簡述先進制造工藝的定義與特點

簡述先進制造工藝的定義與特點一、引言先進制造技術(shù)AMT(AdvancedManufacturingTechnology)是集機械，電子，信息，材料，能源和管理等各項先進技術(shù)而發(fā)展起來的高新技術(shù)，它是發(fā)展國民經(jīng)濟的重要基礎技術(shù)之一。先進制造技術(shù)是制造業(yè)為提高競爭力以適應時代的要求而形成的-一個高新技術(shù)群，經(jīng)過發(fā)展，已形成了完整的體系結(jié)構(gòu)。先進制造技術(shù)是當今生產(chǎn)力的主要構(gòu)成因素，是國民經(jīng)濟的重要支柱。論文大全。它擔負著為國民經(jīng)濟各部門和學技術(shù)的各個學科提供裝備、I具和檢測儀器的重要任務，成為國民經(jīng)濟和科學技術(shù)賴以生存和發(fā)展的重要手段。尤其是些尖端科技，如航空、航天、微電子、光電子、激光、分子生物學和核能等等技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，如果沒有先進制造技術(shù)作為基礎，是不可能實現(xiàn)的。二、先進制造技術(shù)的起源“先進制造技術(shù)”一詞源于美國。二戰(zhàn)結(jié)束之前的制造技術(shù)，可以統(tǒng)稱為傳統(tǒng)的制造技術(shù)，美國制造業(yè)在第二次世界大戰(zhàn)以后，在當時國際環(huán)境背景下得到了空前的發(fā)展，并形成了支強大的研究開發(fā)力量，強調(diào)基礎和學研究的重要性，忽視制造技術(shù)的發(fā)展。至20世紀70年代，隨著日、德經(jīng)濟的恢復，美國制造業(yè)遇到了強有力的挑戰(zhàn)，汽車業(yè)等行業(yè)的霸主地位，遇到了強有力的沖擊，出口產(chǎn)品的競爭力大大落后于日、德，美國經(jīng)濟滯脹，發(fā)展緩慢。而日本在過去幾十年內(nèi)不斷主動地采用制造新技術(shù)，已使其成為制造業(yè)公認的世界領。在此背景下,美國反思了制造技術(shù)同國民經(jīng)濟、技術(shù)與國力的至關(guān)重要的相互依賴關(guān)系，強調(diào)了制造技術(shù)的重要性，明確了社會經(jīng)濟目標的關(guān)鍵是技術(shù)的重要性，制定了國家關(guān)鍵技術(shù)計劃，并對其技術(shù)政策作了重大調(diào)整。與此同時，以計算機為中心的新一代信息技術(shù)的發(fā)展，也全面推動了制造技術(shù)的飛躍發(fā)展。由于經(jīng)濟和增強國防的需要，在劇烈的市場競爭的刺激F,各個國家和地區(qū)紛紛將傳統(tǒng)的制造技術(shù)與新發(fā)展起來的科技成就相結(jié)合，先進制造技術(shù)的概念逐步形成并發(fā)展。三、先進制造技術(shù)的內(nèi)涵

先進制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造業(yè)不斷地吸收機械、信息、材料及現(xiàn)代管理技術(shù)等方面最新的成果，并將其綜合應用于產(chǎn)品開發(fā)與設計、制造、檢測、管理及售后服務的制造全過程，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、敏捷制造，并取得理想技術(shù)經(jīng)濟效果的前沿制造技術(shù)的總稱。從本質(zhì)上:可以說，先進制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)等的有機融合。與傳統(tǒng)的制造技術(shù)比較起來，當代先進的制造技術(shù)以其高效率、高質(zhì)量和對于市場變化的快速響應能力為主要特征。它貫穿了從產(chǎn)品設計、加工制造到產(chǎn)品銷售及使用維修等全過程，成為“市場一產(chǎn)品設計一制造一市場”的大系統(tǒng)。而傳統(tǒng)制造工程一般單指加工過程。先進制造技術(shù)充分應用計算機技術(shù)、傳感技術(shù)、自動化技術(shù)、新材料技術(shù)、管理技術(shù)等的最新成果，各專業(yè)、學科間不斷交叉、融合，其界限逐漸淡化甚至消失。它是技術(shù)、組織與管理的有機集成，特別重視制造過程組織和管理體制的簡化及合理化。先進制造技術(shù)又可看作是硬件、軟件、人和支持網(wǎng)絡(技術(shù)的與社會的)

綜合與統(tǒng)一。先進制造技術(shù)并不追求高度自動化或計算機化，而是通過強調(diào)以人為中心，實現(xiàn)自主和自律的統(tǒng)一，最大限度地發(fā)揮人的積極性、創(chuàng)造性和相互協(xié)調(diào)性。先進制造技術(shù)高度開放、具有高度自組織能力的系統(tǒng)，通過大力協(xié)作，充分、合理地利用全球資源，不斷生產(chǎn)出最具競爭力的產(chǎn)品。先進制造技術(shù)的目的在于能夠以最低的成本、最快的速度提供用戶所希望的產(chǎn)品，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，并取得理想的技術(shù)經(jīng)濟效果。四、先進制造技術(shù)的主要內(nèi)容

信息技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)是先進制造技術(shù)的兩個支柱,而現(xiàn)代管理技術(shù)要以先進制造哲理為基礎。不同的時代具有不同的消費需求和科學技術(shù)，不同的消費需求和科學技術(shù)又會產(chǎn)生不同的生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)方式，進而要求不同的管理與之相適應。先進制造哲理與信息技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)的有機結(jié)合，是必然產(chǎn)生的生產(chǎn)模式。先進制造哲理、現(xiàn)代管理技術(shù)與先進生產(chǎn)模式三位一體，共同構(gòu)成了先進制造技術(shù)生長的軟環(huán)境。自20

世紀90

年代以來，人1門在總結(jié)GT、FMS、JIT、MRPII、CIMS等生產(chǎn)模式經(jīng)驗和教訓的基礎上,提出了許多新的制造概念和生產(chǎn)模式。例如，以組成多功能協(xié)同小組工作模式為特征的并行工程(CE)，以簡化組織和強調(diào)人的能動性為核心的精益生產(chǎn)(LP),以動態(tài)多變的且織結(jié)構(gòu)和充分發(fā)揮技術(shù)、組織人員的2

度柔性集成為主導的敏捷制造(AM)。先進工程設計技術(shù)是先進制造技術(shù)的重要組成部分。論文大全。產(chǎn)品生產(chǎn)首先從工程設計開始。工程設計包括需求分析、產(chǎn)品規(guī)劃、方案設計、總體設計、詳細設計、工藝設計等

內(nèi)容。工程設計結(jié)果直接影響產(chǎn)品的功能、怕能、質(zhì)量、制造成本與交貨期。據(jù)統(tǒng)計，產(chǎn)品設計階段決定了產(chǎn)品生產(chǎn)成本的70%-80%。先進制造工藝是先進制造技術(shù)的核心和基礎。按照設計方案，將原材料轉(zhuǎn)化為實際產(chǎn)品的過程，稱為制造工藝過程。論文大全。為實現(xiàn)這一過程，需要采用各種有效的制造工藝方法對產(chǎn)品質(zhì)量、成本、生產(chǎn)周期等具有重要影響的因素實施有效控制。先進制造技術(shù)的支撐技術(shù)是指支持主體技術(shù)(

設計和制造工藝)發(fā)展所需的技術(shù)、工具、手段和系統(tǒng)集成的基礎技術(shù)，它包括信息技術(shù)、標準框架、機床和工具技術(shù)、傳感與控制技術(shù)等。

五、先進制造工藝的發(fā)展趨勢先進制造技術(shù)的-

一個重要發(fā)展趨勢是工藝設計從經(jīng)驗判斷走向定量分析，其方法就是將

數(shù)值模擬技術(shù)與物理模擬和人工智能技術(shù)相結(jié)合，確定工藝參數(shù)，優(yōu)化工藝方案，預測加工

質(zhì)量，使生產(chǎn)過程從“理論-實驗-生產(chǎn)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤袄碚?計算機模擬-

生產(chǎn)”。隨著人工智能技術(shù)、計算機視覺技術(shù)、數(shù)字化信息處理技術(shù)、機器人技術(shù)的溶入，促使制造技術(shù)向著工藝高效化，控制數(shù)字化、智能化以及生產(chǎn)過程機器人化方向發(fā)展，如下幾點有待攻破：

(1)制造系統(tǒng)是一個復雜的大系統(tǒng)，為滿足制造系統(tǒng)敏捷性、快速響應和快速重組的能力，

必須借鑒信息科學、生命科學和社會科學等多學科的研究成果,探索制造系統(tǒng)新的體系結(jié)構(gòu)、

制造模式和制造系統(tǒng)有效的運行機制。制造系統(tǒng)優(yōu)化的組織結(jié)構(gòu)和良好的運行狀況是制造系

統(tǒng)建模、仿真和優(yōu)化的主要目標。制造系統(tǒng)新的體系結(jié)構(gòu)不僅對制造企業(yè)的敏捷性和對需求

的響應能力及可重組能力有重要意義，而且對制造企業(yè)底層生產(chǎn)設備的柔性和可動態(tài)重組能

力提出了更高的要求。生物制造觀越來越多地被引入制造系統(tǒng)，以滿足制造系統(tǒng)新的要求。(2)

為支持快速敏捷制造，幾何知識的共享已成為制約現(xiàn)代制造技術(shù)中產(chǎn)品開發(fā)和制造的

關(guān)鍵問題。例如在計算機輔助設計與制造(CAD

/

CAM)

集成、坐標測量(CMM)

和機器人學等方面，在三維現(xiàn)實空間(3-Real

Space)

中，都存在大量的幾何算法設計和分析等問題，特別是其中的幾何表示、幾何計算和幾何推理問題;

在測量和機器人路徑規(guī)劃及零件的尋位(如Localizat

ion)

等方面，存在C-空間(配置空間Configuration

Space)的幾何計算和兒何推理問題;

在物體操作(夾持、抓取和裝配等)描述和機器人多指抓取規(guī)劃、裝配運動規(guī)劃和操作規(guī)劃方面則需要在旋量空間(Screw

Space)

進行幾何推理。制造過程中物理和力學現(xiàn)象的幾何化研究形成了制造科學中幾何計算和幾何推理等多方面的研究課題，其理論有待進一步突破，當前一門新學科--計算機幾何正在受到日益廣泛和深入的研究。

(3)

在現(xiàn)代制造過程中，信息不僅已成為主宰制造產(chǎn)業(yè)的決定性因素，而且還是最活躍的

驅(qū)動因素。提高制造系統(tǒng)的信息處理能力已成為現(xiàn)代制造科學發(fā)展的一個重點。由于制造系

統(tǒng)信息組織和結(jié)構(gòu)的多層次性，制造信息的獲取、集成與融合呈現(xiàn)出立體性、信息度量的多

維性、以及信息組織的多層次性。在制造信息的結(jié)構(gòu)模型、制造信息的一致性約束、傳播處理和海量數(shù)據(jù)的制造知識庫管理等方面，都還有待進一步突破。

(4)

各種人工智能工具和計算智能方法在制造中的廣泛應用促進了制造智能的發(fā)展。一類

基于生:物進化算法的計算智能I

具，在包括調(diào)度問題在內(nèi)的組合優(yōu)化求解技術(shù)領域中受國內(nèi)外先進制造工藝技術(shù)的定義，發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢伴隨著世界經(jīng)濟日益國際化，更兼并著科學技術(shù)的不斷發(fā)展與突飛猛進，工業(yè)化的發(fā)展程度，成為一個國家在世界地位中凸顯的重要標志之一，為此,先進技術(shù)則成為此領域內(nèi)的一項重要技術(shù)之一。尤其高效高質(zhì)量制造技術(shù)被廣泛應用于飛機、汽車、造船、模具制造業(yè)、特殊材料加工以及航空航天、國防事業(yè)等。先進制造技術(shù)逐步成為衡量一國家工業(yè)化的核心標志，并對一個國家的、經(jīng)濟、航空航天、國防事業(yè)作出重大貢獻。并逐步成為推動世界先進技術(shù)向高端技術(shù)發(fā)展重要標志。機械制造工藝是將各種原材料通過改變其形狀、尺寸、性能或相對位置，使之成為成品或半成品的方法和過程。機械制造工藝流程是由原材料和能源的提供、毛坯和零件成形、機械加工以先進制造工藝加工制造出的產(chǎn)品質(zhì)量高、性能好、尺寸精確、表面光潔、組織致密、無缺陷雜質(zhì)、使用性能好、使用壽命和可靠性高。

與傳統(tǒng)制造工藝相比，先進制造工藝可極大地提高勞動生產(chǎn)率，大大降低了操者的勞動強度和生產(chǎn)成本。低耗先進制造工藝可大大節(jié)省原材料消耗，降低能源消耗，提高了對日益枯竭的自然資源的利用率。應用先進制造工藝可做到零排放或少排放，生產(chǎn)過程不污染環(huán)境，符合日益增長的環(huán)境保護要求。、材料改性與處理、裝配與包裝、質(zhì)量檢測與控制等多個工藝環(huán)節(jié)組成。目前對于先進制造技術(shù)尚未有一明確的定義。改進、提高信息技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)的成果，并將其運用于產(chǎn)造業(yè)不斷吸收、品設計、加工、檢測、生產(chǎn)管理、產(chǎn)品銷售、使用、回收等制造全過程技術(shù)的總稱?？v觀歷史，現(xiàn)代制造技術(shù)形成和發(fā)展至今也只有是近十年間的事。上世紀，美國的一批學者不斷鼓吹美國已進入”后工業(yè)化社會”,把傳統(tǒng)的制造業(yè)視為”夕陽工業(yè)”，因而制造技術(shù)的發(fā)展受到極大的阻礙。然而由于美國根據(jù)本國面臨的挑戰(zhàn)與機遇，對其制造業(yè)存在的問題進行了深刻反省，重新認識到制造業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位和作用。此時，由于計算機信息技術(shù)的發(fā)展，也全面推動了制造技術(shù)的飛躍發(fā)展。于是，先進制造技術(shù)的概念逐步形成。而我國，機械科學研究院提出了多層次技術(shù)群構(gòu)成的先進制造技術(shù)體系。第一個層次是優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔基礎制造技術(shù)，它是先進制造技術(shù)的核心。第二個層次是新型的制造單元技術(shù)。這是在市場需求及新興產(chǎn)業(yè)的帶動下，制造技術(shù)與電子、信息、新材料、新能源、環(huán)境科學、系統(tǒng)工程、現(xiàn)代管理等高新技術(shù)結(jié)合而形成的嶄新制造技術(shù)。2先進制造技術(shù)現(xiàn)狀我國工業(yè)化發(fā)展程度較世界先進的發(fā)達國家相比,起步晚，創(chuàng)新程度低,體系薄弱，突入比例相對較少，人類資源地下，相比其他發(fā)達國家而言，落后程度甚至超過數(shù)十年，為此,我國在改革開放三十年以來，不斷大力發(fā)展生產(chǎn)力，力求科技創(chuàng)新，認真汲取國內(nèi)外先進技術(shù)，來彌補我們先天的不足，所以有了，十五、十一五、十.二五等長期的規(guī)劃目標為基準，為邁向世界先進制造技術(shù)大國強國而分發(fā)。相對我國而言，國外工業(yè)發(fā)達國家制造技術(shù)相當先進。并把先進制造技術(shù)作為國家級關(guān)鍵技術(shù)和優(yōu)先發(fā)展領域。盡管決定國家綜合競爭力的因素有多種，但制造業(yè)的基礎地位不能忽視。20世紀90年代以來，各發(fā)達國家，如美國、日本、歐共體、德國等都針對先進制造技術(shù)的研發(fā)提出了國家級發(fā)展計劃，旨在提高本國制造業(yè)的國際競爭能力。如網(wǎng)絡化制造作為未來的重要的制造模式，已經(jīng)引起各國政府、研究機構(gòu)和企業(yè)界的廣泛重視。20世紀90年代初,美國政府提出”先進制造技術(shù)”計劃，將基于信息高速公路的敏捷制造作為美國21世紀的制造戰(zhàn)略。總之，工業(yè)化國家大都把先進制造技術(shù)作為本國的科技優(yōu)先發(fā)展領域和高技術(shù)的實施重點;

發(fā)展中國家也十分重視制造業(yè)信息化，都把信息技術(shù)作為改造傳統(tǒng)企業(yè)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的主要戰(zhàn)略;新興工業(yè)化國家希望通過加快制造業(yè)信息化，躋身世界先進行列,我國以及眾多發(fā)展中國家也希望以信息化推進工業(yè)化，以縮小與先進國家的差距。自建國以來，尤其是改革開放以來，我國機械制造業(yè)得到了迅速地發(fā)展。機械工業(yè)是我國工業(yè)中發(fā)展最快的行業(yè)之一。20世紀70年代以前，產(chǎn)品的技術(shù)相對比較簡單，一個新產(chǎn)品上市，很快就會有相同功能的產(chǎn)品跟著上市。20世紀80年代以后，隨著市場全球化的進-步發(fā)展，市場競爭變得越來越激烈。20世紀90年代初，隨著CIMS技術(shù)的大力推廣應用，包活有CIMS實驗工程中心和7個實驗室的研究環(huán)境已建成。在全國范圍內(nèi)，部署了CIMS的若干研究I頁F1，諸如CIMS軟件工程與標準化、開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與發(fā)展戰(zhàn)略，CIMS總體與集成技術(shù)、產(chǎn)品設計自動化、C藝設計自動化、柔性制造技術(shù)、管理與決策信息系統(tǒng)、質(zhì)量保證技術(shù)、網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及系統(tǒng)理論和方法等均取得了豐碩成果，獲得不同程度的進展。但因大部分大型機械制造企業(yè)和絕大部分中小型機械制造企業(yè)主要限于CAD和管理信息系統(tǒng)，底層基礎自動化還十分薄弱，數(shù)控機床由于編程復雜，還沒有真正發(fā)揮作用。因此，與L業(yè)發(fā)達國家相比，我國的制造業(yè)仍然存在-一個階段性的整體上的差距。在產(chǎn)品設計方面，普遍采用計算機軒甫助產(chǎn)品設計(CAD)2.國外先進制造技術(shù)的現(xiàn)狀計算機輔助工程分析(CAE)和計算機仿真技術(shù);在加工技術(shù)方面，已實現(xiàn)了底層(車間層)的自動化，包括廣泛地采用加工中心(或數(shù)控技術(shù))、自動引導小車(AGV)等.近10余年來，發(fā)達國家主要從具有全新制造理念的制造系統(tǒng)自動化方面尋找出路，提出了-一系列新的制造系統(tǒng)。如計算機集成制造系統(tǒng)、智能制造系統(tǒng)、并行工程、敏捷制造等。先進制造技術(shù)的組成先進制造技術(shù)不是一般單指加工過程的工I藝方法，而是橫跨多個學科、包含了從產(chǎn)品設計、加工制造、到產(chǎn)品銷售、用戶服務等整個產(chǎn)品生命周期全過程的所有相關(guān)技術(shù)，涉及到設計、C藝、加工自動化、管理以及特種加工等多個領域，并逐步融合與集成。發(fā)展

當前先進制造技術(shù)的發(fā)展趨勢大致有以下幾個方面:

l、信息技術(shù)對先進制造技術(shù)的發(fā)展起著越來越重要的作用

2、設計技術(shù)不斷現(xiàn)代化

3、成形及改進制造技術(shù)向精密、精確、少能耗、無污染方向發(fā)展

4、加工制造技術(shù)向著超精密、超高速以及發(fā)展新一代制造裝備的方向發(fā)展

5、工藝由技藝發(fā)展為工程科學，工藝模擬技術(shù)得到迅速發(fā)展

6、專業(yè)、學科間的界限逐漸淡化、消失

7、綠色制造將成為21世紀制造業(yè)的重要特征。

8、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在制造業(yè)中獲得越來越多的應用

9、信息技術(shù)、管理技術(shù)與工藝技術(shù)緊密結(jié)合，先進制造生產(chǎn)模式獲得不斷發(fā)展，造業(yè)在

經(jīng)歷了少品種小批量--少品種大批量、--多品種小批量生產(chǎn)模式的過渡后，先進制造模式必將獲得不斷發(fā)展。

三我國先進制造技術(shù)的發(fā)展趨勢

進入21世紀以來，我國先進制造技術(shù)借鑒了國外先進經(jīng)驗得到了迅速發(fā)展并且形成lee

自己的方向與目標，具體如下所述:

(一)

精密化

精密加工、特種加T、超精密加工技術(shù)、微型機械是現(xiàn)代化機械制造技術(shù)發(fā)展的方向之一。

(二)

自動化

自動化技術(shù)自20

世紀初出現(xiàn)以后，經(jīng)歷了由剛性自動化向柔性自動化的發(fā)展過程，自動

化技術(shù)的成功應用，不但提高了效率，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，還可以代替人去完成危險場合的工作。在未來的自動化技術(shù)實施過程中，將更加重視人在自動化系統(tǒng)中的作用。

(三)

信息化

信息、物質(zhì)和能量是制造系統(tǒng)的三要素。產(chǎn)品制造過程中的信息投入，己成為決定產(chǎn)品成本的主要因素。(四)

柔性化

隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展和人民生活水平不斷提高，促使產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度不斷加快，

這就要求現(xiàn)代企業(yè)必須具備一定的生產(chǎn)柔性來滿足市場多變的需要。

(五)集成化

集成是綜合自動化的-

一個重要特征。集成化的目的是實現(xiàn)制造企業(yè)的功能集成，功能集成要借助現(xiàn)代管理技術(shù)、計算機技術(shù)、自動化技術(shù)和信息技術(shù)實現(xiàn)技術(shù)集成，同時還要強調(diào)人的集成，由于系統(tǒng)中不可能沒有人