8機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展

1、第18章 先進(jìn)制造技術(shù)本章要點(diǎn)柔性自動(dòng)化加工技術(shù)先進(jìn)制造模式現(xiàn)代集成制造技術(shù)快速原型制造技術(shù)1機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 18.1 柔性自動(dòng)化加工技術(shù)2制造自動(dòng)化技術(shù)的主要形式 三種自動(dòng)化形式比較比較項(xiàng)目剛性自動(dòng)化柔性自動(dòng)化綜合自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)目標(biāo) 減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省勞動(dòng)力，保證加工質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本 減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省勞動(dòng)力，保證加工質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，縮短產(chǎn)品制造周期 除左外，提高設(shè)計(jì)工作與管理工作效率和質(zhì)量，提高對(duì)市場(chǎng)的響應(yīng)能力控制對(duì)象物流物流物流，信息流特點(diǎn) 通過(guò)機(jī)、電、液氣等硬件控制方式實(shí)現(xiàn)，因而是剛性的，變動(dòng)困難 以硬件為基礎(chǔ)，以軟件為支持，改變程序即可實(shí)現(xiàn)所需的轉(zhuǎn)變，因而是柔性的 不僅針

2、對(duì)具體操作和工人的體力勞動(dòng)，而且涉及腦力勞動(dòng)以及設(shè)計(jì)、經(jīng)營(yíng)管理等各方面典型系統(tǒng)與裝備 自動(dòng)機(jī)床、組合機(jī)床，機(jī)械手，自動(dòng)生產(chǎn)線 NC機(jī)床，加工中心，工業(yè)機(jī)器人，DNC，F(xiàn)MC，F(xiàn)MS CAD/CAM系統(tǒng)，MRP，CIMS應(yīng)用范圍大批大量生產(chǎn)多品種、中小批量生產(chǎn)各種生產(chǎn)類型關(guān)鍵技術(shù) 繼電器程序控制技術(shù)，經(jīng)典控制論 數(shù)控技術(shù)，計(jì)算機(jī)控制，GT，現(xiàn)代控制論 系統(tǒng)工程，信息技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，管理技術(shù)3制造自動(dòng)化技術(shù)的主要形式 汽車(chē)后橋齒輪箱加工自動(dòng)線剛性自動(dòng)化20年代4制造自動(dòng)化技術(shù)的主要形式 柔性自動(dòng)化50年代焊接機(jī)器人綜合自動(dòng)化180年代圖18-3 綜合自動(dòng)化5柔性制造系統(tǒng) 本節(jié)僅討論中小批量生產(chǎn)中

3、廣泛使用的柔性制造系統(tǒng)（Flexible Manufacturing SystemFMS） 柔性制造系統(tǒng)的組成 FMS的組成自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)工廠計(jì)算機(jī)中央計(jì)算機(jī)物流控制計(jì)算機(jī)運(yùn)輸小車(chē)加工單元1加工單元2加工單元n信 息 傳 輸 網(wǎng) 絡(luò)工夾具站6 加工單元CNC（MC）機(jī)床工作臺(tái)架（暫存工件）機(jī)器人或托盤(pán)交換裝置檢測(cè)、監(jiān)控裝置設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控與檢測(cè)傳感器群信號(hào)采集預(yù)處理特征提取狀態(tài)識(shí)別診斷決策預(yù)維修決策監(jiān)控檢測(cè)報(bào)告正常狀態(tài)模式預(yù)診斷知識(shí)庫(kù)預(yù)維修知識(shí)庫(kù)學(xué)習(xí)訓(xùn)練匹配狀態(tài)異常報(bào)警預(yù)知故障報(bào)警輸出設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控與檢測(cè)框圖柔性制造系統(tǒng) 7鉆頭破損檢測(cè)器內(nèi)存有以往采集的鉆頭破損的信號(hào)或鉆頭破損模擬信號(hào)，與檢測(cè)信號(hào)

4、進(jìn)行比較。當(dāng)鉆頭破損被確認(rèn)后，發(fā)出換刀信號(hào)。 加工過(guò)程監(jiān)控與檢測(cè)重點(diǎn)是刀具磨損、破損監(jiān)控與檢測(cè)。圖為聲發(fā)射鉆頭破損檢測(cè)裝置示意圖。加工過(guò)程中，一旦鉆頭破損，聲發(fā)射傳感器檢測(cè)到鉆頭破損信號(hào)，將其送至鉆頭破損檢測(cè)器進(jìn)行處理。鉆頭破損檢測(cè)器聲發(fā)射鉆頭破損檢測(cè)裝置系統(tǒng)圖交換機(jī)床控制器工件折斷工作臺(tái)聲發(fā)射傳感器破損信號(hào)柔性制造系統(tǒng) 8 物料傳輸系統(tǒng)又稱立體倉(cāng)庫(kù)或自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)（Automated Storage and Retrieva1 System一ASRS），由高層料架 、堆垛機(jī)、控制計(jì)算機(jī)和物料識(shí)別裝置等組成。具有自動(dòng)化程度高、料位空間尺寸和額定存放重量大、料位總數(shù)可根據(jù)實(shí)際需求擴(kuò)展、占地面積小

5、等優(yōu)點(diǎn)。 自動(dòng)倉(cāng)庫(kù) 自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)運(yùn)輸小車(chē)出入庫(kù)裝卸站堆垛機(jī)料架柔性制造系統(tǒng) 9 傳輸裝置 滾式鏈?zhǔn)剑▊魉蛶в捎谌嵝圆睿壳拜^少使用）帶式有軌無(wú)軌（AGV）固定路線隨機(jī)路線傳送帶運(yùn)輸小車(chē)機(jī)器人固定式機(jī)器人行走式機(jī)器人柔性制造系統(tǒng) 10 切屑處理系統(tǒng)斷屑 加工部位封閉排屑 機(jī)床、工夾具設(shè)計(jì)要便于排屑 冷卻液沖，或壓縮空氣吹切屑輸送（通常采用地下輸送管道）切屑再處理（打包）柔性制造系統(tǒng) 11 工廠計(jì)算機(jī)：制定、修改、更新生產(chǎn)（作業(yè)）計(jì)劃； 對(duì)中央計(jì)算機(jī)和物流計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。 單元控制器：監(jiān)視與控制機(jī)床加工、檢測(cè)、上下料 物流計(jì)算機(jī)：根據(jù)工廠計(jì)算機(jī)制定的作業(yè)計(jì)劃對(duì)自動(dòng)倉(cāng) 庫(kù)、堆垛機(jī)、緩沖站、運(yùn)輸小車(chē)等進(jìn)行

6、監(jiān) 視與控制。 中央計(jì)算機(jī)：根據(jù)工廠計(jì)算機(jī)制定的作業(yè)計(jì)劃對(duì)各加工 單元進(jìn)行監(jiān)視與控制。 信息傳輸網(wǎng)絡(luò)：在控制計(jì)算機(jī)與單元控制器之間進(jìn)行信 息傳遞。 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng) 12 JCS-FMS-1控制級(jí)結(jié)構(gòu)中央管理計(jì)算機(jī)FM-11AD2+物流控制計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)LAN文件庫(kù)自動(dòng)編程機(jī)單元控制機(jī)CNC車(chē)床CNC磨床單元控制機(jī)立式MC臥式MC單元控制機(jī)CNC車(chē)床管理級(jí)單元級(jí)設(shè)備級(jí)JCS-FMS-1控制級(jí)結(jié)構(gòu)柔性制造系統(tǒng) 13 FMS特點(diǎn)除毛坯準(zhǔn)備與毛坯安裝外全部自動(dòng)化可在不停機(jī)的條件下實(shí)現(xiàn)加工工件的自動(dòng)轉(zhuǎn)換24小時(shí)運(yùn)行以GT為基礎(chǔ) 生產(chǎn)零件的品種由4至100種不等（2030種居多）生產(chǎn)零件的批量

7、由40至2000件不等（50200件居多）大部分加工對(duì)象為相似零件（個(gè)別例外）具有較大柔性 可加工多種零件沒(méi)有固定的生產(chǎn)節(jié)拍故障可容（一臺(tái)機(jī)床出現(xiàn)故障，其它機(jī)床可進(jìn)行擬補(bǔ)）高度自動(dòng)化 控制與管理相結(jié)合可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)的計(jì)劃、調(diào)度柔性制造系統(tǒng) 14 FMS應(yīng)用品種零件品種、批量與自動(dòng)化加工方式010 100 1000 批量10,000 1000 100 10FMLFMCFMS數(shù)控機(jī)床通用機(jī)床剛性線生產(chǎn)柔性產(chǎn)量柔性制造系統(tǒng) 15機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 第18章 先進(jìn)制造技術(shù)Advanced Manufacturing Technology18.2 現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)16計(jì)算機(jī)集成制造（CIM） CIM提出

8、 CIM一詞首先由Dr.J.Harrington于1973年提出，其兩個(gè)基本觀點(diǎn)： CIM概念提出后，未被立即接受，因條件不成熟。直至20世紀(jì)80年代初，各項(xiàng)單元技術(shù)（CAD、CNC、CAPP、MIS、FMC、FMS ）得到充分發(fā)展，并形成一個(gè)個(gè)自動(dòng)化 “孤島”。在這種形勢(shì)下，為取得更大的經(jīng)濟(jì)效果，需要將這些“孤島”集成起來(lái)，CIM概念受到重視并被實(shí)施。2）整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程可以視為一個(gè)數(shù)據(jù)采集、傳遞和加工處理的過(guò)程，最終產(chǎn)品可視為數(shù)據(jù)的物化表現(xiàn)。1）企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，從市場(chǎng)分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、經(jīng)營(yíng)管理到售后服務(wù)是一個(gè)統(tǒng)一的不可分割的整體。17計(jì)算機(jī)集成制造（CIM） 20世紀(jì)80年代中

9、、后期，CIM逐漸開(kāi)始實(shí)施，并顯示出明顯的效益提高企業(yè)的生產(chǎn)率和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。以往，競(jìng)爭(zhēng)力主要取決于生產(chǎn)率，現(xiàn)今更重要的是對(duì)市場(chǎng)的響應(yīng)能力。 信息時(shí)代的到來(lái),使世界正在“變小”。世界大市場(chǎng)的發(fā)展，使競(jìng)爭(zhēng)更加激烈，這一方面極大地促進(jìn)了社會(huì)的發(fā)展，另一方面也給企業(yè)造成了嚴(yán)酷的“生存環(huán)境”。企業(yè)為求得生存和發(fā)展，必須在 TQCSE 五要素上下工夫。T（Time）時(shí)間，加速新產(chǎn)品研制周期，縮短交貨期Q（Quality）質(zhì)量C（Cost） 成本S（Service）服務(wù)E（Environment）環(huán)保為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，CIM是一種強(qiáng)有力的形式。18計(jì)算機(jī)集成制造（CIM） CIM 定義CIM是將人及其經(jīng)營(yíng)知

10、識(shí)和能力與信息技術(shù)和制造技術(shù)綜合應(yīng)用，以提高制造型企業(yè)的生產(chǎn)率和響應(yīng)能力。企業(yè)所有人員、功能、信息、組織管理等方面都是集成起來(lái)的整體的各個(gè)部分。 歐共體CIM-OSA（開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)）課題委員會(huì)： CIM是一種哲理、思想、方法； CIMS是CIM哲理的具體體現(xiàn)； CIMS是一個(gè)計(jì)算機(jī)控制的閉環(huán)反饋系統(tǒng)，其輸入是產(chǎn)品的需求和概念，輸出的是合格的產(chǎn)品。 CIM 與CIMS19計(jì)算機(jī)集成制造（CIM） 討論 整體優(yōu)化是CIM的目標(biāo)（相對(duì)于自動(dòng)化孤島）。 CIM 的核心是集成，而集成的本質(zhì)是信息集成。 3M（人、機(jī)器、管理）集成，其中人是核心。普渡大學(xué)T.J.Willian教授提出CIMS參考模型的兩個(gè)

11、概念： Automability（可自動(dòng)化性） 指生產(chǎn)活動(dòng)中可用數(shù)學(xué)形式或計(jì)算機(jī)程序描述的部分，生產(chǎn)活動(dòng)中的這一部分內(nèi)容可用計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行處理。 Innovation（創(chuàng)新） 生產(chǎn)活動(dòng)中無(wú)法用數(shù)學(xué)形式或計(jì)算機(jī)程序描述的部分，這一部分內(nèi)容仍需人來(lái)完成。 他認(rèn)為工業(yè)革命使人變成了機(jī)器的奴隸，新技術(shù)革命則要 “恢復(fù)人格”（Humanlization）。Real20計(jì)算機(jī)集成制造（CIM） SME的“制造企業(yè)輪圖” 也強(qiáng)調(diào)以人為本。 CASA/SME的“制造企業(yè)輪圖”（第三版1993）資源人材料設(shè)備信息技術(shù)供應(yīng)商責(zé)任規(guī)章道德環(huán)境社團(tuán)雇員投資者顧客人小組組織共享知識(shí)系統(tǒng)制造用戶服務(wù)材料管理裝配檢驗(yàn)作業(yè)計(jì)劃

12、資源計(jì)劃用戶知識(shí)產(chǎn)品/工藝生命周期變化全球組織分銷促銷產(chǎn)品定義系統(tǒng)設(shè)計(jì)零部件設(shè)計(jì)不斷改進(jìn)文檔發(fā)布零部件制造資源21Network DB市場(chǎng)信息生產(chǎn)過(guò)程信息技術(shù)信息原材料，能源產(chǎn)品MIS，BM，PMMM，LM，F(xiàn)MEISCADCAECAPPNCPCATDQISCAICATCAQCCMMMASCNC, MC, FMC, FMS, ROBOT, AA CIMS功能模型CIMS的體系結(jié)構(gòu)指以信息的觀點(diǎn)建立的企業(yè)模型框架（或功能模型）。CIMS 功能模型通常由 5 個(gè)分系統(tǒng)組成。計(jì)算機(jī)集成制造（CIM） 22計(jì)算機(jī)集成制造（CIM） 注重研究 注重應(yīng)用 大型企業(yè) 中小型企業(yè)“技術(shù)推動(dòng)” “需求牽動(dòng)” 強(qiáng)

13、調(diào)技術(shù)支撐 強(qiáng)調(diào)人、技術(shù)、經(jīng)營(yíng)集成 CIM應(yīng)用模式越來(lái)越多 CIM實(shí)施過(guò)程中不斷吸收新技術(shù)、新思想、新概念CIMS發(fā)展趨勢(shì) 23機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 第18章 先進(jìn)制造技術(shù)18.3 快速原型制造技術(shù)Rapid Prototyping Manufacturing, RPM24RPM技術(shù)原理 快速原型制造技術(shù)的原理25RPM技術(shù)的典型工藝方法RPM技術(shù)的具體工藝有30余種，根據(jù)采用材料及對(duì)材料處理方式的區(qū)別，可歸納為以下4類方法。1選擇性液體固化2選擇性層片粘接 3選擇性粉末熔結(jié)粘接 4擠壓成形 26選擇性液體固化立體光刻工藝原理圖 27分層實(shí)體制造工藝原理圖 選擇性層片粘接28選擇性激光燒結(jié)原理圖

14、選擇性粉末熔結(jié)粘接29熔融擠壓成形方法 擠壓成形30RPM的應(yīng)用 RPM在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域得到了極為廣闊的應(yīng)用，并且還在向新的領(lǐng)域發(fā)展，除在制造業(yè)得到應(yīng)用外，在醫(yī)學(xué)、康復(fù)、考古工程、建筑工程等領(lǐng)域均有應(yīng)用。31機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 18.4 先進(jìn)制造技術(shù)Advanced Manufacturing Technology32AMT 產(chǎn)生背景 AMT首先由美國(guó)于20世紀(jì)80年代末提出 長(zhǎng)期以來(lái)，美國(guó)政府只對(duì)基礎(chǔ)研究、衛(wèi)生健康、國(guó)防技術(shù)等給予經(jīng)費(fèi)支持，而對(duì)產(chǎn)業(yè)技術(shù)不予支持，主張產(chǎn)業(yè)技術(shù)通過(guò)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，由企業(yè)自主發(fā)展 20世紀(jì)180年代，一批美國(guó)學(xué)者不斷鼓吹美國(guó)已進(jìn)入“后工業(yè)化社會(huì)”，認(rèn)為制造業(yè)是“夕陽(yáng)工業(yè)”

15、，主張經(jīng)濟(jì)重心由制造業(yè)轉(zhuǎn)向高科技產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè) 結(jié)果：導(dǎo)致美國(guó)在經(jīng)濟(jì)上競(jìng)爭(zhēng)力下降，貿(mào)易逆差巨增，日本家電、汽車(chē)大量涌入并占領(lǐng)了美國(guó)市場(chǎng)。（20世紀(jì)60年代美國(guó)汽車(chē)產(chǎn)量占世界汽車(chē)總產(chǎn)量的2/3，而到了80年代下降到不足1/3）33AMT 產(chǎn)生背景 20世紀(jì)80年代,美國(guó)政府開(kāi)始認(rèn)識(shí)到問(wèn)題的嚴(yán)重性 白宮一份報(bào)告稱“美國(guó)經(jīng)濟(jì)衰退已威脅到國(guó)家安全” MIT 的一份報(bào)告寫(xiě)到“經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)歸根結(jié)底是制造技術(shù)和制造能力的競(jìng)爭(zhēng)”，“一個(gè)國(guó)家要生活好，必須生產(chǎn)好”，表明美國(guó)知識(shí)界與政府之間取得了共識(shí) 1988年,美國(guó)政府投資進(jìn)行大規(guī)?！?1世紀(jì)制造企業(yè)戰(zhàn)略”研究,并于其后不久提出了“先進(jìn)制造技術(shù)”發(fā)展目標(biāo)，制定并實(shí)

16、施了“先進(jìn)制造技術(shù)計(jì)劃（ATP）”和“制造技術(shù)中心計(jì)劃（MTC）” 1991年，白宮科學(xué)技術(shù)政策辦公室發(fā)表“美國(guó)國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)”報(bào)告，重新確立了制造業(yè)的地位34 汽車(chē) 2mm 工程，使轎車(chē)車(chē)身精度達(dá)到豐田水平1994 年，美國(guó)汽車(chē)產(chǎn)量重新超過(guò)日本，重新占領(lǐng)歐、美市場(chǎng)美國(guó)Inter公司成為世界最大的芯片制造商（在此之前芯片生產(chǎn)也不敵日本，包括海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中大出風(fēng)頭的“愛(ài)國(guó)者”導(dǎo)彈上使用的芯片也是日本制造的）20世紀(jì)90年代，經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)，失業(yè)率降低到歷史最低水平提出了一系列先進(jìn)制造技術(shù)的新理論、新思想，如：CE，LP，AM，AMT 產(chǎn)生背景 ATP & MTC 效果顯著35AMT 內(nèi)涵與體系結(jié)構(gòu) 至今

17、尚無(wú)明確的和一致公認(rèn)的定義，可以認(rèn)為： AMT是制造業(yè)不斷吸收信息技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)的成果，將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工、檢測(cè)、管理、銷售、使用、服務(wù)乃至回收的制造全過(guò)程，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)力的制造技術(shù)的總稱。 要點(diǎn)：AMT 定義 目標(biāo)提高制造企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)力 強(qiáng)調(diào)信息技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)與制造技術(shù)的有機(jī)結(jié)合 信息技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)在整個(gè)制造過(guò)程中綜合應(yīng)用36AMT 內(nèi)涵與體系結(jié)構(gòu) 美國(guó)聯(lián)邦政府科學(xué)、工程和技術(shù)協(xié)調(diào)委員會(huì)（FCCSET）于1994年提出AMT的分類目錄，指出 “AMT 是制造技術(shù)和現(xiàn)代高技術(shù)結(jié)合而產(chǎn)生的一個(gè)完整的

18、技術(shù)群”。其結(jié)構(gòu)體系見(jiàn)圖。主體技術(shù)群面向制造的設(shè)計(jì)技術(shù)群（產(chǎn)品和工藝設(shè)計(jì)技術(shù)群）制造工藝技術(shù)群（加工和裝配技術(shù)群）支撐技術(shù)群AMT結(jié)構(gòu)體系制造技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施37 產(chǎn)品、工藝過(guò)程和工廠設(shè)計(jì)，包括： 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD） 適于加工和裝配的設(shè)計(jì)（DFM，DFA） 工藝過(guò)程建模和仿真 計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)（CAPP） 工作環(huán)境設(shè)計(jì) 符合環(huán)保的設(shè)計(jì) 快速原型制造技術(shù)（快速原形法） 并行工程 其它 主體技術(shù)群之一：面向制造的設(shè)計(jì)技術(shù)群AMT 內(nèi)涵與體系結(jié)構(gòu) 38 AMT 內(nèi)涵與體系結(jié)構(gòu) 主體技術(shù)群之二：制造工藝技術(shù)群 材料生產(chǎn)工藝 加工工藝，包括： 切削加工 材料熱處理 表面涂層與改性 復(fù)合材料工藝

19、鑄、鍛、壓力加工、模塑成形 電子工藝（光刻/沉積、離子注入等微細(xì)加工） 連接與裝配 測(cè)試與檢驗(yàn) 環(huán)保技術(shù) 維修技術(shù) 其它39 AMT 內(nèi)涵與體系結(jié)構(gòu) 信息技術(shù) 接口和通信 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù) 軟件工程 決策支持系統(tǒng) 集成框架 人工智能、專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 標(biāo)準(zhǔn)和框架 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn) 產(chǎn)品定義標(biāo)準(zhǔn) 接口框架 工藝標(biāo)準(zhǔn)、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) 機(jī)床和工具技術(shù) 傳感與控制技術(shù) 其它 支撐技術(shù)群 指支持設(shè)計(jì)和制造工藝兩方面取得進(jìn)步的基礎(chǔ)性核心技術(shù)，包括：40 制造技基礎(chǔ)設(shè)施（ Infrastruction ） 使先進(jìn)制造技術(shù)適用于具體企業(yè)應(yīng)用環(huán)境，充分發(fā)揮其功能，取得最佳效益的一系列措施，是先進(jìn)制造技術(shù)生長(zhǎng)的機(jī)制和土壤。其內(nèi)容主

20、要包括： 質(zhì)量管理 用戶/供應(yīng)商交換作用 工作人員培訓(xùn)和教育 技術(shù)獲取和利用 全局監(jiān)督與基準(zhǔn)評(píng)測(cè) 其它AMT 內(nèi)涵與體系結(jié)構(gòu) 41AMST提出的AMT輪圖 AMT 內(nèi)涵與體系結(jié)構(gòu) TQCSE基礎(chǔ)制造技術(shù)CADCAMNC技術(shù)ROBOTFMC清潔生產(chǎn)技術(shù)質(zhì)量與可靠性CE系統(tǒng)管理技術(shù)MRPCIMSIMSAM集成技術(shù)新型產(chǎn)業(yè)及市場(chǎng)需求帶動(dòng)（重大裝備、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)、社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展）系統(tǒng)工程及管理科學(xué)信息技術(shù)AMST提出的先進(jìn)制造技術(shù)體系圖 新材料技術(shù)新能源技術(shù)第二個(gè)層次是新型的制造單元技術(shù)。如制造業(yè)自動(dòng)化單元技術(shù)、極限加工技術(shù)、質(zhì)量與可靠性技術(shù)、系統(tǒng)管理技術(shù)、CADCAM、清潔生產(chǎn)技術(shù)、新材料成形加工技術(shù)

21、、激光與高密度能源加工技術(shù)、工藝模擬及工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)等。第一個(gè)層次是優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔基礎(chǔ)制造技術(shù)。包括精密下料、精密塑性成形、精密鑄造、精密加工、精密測(cè)量、毛坯強(qiáng)韌化、精密熱處理、優(yōu)質(zhì)高效連接技術(shù)、功能性防護(hù)涂層及各種與設(shè)計(jì)有關(guān)的基礎(chǔ)技術(shù)、各種現(xiàn)代管理技術(shù)。第三個(gè)層次是先進(jìn)制造集成技術(shù)。這是應(yīng)用信息技術(shù)和系統(tǒng)管理技術(shù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)上述兩個(gè)層次的技術(shù)集成而形成的，如FMS、CIMS、IMS以及虛擬制造技術(shù)等。42AMT 特征與發(fā)展趨勢(shì) AMT 是一項(xiàng)綜合性技術(shù) AMT不是一項(xiàng)具體的技術(shù)，而是利用系統(tǒng)工程思想和方法將各種相關(guān)技術(shù)集合成一個(gè)整體，它特別強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和現(xiàn)代管理

22、技術(shù)在整個(gè)制造過(guò)程中的綜合應(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。 AMT 是一項(xiàng)動(dòng)態(tài)技術(shù) AMT 沒(méi)有一個(gè)固定的模式，它要與企業(yè)的具體情況相結(jié)合。同時(shí)AMT 也不是一成不變的，而是動(dòng)態(tài)發(fā)展的，它要不斷地吸收和利用各種高新技術(shù)成果，并將其滲透到制造系統(tǒng)的各個(gè)部分和整個(gè)過(guò)程，使其不斷趨于完善。 AMT 特征43AMT 特征與發(fā)展趨勢(shì) AMT 是面向全球競(jìng)爭(zhēng)的技術(shù) 通過(guò)提高企業(yè)綜合效益和對(duì)市場(chǎng)的快速反應(yīng)能力，達(dá)到提高競(jìng)爭(zhēng)力的目標(biāo)。 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

23、強(qiáng)調(diào)環(huán)保技術(shù)，符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。 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，重在實(shí)際效果。44AMT 特征與發(fā)展趨勢(shì) AMT 發(fā)展趨勢(shì) 信息技術(shù)對(duì)AMT發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用 信息技術(shù)是各種先進(jìn)制造技術(shù)的重要支撐，信息技術(shù)向制造技術(shù)的注入與融合，必將促進(jìn)AMT的不斷發(fā)展。 現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)將迅速發(fā)展和不斷完善 包括CAD，CAE，DFX，健壯設(shè)計(jì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)，智能設(shè)計(jì)，反求工程，面向全生命周期的設(shè)計(jì)等。 材料成形向精密、低耗、清潔方向發(fā)展 材料成形技術(shù)將使毛坯從接近零件形狀向直接制成工件精密成形或稱凈成形的方向發(fā)展。據(jù)國(guó)際機(jī)械加工技術(shù)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，本世紀(jì)

24、初，塑性成形與磨削加工相結(jié)合，將取代大部分中小零件的切削加工。運(yùn)用改性技術(shù)，將獲得各種特殊性能要求的表面（涂）層，同時(shí)減少能耗并消除污染。 45AMT 特征與發(fā)展趨勢(shì) 加工技術(shù)向超精密、超高速方向發(fā)展 綠色制造將成為21世紀(jì)制造業(yè)重要特征 包括：綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)（產(chǎn)品在全生命周期符合環(huán)保、人類健康、能耗低、資源利用率高的要求）；綠色制造技術(shù)（在整個(gè)制造過(guò)程，對(duì)環(huán)境負(fù)面影響最小，廢棄物和有害物質(zhì)的排放最小，資源利用效率最高）；產(chǎn)品的回收和循環(huán)再制造（例如，汽車(chē)等產(chǎn)品的拆卸和回收技術(shù)，以及生態(tài)工廠的循環(huán)式制造技術(shù)等）。 虛擬制造將獲得廣泛應(yīng)用 首先在虛擬制造環(huán)境中生成軟產(chǎn)品原型（Soft Prot

25、otype）代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硬樣品（Hard Prototype）進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)其性能和可制造性進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)，從而縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造周期，降低成本，提高系統(tǒng)快速響應(yīng)市場(chǎng)變化的能力。 46并行工程（CE） 并行工程（ Concurrent Engineering CE）定義1988年，美國(guó)國(guó)防部防衛(wèi)分析研究所（IDA）發(fā)表R338 報(bào)告： 并行工程（CE）是對(duì)產(chǎn)品及其相關(guān)過(guò)程（包括制造過(guò)程和支持過(guò)程）進(jìn)行并行、一體化設(shè)計(jì)的一種系統(tǒng)化的工作模式。這種工作模式力圖使開(kāi)發(fā)者從一開(kāi)始就考慮到產(chǎn)品全生命周期（從概念形成到產(chǎn)品報(bào)廢）中所有的因素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度與用戶需求。注：支持過(guò)程 包括對(duì)制造過(guò)程的支持

26、（原材料的獲取,中間產(chǎn)品的庫(kù)存，工藝過(guò)程設(shè)計(jì)，生產(chǎn)計(jì)劃制定）和使用過(guò)程的支持（產(chǎn)品銷售，使用維護(hù)，售后服務(wù)，產(chǎn)品報(bào)廢后的處理）47并行工程（CE） CE 與 CIM 的目標(biāo)都是為了贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，著眼點(diǎn)均為“TQCSE”。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，“TQCSE”五要素中“T”變的越來(lái)越重要，減小新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期成為“TQCSE”的“瓶頸”。 CIM 著眼于信息集成與信息共享，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫(kù)將自動(dòng)化孤島集成起來(lái)。但生產(chǎn)過(guò)程的組織結(jié)構(gòu)與管理仍是傳統(tǒng)的，獨(dú)立、順序進(jìn)行。生產(chǎn)管理者在信息集成的基礎(chǔ)上，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)進(jìn)程有清楚的了解，從而可以進(jìn)行有效的控制，并最終在 TQCSE 上取得成功。CE與CIM具有相同

27、的背景48并行工程（CE） 圖1-33 順序方法開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的弊端產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝規(guī)劃加工裝配市場(chǎng)需求無(wú)法加工裝配困難 當(dāng)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成為贏得競(jìng)爭(zhēng)的主要手段后，單純集成已不夠。按順序方法開(kāi)發(fā)產(chǎn)品常需要多次反復(fù)，不僅延誤了時(shí)間，而且在資金上也造成巨大浪費(fèi)。49并行工程（CE） 圖1-34 串行與并行方法需求分析產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程設(shè)計(jì)原型產(chǎn)品a） 串行方法需求分析產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程設(shè)計(jì)原型產(chǎn)品b） 并行方法順序方法與并行方法（圖1-34）50并行工程（CE） CE依賴于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中各學(xué)科、各職能部門(mén)人員相互合作，相互信任和共享信息，通過(guò)彼此間有效地通訊和交流，盡早考慮產(chǎn)品全生命周期中的各種因素，盡早發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題，以達(dá)到

28、各項(xiàng)工作協(xié)調(diào)一致。 CE方法有別于傳統(tǒng)的強(qiáng)調(diào)“分工”的管理方式，是一種在更深層次上的集成（人、技術(shù)、管理的集成；產(chǎn)品設(shè)計(jì)及其相關(guān)過(guò)程設(shè)計(jì)的集成）。 CE的核心是產(chǎn)品及其相關(guān)過(guò)程（加工工藝、裝配、檢測(cè)、質(zhì)量控制、銷售、售后服務(wù)）設(shè)計(jì)的集成。CE 基本方法與效益 CE 效益縮短新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期4060%；提高設(shè)計(jì)質(zhì)量（早期生產(chǎn)中工程變更次數(shù)減小一半以上，產(chǎn)品報(bào)廢及反復(fù)工作減小75%）；制造成本下降3040%51并行工程（CE） 據(jù)統(tǒng)計(jì)，新產(chǎn)品提案中只有約6.5能夠制造出產(chǎn)品，其中能夠商品化的比例不到15，商品化產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)后又有將近半數(shù)未能獲得成功。 原因：在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)影響產(chǎn)品的多種因素考慮不周全

29、，或不充分和不深入，面向“X”設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生。 產(chǎn)品設(shè)計(jì)在產(chǎn)品壽命循環(huán)中占有重要的地位，它決定了產(chǎn)品制造成本的7080。 面向X的設(shè)計(jì) 面向“X”的設(shè)計(jì)最初是以DFM（面向加工的設(shè)計(jì)）和DFA（面向裝配的設(shè)計(jì)）的形式出現(xiàn)，進(jìn)一步發(fā)展，便形成了DFX（面向“X”的設(shè)計(jì)）。 X可以指經(jīng)營(yíng)、銷售、加工、裝配、檢驗(yàn)、使用、維護(hù)、質(zhì)量、成本等。 52精良生產(chǎn)與敏捷制造（LP & AM） 精良生產(chǎn)（Lean Production LP ） MIT國(guó)際汽車(chē)項(xiàng)目組的 James Womack 等三名經(jīng)理在“The Machine That Changed the World”一書(shū)中，對(duì)日本豐田汽車(chē)公司生產(chǎn)方式的

30、描述。 MP（Mass Production）是舊時(shí)代工業(yè)化的象征代表了高效率、低成本、高質(zhì)量。 LP是新時(shí)代工業(yè)化的標(biāo)志只需一半人的努力，一半生產(chǎn)空間，一半投資，一半設(shè)計(jì)、工藝編制時(shí)間，一半開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品時(shí)間和少的多的庫(kù)存。LP的精髓在于“Lean”“沒(méi)有冗余”“精打細(xì)算”，沒(méi)有一個(gè)多余的人，沒(méi)有一樣多余的東西，沒(méi)有一點(diǎn)多余的時(shí)間；崗位設(shè)置必須是增值的，不增值崗位一律撤除；工人要求是多面手，可以互相頂替。53精良生產(chǎn)與敏捷制造（LP & AM） 豐田公司精良生產(chǎn)要點(diǎn) 組織管理 權(quán)力下放，以Team Work形式分段負(fù)責(zé)，把大量工作責(zé)任轉(zhuǎn)移到生產(chǎn)線工人身上，建立一個(gè)能夠迅速追查出全部缺陷并找出其最

31、終原因的檢測(cè)系統(tǒng)。 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 強(qiáng)調(diào)負(fù)責(zé)人的權(quán)力與責(zé)任，由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人組織多個(gè)Team Work 并行工作。 市場(chǎng)用戶 “需求驅(qū)動(dòng)”與“主動(dòng)銷售”；貫徹全面質(zhì)量管理（TQC），使顧客完全滿意（TCS）。 與協(xié)作廠關(guān)系 “利益共享，風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)”。54精良生產(chǎn)與敏捷制造（LP & AM） 準(zhǔn)時(shí)制生產(chǎn)（Just In TimeJIT） 準(zhǔn)時(shí)制的核心 及時(shí)和準(zhǔn)確。在制造過(guò)程中，要求按正確的時(shí)間、正確的地點(diǎn)，提供正確數(shù)量的合格物品，以期達(dá)到接近零庫(kù)存、無(wú)缺陷和低成本的目標(biāo)。 基本做法 1）每月公司根據(jù)市場(chǎng)情況和用戶訂貨，按型號(hào)和規(guī)格擬定本月生產(chǎn)各種汽車(chē)的數(shù)量，經(jīng)審查后下達(dá)生產(chǎn)任務(wù)。 2）工廠的裝配車(chē)間將月生產(chǎn)汽車(chē)任務(wù)除以本月有效工作日，得出日平均產(chǎn)量，據(jù)此按日安排生產(chǎn)。 3）裝配車(chē)間開(kāi)始生產(chǎn)后，按后序向前序提取零部件的規(guī)定，把生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)部分有機(jī)地組織起來(lái)。 4）寧肯中斷生產(chǎn)，也不積壓儲(chǔ)備。 55精良生產(chǎn)與敏捷制造（LP & AM） 敏捷制造（Agile Manufacturing AM ） 20世紀(jì)7080年代，美國(guó)由