先进制造技术发展及体系结构
先进制造技术的提出和发展
逐渐形成和发展的新技术,因而其内涵不是绝对的、一成不变的。反映在 不同的时期,先进制造技术有其自身的特点;反映在不同的国家和地区,先 进制造技术有其本身重点发展的目标和内容,并通过重点内容的发展以实 现这个国家和地区制造技术的跨越式发展。
2. 德国 德国是世界制造业的传统强国,以良好的质量和生产工艺闻名于世。制造
业是德国重要的经济生产部门,其机械产品在国际市场上享有盛誉,产品 占世界同类产品的1/5左右,研发获得的发明专利数量居世界首位。
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1.1 先进制造技术的提出和发展
3. 日本 为继续保持经济强国地位和经济持续发展势头,日本决定通过发展本国尖
工业技术研究开发计划(NewIndustryCreativeTypeTechnologyR & DPromotionProgram)。 4. 英国 英国政府在支持工程和技术规划 (EngineeringandTechnologyProgramme)及制造系统工程 (ManufacturingSystemEngineering)研究方面开展了如下先进制造技 术研究:
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1.1 先进制造技术的提出和发展
5. 韩国 1991年年底,韩国政府提出了极先进技术国家计划
(HighlyAdvancedNationalProject,HANP),由韩国科技部、工商部、能 源部和交通部联合实施。该计划的目标是:到2000年把韩国的技术实力 提高到世界一流工业发达国家水平。这一计划包括先进制造系统、新能 源、电气车辆、人机接口技术等7个大项目,其中先进制造系统的含义是 将市场需求、设计、制造和销售等集成在一起的系统。先进制造系统项 目从1992年12月开始实施,为期10年,共分3个部分:基础技术,开发集成化 的开放式系统、标准化技术以及系统性能评价方法;下一代加工系统,开 发下一代加工设备、机械技术与生产工艺技术;电子产品的装配和检验技 术,开发下一代印刷版装配和检验技术、高性能装配机构和制造系统、系 统操作集成技术和智能技术等。
先进制造技术的发展及体系结构
先进制造技术的发展及体系结构目录摘要 (3)关键词 (3)1 知识经济条件下制造业的发展 (3)1.1 制造系统的定义和内涵 (3)1.2 制造业的发展 (3)1.3 制造业的变革及挑战 (3)2 先进制造技术的技术构成及特点 (4)2.1 先进制造技术的定义 (4)2.2 先进制造技术的技术构成 (4)2.3 先进制造技术的特点 (4)3 先进制造技术的分类 (5)4 先进制造技术在国内外的发展 (5)4.1 发达国家制造业的发展 (5)4.2先进制造技术在我国的发展 (5)5 先进制造技术的发展趋势及技术前沿 (6)5.1 先进制造技术的发展趋势 (6)5.2 先进制造技术的技术前沿 (6)6总结 (6)参考文献 (7)先进制造技术的发展及体系结构摘要:介绍了什么是先进制造技术,阐述了在当今社会条件下先进制造技术的重要作用,综述了国内外先进制造技术的发展,讨论了先进制造技术的内涵、特点、体系结构及分类,指出我国先进制造技术的优先发展方向。
关键词:制造业;制造系统;先进制造技术1 知识经济条件下制造业的发展1.1 制造系统的定义和内涵制造系统是制造业的基本组成实体。
制造过程及其涉及的硬件、软件和人员组成的一个将制造资源转变成产品的有机整体,称为制造系统。
制造系统从结构、功能、过程三个方面又有各自不同的定义。
制造技术是完成制造活动所需的一切手段的总和。
1.2 制造业的发展在知识经济条件下,制造业正在发生质的飞跃,制造业成为参与市场竞争的主体,是国民经济的支柱产业。
知识经济对制造工业的影响表现在对产品和消费观念的改变,产品设计和制造过程的数字化和智能化,以及经营和制造活动的全球化等。
越来越多的人认识到一个没有工业基础和制造业的城市是没有根基的城市。
1.3 制造业的变革及挑战科学技术的发展和市场需求的不断变化,促进制造业生产规模沿着“小批量"少品种大批量"多品种变批量”方向发展,资源配置沿着“劳动密集-设备密集-信息密集-知识密集”的方向发展,生产方式沿着“手工-机械化-刚性流水自动化-柔性自动化-智能自动化”方向发展。
先进制造技术的发展(6)
先进制造技术的发展自第一次工业革命后,英国等西方国家的工业迅速崛起,拉动了国内工业生产,同时也带动了世界范围内工业生产的发展。
随着世界人口的增加,传统的制造技术已经不能满足庞大人口的需求,先进制造技术逐步兴起并日臻完善。
先进制造技术的核心是实现优质,高效,低耗,清洁,灵活生产的基础制造技术群,它的主体技术群包括产品的设计技术群和制造工艺技术群。
而支持设计和制造工艺两个方面取得可持续性进步的基础性技术是支撑技术群。
支撑技术群具体涉及信息技术,标准和框架,机床工具及传感器和控制技术。
制造技术基础设施则是使先进制造技术适用于具体企业的应用环境及充分发挥其功能和取得最佳效益的一系列措施。
先进制造技术主要包括现代设计技术,先进制造工艺技术,制造自动化技术,现代生产管理技术以及先进制造生产模式。
先进制造技术的概念源于20世纪80年代。
它是指在制造过程和制造系统中融合电子,信息和管理技术,以及新工艺,新材料等现代科学技术,使原材料转换为产品的过程更有效,成本更低,更及时满足市场需求的先进工程技术的总称。
几个有关制造业的基本概念:⒈制造系统是由制造过程及其所涉及的硬件,软件和人员等组成的有机整体。
这里所指的制造过程,是指产品的经营规划,开发研制,加工制造和控制管理的过程;所谓的硬件包括生产设备,工具和材料,能源以及各种辅助装置;而软件则包括制造理论,制造工艺和方法,以及各种制造信息等。
⒉制造业是所有与制造有关的企业机构的总称,是指以制造技术为主导技术进行产品制造的行业。
它是将制造资源通过制造过程,转化为可供人们使用和利用的工业品与生活消费品的行业,涉及国民经济的许多部门,是国民经济和综合国力的支柱产业。
⒊制造技术是制造业为国民经济建设和人民生活生产各类必需物资使用的所有生产技术的总称,是将原材料和其他生产要素等经济,合理和高效地转化为可直接使用的具有高附加值的成品或半成品和技术服务的技术群。
纵观200多年的制造技术的发展历程,影响其发展的主要因素是技术推动和市场牵引。
先进制造技术的分类、发展趋势以及研究前沿
一.先进制造技术分类:现代设计技术,先进制造工艺,加工自动化技术,现代生产管理技术,先进制造生产模式及系统二.先进制造技术的发展趋势:1集合多学科成果形成一个完整的制造体系。
该体系保证:正确的信息或物料在正确的时间以正确的方式流向正确的地点,通过正确的人或设备对信息或物料进行正确地处理或决策,以达到最大限度地满足用户的要求并获得最大的市场占有率和经济效益。
2先进制造技术的动态发展过程。
3信息技术对先进制造技术的发展起着越来越重要的作用。
信息技术促进着设计技术的现代化,加工制造的精密化、快速化,自动化技术的柔性化、智能化,整个制造过程的网络化、全球化。
各种先进生产模式的发展,如CIMS 、并行工程、敏捷制造、虚拟企业与虚拟制造,也无不以信息技术的发展为支撑。
现代设计技术方面的发展趋势4设计技术不断现代化。
( l )设计手段的计算机化在实现了计算机计算、绘图的基础上.当前突出反映在数值仿真或虚拟现实技术在设计中的应用,以及现代产品建模理论的发展上,并且向智能化设计方向发展。
( 2 )新的设计方法设计思想不断出现如并行设计、面向“X”的设计(Design For X,DFX )、健壮设计、优化设计、反求工程技术等。
( 3 )向全寿命周期设计发展传统的设计只限于产品设计,全寿命周期设计则由简单的、具体的、细节的设计转向复杂的总体的设计和决策,要通盘考虑包括设计、制造、检测、销售、使用、维修、报废等阶段的产品的整个生命周期。
先进制造工艺方面的发展趋势5成型及改性制造技术向精密、精确、少能耗无污染方向发展。
成型制造技术正在从制造工件的毛坯、从接近零件形状向直接制成工件即精密成型或称净成型的方向发展;改性制造技术通过各种新型精密热处理和复合处理达到零件组织性能精确、形状尺寸精密以及获得各种特殊性能要求的表面(涂)层,同时大大减少能耗及完全消除对环境的污染。
6加工制造技术向超精密、超高速以及发展新一代制造装备技术发展:(1)超精密加工技术。
先进制造技术
先进生产模式之智能制造一、先进制造技术的提出背景先进制造技术(Advanced Manufacturing Technology, AMT)首先是由美国于22世纪80年代末提出的。
以前,美国政府只对基础研究,卫生健康、国防技术等给予经费支持,而对产业技术不予支持,主张产业技术通过市场竞争,有企业自主发展。
其结果导致了美国在经济上竞争力下降,贸易逆差剧增,日本家电、汽车大量涌入并占领了美国市场。
20世纪80年代,美国政府开始认识到问题的严重性,于1988年开始投资进行大规模“21世纪制造企业战略”研究。
其后不久提出了先进制造技术发展目标,制定并实施了先进制造技术计划和制造技术中心计划。
1992年克林顿政府上台后,又提出先进制造技术为国家关键技术,在1994年财政年度预算中拨款14亿美元支持先进制造技术。
“先进制造技术”这个名词一经提出,立即获得欧洲各国、日本及亚洲新兴工业化国家的响应。
例如:日本与1995年1月正式启动为期19年,总投资40亿美元的智能制造系统。
先进制造技术是为了适应时代要求提高竞争能力,对制造技术不断优化及推陈出新而形成的。
它是一个相对的、动态的概念。
二,先进制造技术的内涵和特点先进制造技术是在传统制造技术的基础上不断地吸收机械、电子、信息、材料、能源、以及现代管理技术的成果,将其综合应用于产品设计、加工装配、检验测试、经营管理、售后服务乃至回收的制造全过程,以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产,提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。
先进制造技术的核心是优质、高效、低耗、清洁生产的基础制造技术,其目的是满足用户个体化、多样化的市场需求,提高制造业的综合经济效益,赢得激烈的市场竞争。
为此,先进制造技术比传统的制造技术更加重视技术与管理的结合,重视制造过程组织和管理体制的简化及合理化。
与传统的制造技术比较,先进制造技术具有以下的特征。
(1)系统性由于计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术和先进管理的技术的引入,并与传统技术的结合,使先进制造技术成为一个能驾驭生产过程中的物质流、信息流和能量流的系统工程;而传统制造技术一般只能驾驭成产过程中的物质流和能量流。
第五章先进制造技术
• 柔性制造系统
加工系统 物流系统 调度与控制 故障诊断
• 自动检测与信号识别技术
信号识别 数据获取 数据处理 特征提取与识别
• 过程设备工况监测与控制
过程监视系统 在线反馈质量控制
4.先进制造生产模式和管理
先进制造生产模式
• 计算机集成制造系统 CIMS
• 敏捷制造系统AMS • 智能制造系统IMS • 精良生产LP • 并行工程CE
• 3)恩格斯指出:“直立和劳动创造了人类,而劳动是 从制造工具开始的。动物所做到的最多是收集,而人则 从事生产。”
制
造
业•
发•
展
的•
历 程
• •
1)用机器代替手工,从作坊形成工厂 19世纪机器在英国诞生,先后传人法国、德国和美国。
2)从单件生产方式发展成大量生产方式 泰勒:以劳动分工和计件工资制为基础的科学管理。 福特:零件互换技术,1913年建立了具有划时代意
一. 概 述
1.先进制造技术的定义
先进制造技术是集机械、电子、信息、材料和 管理技术为一体的新型学科。先进制造技术的概念自20世 纪80年代被提出来后至今没有一个很明确的定义,近来普 遍公认的含义是:先进制造技术是在传统制造技术基础上, 以人为主体,以计算机为重要工具,不断吸收机械、光学、 电子、信息(计算机和通信、控制理论、人工智能等)、材 料、环保、生物以及现代系统管理等最新科技成果,涵盖 产品生产的整个生命周期的各个环节的先进工程技术的总 称,它面向包括机械制造、电子产品制造、材料制造、石 油、化工、冶金以及民用消费品制造等在内的“大制造 业”。
2.快速原型制造技术
快速成形制造技术(Rapid Prototyping Manufacturing,RPM )是20世纪80年代后期 起源于美国,并很快发展起来的一种先进制造 技术,是近20年来制造技术领域的一项重大突 破。是利用光、热、电等物理手段(其中激光是 经常应用的)实现材料的转移与堆积。
先进制造技术的内涵体系结构
先进制造技术的内涵体系结构一、先进制造技术的内涵和特点先进制造技术是在传统制造技术基础上不断汲取机械、电子、信息、材料、能源、以及现代管理技术的成果,将其综合应用于产品设计、加工装配、检验测试、经营管理、售后服务乃至回收的制造全过程,以实现优质、高效、低耗,清洁、敏捷的生产,提高对动态多变市场的适应力量和竞争力量的制造技术的总称。
先进制造技术具有如下的特征。
(1)系统性(2)广泛性(3)集成性(4)动态性先进制造技术是在针对肯定的应用目标,不断汲取各种高新技术渐渐形成和进展起来的新技术.(5)有用性先进制造技术的发屉是针对某一详细的制造莆隶面进展起来的先进、有用的技术二、先进-造技术的体蔡结构及其分类1.先进制造技术的体系结构先进制造技术包含三个技术群,即:①主体技术群②支撑技术群;③管理技术群。
(1)现代制造工程设计技术群包括全部与产品和工艺设计有关的技术.如CAX技术、DFX技术、牢靠性设计、动态设计、疲惫设计、智能优化设计、反求工程、系统建模与仿真、系统集成、并行设计、快速原型制造等。
(2)制造系统管理技术群包括与企业管理有关的各种技术,强调信息集成,企业的生产模式的创新,人、技术和管理的集成等,如成组技术、全面质量管理、制造资潭方案、准时生产、计售柳桌成制造、并行工程、精益生产、灵敏制造等。
(3)物料处理和设备技术群是讨论与物料处理过程和与物泣直接相关的各项技术,如材料生产工艺及设备、加工工艺及设备、少无切削加工、精密工程技术、超高速加工技术、特种加工技术、加工设备及其监控、质量掌握技术等。
(4)支撑技术群是制造工程科学的理论基础,是三大主体技术群鞍以生存并不断取得进步的相关技术,包括计算机技术、微电子技术、信息技术、自动化技术、系统工程、管理科学、材料科学等。
2.先进制造技术的分类先进制造技术归纳为如下几个大类。
(1)现代设计技术1)现代设计方法:包括有模块化设计、系统化设计、价值工程、模糊设计、面对对象的设计、反求工程、并行设计、绿色设计、工业设计等。
先进制造技术与系统
降低制造成本
通过优化生产流程、减少浪费 等方式,降低制造成本,提高 企业盈利能力。
增强企业竞争力
通过快速响应市场需求、个性 化定制等方式,增强企业的市 场竞争力。
应用领域举例
航空航天
先进制造技术在航空航天领域的应用主要体现在高精度加 工、复合材料制造等方面,如飞机发动机叶片的加工、航 空座椅的制造等。
协作机器人技术
协作机器人具有安全、易用和灵活的特点,能够与人协同作业,提 高生产灵活性。
机器人智能感知与决策
通过搭载传感器和智能算法,机器人能够实现对周围环境的感知和 自主决策,提高生产智能化水平。
04 智能制造发展趋势预测
数字化双胞胎概念引入
01 02
数字化双胞胎定义
利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据,集成多学科、多物理量、 多尺度、多概率的仿真过程,在虚拟空间中完成映射,从而反映相对应 的实体装备的全生命周期过程。
人才短缺问题突出
高素质、高技能人才的短缺制约了先 进制造技术的快速发展和应用。
智能化水平有待化和 智能化水平。
未来发展趋势预测及建议
趋势一
数字化与网络化融合:随着互联网、大数据等技术的不断发展,先进制造技术将实现数字 化与网络化的深度融合,推动制造业向智能化、服务化转型。
电子信息
先进制造技术在电子信息领域的应用主要体现在微型化、 高精度加工等方面,如手机零部件的加工、集成电路的制 造等。
汽车制造
先进制造技术在汽车制造领域的应用主要体现在柔性化生 产、智能制造等方面,如汽车车身的焊接、涂装等自动化 生产线。
生物医疗
先进制造技术在生物医疗领域的应用主要体现在医疗器械 的制造、生物材料的加工等方面,如人工关节的制造、生 物芯片的加工等。
【先进制造技术】第 1 章 先进制造技术概述
( 2 )制造技术的界限分明及其专业的相互独立。 ( 3 )制造技术一般仅指加工制造的工艺方法,即制造全过程中某一 环节的技术方法。 ( 4 )制造技术一般只能控制生产过程中的物质流和能量流(原材料 到产品的物质流动过程,能量的投人、转换和消耗过程)。 ( 5 )制造技术与制造生产管理的分离。
2 .从单件生产方式发展成大量生产方式
推动这种根本变革的是两位美国人:泰勒和福特。泰勒首先提出 了以劳动分工和计件工资制为基础的科学管理。成为制造工程科学的 奠基人。福特首先推行所有零件都按照一定的公差要求来加工(零件 互换技术) , 1913 年建立了具有划时代意义的汽车装配生产线,实 现了以刚性自动化为特征的大量生产方式,它对社会结构、劳动分工、 教育制度和经济发展,都产生了重大的作用。 20 世纪 50 年代发展 到了顶峰,产生了工业技术的革命和创新,传统制造业及其大工业体 系也随之建立和逐渐成熟,近代传统制造工业技术体系的形成,其特 点是以机械一电力技术为核心的各类技术相互联结和依存的制造工业 技术体系。
3 .柔性化、集成化、智能化和网络化的现代制造技术 20 世纪 80 年代以来所产生的现代制造技术沿着四个方向发展:
传统制造技术的革新、拓展;精密工程;非传统加工方法;制造系统 的柔性化、集成化、智能化和网络化。由于传统制造是以机械一电力 技术为核心的各类技术相互联结和依存的制造工业技术体系,其支撑 技术的发展,决定了传统制造业的生产和技术有如下特点:
( 4 )在制造技术和工艺方法上,现代制造在发展中,其特征表现为: 重视必不可少的辅助工序,如加工前后处理;重视工艺装备,使制造 技术成为集工艺方法、工艺装备和工艺材料为一体的成套技术;重视 物流、检验、包装及储藏,使制造技术成为覆盖加工全过程的综合技 术,不断发展优质高效低耗的工艺及加工方法,以取代落后工艺;不 断吸收微电子、计算机和自动化等高新技术成果,形成 CAD 、 CAM 、 CAPP 、 CAT 、 CAE 、 NC 、 CNC 、 MIS 、 FMS 、 CIMS 、 I 解、 IMS 等一系列现代制造技术,并实现上述技术的局部或系统集成,形 成从单机到自动生产线发展 主要经历了三个发展阶段。 1. 用机器代替手工,从作坊形成; 2. 从单件生产方式发展成大量生产方式; 3. 柔性化、集成化、智能化和网络化的现代制造技术;
一现代制造技术的发展及体系结构PPT课件
(2)一些重要产品的年生产能力已跃居世界前列,如汽车年产
1000万辆以上,数控机床年产15万台以上。
(3)我国已成为世界最大的服装纺织品出口国;与日本、马来西
亚和韩国并称世界消费类电子产品四大生产国。
(4)成功开发生产了多种运输机和新舟60、AR21等支线飞机,大
飞机研发正在进行;神州七号发射后,中国载人航天将转向第
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第二节 现代制造技术的发展
5.现代制造管理模式发生重大变化 随着制造技术从传统的福特生产模式向精益生产、并 行工程、敏捷制造、虚拟制造等新型生产模式转变, 制造管理模式也在不断发生变革。
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第二节 现代制造技术的发展
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第三节 现代制造技术的体系结构
一、现代制造技术的分类 现代制造技术是一个涉及范围非常广泛、技术领域非 常繁多的复杂系统。从制造技术的功能性角度,可将 现代制造技术分为五大类型。
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第三节 现代制造技术的体系结构
1.现代设计技术 现代设计技术就是以满足产品的质量、性能、时间、 成本/价格综合效益最优为目的,以计算机辅助设计 技术为主体,以知识为依托,以多种科学方法及技术 为手段,研究、改进、创造产品活动过程所用到的技 术群体的总称。
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第二节 现代制造技术的发展
3.柔性化程度不断提高 柔性化是制造企业对市场需求多样化的快速响应的能 力,即制造系统能够根据用户的需求快速生产多样化 的产品。
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第二节 现代制造技术的发展
4.集成化成为现代制造系统的重要特征 自20世纪70年代微处理器诞生以来,集成化问题一直 是制造技术的研究重点。目前,制造系统集成化正在 向深度和广度两个方向发展。
先进制造技术
简述先进制造技术及其现代集成制造系统概述:综述先进制造技术的概念、内涵、特点、主要内容等,结合现代集成制造系统理解先进制造技术及其发展历程1先进制造技术概述2 先进制造技术的内涵3 先进制造技术的特点4现代集成制造系统1先进制造技术概述先进制造技术是系统的工程技术,可以划分为三个层次和四个大类。
三个层次:一是优质、高效、低耗、清洁的基础制造技术。
这一层次的技术是先进制造技术的核心,主要由生产中大量采用的铸造、锻压、焊接、热处理、表面保护、机械加工等基础工艺优化而成。
二是新型的制造单元技术。
这是制造技术与高技术结合而成的崭新制造技术。
这是运用信息技术和系统管理技术,对上述两个层次进行技术集成的结果,系统驾驭生产过程中的物质流、能量流和信息流。
如成组技术(CT)、系统集成技术(SIT)、独立制造岛(AMI)、计算机集成制造系统(CIMS)等。
四个大类:一是现代设计技术,是根据产品功能要求,应用现代技术和科学知识,制定方案并使方案付诸实施的技术。
它是门多学科、多专业相互交叉的综合性很强的基础技术。
现代设计技术主要包括:现代设计方法,设计自动化技术,工业设计技术等;二是先进制造工艺技术,主要包括精密和超精密加工技术、精密成刑技术、特种加工技术、表而改性、制模和涂层技术;三是制造自动化技术,其中包括数控技术、工业机器人技术、柔性制造技术、计算机集成制造技术、传感技术、自动检测及信号识别技术和过程设备工况监测与控制技术等;四是系统管理技术,包括工程管理、质量管理、管理信息系统等,以及现代制造模式(如精益生产、CIMS、敏捷制造、智能制造等)、集成化的管理技术、企业组织结构与虚拟公司等生产组织方法。
关于先进制造技术的体系结构。
2先进制造技术的内涵目前对先进制造技术尚没有一个明确的、一致公认的定义,经过近年来对发展先进制造技术方面开展的工作,通过对其特征的分析研究,可以认为:先进制造技术是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果,并将其综合应用于产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程,以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产,提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。
先进制造技术的发展及体系结构
先进制造技术的发展及体系结构
近年来,随着产业生产的技术的发展,制造技术也在不断进步,进入
了先进制造技术的时代。
先进制造技术是指一个系统,由一系列的工艺、
技术、装备、方法、系统和理念所组成,用于制造客户满意的高质量产品,以满足他们的实际要求的技术系统。
自20世纪90年代以来,全球制造技
术的发展成果已经显着,表现为低成本有效的高速制造技术,其体系结构
及其特点如下。
首先,先进制造技术体系结构以制造过程为核心,确定制造技术的布局,在此基础上加入自动化技术,数据采集技术和信息管理技术,共同完
成产品的开发、制造和服务等。
其次,先进制造技术拥有自动化技术,可
以替代传统的人力操作,提高工人的生产效率,使生产流程变得简洁、高效。
其次,机器人技术可以替代人力,实现自动化,完成一系列复杂的加
工任务,节省大量的人力,减少工作负担。
此外,先进制造技术还推出了
信息管理系统,实现生产现场的网络化管理,使企业能够实时跟踪产品的
质量和生产情况,有效提高生产效率和质量。
总之,先进制造技术体系结构包括了自动化技术、机器人技术、数据
采集技术、信息管理技术等。
《先进制造技术》教学大纲
《先进制造技术》教学大纲Advanced Manufacturing Technology一、课程性质本课程为四年制本科工科类专业学生的一门专业技术课。
本课程适于非机类工业设计、农业电气化及其自动化、自动化等相关工科类专业的本科生专业选修课。
其先修课程有《机械制图》、《公差配合》、《机械制造基础》、《机械制造技术》、《电工电子学》、《计算机原理》、《机械制造加工工艺》等。
二、教学目的与要求本课程的主要教学目的是使学生学习先进制造技术的基本概念、原理及方法,培养学生了解和掌握先进制造技术的基本知识和最新技术成就,了解先进制造技术的理论和方法,以适应当前不断发展的先进制造技术。
使学生了解先进制造技术的发展及体系结构;了解现代设计技术的基本知识;了解先进制造工艺技术的基本知识;了解制造自动化技术的基本知识;了解现代生产管理技术和先进生产制造模式的基本知识。
通过本课程的教学应达到:使学生掌握先进制造技术的基本知识、基本原理以及应用,训练和培养学生创新的能力,重点加强先进制造技术应用,强化理论联系实际,以培养学生实际动手操作能力及应用书本知识解决生产实际问题能力。
通过本课程学习,要求学生会运用所学的知识,掌握先进制造技术与管理技术的基本技能,为学生今后从事先进制造技术与管理技术的应用打下基础。
三、教学内容及安排(一)课堂讲授部分(30学时)第一章先进制造技术的发展及体系结构(4学时)1.1知识经济条件下制造业的发展、制造业的变革及挑战1.2先进制造技术的提出及工业化国家制造业的发展战略1.3先进制造技术的内涵、技术构成及特点、体系结构及分类1.4先进制造技术发展趋势和技术前沿第二章现代设计技术(4学时)2.1现代设计技术概述2.2计算机辅助设计技术2.3现代设计方法第三章先进制造工艺技术(6学时)3.1先进制造工艺技术概述3.2材料受迫成形工艺技术3.3超精密加工技术3.4超高速加工技术3.5快速原型制造技术3.6微细加工技术3.7表面工程技术3.8现代特种加工技术第四章制造自动化技术(6学时)4.1制造自动化技术概述4.2数控技术4.3工业机器人4.4柔性制造技术和智能制造技术4.5自动化制造系统中的检测与监控技术第五章现代生产管理技术(4学时)5.1现代生产管理技术概述5.2现代生产管理信息系统5.3产品数据管理技术5.4物流系统管理5.5及时生产技术5.6现代质量保证技术第六章先进生产制造模式(6学时)6.1计算机集成制造(CIM)6.2并行工程(CE)6.3精益生产(LP)6.4敏捷制造(AM)6.5智能制造系统(IMS)五、教材与参考书(一)教材1.王隆太编,《先进制造技术》,机械工业出版社,2003年,第1版2.盛晓敏编,《先进制造技术》,机械工业出版社,2003年,第1版(二)参考书1.孙大涌编,《先进制造技术》,机械工业出版社,2002年,第1版2.颜永年编,《先进制造技术》,化学工业出版社,2003年,第1版。
先进制造技术发展及体系结构(PPT 32页)
现代设计技术
1)计算机辅助技术:有限元法,优化设计,计算机辅助设计,反求 工程技术,模糊智能CAD,工程数据库
▪ 标准和框架 产品定义和标准
数据标准
检验标准
构
集成技术 软件工程 人工智能 决策支持
工艺标准 ▪ 机床和工具技术 接口框架 ▪ 传感器和控制技术
▪ 质量管理 ▪ 用户/供应商交互作用 ▪ 工作人员培训和教育
▪ 全国监督和基准评测 ▪ 技术获取和利用
主 体 技 术 群
支撑 பைடு நூலகம்术群
制造基础 设施环境
2、先进制造技术的分类
市场分析
产品设计 工艺规划 制造装配 检验出厂
产品销售
售后服务 报废回收再利用
1.1-1.3 先进制造技术的提出
黑寡妇微型飞行器
图1-1 黑寡妇卫星飞行器
图1-2 纳秒及飞秒脉冲激光加工
第一个战略问题
究竟依靠什么产业来强国? 是依靠第三产 业来强国,还是依靠制造业来强国?
美国的教训
1)上个世纪70年代,美国不重视制 造业,把制造业称为“夕阳工业”, 结果导致美国80年代的经济衰退。 2)80年代后期,美国政府开始协调 和支持制造产业的发展,1991年, 布什政府期间,美国白宫科学技术 政策办公室发表了总数为22项的美 国国家关键技术,其中制造技术占 4项,标志着美国科技政策的转变。 3)克林顿上台后,对制造业大力支 持。
1.5 先进制造技术的体系结构及分类
面向制造的设计技术群 制造工艺技术群
▪ 产品/工艺设计
▪ 材料生产工艺
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计算机辅助设计 工艺过程建模和仿真
▪ 加工工艺 ▪ 联接与装配
先进制造技术 第一章 先进制造技术概论
1.2 制造业的发展与地位
传统制造业及其技术的发展
第二次工业革命:人类开始进入电气 时代,并在信息革命、资讯革命中达 到顶峰。
发电站
早期计算机
第三次工业革命:人类进入科技时 代,生物克隆技术的出现,航天科 技的出现,也即生物科技与产业革 命。
-17-
1.2 制造业的发展与地位
传统制造业及其技术的发展
大型发电和传输技术
核能技术
微电子技术
激光技术
-19-
1.2 制造业的发展与地位
现代制造业及其技术的发展
回顾制造技术的发展,从蒸汽机出现到今天,主要经历了三个发展阶段: 机器代替手工 作坊形成工厂
单件生产到大量生产
柔性化、集成化、智能化和 网络化的现代制造技术
-20-
1.2 制造业的发展与地位
现代制造业及其技术的发展
-15-
1.2 制造业的发展与地位
传制造业及其技术的发展
人类文明的发展与制造业的进步密切相关。
石器时代
在石器时代,人类利用天然 石料制作劳动工具;
青铜器、铁器时代
到青铜器、铁器时代, 人们开始采矿、冶炼铸 锻工具、织布;
第一次工业革命
直到1765年,瓦特改良蒸 汽机,纺织业、机器制造 业才取得革命性的变化, 引发了第一次工业革命
完成制造活动所需的一切手段的总和,是将原材料和其他生产要素经济合理地转 化为可直接使用的、具有较高附加值的成品/半成品和技术服务的技术群。
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1.2 制造业的发展与地位
制造、制造技术和制造业的定义
3. 制造业(manufacturing industries)
所有与制造有关的企业机构的总体。是将制造资源(物料、能源、设备、工具、 资金、技术、信息和人力等),通过制造过程,转化为可供人们使用与利用的工 业品与生活消费品的行业
先进制造技术的发展及体系结构
先进制造技术的发展及体系结构目录摘要 (3)关键词 (3)1 知识经济条件下制造业的发展 (3)1.1 制造系统的定义和内涵 (3)1.2 制造业的发展 (3)1.3 制造业的变革及挑战 (3)2 先进制造技术的技术构成及特点 (4)2.1 先进制造技术的定义 (4)2.2 先进制造技术的技术构成 (4)2.3 先进制造技术的特点 (4)3 先进制造技术的分类 (5)4 先进制造技术在国内外的发展 (5)4.1 发达国家制造业的发展 (5)4.2先进制造技术在我国的发展 (5)5 先进制造技术的发展趋势及技术前沿 (6)5.1 先进制造技术的发展趋势 (6)5.2 先进制造技术的技术前沿 (6)6总结 (6)参考文献 (7)先进制造技术的发展及体系结构摘要:介绍了什么是先进制造技术,阐述了在当今社会条件下先进制造技术的重要作用,综述了国内外先进制造技术的发展,讨论了先进制造技术的内涵、特点、体系结构及分类,指出我国先进制造技术的优先发展方向。
关键词:制造业;制造系统;先进制造技术1 知识经济条件下制造业的发展1.1 制造系统的定义和内涵制造系统是制造业的基本组成实体。
制造过程及其涉及的硬件、软件和人员组成的一个将制造资源转变成产品的有机整体,称为制造系统.制造系统从结构、功能、过程三个方面又有各自不同的定义。
制造技术是完成制造活动所需的一切手段的总和。
1。
2 制造业的发展在知识经济条件下,制造业正在发生质的飞跃,制造业成为参与市场竞争的主体,是国民经济的支柱产业。
知识经济对制造工业的影响表现在对产品和消费观念的改变,产品设计和制造过程的数字化和智能化,以及经营和制造活动的全球化等。
越来越多的人认识到一个没有工业基础和制造业的城市是没有根基的城市。
1。
3 制造业的变革及挑战科学技术的发展和市场需求的不断变化,促进制造业生产规模沿着“小批量”少品种大批量”多品种变批量”方向发展,资源配置沿着“劳动密集-设备密集-信息密集-知识密集"的方向发展,生产方式沿着“手工—机械化-刚性流水自动化-柔性自动化—智能自动化”方向发展。
先进制造技术(PPT 78页)
AMT特征
传统制造技术
仅驾驭生产过程 系统性 物质流和能量流
先进制造技术
能驾驭生产过程 物质流、信息流和能量流
仅指将原材料变为 贯穿从产品设计、加工制造到产品销售 广泛性 成品的加工工艺 的整个过程
集成性 动态性
学科专业单一、独 立,相互间界限分 明
尤里卡计划(EREKA):1988年用5亿美元资助16个欧洲
国家、600家公司的165个合作性高科技研究开发项目。
信息技术研究发展战略计划(ESPRIT):在13个成员
国向5500名研究人员提供了资助,明确设计原理、工厂自动化、 生产过程管理三大课题。
欧洲工业技术基础研究计划(BRITE):重点资助材
1.社会经济发展背景
(1)消费需求:主题化、个性化和多样化,产品寿命周期缩短。
(2)全球性产业结构调整:制造商之间既有激烈竞争,又有基 于实力的合作。
(3)快速响应市场:满足已有和潜在顾客需求,主动适应市场, 引导市场,是赢得竞争,获取最大利润的关键。
先进制造技术产生的背景
2.科学技术发展背景
(1)制造技术在向宏观(制造系统)和微观(超精密加工)两 个方向发展
5.系统性
随着微电子、信息技术的引入,先进制造技术能驾驭信息生成、 采集、传递、反馈、调整的信息流动过程。先进制造技术是可以 驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。
6.动态性
不断地吸收各种高新技术成果,将其渗透到企业生产的所有领域 和产品寿命循环的全过程,实现优质、高效、低耗、清洁、灵活 的生产。
先进制造技术的体系结构及分类
先进制造技术的体系结构
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2011.3
第一章 先进制造技术的发展及体系结构
1.1 知识经济条件下制造业的发展 1.2 制造业的变革及挑战 1.3 先进制造技术的提出及工业化国家制造业的发展战略 1.4 先进制造技术的内涵、技术构成及特点 1.5 先进制造技术的体系结构及分类 1.6 先进制造技术发展趋势 1.7 先进制造技术的技术前沿
9、工艺模拟技术得到迅速发展
10、技术创新将成为21世纪企业竞争的焦点 上海海洋大学工程学院
1.7 先进制造技术的技术前沿
1. 可重组制造系统
2. 无浪费工艺
3. 新的材料工艺
4. 生物制造技术
5. 企业建模和仿真
6. 信息技术
7. 满足多层次用户需求的产品及工艺设计方法
8 增强型人-机界面
9. 劳动力教育和培训
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东南亚经济危机的启示
1)1998年爆发的东南亚经济 危机,从另一个侧面反映 了一个国家发展制造业的 重要。一个国家,如果把 经济的基础放在股票、旅 游、金融、房地产、服务 业上,而无自己的制造业, 这个国家的经济就容易形 成泡沫经济,一有风吹草 动就会产生经济危机。
2)新加坡、台湾都有自己的 制造业,因此受经济危机 的影响小一些。
5、加工制造技术向着超精密、超高速以及发展新一代制造装备的方向发展 (1)超精密加工技术 (2)超高速切削 (3)新一代制造装备的发展
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1.6 先进制造技术发展趋势
Ultrasonic bonding head CNT
S
D
Substrate (G)
CNT
S
D
Substrate (G)
3)竞争优势创建技术:快速响应设计,智能设计,仿真与虚拟设计, 工业设计,价值工程设计,模块设计
4)全寿命周期设计:并行设计,面向制造的设计,全寿命周期设计 5)可持续性发展产品设计:绿色设计 6)设计试验技术:产品可靠性试验,产品环保性能试验与控制,仿
真试验与虚拟试验
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先进制造工艺
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1、制造的概念
•制造技术(Manufacturing Technology) 按照人们所需的目的,运用知识和技能,利用客观物
资工具,将原材料物化为人类所需产品的工程技术。即:使 原材料成为产品而使用的一系列技术的总称 •制造过程
产品从设计、生产、使用、维修、报废、回收等的全 过程,也称为产品生命周期。 •制造业
先进制造技术是当今工业企业在激烈的市场竞争中 离不开的集设计-生产-管理-市场-信息-创新 于一体的综合技术。
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2、先进制造技术的内涵及技术构成
图1-3 先进制造技术的内涵,层次及其技术构上海成海示洋意大图学工程学院
3、先进制造技术的特点
先进制造技术应用的先进性 先进制造技术应用的广泛性 先进制造技术应用的实用性 先进制造技术应用的系统性 先进制造技术的动态特性 先进制造技术的集成性 先进制造技术强调的是实现优质、高效、低 耗、清洁、灵活的生产 先进制造技术的应用,最终的目标是提高动 态多变的产品市场的适应能力和竞争能力
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1.6 先进制造技术发展趋势
7、应用快速原型制造技术的快速制造技术得到快速发展和应用 (1)基于三维曲面设计的快速设计技术 (2)快速三坐标 测量技术 (3)快速原型制造技术 (4)快速零件制造技术 (5)并行工程
8、虚拟技术广泛应用 (1)虚拟设计 (2)虚拟制造 (3)虚拟研究开发中心 (4)虚拟企业
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1、制造的概念
1.1 概念
制造(Manufacturing):
是人类所有经济活动的基石, 是人类历史发展和文明进步的动 力。
狭义:为机电产品的机械加工工 艺过程
广义:国际生产工程学会1990年:
制造是涉及制造工业中产品 设计、物料选择、生产计划、生 产过程、质量保证、经营管理、 市场销售和服务的一系列相关活 动和工作的总称。
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先进制造技术在我国的进展
原人大常委会副委员长宋健指出: “先 进制造技术是一个国家、一个民族赖以繁 荣的重要手段”。
1)明确提出:要大力采用先进制造技术; 2)投入了大量的资金、开展大量的项目用以 支持和促进先进制造技术的发展和应用。上Fra bibliotek海洋大学工程学院
1.4 先进制造技术的内涵、技术 构成及特点
市场分析
产品设计 工艺规划 制造装配 检验出厂
产品销售
售后服务 报废回收再利用
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1.1-1.3 先进制造技术的提出
黑寡妇微型飞行器
图1-1 黑寡妇卫星飞行器
图1-2 纳上秒海及海飞洋秒大脉学冲工程激学光院加工
第一个战略问题
究竟依靠什么产业来强国? 是依靠第三产 业来强国,还是依靠制造业来强国?
(2) 新的设计思想和方法不断出现
(3) 由简单的,具体的,细节的设计转向复杂的总体设计
和决策。
(4) 由单纯考虑技术因素转向综合考虑技术,经济和社会
因素。
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1.6 先进制造技术发展趋势
4、成型制造技术向精密成型或净成型的方向发展 (1)精密铸造技术 (2)精密塑性成型技术 (3)精密连接技术
制造基础 设施环境
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2、先进制造技术的分类
(1)现代设计技术 (2)先进制造工艺 (3)自动化技术 (4)系统管理技术
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现代设计技术
1)计算机辅助技术:有限元法,优化设计,计算机辅助设计,反求 工程技术,模糊智能CAD,工程数据库
2)性能优良设计基础技术:可靠性设计,安全设计,动态分析与设 计, 防断裂设计,疲劳设计,防腐蚀设计,减磨和耐磨设计,健 壮设计, 耐环境设计,维修性设计,维修性保障设计,测试设 计,人机工程设计
6、新型加工方法以及复合工艺不断发展
(1)激光,电子束,离子束,分子束,等离子体,微波,超声波,电液,电 磁,高压水束流等新能源或能源载体的引入,形成了多种崭新的特种加工及高 密度能束切割,焊接,熔炼,锻压,热处理,表面保护等加工工艺。
(2)超硬材料,高分子材料,复合材料,工程陶瓷,非晶微晶合金,功能材料 等新型材料的应用,扩展了加工对象,导致某些崭新加工技术的产生。
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将制造资源(物料、能源、设备、工具、资金、信息 、人力等)利用制造技术,通过制造过程,转化为供人们使 用或利用的工业品或生活消费品的行业。
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1、制造的概念
1.2 制造系统 制造系统是制造业的基本组成实体。
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制造系统
•结构:是制造过程所涉及的硬件(物料、设备、 工具、能源等)、软件(制造理论、工艺、信息 等)、人员所组成的具有特定功能的有机整体。 •功能:输入制造系统的资源(原材料、能源、信息、 人力...)通过制造过程输出产品 •过程:制造生产的运行过程,包括市场分析、产品 设计、工艺规划、制造装配、检验出厂、产品销售、 售后服务、报废、回收、再利用等。
快速响应市场的竞争策略
“快鱼”吃“慢鱼”
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1.6 先进制造技术发展趋势
2、绿色制造将成为21世纪制造业的重要特征 (1)绿色设计技术 (2)清洁生产技术 (3)拆卸回收技术 (4)生态工厂的循环制造技术 (5)ISO14000环保管理标准
3、设计技术不断现代化 (1) 设计方法和手段的现代化
3)克林顿上台后,对制造业大力支 持。
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日本的经验
• 1)在上个世纪70-80年代,日本非常重视制造业,特别大抓了 汽车制造和微电子制造,结果日本的汽车和家用电器占领了全 世界的市场,特别是大举进入了美国市场。
• 2)日本的微电子芯片成为美国高技术产品的关键元件。1991 年海湾战争结束后,日本人说美国赢得这场战争是依靠的日本 的芯片,是“日本的芯片打败了伊拉克的钢片”。
美国的教训
1)上个世纪70年代,美国不重视制 造业,把制造业称为“夕阳工业”, 结果导致美国80年代的经济衰退。
2)80年代后期,美国政府开始协调 和支持制造产业的发展,1991年, 布什政府期间,美国白宫科学技术 政策办公室发表了总数为22项的美 国国家关键技术,其中制造技术占 4项,标志着美国科技政策的转变。
• 1、先进制造技术的定义
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 乃至回收的制造全过程,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 应能力和竞争能力的制造技术的总称。
1)数控技术 2)工业机器人 3)柔性制造系统(FMS) 4)计算机集成制造系统(CIMS) 5)传感技术 6)自动检测及信号识别技术 7)过程设备工况监测与控制
1)先进制造生产模式 2)集成管理技术 3)生产组织方法
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1.6 先进制造技术发展趋势
总趋势:向精密、柔性、智能、集成、全球化方向发展 上海海洋大学工程学院
10.智能协作系统软件
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考核形式
• 期末考试 60%:闭卷 • 平时40%:出勤10%,听课10%,作业
10%,讨论10%。
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课堂讨论
• 主题:你所感兴趣的一种先进制造技术 • 内容:你所感兴趣的先进制造技术的定义、加工