《先進制造技術(shù)（第2版）》 課件 第一章-先進制造技術(shù)概述

第一章先進制造技術(shù)概述1.1先進制造技術(shù)及其主要特點一、幾個基本概念1.制造

狹義制造指的是機械加工和裝配；廣義制造指的是機電產(chǎn)品壽命周期的各個環(huán)節(jié)，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。1.1先進制造技術(shù)及其主要特點一、幾個基本概念

2.制造技術(shù)

制造技術(shù)是指按照人們所需的產(chǎn)品為目的，運用知識和技能，利用客觀物質(zhì)工具，將原材料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品過程中所需的一切技術(shù)手段的總和。制造技術(shù)是將研發(fā)、發(fā)明與發(fā)現(xiàn)等成果轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用的接口和橋梁，是提高企業(yè)產(chǎn)品競爭力的根本保證。

在未來的競爭中，誰掌握了先進的制造技術(shù)，誰就掌握了市場。1.1先進制造技術(shù)及其主要特點一、幾個基本概念3.制造系統(tǒng)

制造系統(tǒng)是在制造過程中所涉及的硬件以及軟件所組成的具有特定功能的有機整體。其中硬件包括人員、生產(chǎn)設(shè)備、工具和材料、能源及各種輔助裝置；軟件包括制造理論、制造工藝和方法、各種制造信息等。

制造系統(tǒng)是制造業(yè)中形成制造生產(chǎn)的有機整體，具有設(shè)計、生產(chǎn)、發(fā)運和銷售的一體化功能。1.1先進制造技術(shù)及其主要特點一、幾個基本概念4.制造業(yè)

制造業(yè)是指制造資源（物料、能源、設(shè)備、工具、資金、信息、人力等）利用制造技術(shù)，通過制造過程，轉(zhuǎn)化為供人們使用或利用的工業(yè)品或生活消費品的行業(yè)。制造業(yè)是國民經(jīng)濟和綜合國力的支柱產(chǎn)業(yè)，一方面創(chuàng)造價值，生產(chǎn)物質(zhì)財富和新的知識，另一方面為國民經(jīng)濟各個部門包括國防和科學(xué)技術(shù)的進步提供先進的手段和裝備。1.1先進制造技術(shù)及其主要特點一、幾個基本概念4.制造業(yè)

從制造業(yè)的發(fā)展歷史來看，主要有兩類制造業(yè)：一類是裝備制造業(yè)，一類是加工制造業(yè)。裝備制造業(yè)是為國民經(jīng)濟和國家安全提供技術(shù)裝備的制造業(yè)的總稱，它覆蓋了機械、電子、武器彈藥制造業(yè)中生產(chǎn)投資類的各個領(lǐng)域；而加工制造業(yè)是自行采購原材料（或按委托人提供的材料）進行大批量、標準化、生產(chǎn)線式的加工，大批量、標準化、生產(chǎn)線是加工制造業(yè)的最重要的特點；相對于裝備制造業(yè)來說，加工制造業(yè)最基本的競爭方式就是成本價格的競爭。1.1先進制造技術(shù)及其主要特點一、幾個基本概念4.制造業(yè)

制造業(yè)直接體現(xiàn)了一個國家的生產(chǎn)力水平，是區(qū)別發(fā)展中國家和發(fā)達國家的重要因素，制造業(yè)在世界發(fā)達國家（developedcountries）的國民經(jīng)濟中占有重要份額。在發(fā)達國家中，制造業(yè)創(chuàng)造了約60%的社會財富、約45%的國民經(jīng)濟收入。1.1先進制造技術(shù)及其主要特點一、幾個基本概念5.先進制造技術(shù)

先進制造技術(shù)是一個先進制造技術(shù)是在傳統(tǒng)制造技術(shù)基礎(chǔ)上不斷吸收機械、電子、信息、材料和現(xiàn)代管理科學(xué)等方面的成果，并將其綜合應(yīng)用于制造業(yè)中產(chǎn)品設(shè)計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)的制造全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)，提高對動態(tài)多變的產(chǎn)品市場的適應(yīng)能力和競爭能力的制造技術(shù)總稱，也是取得理想經(jīng)濟技術(shù)綜合效果的制造技術(shù)的總稱。

先進制造技術(shù)是一個相對的、動態(tài)的概念，是為了適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)要求，對制造技術(shù)不斷優(yōu)化所形成的。

1.1先進制造技術(shù)及其主要特點二、先進制造技術(shù)的特點

1.集成化

以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，綜合運用現(xiàn)代管理技術(shù)、制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)等，將企業(yè)全部生產(chǎn)活動中的信息流與物質(zhì)流有機集成，并實現(xiàn)最優(yōu)化。它強調(diào)信息的集成和共享，通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫使企業(yè)的所有生產(chǎn)活動緊密地聯(lián)系在一起，充分發(fā)揮技術(shù)、管理和人的作用，全面提高企業(yè)的管理水平、產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益。

1.1先進制造技術(shù)及其主要特點二、先進制造技術(shù)的特點2.柔性化

制造自動化系統(tǒng)發(fā)展大致過程是“剛性自動化——可編程自動化——綜合自動化”，制造系統(tǒng)的柔性隨著這個過程也變得越來越大。進一步的發(fā)展要求能快速實現(xiàn)制造系統(tǒng)的重組(包括企業(yè)內(nèi)部制造設(shè)備與工具系統(tǒng)重組，以及企業(yè)間的重組)。

模塊化設(shè)計是提高企業(yè)制造自動化系統(tǒng)柔性的重要策略和方法，它可以有效改善設(shè)計工作柔性和制造系統(tǒng)柔性，并能夠根據(jù)需要迅速實現(xiàn)制造系統(tǒng)的重組。1.1先進制造技術(shù)及其主要特點二、先進制造技術(shù)的特點3.網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的迅速發(fā)展和普及給企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營活動帶來革命性的變革，可實現(xiàn)市場開發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計、物料選擇、零件加工和產(chǎn)品銷售等生產(chǎn)活動的異地和跨國界活動，極大地加快技術(shù)信息的交流，加強企業(yè)之間產(chǎn)品開發(fā)的生產(chǎn)合作，促進企業(yè)之間的優(yōu)化和重組，縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)品的市場競爭力。1.1先進制造技術(shù)及其主要特點二、先進制造技術(shù)的特點4.信息化

在信息技術(shù)條件下，將分布于世界各地的產(chǎn)品、設(shè)備、人員、資金、市場等企業(yè)資源有效地集成起來，采用各種類型的合作形式，建立以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的、高素質(zhì)員工系統(tǒng)為核心的敏捷制造企業(yè)運作模式，打破小單位和行業(yè)的局限，深入開發(fā)、廣泛利用信息資源，建立敏捷制造網(wǎng)絡(luò)化工程，加速制造業(yè)數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化。1.1先進制造技術(shù)及其主要特點二、先進制造技術(shù)的特點5.虛擬化

制造過程中的虛擬技術(shù)是面向產(chǎn)品生產(chǎn)過程的模擬，檢驗產(chǎn)品的可加工性和加工工藝的合理性，并進行生產(chǎn)過程計劃、組織管理、車間調(diào)度等活動的建模和仿真。

虛擬化的核心是計算機仿真。1.1先進制造技術(shù)及其主要特點二、先進制造技術(shù)的特點6.智能化

智能制造的主要策略是綜合利用各種學(xué)科、先進技術(shù)和方法，例如人工智能、模糊控制、計算機技術(shù)、信息科學(xué)等來解決和處理制造系統(tǒng)中的各種問題。

智能化制造系統(tǒng)的特點是應(yīng)具有極強的適應(yīng)性和友好性。1.1先進制造技術(shù)及其主要特點二、先進制造技術(shù)的特點7.綠色化

日趨嚴酷的環(huán)境與資源約束，使綠色制造業(yè)顯得越來越重要，綠色制造技術(shù)也將得到快速發(fā)展，主要包括綠色產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)、綠色制造技術(shù)、產(chǎn)品的回收和循環(huán)再造，使產(chǎn)品在整個生命周期內(nèi)符合環(huán)境保護、人類健康保護、能耗低、資源利用率高的要求，以及在制造過程中達到對環(huán)境負面影響小、廢棄物和有害物質(zhì)的排放最小等要求。1.1先進制造技術(shù)及其主要特點二、先進制造技術(shù)的特點8.制造全球化

目前世界經(jīng)濟已經(jīng)步入全球化經(jīng)濟的時代，一方面國際和國內(nèi)市場競爭越來越激烈，另一方面國內(nèi)外企業(yè)間的合作也在不斷加強，這就形成企業(yè)之間既合作又競爭的局面。上述兩方面的相互作用，成為全球化制造業(yè)發(fā)展的強大動力。

制造業(yè)和制造技術(shù)的全球化，是21世紀最重要的發(fā)展趨勢之一。1.2先進制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)及分類一、先進制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)三個技術(shù)群相互聯(lián)系相互促進，組成完整的體系。1.2先進制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)及分類二、先進制造技術(shù)的分類1.先進設(shè)計技術(shù)2.先進制造工藝技術(shù)3.制造自動化技術(shù)4.先進制造生產(chǎn)模式1.2先進制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)及分類二、先進制造技術(shù)的分類1.先進設(shè)計技術(shù)

先進設(shè)計技術(shù)是研究實現(xiàn)設(shè)計目標的設(shè)計理論、方法、環(huán)境和手段。研究的主要內(nèi)容有：1）計算機輔助設(shè)計技術(shù)；2）有限元分析技術(shù)；3）并行設(shè)計技術(shù)；4）綠色設(shè)計技術(shù)等。1.2先進制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)及分類二、先進制造技術(shù)的分類

2.先進制造工藝技術(shù)

機械制造工藝是將各種原材料、半成品加工成產(chǎn)品的方法和過程。隨著社會經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，其內(nèi)涵和面貌不斷變化和發(fā)展，先進制造技術(shù)就是這種不斷變化和發(fā)展的制造技術(shù)，包括了優(yōu)化后的常規(guī)工藝以及新型加工工藝。研究的主要內(nèi)容有：1）精密與超精密加工技術(shù)；2）高速與超高速加工技術(shù)；3）特種加工技術(shù)；4）微細加工技術(shù)；5）虛擬制造技術(shù)；6）快速原型技術(shù)。1.2先進制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)及分類二、先進制造技術(shù)的分類3.制造自動化技術(shù)

制造自動化技術(shù)是實現(xiàn)制造全過程自動化的技術(shù)，它是研究制造過程的規(guī)劃、運行、管理、組織、控制與協(xié)調(diào)優(yōu)化的自動化技術(shù)，以使產(chǎn)品制造過程實現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、及時和潔凈的目標。

研究的主要內(nèi)容有：1）數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機床；2）工業(yè)機器人技術(shù)；3)計算機集成制造系統(tǒng)；4）傳感、自動控制及信號識別技術(shù)；5）過程設(shè)備工況監(jiān)測與控制技術(shù)。1.2先進制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)及分類二、先進制造技術(shù)的分類4.先進制造生產(chǎn)模式

先進制造生產(chǎn)模式是在生產(chǎn)制造過程中，依據(jù)不同的制造環(huán)境，通過有效地組織各種制造要素形成的，可以在特定環(huán)境中達到良好制造效果的進生產(chǎn)方法，是應(yīng)用于推廣先進制造技術(shù)的組織形式。

研究的主要內(nèi)容有：1）智能制造（IM）；2)精益生產(chǎn)（LP）；3）敏捷制造（AM）；4）虛擬制造（VM）；5）柔性制造等。1.3國內(nèi)外先進制造技術(shù)的發(fā)展趨勢一、全球新一輪工業(yè)革命1.德國工業(yè)4.02.美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)3.中國制造20251.3國內(nèi)外先進制造技術(shù)的發(fā)展趨勢1.德國工業(yè)4.0強大的制造業(yè)+互聯(lián)網(wǎng)提出：工業(yè)4.0Industry4.0—德國高科技戰(zhàn)略計劃

兩大主題：智慧工廠、智能生產(chǎn)1.3國內(nèi)外先進制造技術(shù)的發(fā)展趨勢1.德國工業(yè)4.0智慧工廠：重點研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實現(xiàn)。智能生產(chǎn)：主要涉及整個企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機互動、3D打印以及增材制造等技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用等。1.3國內(nèi)外先進制造技術(shù)的發(fā)展趨勢1.德國工業(yè)4.0Industry4.0—德國高科技戰(zhàn)略計劃

兩大主題：智慧工廠、智能生產(chǎn)

三個設(shè)想：產(chǎn)品、設(shè)施、管理1.3國內(nèi)外先進制造技術(shù)的發(fā)展趨勢1.德國工業(yè)4.0產(chǎn)品：集成有動態(tài)數(shù)字存儲器、感知和通信能力，承載著在其整個供應(yīng)鏈和生命周期中所必須的各種信息。設(shè)施：由整個生產(chǎn)價值所集成，可實現(xiàn)自組織。管理：能根據(jù)當(dāng)前的狀況靈活決定生產(chǎn)過程。1.3國內(nèi)外先進制造技術(shù)的發(fā)展趨勢1.德國工業(yè)4.0Industry4.0—德國高科技戰(zhàn)略計劃

兩大主題：智慧工廠、智能生產(chǎn)

三個設(shè)想：產(chǎn)品、設(shè)施、管理

智慧工廠的架構(gòu)：基于物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)1.3國內(nèi)外先進制造技術(shù)的發(fā)展趨勢2.美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新優(yōu)勢的互聯(lián)網(wǎng)+優(yōu)勢制造業(yè)提出：先進制造技術(shù)伙伴

與德國工業(yè)4.0強調(diào)的“硬”制造不同，軟件和互聯(lián)網(wǎng)發(fā)達的美國更側(cè)重于在“軟”服務(wù)方面推動新一輪工業(yè)革命，希望通過網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)的力量提升整個工業(yè)的價值創(chuàng)造能力。1.3國內(nèi)外先進制造技術(shù)的發(fā)展趨勢2.美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)主要包括三種關(guān)鍵元素：智能機器、高級分析、工作人員。智能機器是現(xiàn)實世界中的機器、設(shè)備、設(shè)施和系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)通過先進的傳感器、控制器和軟件應(yīng)用程序以嶄新的方式連接起來形成的集成系統(tǒng)；高級分析是使用基于物理的分析法、預(yù)測算法、關(guān)鍵學(xué)科的深厚專業(yè)知識來理解機器和大型系統(tǒng)運作方式的一種方法；建立各種工作場所的人員之間的實時連接，能夠為更加智能的設(shè)計、操作、維護以及高質(zhì)量的服務(wù)提供支持與安全保障。1.3國內(nèi)外先進制造技術(shù)的發(fā)展趨勢3.中國制造2025完備的制造業(yè)+互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新（互聯(lián)網(wǎng)+制造，制造業(yè)+互聯(lián)網(wǎng)）提出：中國制造20251.3國內(nèi)外先進制造技術(shù)的發(fā)展趨勢1.3國內(nèi)外先進制造技術(shù)的發(fā)展趨勢3.中國制造2025指導(dǎo)思想：堅持走中國特色新型工業(yè)化道路，以促進制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展為主題，以提質(zhì)增效為中心，以加快新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合為主線，以推進智能制造為主攻方向，以滿足經(jīng)濟社會發(fā)展和國防建設(shè)對重大技術(shù)裝備的需求為目標，強化工業(yè)基礎(chǔ)能力，提高綜合集成水平，完善多層次多類型人才培養(yǎng)體系，促進產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，培育有中國特色的制造文化，實現(xiàn)制造業(yè)由大變強的歷史跨越。智能制造是“中國制造2025”的主攻方向1.3國內(nèi)外先進制造技術(shù)的發(fā)展趨勢二、先進制造技術(shù)發(fā)展趨勢1.企業(yè)生產(chǎn)方式發(fā)生重大變革中心：以產(chǎn)品為中心-》以市場為中心-》以顧客為中心；組織形式：金字塔組織-》扁平化組織；工作方式：順序工作方式（市場分析-設(shè)計-工藝-制造）-》行工作方式1.3國內(nèi)外先進制造技術(shù)的發(fā)展趨勢二、先進制造技術(shù)發(fā)展趨勢2.綠色制造將成為21世紀制造業(yè)的重要特征1）綠色設(shè)計制造2）清潔生產(chǎn)技術(shù)3）拆卸回收技術(shù)4）生態(tài)工廠的循環(huán)制造技術(shù)5）ISO14000環(huán)保管理標準1.3國內(nèi)外先進制造技術(shù)的發(fā)展趨勢二、先進制造技術(shù)發(fā)展趨勢3.設(shè)計技術(shù)不斷現(xiàn)代化1）設(shè)計方法和手段的現(xiàn)代化2）新的設(shè)計思想和方法不斷出現(xiàn)3）由簡單的、具體的、細節(jié)的設(shè)計轉(zhuǎn)向復(fù)雜的總體設(shè)計和決策4）由單純考慮技術(shù)轉(zhuǎn)向綜合考慮技術(shù)，經(jīng)濟和社會因素。1.3國內(nèi)外先進制造技術(shù)的發(fā)展趨勢二、先進制造技術(shù)發(fā)展趨勢4.成型制造技術(shù)向精密成型或凈成型的方向發(fā)展1）精密鑄造技術(shù)2）精密塑性成型技術(shù)3）精密連接技術(shù)1.3國內(nèi)外先進制造技術(shù)的發(fā)展趨勢二、先進制造技術(shù)發(fā)展趨勢5.加工制造技術(shù)向著超精密、超高精度以及新一代制造裝備的方向發(fā)展1）超精密加工技術(shù)2）