)的層級結(jié)構(gòu)同樣缺乏快速響應(yīng)市場的能力。組織的分工越

29、細(xì)，管理隊(duì)伍越龐大，用在協(xié)調(diào)與信息傳遞上的成本就越高，而且對外界的反應(yīng)就越遲緩。另一方面的問題是一線人員的勞動日趨簡單化，難以發(fā)揮員工的積極性。企業(yè)間的關(guān)系：競爭比較激烈，各個(gè)企業(yè)的人、財(cái)、物和信息很難共享。企業(yè)包括大企業(yè)集團(tuán)，其內(nèi)部關(guān)系是一種剛性很大的、帶有永久性質(zhì)的固定關(guān)系，不能適應(yīng)市場的急劇變化。因此，無論從企業(yè)內(nèi)部或企業(yè)之間來看，資源不能優(yōu)化配置，而在激烈的競爭從企業(yè)內(nèi)部或企業(yè)之間來看，資源不能優(yōu)化配置，而在激烈的競爭環(huán)境中，企業(yè)面臨很大的困難。 柔性自動化發(fā)展時(shí)期 20世紀(jì)中期，計(jì)算機(jī)、微電子、信息和自動化技術(shù)有了迅速的發(fā)展，逐步形成了數(shù)控技術(shù)（NC）、計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）、柔性制造

30、單元（FMC）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）等先進(jìn)的制造單元技術(shù)和全面質(zhì)量管理（TQM）、準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)（JIT）等科學(xué)的管理理念和方法，為單一產(chǎn)品大批量剛性自動化生產(chǎn)向多品種小批量柔性自動化生產(chǎn)方向發(fā)展提供了技術(shù)基礎(chǔ)。制造技術(shù)發(fā)展的五個(gè)時(shí)期 綜合自動化發(fā)展時(shí)期 自20世紀(jì)80年代以來，設(shè)計(jì)、制造和管理在內(nèi)的單元自動化技術(shù)逐漸成熟和完善，如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）、計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃（CAPP）、計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）、計(jì)算機(jī)輔助檢測（CAT）；在經(jīng)營管理領(lǐng)域內(nèi)的物流需求規(guī)劃（MRP）、制造資源規(guī)劃（MRP）、企業(yè)資源規(guī)劃（ERP）；在加工制造領(lǐng)域內(nèi)

31、的直接或分布式數(shù)控（DNC）、工業(yè)機(jī)器人（ROBOT）等。以計(jì)算機(jī)為中心的集成制造技術(shù)從根本上改變了制造技術(shù)的面貌和水平，體現(xiàn)新的制造模式的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）、并行工程（CE）以及精良生產(chǎn)（LP）得到實(shí)踐、應(yīng)用和推廣。此外，精密成形技術(shù)與裝備、快速成形技術(shù)與系統(tǒng)、少無切削技術(shù)與裝備、激光加工技術(shù)與裝備等進(jìn)入了一個(gè)空前發(fā)展的階段。 制造技術(shù)發(fā)展的五個(gè)時(shí)期 綜上所述，從傳統(tǒng)的制造技術(shù)發(fā)展成為當(dāng)代的先進(jìn)制造技術(shù)是社會進(jìn)步與技術(shù)進(jìn)步的必然結(jié)果，是世界各民族競爭與合作在制造領(lǐng)域的體現(xiàn)，也是制造技術(shù)發(fā)展的主方向。90年代以來，各工業(yè)發(fā)達(dá)國家和新興工業(yè)化國家紛紛調(diào)整其技術(shù)政策，大力發(fā)展先進(jìn)制造技

32、術(shù)，力圖在國際大市場中多分享一份。其中具有代表性的是美國的先進(jìn)制造技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)（制造）計(jì)劃、敏捷制造使能技術(shù)計(jì)劃（TEAM）， 日本的智能制造技術(shù)（IMS），韓國的高級先進(jìn)制造技術(shù)計(jì)劃(G-7)和德國的制造2000計(jì)劃等。 制造技術(shù)發(fā)展的五個(gè)時(shí)期 數(shù)控加工生產(chǎn)線 數(shù)控車床 數(shù)控磨床數(shù)控加工中心 是在普通數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，主要是增加了刀具庫、自動換刀裝置和移動工作臺等，因而可以在一臺機(jī)器上完成多臺機(jī)床才能完成的工作，包括銑、削、鉆、刨、鏜、攻羅紋等多種加工工序。 數(shù)控加工中心 生產(chǎn)汽車的機(jī)器人自動焊接生產(chǎn)線自動化立體倉庫1、AMT是一項(xiàng)綜合性技術(shù) AMT將各種與制造相關(guān)的技術(shù)集合成一

33、個(gè)整體，并貫穿到從市場分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、生產(chǎn)管理、市場營銷、維修服務(wù)直至產(chǎn)品報(bào)廢處理、回收再生的生產(chǎn)全過程。 AMT特別強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)在制造中的綜合應(yīng)用特別強(qiáng)調(diào)人的主體作用，強(qiáng)調(diào)人、技術(shù)、管理的有機(jī)結(jié)合。一 、先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn) 1.2.3 先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢2、AMT是面向工業(yè)應(yīng)用的技術(shù) AMT有明顯的需求導(dǎo)向特征，不以追求技術(shù)高新度為目的，重在全面提高企業(yè)的競爭力，促進(jìn)國家經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長，加強(qiáng)國家綜合實(shí)力。AMT堅(jiān)持以顧客為核心，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)集成和整體優(yōu)化，提倡合理競爭與相互信任，這些都是制造企業(yè)生存和發(fā)展的重要條件。 1.3.2 先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn) 一

34、、先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn) 3、 AMT是面向全球競爭的技術(shù) 當(dāng)前，由于信息技術(shù)的飛速發(fā)展，使每一個(gè)國家每一個(gè)企業(yè)都處在全球市場中。為了贏得國際市場競爭，必須提高企業(yè)綜合效益（包括經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境生態(tài)效益）及對市場的快速反應(yīng)能力，而采用先進(jìn)制造技術(shù)是達(dá)到這一目標(biāo)的重要途徑。4、AMT是面向21世紀(jì)的技術(shù) AMT是制造技術(shù)發(fā)展的新階段，它保留了傳統(tǒng)制造技術(shù)中有效要素，吸收并充分利用了一切高新技術(shù)，使其產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。AMT強(qiáng)調(diào)環(huán)保技術(shù)，突出能源效益，重視產(chǎn)品的回收和再利用，符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。一、先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn) 制造自動化技術(shù)向縱深方向發(fā)展 集成化 柔性化 網(wǎng)絡(luò)化 虛擬化 智能化二、先進(jìn)

35、制造技術(shù)的發(fā)展趨勢 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法的改進(jìn)主要是CAD和CAE技術(shù)的全面應(yīng)用。當(dāng)前研究的重點(diǎn)是產(chǎn)品建模理論、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、快速設(shè)計(jì)（包括快速原型制造）、數(shù)值仿真、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理技術(shù)等。近年來，由于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的迅速發(fā)展，不斷出現(xiàn)了許多新的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法，包括并行設(shè)計(jì)（Concurrent Design）、面向“X”的設(shè)計(jì)（Design for XDFX）、健壯設(shè)計(jì)（Robust Design）、優(yōu)化設(shè)計(jì)（Optimal Design）、反求工程技術(shù)（Reverse Engineering）等，并已得到實(shí)際應(yīng)用。傳統(tǒng)制造技術(shù)不斷改進(jìn)，新型制造技術(shù)迅速發(fā)展二、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢 零件

36、制造 毛坯成形技術(shù)的改進(jìn)主要集中在提高成形精度上。近年來出現(xiàn)的近凈成形（Near Net Shape Process）和凈成形（Net Shape Process）技術(shù)，使毛坯逐漸向最終零件形狀和尺寸逼近。近凈成形與凈成形技術(shù)包括近凈鑄造成形、精確塑性成形、精確連接、精密熱處理改進(jìn)、表面改進(jìn)、高精度模具等專業(yè)領(lǐng)域。 零件機(jī)械加工技術(shù)的改進(jìn)主要表現(xiàn)在強(qiáng)力切削/磨削與高速切削/磨削技術(shù)的迅速發(fā)展。特別是高速切削與超高速切削技術(shù)的發(fā)展可以實(shí)現(xiàn)“以切代磨”，這不僅可以極大地提高生產(chǎn)效率，而且可以獲得較高加工精度，還可以實(shí)現(xiàn)難以加工材料的切削加工。傳統(tǒng)制造技術(shù)不斷改進(jìn)，新型制造技術(shù)迅速發(fā)展二、先進(jìn)制造技

37、術(shù)的發(fā)展趨勢 零件制造 新型零件制造方法，又稱特種加工方法，將電、磁、聲、光等物理量及化學(xué)能量或其組合直接施加在工件被加工的部位上，從而使材料被去除、累加、變形或改變性能等。 精密制造技術(shù) 精密制造技術(shù)包括精密與超精密加工、微細(xì)與超微細(xì)加工以及微型機(jī)械等。目前超精密加工的尺寸精度已達(dá)到0.025m，表面粗糙度Ra達(dá)到0.005m；微細(xì)加工通常指1mm以下微小尺寸零件的加工，超微細(xì)加工通常指1m以下超微細(xì)尺寸零件的加工。目前，微細(xì)與超微細(xì)加工的精度已達(dá)到納米級（0.1nm100nm）。傳統(tǒng)制造技術(shù)不斷改進(jìn)，新型制造技術(shù)迅速發(fā)展二、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢 綠色制造將成為21世紀(jì)制造業(yè)的重要特征 綠

38、色制造技術(shù)是指在保證產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、成本的前提下，綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的一種現(xiàn)代制造模式。對于制造過程而言，綠色制造要求滲透到從原材料投入到產(chǎn)出成品的全過程，包括節(jié)約原材料和能源，替代有毒原材料，將一切排放物的數(shù)量與毒性削減在離開生產(chǎn)過程之前。對于產(chǎn)品而言，綠色制造覆蓋構(gòu)成產(chǎn)品整個(gè)生命周期的各個(gè)階段，及從原材料提取到產(chǎn)品的最終處置，包括產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、包裝、運(yùn)輸、流通、消費(fèi)及報(bào)廢等，減少對人類和環(huán)境的不利影響。傳統(tǒng)制造技術(shù)不斷改進(jìn)，新型制造技術(shù)迅速發(fā)展二、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢 1.3 先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu) 先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵 先進(jìn)制造技術(shù)是制造業(yè)不斷吸收信息技術(shù)和現(xiàn)代管理技

39、術(shù)的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)乃至回收的制造的全過程，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高對動態(tài)多變的市場的適應(yīng)能力和競爭能力的制造技術(shù)的總稱。內(nèi)涵先進(jìn)制造技術(shù)的三個(gè)層次第一層次：基礎(chǔ)技術(shù) 優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔基礎(chǔ)制造技術(shù) 第二層次：新型單元技術(shù) 新型的先進(jìn)制造單元技術(shù) 第三層次：集成技術(shù) 先進(jìn)制造集成技術(shù) 1.3.1 先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵及技術(shù)構(gòu)成優(yōu)質(zhì)、高效、低耗清潔基礎(chǔ)制造技術(shù)（基礎(chǔ)技術(shù)）MRPIICADCAM數(shù)控技術(shù)機(jī)器人技術(shù)FMC清潔生產(chǎn)技術(shù)并行工程質(zhì)量與可靠性技術(shù)系統(tǒng)管理技術(shù)集成技術(shù)CIMS IMSFMS新型產(chǎn)業(yè)及市場需求帶動（重大裝備、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)、社會協(xié)調(diào)發(fā)展）系統(tǒng)工程及管理科學(xué)激光等新能源的技術(shù)微電子及計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)新材料技術(shù)1.3.1 先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵及技術(shù)構(gòu)成先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵、層次及其技術(shù)構(gòu)成示意圖1.3.2 先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn)傳統(tǒng)制造技術(shù)先進(jìn)制造技術(shù)系統(tǒng)性僅駕馭生產(chǎn)過程物質(zhì)流和能量流能駕馭生產(chǎn)過程物質(zhì)流、信息流和能量流廣泛性僅指將原材料變?yōu)槌善返募庸すに囏灤漠a(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造到產(chǎn)品銷售的整個(gè)過程集成性學(xué)科專業(yè)單一、獨(dú)立，相互間界限分明專業(yè)和