先進制造技術(shù)概述九

先進制造技術(shù)機械與運載工程學院先進成形與表面工程研究所主講教師：劉繼常教授課程目的接受一個理念——與時俱進的技術(shù)系統(tǒng)開拓視野——多種技術(shù)及其交叉立足新的高度——把握本學科最前沿、最有前景的技術(shù)融會貫通——善于借鑒多學科知識，碰撞出新的火花課程要點何謂先進制造技術(shù)？其內(nèi)涵與外延是什么？如何學習、掌握、應(yīng)用先進制造技術(shù)？上述問題將貫穿整個課程學習過程和同學們今后的學習工作過程。根據(jù)課程特點，確定本課程的學習探討方式和考核方式。課程主要內(nèi)容第一章概述——制造業(yè)與先進制造技術(shù)第二章現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)第三章先進制造工藝技術(shù)第四章先進制造自動化技術(shù)第五章先進制造模式概 述先進制造技術(shù)是制造業(yè)為了適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)環(huán)境及市場的動態(tài)變化，在傳統(tǒng)制造技術(shù)基礎(chǔ)上通過不斷吸收科學技術(shù)的最新成果而逐漸發(fā)展起來的，是傳統(tǒng)制造技術(shù)、信息技術(shù)、計算機技術(shù)、自動化技術(shù)與管理科學等多學科先進技術(shù)的綜合，并應(yīng)用于制造工程之中所形成的一個學科體系。第一節(jié)制造業(yè)的發(fā)展概況制造（Manufacturing）：一種將物料、能量、資金、人力資源、信息等有關(guān)資源，按照社會的需求，轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌摹⒂懈邞?yīng)用價值的有形物質(zhì)產(chǎn)品和無形軟件、服務(wù)等產(chǎn)品資源的行為和過程。制造系統(tǒng)（MS）：制造過程及其所涉及的硬件（包括人員、生產(chǎn)設(shè)備、材料、能源和各種輔助裝置）以及有關(guān)的軟件（包括制造理論、制造工藝、制造方法和制造信息等），組成了一個具有特定功能的有機整體，稱之為制造系統(tǒng)。一、幾個基本概念國際生產(chǎn)工程研究學會（CIRP）定義：“制造是一個涉及制造工業(yè)中產(chǎn)品設(shè)計、物料選擇、生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)過程、質(zhì)量保證、經(jīng)營管理、市場銷售和服務(wù)的一系列相關(guān)活動和工作的總稱?！?/p>

制造系統(tǒng)是制造業(yè)中形成制造生產(chǎn)的有機整體，在機電工程生產(chǎn)中，制造系統(tǒng)具有設(shè)計、生產(chǎn)、發(fā)運和銷售的一體化功能。可以從人在系統(tǒng)中的作用、零件品種和批量、零件及其工藝類型、系統(tǒng)的柔性、系統(tǒng)的自動化程度及系統(tǒng)的智能程度等方面對制造系統(tǒng)進行分類。分類標準類別特征人在制造系統(tǒng)中的作用人機一體化制造系統(tǒng)人機結(jié)合，充分發(fā)揮人的主導作用；系統(tǒng)容易實現(xiàn)，容易受人的情緒影響無人化制造系統(tǒng)追求無人化生產(chǎn)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，可靠性差，難于實現(xiàn)品種和批量多品種小批量制造系統(tǒng)適合形勢發(fā)展需要，但要求系統(tǒng)的柔性很大少品種大批量制造系統(tǒng)曾對提高生產(chǎn)率、降低成本、提高質(zhì)量發(fā)揮過重要作用，正在被多品種小批量制造系統(tǒng)所替代工藝類型連續(xù)型制造系統(tǒng)制造對象是“連綿不斷”狀態(tài)離散型制造系統(tǒng)制造對象相互分離，制造過程按單個對象進行分類標準類別特征系統(tǒng)柔性剛性制造系統(tǒng)難于適應(yīng)制造對象的改變，適合少品種大批量生產(chǎn)柔性制造系統(tǒng)有較寬的制造對象變化范圍，適合多品種小批量生產(chǎn)自動化程度手動制造系統(tǒng)以普通機床為主，設(shè)計和制造過程主要靠手工，很少自動化成分半自動制造系統(tǒng)一部分工作由人完成，一部分工作由機器完成，但在系統(tǒng)的設(shè)計和運行方式上與以人為中心的制造系統(tǒng)有本質(zhì)區(qū)別自動制造系統(tǒng)可以是剛性自動化，也可以是人機一體化，也可以是無人化制造系統(tǒng)智能程度智能制造系統(tǒng)將人工智能與自動化集成制造相結(jié)合的人機一體化系統(tǒng)常規(guī)制造系統(tǒng)與智能制造系統(tǒng)相對而言，常需要人類專家的大量干預制造技術(shù)（ManufacturingTechnology）：按照人們所需的目的，運用知識和技能，利用客觀物質(zhì)工具，使原材料轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的技術(shù)總稱。也可以說是完成制造活動所需的一切手段的總和。制造業(yè)（Manufactury）：是所有與制造活動有關(guān)的實體或企業(yè)機構(gòu)的總稱。制造業(yè)的的作用：：一方面創(chuàng)創(chuàng)造價值值，生產(chǎn)產(chǎn)物質(zhì)財財富和新新的知識識，另一一方面為為國民經(jīng)經(jīng)濟各個個部門包包括國防防和科學學技術(shù)的的進步提提供先進進的手段段和裝備備。既是國民經(jīng)濟濟和綜合合國力的的支柱產(chǎn)產(chǎn)業(yè)，又是一個國家家經(jīng)濟增增長的““發(fā)動機機”。制造業(yè)產(chǎn)產(chǎn)值占工工業(yè)總產(chǎn)產(chǎn)值的約約45％。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)航天航空；紡織、服裝；汽車；冶金、鋼鐵；食品、飲料；建材、家具；化工、石油精煉；計算機、半導體；建筑；日用消費品；電器；裝備、重型機械；金屬制品；玻璃、陶瓷；造紙；制藥；塑料制品；能源、電力；出版；橡膠。第三產(chǎn)業(yè)銀行、通信、教育、娛樂、金融服務(wù)、政府、醫(yī)療保健、旅館、咨詢、保險、法律機構(gòu)、房地產(chǎn)、修理與維護、餐飲、商業(yè)（零售業(yè)和批發(fā)業(yè)）、旅游、交通運輸。第一、二二、三產(chǎn)產(chǎn)業(yè)的劃劃分制造業(yè)的的社會功功能制造業(yè)建筑機械械交通工具具環(huán)保設(shè)備備軍事裝備備醫(yī)療設(shè)備備機器制造造農(nóng)業(yè)機械械化工設(shè)備備家用電器器通訊設(shè)備備出版印刷刷網(wǎng)絡(luò)媒體體文化娛樂樂冶金機械械動力機械械紡織服裝裝二、整個個制造業(yè)業(yè)及其技技術(shù)的發(fā)發(fā)展時期工具制造特征對象制造模式農(nóng)業(yè)社會石器銅器鐵器自然界地表層的天然物質(zhì)資源手工制造工業(yè)社會機器地下的石油、礦產(chǎn)資源、生活生產(chǎn)用品機器制造、機械化流水線制造、自動化制造信息社會計算機新技術(shù)有形資源：分子、原子、納米級；無形資源：信息、知識現(xiàn)代制造、柔性制造、集成制造、敏捷制造、智能制造、納米制造、生物制造一）從生生產(chǎn)靈活活性看制制造模式式的變遷遷生產(chǎn)靈活活性年份手工生產(chǎn)英式系統(tǒng)美式系統(tǒng)大批量制造泰勒制造統(tǒng)計過程控制數(shù)控柔性制造計算機集成制造未來制造造系統(tǒng)180018311900195019701987199121世紀初云制造二）制造業(yè)業(yè)近代的三三個發(fā)展階階段1、機機器器代代替替手手工工，，從從作作坊坊形形成成工工廠廠18世紀紀后后半半葉葉，，以以蒸汽汽機機和工具具機機的發(fā)發(fā)明明為為特特征征的的產(chǎn)產(chǎn)業(yè)業(yè)革革命命，，揭揭開開了了近近代代工工業(yè)業(yè)的的歷歷史史，，促促成成了了制制造造企企業(yè)業(yè)的的雛雛形形——工場式生產(chǎn)的的出現(xiàn)。標志志著制造業(yè)已已完成從手工工業(yè)作坊式生生產(chǎn)到以機械械加工廠和分分工原則為中中心的工廠生生產(chǎn)的艱難轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變。20世紀初，各種種金屬切削加加工工藝方法法逐漸形成，，近代制造技技術(shù)已成體系系。但是機器器的生產(chǎn)方式式是作坊式的的單件生產(chǎn)，，它產(chǎn)生于英英國，在19世紀先后傳到到德國和美國國，并在美國國首先形成了了小型的機械械加工廠。2、從單件生產(chǎn)產(chǎn)方式發(fā)展成成大量生產(chǎn)方方式泰勒首先提出出了以勞動分分工和計件工工資制為基礎(chǔ)礎(chǔ)的科學管理理，成為制造造工程科學的的奠基人。福特首先推行行所有零件都都按照一定的的公差要求來來加工（零件件互換技術(shù)）），實現(xiàn)了以以剛性自動化化為特征的大大量生產(chǎn)方式式，它對社會會結(jié)構(gòu)、勞動動分工、教育育制度和經(jīng)濟濟發(fā)展，都產(chǎn)產(chǎn)生了重大的的作用。20世紀50年代，零件互互換技術(shù)發(fā)展展到了頂峰。。3、柔性化、集集成化、智能能化和網(wǎng)絡(luò)化化的現(xiàn)代制造造技術(shù)→云制制造云制造以實現(xiàn)現(xiàn)敏捷化、服服務(wù)化、綠色色化和智能化化為重要目標標,是網(wǎng)絡(luò)化制造造的一種新發(fā)發(fā)展,是面向服務(wù)制制造理念的具具體體現(xiàn)。信息集成過程集成企業(yè)間集成三）現(xiàn)代制造造及其技術(shù)的的發(fā)展特點在市場需求不不斷變化的驅(qū)驅(qū)動下，制造造的生產(chǎn)規(guī)模模沿著以下方方向發(fā)展：小小批量→少品品種大批量→→多品種變批批量；在科技高速發(fā)發(fā)展的推動下下，制造業(yè)的的資源配置呈呈現(xiàn)出從勞動動密集型→設(shè)設(shè)備密集型→→信息密集型型→知識密集集型變化；生產(chǎn)方式上，，其發(fā)展過程程是：手工→→機械化→單單機自動化→→剛性流水自自動線→柔性性自動線→智智能自動化。。三）現(xiàn)代制造及其其技術(shù)的發(fā)展展特點在制造技術(shù)和和工藝方法上上，現(xiàn)代制造造在發(fā)展中，，表現(xiàn)為：重視必不可少少的輔助工序序，如加工前前后處理；重視工藝裝備備，使制造技技術(shù)成為集工工藝方法、工工藝裝備和和工藝材料為為一體的成套套技術(shù)；重視物流、檢檢驗、包裝及及儲藏，使制制造技術(shù)成為為覆蓋加工全全過程（設(shè)計計、生產(chǎn)準備備、加工制造造、銷售和維維修，甚至再再生回收）的的綜合技術(shù)，，不斷發(fā)展優(yōu)優(yōu)質(zhì)高效低耗耗的工藝及加加工方法，以以取代落后工工藝；不斷吸吸收微微電子子、計計算機機和自自動化化等高高新技技術(shù)成成果，，并實實現(xiàn)上上述技技術(shù)的的局部部或系系統(tǒng)集集成。。形成成從單單機到到自動動生產(chǎn)產(chǎn)線等等不同同檔次次的自自動化化制造造系統(tǒng)統(tǒng)。三）現(xiàn)現(xiàn)代制制造及及其技技術(shù)的的發(fā)展展特點點引入工工業(yè)工工程和和并行行工程程（ConcurrentEngineering，CE）概念念，強強調(diào)系系統(tǒng)化化及其其技術(shù)術(shù)和管管理的的集成成，將將技術(shù)術(shù)和管管理有有機地地結(jié)合合在一一起，，引入入先進進的管管理模模式，，使制制造技技術(shù)及及制造造過程程成為為覆蓋蓋整個個產(chǎn)品品生命命周期期，包包含物物質(zhì)流流、能能量流流和信信息流流的系系統(tǒng)工工程。。三、先先進制制造技技術(shù)產(chǎn)產(chǎn)生的的背景景1980年代末末，國國際上上提出出先進進制造造技術(shù)術(shù)(AdvancedManufacturingTechnology，AMT）的新新概念念。AMT最早源源于美美國。。由于于美國國長期期受強強調(diào)基基礎(chǔ)研研究的的影響響，忽忽視制制造技技術(shù)發(fā)發(fā)展，，到1970年代日日本和和德國國經(jīng)濟濟恢復復時，，美國國制造造業(yè)遇遇到了了強有有力的的挑戰(zhàn)戰(zhàn)。20世紀80年代初初期，，美國國一批批有識識之士士相繼繼發(fā)表表言論論，對對美國國制造造業(yè)的的衰退退進行行了反反思，，強調(diào)調(diào)了制制造技技術(shù)與與國民民經(jīng)濟濟及國國力的的至關(guān)關(guān)重要要的相相依關(guān)關(guān)系。。克林頓頓政府府制定定了國國家關(guān)關(guān)鍵技技術(shù)計計劃，，并對對其技技術(shù)政政策做做了重重大調(diào)調(diào)整。。先進進制造造技術(shù)術(shù)也就就是在在這樣樣一個個社會會經(jīng)濟濟背景景下出出臺了了。AMT在諸諸多多國國家家和和地地區(qū)區(qū)得得到到廣廣泛泛的的應(yīng)應(yīng)用用。。四、、先先進進制制造造技技術(shù)術(shù)在在我我國國的的發(fā)發(fā)展展狀狀況況具體體表表現(xiàn)現(xiàn)在在以以下下10個方方面面：：計算算機機輔輔助助設(shè)設(shè)計計（（CAD）技技術(shù)術(shù)普普及及化化；；快速速原原型型制制造造技技術(shù)術(shù)由由起起步步邁邁向向成成熟熟，，應(yīng)應(yīng)用用初初具具規(guī)規(guī)模模；；精密密成成形形與與加加工工技技術(shù)術(shù)水水平平顯顯著著提提高高，，在在汽汽車車零零部部件件、、重重大大裝裝配配制制造造中中獲獲得得廣廣泛泛應(yīng)應(yīng)用用；；熱加工工藝模模擬優(yōu)化技術(shù)術(shù)取得重要進進展，使材料料熱加工由““技藝”走向向“科學”；；激光加工在基基礎(chǔ)研究和技技術(shù)開發(fā)方面面有實質(zhì)性進進展，產(chǎn)業(yè)應(yīng)應(yīng)用獲得經(jīng)濟濟效益；數(shù)控技術(shù)取得得重要進展，，國內(nèi)市場占占有率有所提提高；現(xiàn)場總線智能能儀表研究開開發(fā)獲重要進進展，應(yīng)用已已有一定的基基礎(chǔ)；微型機械研究究進展迅速，，標志著先進進制造技術(shù)正正向微觀領(lǐng)域域擴展；現(xiàn)代集成制造造系統(tǒng)研究和和應(yīng)用取得突突破，在國際際上占有一席席之地；新生產(chǎn)模式的的研究和實踐踐具有特色，，推動了中國國制造業(yè)的技技術(shù)進步和管管理現(xiàn)代化。。第二節(jié)先進進制造技術(shù)的的內(nèi)涵及特點點一、先進制造造技術(shù)的定義義“先進制造技技術(shù)是制造業(yè)業(yè)不斷吸收信信息技術(shù)及現(xiàn)現(xiàn)代化管理理等方面的成成果，并將其其綜合應(yīng)用于于產(chǎn)品設(shè)計、、制造、檢測測、管理、銷銷售、使用、、服務(wù)乃至回回收的制造全全過程，以實實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高高效、低耗、、清潔、靈活活生產(chǎn)，提提高對動態(tài)多多變的產(chǎn)品市市場的適應(yīng)能能力和競爭能能力的制造技技術(shù)的總稱””。二、先進制造造技術(shù)的內(nèi)涵涵及技術(shù)構(gòu)成成內(nèi)涵：“使原材料成成為產(chǎn)品而采采用的一系列列先進技術(shù)””。外延：是一個不斷發(fā)發(fā)展更新的技技術(shù)體系，不不是固定模式式，它具動態(tài)態(tài)性和相對性性，因此，不不能簡單地理理解為就是CAD、CAM、FMS、CIMS等各項具體的的技術(shù)。先進制造技術(shù)術(shù)在不同發(fā)展展水平的國家家和同一國家家的不同發(fā)展展階段，有不不同的技術(shù)內(nèi)內(nèi)涵和構(gòu)成，，對我國而言言，它是一個個多層次的技技術(shù)群。其內(nèi)內(nèi)涵和層次及及其技術(shù)構(gòu)成成如圖。先進制造技術(shù)術(shù)的內(nèi)涵及技技術(shù)構(gòu)成先進制造技術(shù)術(shù)構(gòu)成1、基礎(chǔ)技術(shù)第一層次是優(yōu)優(yōu)質(zhì)、高效、、低耗、清潔潔的基礎(chǔ)制造造技術(shù)。經(jīng)過過優(yōu)化的基礎(chǔ)礎(chǔ)工藝如鑄造造、鍛壓、焊焊接、熱處理理、表面保護護、機械加工工等。2、新型的制造造單元技術(shù)第二個層次是是新型的先進進制造單元技技術(shù)。這是在在市場需求及及新興產(chǎn)業(yè)的的帶動下，制制造技術(shù)與電電子、信息、、新材料、新新能源、環(huán)境境科學、系統(tǒng)統(tǒng)工程、現(xiàn)代代管理等高新新技術(shù)結(jié)合而而形成的嶄新新的制造技術(shù)術(shù)。3、集成技術(shù)第三個層次是是先進制造集集成技術(shù)。這這是應(yīng)用信息息、計算機和和系統(tǒng)管理技技術(shù)對上述兩兩個層次的技技術(shù)局部或系系統(tǒng)集成而形形成的先進制制造技術(shù)的高高級階段。如如：FMS、CIMS、IMS等。以上三層次都都是先進制造造技術(shù)的組成成部分，但其其中每一個層層次都不等于于先進制造技技術(shù)的全部。。三、先進制造造技術(shù)的特點點1、先進性先進制造技術(shù)術(shù)的核心和基基礎(chǔ)是經(jīng)過優(yōu)優(yōu)化的先進工工藝（優(yōu)質(zhì)、、高效、低耗耗、清潔工藝藝），它從傳傳統(tǒng)制造工藝藝發(fā)展起來，，并與新技術(shù)術(shù)實現(xiàn)了局部部或系統(tǒng)集成成。2、廣泛性先進制造技術(shù)術(shù)不是單獨分分割在制造過過程的某一環(huán)環(huán)節(jié)，而是將將其綜合運用用于制造的全全過程，它覆覆蓋了產(chǎn)品設(shè)設(shè)計、生產(chǎn)設(shè)設(shè)備、加工制制造、銷售使使用、維修服服務(wù)，甚至回回收再生的整整個過程。3、實用性先進制造技技術(shù)的發(fā)展展針對某一一具體制造造目標（如如汽車制造造、電子工工業(yè)）的需需求，而發(fā)發(fā)展起來的的先進、適適用技術(shù)，，有明確的的需求導向向；不以追追求技術(shù)術(shù)高新度為為目的，注注重最好的實踐踐效果，提高企業(yè)業(yè)競爭力和和促進國家家經(jīng)濟增長長和綜合實實力為目標標。4、集成性先進制造技技術(shù)由于專專業(yè)、學科科間的不斷斷滲透、交交叉、融合合，界限逐逐漸淡化甚甚至消失，，技術(shù)趨于于系統(tǒng)化、、集成化，，已發(fā)展成成為集機械械、電子、、信息、材材料和管理理技術(shù)為一一體的新興興交叉學科科，因此可可以稱其為為“制造工工程”。5、系統(tǒng)性隨著微電子子、信息技技術(shù)的引入入，先進制制造技術(shù)能能駕馭信息息生成、采采集、傳遞遞、反饋、、調(diào)整的信信息流動過過程。先進進制造技術(shù)術(shù)是可以駕駕馭生產(chǎn)過過程的物質(zhì)質(zhì)流、能量量流和信息息流的系統(tǒng)統(tǒng)工程。6、動動態(tài)態(tài)性性它不不斷斷地地吸吸收收各各種種高高新新技技術(shù)術(shù)成成果果，，將將其其滲滲透透到到企企業(yè)業(yè)生生產(chǎn)產(chǎn)的的所所有有領(lǐng)領(lǐng)域域和和產(chǎn)產(chǎn)品品壽壽命命循循環(huán)環(huán)的的全全過過程程，，不不斷斷進進步步，，不不斷斷孕孕育育出出新新的的制制造造工工藝藝，，實實現(xiàn)現(xiàn)優(yōu)優(yōu)質(zhì)質(zhì)、、高高效效、、低低耗耗、、清清潔潔、、靈靈活活的的生生產(chǎn)產(chǎn)。。第三三節(jié)節(jié)先先進進制制造造技技術(shù)術(shù)的的體體系系結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)及及分分類類三個技術(shù)術(shù)群：①主體技技術(shù)群；；②支撐技技術(shù)群；；③制造技技術(shù)環(huán)境境。這三個技技術(shù)群相相互聯(lián)系系、相互互促進，，組成一一個完整整的體系系，每個個部分均均不可缺缺少，否否則就很很難發(fā)揮揮預期的的整體功功能效益益。一、體體系結(jié)結(jié)構(gòu)主體技技術(shù)群群面向制制造的的設(shè)計計技術(shù)術(shù)群制造工工藝技技術(shù)群群支撐技技術(shù)群群產(chǎn)品、、工藝藝設(shè)計計計算機機輔助助設(shè)計計工藝過過程建建模與與仿真真工藝規(guī)規(guī)程設(shè)設(shè)計系統(tǒng)工工程集集成工作環(huán)環(huán)境設(shè)設(shè)計快速原原型技技術(shù)并行工工程材料生生產(chǎn)工工藝加工工工藝連接與與裝配配測試和和檢驗驗環(huán)保技技術(shù)維修技技術(shù)其他信息技技術(shù)接口與與通信信集成框框架人工智智能數(shù)據(jù)庫庫軟件工工程決策支支持機床和和工具具技術(shù)術(shù)標準和和框架架數(shù)據(jù)標標準工藝標標準接口標標準產(chǎn)品定義義和標準準檢驗標準傳感器和控制制技術(shù)制造技術(shù)環(huán)境境質(zhì)量管理工作人員培訓訓和教育并行工程用戶和供應(yīng)商商交互作用國內(nèi)外監(jiān)督和和基準評測二、先進制造造技術(shù)的分類類現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)術(shù)先進制造工藝藝技術(shù)制造自動化技技術(shù)系統(tǒng)管理技術(shù)術(shù)1、現(xiàn)代設(shè)計技技術(shù)1）計算機輔助助設(shè)計技術(shù)有限元法，優(yōu)優(yōu)化設(shè)計，反反求工程，模模糊智能CAD，工程數(shù)據(jù)庫庫等。2）性能優(yōu)良設(shè)設(shè)計基礎(chǔ)技術(shù)術(shù)可靠性設(shè)計，，安全性設(shè)計計，動態(tài)分析析與設(shè)計，防防斷裂設(shè)計，，疲勞設(shè)計，，防腐蝕設(shè)計計，減摩和耐耐磨損設(shè)計，，健壯設(shè)計，，耐環(huán)境設(shè)計計，維修性設(shè)設(shè)計和維修性性保障設(shè)計，，測試性設(shè)計計，人機工程程設(shè)計等。3）競爭優(yōu)勢創(chuàng)創(chuàng)建技術(shù)快速響應(yīng)設(shè)計計，智能設(shè)計計，仿真與虛虛擬設(shè)計，工工業(yè)設(shè)計，價價值工程設(shè)計計，模塊化設(shè)設(shè)計等。4）全壽命周期期設(shè)計技術(shù)并行設(shè)計，面面向制造的設(shè)設(shè)計，全壽命命周期設(shè)計數(shù)數(shù)據(jù)管理技術(shù)術(shù)。5）可持續(xù)性發(fā)發(fā)展產(chǎn)品設(shè)計計技術(shù)主要有綠色設(shè)設(shè)計。6）設(shè)計試驗技技術(shù)產(chǎn)品可靠性試試驗，產(chǎn)品環(huán)環(huán)保性能試驗驗與控制，仿仿真試驗與虛虛擬試驗。2、先進制造工工藝技術(shù)1）精密潔凈鑄鑄造成形工藝藝熔煉、處理、、保護成套技技術(shù)，近代化化學固化砂鑄鑄造工藝，高高效金屬型鑄鑄造工藝與設(shè)設(shè)備，氣化膜膜鑄造工藝與與設(shè)備，鑄造造成形工藝模模擬和工藝CAD，等等。2）精確高效塑塑性成形工藝藝熱鍛生產(chǎn)線成成套技術(shù)，精精密輥鍛和楔楔橫軋技術(shù)，，大型覆蓋件件沖壓成套技技術(shù)，精密沖沖裁工藝，超超塑和等溫成成形工藝，鍛鍛造成形模擬擬和工藝CAD等。整體上可劃分分為三大類：：新工藝、高高新技術(shù)改造造的傳統(tǒng)工藝藝、傳統(tǒng)工藝藝自身的新突突破。2、先進制造工工藝技術(shù)（續(xù)續(xù)）3）優(yōu)質(zhì)高效焊焊接及切割技技術(shù)新型焊接電源源及控制技術(shù)術(shù)，激光焊接接技術(shù)，優(yōu)質(zhì)質(zhì)高效低稀釋釋率堆焊技術(shù)術(shù)，精密焊接接技術(shù)，焊接接機器人，現(xiàn)現(xiàn)代切割技術(shù)術(shù)，焊接過程程的模擬仿真真與專家系統(tǒng)統(tǒng)。4）優(yōu)質(zhì)低耗潔潔凈熱處理技技術(shù)可控氣氛熱處處理，真空熱熱處理，離子子熱處理，激激光表面合金金化，可控冷冷卻熱處理。。5）高效高精機機械加工工藝藝精密加工和超超精密加工，，高速磨削，，變速切削，，復雜型面的的數(shù)控加工，，游離磨料的的高效加工等等。2、先進制造工工藝技術(shù)（續(xù)續(xù)）6）現(xiàn)代特種加加工工藝激光加工（除除熔覆、合金金化、淬火外外，還有其他他激光加工工工藝），電電火花加工，，電子束加工工，水力加工工，復合加工工等。7）極端加工工工藝極大、極小零零件的加工工工藝（如微納納加工）。8）新型材料成成形與加工工工藝新型材料的鑄鑄造，新型材材料的塑性成成形，新型材材料的焊接，，新型材料的的熱處理，新新型材料的機機械加工。2、先進制造工工藝技術(shù)（續(xù)續(xù)）9）優(yōu)質(zhì)清潔表表面工程新技技術(shù)化學鍍非晶態(tài)態(tài)技術(shù)，新型型節(jié)能表面涂涂裝技術(shù)，鋁鋁及鋁合金表表面強化處理理技術(shù)，超聲聲速噴涂技術(shù)術(shù)，熱噴涂激激光表面重熔熔復合處理技技術(shù)，等離子子化學氣相沉沉積技術(shù)，離離子輔助沉積積技術(shù)。10）快速制造技技術(shù)鍛模CAD/CAM一體化技術(shù)，，快速原型制制造技術(shù)等。。11）生物制造與與仿生制造技技術(shù)生物醫(yī)學植入入物的制造，，器官（干細細胞）制造，，快速原型制制造技術(shù)等。。3、制造自動化化技術(shù)制造自動化是指用機電設(shè)設(shè)備工具取代代或放大人的的體力，甚至至取代和延伸伸人的部分智智力，自動完完成特定的作作業(yè)，包括物物料的存儲、、運輸、加工工、裝配和檢檢驗等各個生生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自自動化。是機機械制造業(yè)最最重要的基礎(chǔ)礎(chǔ)技術(shù)之一。。包括：1）數(shù)控技術(shù)數(shù)控裝置，進進給系統(tǒng)和主主軸系統(tǒng)，數(shù)數(shù)控機床的程程序編制。2）工業(yè)機器人人機器人操作機機，機器人控控制系統(tǒng)，機機器人傳感器器，機器人生生產(chǎn)線總體控控制。3、制造自動化化技術(shù)（續(xù)））3）柔性制造系系統(tǒng)（FMS）FMS的加工系統(tǒng)，，F(xiàn)MS的物流系統(tǒng)，，F(xiàn)MS的調(diào)度與控制制，F(xiàn)MS的故障診斷。。4）自動檢測及及信號識別技技術(shù)自動檢測CAT，信號識別別系統(tǒng)，數(shù)數(shù)據(jù)獲取，，數(shù)據(jù)處理理，特征提提取、識別別。5）過程設(shè)備備工況監(jiān)測測與控制過程監(jiān)視控控制系統(tǒng)，，在線反饋饋質(zhì)量控制制。4、系統(tǒng)管理技技術(shù)1）先進制造造模式現(xiàn)代集成制制造系統(tǒng)CIMS，敏捷制造造系統(tǒng)AMS，智能制造造系統(tǒng)IMS，精益生產(chǎn)產(chǎn)LP，網(wǎng)絡(luò)化制制造，再制制造，綠色色制造，云云制造等。。2）集成管理理技術(shù)并行工程CE，物料需求求計劃MRP，基于作業(yè)業(yè)的成本管管理ABC，現(xiàn)代質(zhì)量量保證體系系，現(xiàn)代管管理信息系系統(tǒng)，生產(chǎn)產(chǎn)率工程。。3）生產(chǎn)組織織方法虛擬公司理理論與組織織，準時生生產(chǎn)，企業(yè)業(yè)組織結(jié)構(gòu)構(gòu)的變革，，以人為本本的團隊建建設(shè)，企業(yè)業(yè)重組工程程。第四節(jié)先先進制制造技術(shù)的的發(fā)展趨勢勢未來制造業(yè)業(yè)發(fā)展的重重要特征是是全球化、網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化、虛虛擬化。未來先進制制造技術(shù)發(fā)發(fā)展的總趨趨勢是向精密化、柔柔性化、虛虛擬化、網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化、智智能化、敏敏捷化、清清潔化、集集成化及管管理創(chuàng)新的方向發(fā)展展。進入綠色、清潔潔、低碳發(fā)展的新階階段。趨勢一：傳傳統(tǒng)制造工工藝向高效效化、敏捷捷化、清潔潔化方向發(fā)發(fā)展1、向高效化化方向發(fā)展展隨著精度補補償、應(yīng)用用軟件、傳傳感器、自自動控制、、新材料和和機電一體體化等技術(shù)術(shù)的發(fā)展，，工藝裝備備在數(shù)控化化的基礎(chǔ)上上進一步向向生產(chǎn)自動動化、作業(yè)業(yè)柔性化、、控制智能能化方向發(fā)發(fā)展，可對對傳統(tǒng)工藝藝技術(shù)加以以優(yōu)化和革革新。2、向清潔化化方向發(fā)展展保護環(huán)境、、節(jié)約資源源已成為全全球密切關(guān)關(guān)注的焦點點，為此發(fā)發(fā)達國家正正積極倡導導“綠色制制造”和““清潔生產(chǎn)產(chǎn)”，大力力研究開發(fā)發(fā)生態(tài)安全全型、資源源節(jié)約型制制造技術(shù)。。趨勢一：傳傳統(tǒng)制造工工藝向高效效化、敏捷捷化、清潔潔化方向發(fā)發(fā)展（續(xù)））3、向敏捷化化方向發(fā)展展進入20世紀90年代以來，，因為競爭爭全球化、、貿(mào)易自由由化、需求求多樣化，，產(chǎn)品生產(chǎn)產(chǎn)朝多品種種小批量方方向發(fā)展，，面向并行行工程的設(shè)設(shè)計、虛擬擬制造的設(shè)設(shè)計、全全壽命周期期設(shè)計、CAD／CAM／CAPP一體化技術(shù)術(shù)等敏捷設(shè)設(shè)計制造技技術(shù)與系統(tǒng)統(tǒng)將在今后后若干年內(nèi)內(nèi)得到長足足發(fā)展。趨勢二：新新的制造工工藝向精密密化、多樣樣化、復合合化方向發(fā)發(fā)展1、向向精精密密化化方方向向發(fā)發(fā)展展精密密加加工工和和超超精精密密加加工工、、微微型型機機械械的的微微細細和和超超微微細細加加工工等等精精密密工工程程是是當當今今也也是是未未來來制制造造技技術(shù)術(shù)的的基基礎(chǔ)礎(chǔ)，，其其中中納納米米級級的的超超精精密密加加工工技技術(shù)術(shù)和和微微型型機機械械技技術(shù)術(shù)被被認認為為是是21世紀紀的的核核心心技技術(shù)術(shù)和和關(guān)關(guān)鍵鍵技技術(shù)術(shù)。。2、向向多多樣樣化化方方向向發(fā)發(fā)展展為適適應(yīng)應(yīng)制制造造業(yè)業(yè)對對新新型型或或特特種種功功能能材材料料以以及及精精密密、、細細小小、、大大型型、、復復雜雜零零件件的的需需要要，，正正大大力力研研究究與與開開發(fā)發(fā)各各種種原原理理不不同同、、方方法法各各異異的的加加工工與與成成形形方方法法。趨勢勢二二：：新新的的制制造造工工藝藝向向精精密密化化、、多多樣樣化化、、復復合合化化方方向向發(fā)發(fā)展展（（續(xù)續(xù)））3、向向復復合合化化方方向向發(fā)發(fā)展展由于于材材料料加加工工難難度度越越來來越越大大，，工工件件形形狀狀越越來來越越復復雜雜，，加加工工質(zhì)質(zhì)量量要要求求越越來來越越高高，，國國外外正正在在研研究究多多種種能能量量的的復復合合加加工工方方法法以以及及常常規(guī)規(guī)加加工工與與特特種種加加工工的的組組合合加加工工工工藝藝。。目目前前，，兩兩種種能能量量的的復復合合工工藝藝已已得得到到廣廣泛泛應(yīng)應(yīng)用用，，而而多多種種能能量量的的復復合合加加工工工工藝藝也也正正在在探探索索之之中中。。趨勢勢三三：：制制造造系系統(tǒng)統(tǒng)向向柔柔性性化化、、集集成成化化、、智智能能化化、、全全球球化化、、復復合合化化、、綠綠色色方方向向發(fā)發(fā)展展1、向柔柔性化化方向向發(fā)展展制造業(yè)業(yè)自動動化系系統(tǒng)正正沿著著數(shù)控化化→柔性化化→集成化化→智能化化→全球化化之螺旋式式階梯梯攀緣而而上，，柔性性化程程度越越來越越高。。2、向集集成化化方向向發(fā)展展向CIMS發(fā)展，，構(gòu)成成一個個覆蓋蓋企業(yè)業(yè)制造造全過過程（（產(chǎn)品品訂貨貨、設(shè)設(shè)計、、制造造、管管理、、營銷銷），，能對對企業(yè)業(yè)“三三流””（即即物質(zhì)質(zhì)流、、資金金流、、信息息流））進行行有效效控制制和集集成成管理理的完完整系系統(tǒng)，，實現(xiàn)現(xiàn)全局局動態(tài)態(tài)綜合合優(yōu)化化、協(xié)協(xié)調(diào)運運作和和整體體高柔柔性、、高質(zhì)質(zhì)量、、高效效率，，從而而創(chuàng)造造出巨巨大生生產(chǎn)力力。趨勢三三：制制造系系統(tǒng)向向柔性性化、、集成成化、、智能能化、、全球球化、、復合合化、、綠色色方向向發(fā)展展(續(xù))3、向智智能化化方向向發(fā)展展智能化是柔性化、集集成化的拓拓展和延伸伸，未來的智智能機器將將是機器智智能與人類類專家智能能的有機結(jié)結(jié)合，未來來的制造自自動化將是是高度集成成化與高度度智能化的的融合。4、向全球化化方向發(fā)展展制造業(yè)將得得以借助全球互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)、計算算機通信和和多媒體技技術(shù)實現(xiàn)全球或或異地制造資源（知識識、人才、、資金、軟軟件、設(shè)備備等）的共共享與互補補，制造業(yè)業(yè)、制造產(chǎn)產(chǎn)品和制制造技術(shù)走走向國際化化，制造自自動化系統(tǒng)統(tǒng)也進一步步向網(wǎng)絡(luò)化、全全球化方向發(fā)展。?；贗nternet的敏捷制造造、全球制制造已經(jīng)成成為現(xiàn)實。。第五節(jié)制制造業(yè)現(xiàn)現(xiàn)狀與對策策一）現(xiàn)狀全球知名咨咨詢公司艾艾睿鉑最新新發(fā)布的研研究報告認認為，美國國的制造業(yè)業(yè)競爭力近近來有所提提升。美國國的制造業(yè)業(yè)競爭力同同其他的國國家差距都都有所縮小小，其中縮縮小最明顯顯的是同中中國的距離離。艾睿睿鉑鉑發(fā)發(fā)布布的的《2011美國國制制造造業(yè)業(yè)外外包包指指數(shù)數(shù)》分析析了了各各種種產(chǎn)產(chǎn)品品以以及及這這些些產(chǎn)產(chǎn)品品在在包包含含美美國國在在內(nèi)內(nèi)的的13個國國家家的的制制造造成成本本。。這這項項研研究究涵涵蓋蓋了了包包括括墨墨西西哥哥、、中中國國、、印印度度、、俄俄羅羅斯斯、、羅羅馬馬尼尼亞亞和和越越南南等等新新興興國國家家。。受受益益于于美美元元的的走走弱弱，，以以及及原原本本被被視視作作低低成成本本國國家家出出現(xiàn)現(xiàn)了了工工資資上上漲漲，，美美國國制制造造業(yè)業(yè)的的競競爭爭優(yōu)優(yōu)勢勢在在增增加加。。一、、國國際際現(xiàn)現(xiàn)狀狀與與對對策策報告告說說，，全全球球制制造造業(yè)業(yè)競競爭爭力力局局勢勢已已明明顯顯改改變變：：2005年，，按按照照制制造造業(yè)業(yè)成成本本優(yōu)優(yōu)勢勢排排序序，，中中國國排排列列第第一一，，其其次次是是印印度度、、越越南南、、俄俄羅羅斯斯和和墨墨西西哥哥。。但但是是，，到到2010年，，該該排排名名已已經(jīng)經(jīng)被被打打破破，，墨墨西西哥哥成成為為制制造造業(yè)業(yè)成成本本最最低低的的國國家家，，接接著著是是越越南南、、印印度度、、俄俄羅羅斯斯和和中中國國。。由于于勞勞動動力力成成本本急急速速上上漲漲及及人人民民幣幣對對美美元元升升值值，，中中國國制制造造業(yè)業(yè)優(yōu)優(yōu)勢勢下下滑滑明明顯顯。。預預計計這這種種趨趨勢勢將將可可能能持持續(xù)續(xù)下下去去，，中中國國將將面面對對經(jīng)經(jīng)濟濟發(fā)發(fā)展展過過程程中中帶帶來來的的挑挑戰(zhàn)戰(zhàn)。。不不過過，，中中國國制制造造業(yè)業(yè)仍仍將將在在美美國國經(jīng)經(jīng)濟濟中中扮扮演演重重要要角角色色。。艾睿睿鉑鉑認認為為，，貨貨幣幣匯匯率率和和運運輸輸成成本本將將會會決決定定美美國國制制造造業(yè)業(yè)外外包包決決策策的的腳腳步步和和速速度度，，如如工工廠廠選選址址。。報報告告還還顯顯示示，，墨墨西西哥哥仍仍然然因因成成本本優(yōu)優(yōu)勢勢成成為為美美國國制制造造業(yè)業(yè)外外包包的的首首選選國國家家。。二）美、日、、歐、韓等的的相應(yīng)對策1、美國的先進進制造技術(shù)計計劃和制造技技術(shù)中心計劃劃先進制造技術(shù)術(shù)計劃圍繞如如下三個重點點領(lǐng)域開展研研究：①下一代的““智能”制造造系統(tǒng)；②為產(chǎn)品、工工藝過程和整整個企業(yè)的設(shè)設(shè)計提供集成成工具；③基礎(chǔ)設(shè)施建建設(shè)，包括擴擴展和聯(lián)合已已有的各種推推廣應(yīng)用機構(gòu)構(gòu)、建立地域域性的技術(shù)聯(lián)聯(lián)盟(技術(shù)聯(lián)合體)、制定有關(guān)國國家制造技術(shù)術(shù)發(fā)展趨勢的的監(jiān)督和分析析機制、制定定評測準則和和評測指標體體系等。制造技術(shù)中心心計劃又稱為為合作伙伴計計劃，指政府府與企業(yè)在共共同發(fā)展制造造技術(shù)上進行行密切合作，，政府幫助企企業(yè)掌握先進進技術(shù)，使他他們具有識別別、選擇適用用于自己技術(shù)術(shù)的能力。2、日本提出了了智能制造計計劃約請美國、歐歐共體、加拿拿大、澳大利利亞等國參加加研究，形成成一個大型國國際共同研究究項目。該計劃目標：要全面展望望21世紀制造技術(shù)術(shù)的發(fā)展趨勢勢，先行開發(fā)發(fā)未來的主導導持術(shù)，并同同時致力于全全球信息、制制造技術(shù)的體體系化、標準準化。該計劃目的：通過各發(fā)達達國家之間的的國際共同研研究，使制造造業(yè)在接受訂訂貨、開發(fā)、、設(shè)計、生產(chǎn)產(chǎn)、物流直至至經(jīng)營管理的的全過程中，，做到使各個個裝備和生產(chǎn)產(chǎn)線的自律化化，自律化的的裝備和生產(chǎn)產(chǎn)線在系統(tǒng)整整體上能夠做做到協(xié)調(diào)和集集成，由此來來適應(yīng)和迎接接當今世界制制造全球化的的發(fā)展趨勢，，減少龐大的的重復投資，，并通過先進進、靈活的制制造過程的實實現(xiàn)來解決制制造系統(tǒng)中的的人為因素。。3、歐共體制定定了“尤里卡卡計劃”、““歐洲信息技技術(shù)研究發(fā)展展戰(zhàn)略計劃”和“歐洲工業(yè)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)研研究”等一系列發(fā)展展計劃尤里卡計劃涉涉及近200個合作性高科科技研究開發(fā)發(fā)項目。歐洲信息技術(shù)術(shù)研究發(fā)展戰(zhàn)戰(zhàn)略計劃抓好好CIM的設(shè)計原理、、工廠自動化化所需的先進進微電子系統(tǒng)統(tǒng)以及實時顯顯示系統(tǒng)進行行生產(chǎn)過程管管理的三大課課題。歐洲工業(yè)技術(shù)術(shù)基礎(chǔ)研究計計劃重點資助助材料、制造造加工、設(shè)計計以及工廠系系統(tǒng)運作方式式等方面的研研究。4、韓國的先進進制造系統(tǒng)計計劃1991年韓國提出了了“高級先進進技術(shù)國家計計劃”，包括括七項先進技技術(shù)和七項基基礎(chǔ)技術(shù)，其其中的“先進進制造系統(tǒng)””是一個將市市場需求、設(shè)設(shè)計、車間制制造和營銷集集成在一起的的系統(tǒng)，旨在在改善產(chǎn)品質(zhì)質(zhì)量和提高生生產(chǎn)率，最終終建立起全球球競爭能力。。該項目由三三部分組成：：(1)共性的基礎(chǔ)研研究，包括集集成的開放系系統(tǒng)、標難