先进制造技术概念及其主要特点

C IM S
先进技术
系 统 工 程 及 管 理 科 学
清 洁 生基 础 方 法极 限 加
微
产技术
工技术
电
FM
S
系 理
统 技
管 术
优 低
质 量 与 可基
质 耗 础
、 、 制
高 清 造
效 洁 技
工艺模拟
、及 工 艺 设 计
的 技术
术
IM
S
靠 性 技 术 (基 础 技 术 ) 制 造 业 自
激光等
动化单元
定义：“先进制造技术是制造业不断吸收机械、电子、 信息(计算机与通信、控制理论、人工智能等)、能源及现代 系统管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、 检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的全过程，以实现 优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的产 品市场的适应能力和竞争能力并取得理想经济效果的制造技 术总称。”
1.1 先进制造技术及其主要特点
1.1.1 制造、制造技术、制造业与现代制造业背景
制造
原材料
工艺 能源 知识 技能 工具
产品
狭义制造 与物流有关的加工和装配过程
广义制造
包括市场分析、产品设计、加工装 配、质量保证、生产管理、市场营销 全过程
制造系统
制造过程 硬件 软件
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具有特定功能的有机整体
制造过程 硬件 软件 人员
国81%-1995年） ❖ 农业基础地位的物质保障，服务业发展的重要
条件 ❖ 信息产业发展的物质基础； ❖ 农业劳动力转移和就业的重要途径 ❖ 为科技和教育发展提供经费支持和实验装备 ❖ 实现军事现代化和国家安全的保障
1.1.2 先进制造技术的定义
先进制造技术(Advanced Manufacturing Technology， AMT)是一个相对的、动态的概念，是为了适应时代要求，提 高竞争能力，对制造技术不断优化所形成的。
农业、林业、蓄禽业、水产业
制造业（45%）、建筑业、采掘业以 及电力、煤气、水的生产供应业 商业、金融、房地产、经贸等
制造业 地位
一个国家经济发展的支柱 国民经济收入的重要来源 工业经济年代经济增长的“发动机” 一个国家经济强大、经济腾飞的重要基础
制造业的作用
❖ 提供人们衣、食、住、行物质消费 ❖ 决定全社会的长远效益和经济的持续增长 ❖ 国际商品贸易的保证（美国78%，日本96%，我
经营规划、开发研制、加工制造和 控制管理等过程
生产设备、工具和材料、能源以及 各种辅助装置
制造理论、制造工艺和方法、各种 制造信息等
制造业
我 国 制 造 分 类 和 构 成
可供人们使用和消费的产品行业， 是所有与制造有关的企业群体
制造业的地位和作用
三大产业 农林牧业
工业 （52%） 服务业
农林牧业,工业，服务业
特种加 技术
工新 与
材 加
料 工
成 技
技 型 术
术
子 及 计 算 机 应 用 技 术
集成技术
激光等新能源技术
新材料技术
图1-1 先进制造技术的内涵、层次及其技术构成
1. 基础技术
图1-1的最内层是优质、高效、低耗、少或无污染(清洁)的 基础制造技术。铸造、锻压、焊接、热处理、表面保护、机械 加工等基础工艺至今仍是生产中大量采用、经济适用的技术， 这些基础工艺经过优化而形成的基础制造技术是先进制造技术 的核心及重要组成部分。
2. 新型单元技术
中间层是新型的先进制造单元技术。它是在市场需求及 新兴产业的带动下，将制造技术与电子、信息、新材料、新 能源、环境科学、系统工程、现代管理等高新技术结合而形 成的崭新的制造技术，如制造业自动化单元技术、极限加工 技术、质量与可靠性技术、系统管理技术、先进技术基础方 法、清洁生产技术、新材料成型与加工技术、激光等特种加 工技术、工艺模拟及工艺设计优化技术等。
面向制造的设计技术群 ① 产品、工艺设计 ·计算机辅助设计 ·工艺过程建模和仿真 ·工艺规程设计 ·系统工程设计 ·工作环境设计 ② 快速成型技术 ③ 并行工程
制造工艺技术群 ① 材料生产工艺 ② 加工工艺 ③ 连接和装配 ④ 测试和检验 ⑤ 环保技术 ⑥ 维修技术 ⑦ 其他
支撑技术群
① 信息技术 ·接口和通信 ·数据库 ·集成框架 ·软件工程 ·人工智能 ·决策支持 ② 标准和框架 ·数据标准 ·产品定义标准 ·工艺标准 ·检验标准 ·接口框架 ③ 机床和工具技术 ④ 传感器和控制技术
❖ 加工自动化技术:数控技术、工业机器人技术、柔性制 造技术等
❖ 现代生产管理技术:MRPII\ERP\PDM\JIM
1.3 先进制造技术的现状及发展趋势
制造技术的进步和发展
制造业 生产方式
小批量→少品种大批量→多品种变批量
制造业 资源配置
劳动密集→设备密集→信息密集 →知识密集
制造技术
手工→机械化→单机自动化→刚性自动化 →柔性自动化→智能自动化
1.1.3 先进制造技术的特点
1.2 先进制造技术的构成及分类
1.2.1 先进制造技术的构成
先进制造技术对我国而言，它是一个多层次的技术群。先 进制造技术的内涵、层次及其技术构成如图1-1所示。图中从 内层到外层分别为基础技术、新型单元技术和集成技术，下面 将分别论述。
新型产业及市场需求带动 (重 大 装 备 、 高 新 产 业 、 社 会 协 调 发 展 )
3. 集成技术
最外层是先进制造集成技术。它是应用信息、计算机和 系统管理技术对上述两个层次的技术局部或系统集成而形成 的先进制造技术的高级阶段，如FMS、CIMS、IMS等。
国际上，将先进制造技术分为三个技术群：①主体技术 群；②支撑技术群；③制造技术环境。
表1-1 先进制造技术体系结构
主体技术群
制造技术环境
① 质量管理 ② 用 户 /供 应 商 交 互 作 用 ③ 工作人员培训和教育 ④ 全国监督和基准评设 ⑤ 技术获取和利用
1.2.2 先进制造技术的分类
❖ 现代设计技术:现代设计方法、产品可信性设计、设计 自动化技术
❖ 先进制造工艺:高效精密成形技术、高效高精度切削加 工工艺、现代特种加工工艺、现代表面工程技术。
制造技术的发展阶段
工场式生产时期--18世纪后半叶，完成手工作坊到以分 工原则的工厂生产的转变
工业化规模生产时期--19世纪，实现了批量工业化规范 生产
刚性自动化发展时期--20世纪初，以大批量生产为模式 的刚性自动化
柔性自动化发展时期--二战之后，多品种小批量柔性自 动化生产模式，包括NC、CNC、FMC、FMS等。