制造技术的基本概念(第1章)

开创了作坊式的以手工劳动为主的生产方
式的纪元。
第一章
绪 论
1.1 机械制造业的发展 ● 18世纪70年代，蒸汽机引发了第一次工业革命， 产生了近代工业化的生产方式，手工劳动逐渐被机器 生产所代替，机械制造业渐成规模。
● 19世纪中叶，电磁场理论的建立为发电机和电动
机的产生奠定了基础，从而迎来了电气化时代。以电 力作为动力源，使机械结构发生了重大的变化。互换 性原理和公差制度也应运而生，使机械制造业进入了 快速发展时期。
第一章 绪 论
1.1 机械制造业的发展 ● 20世纪初：汽车
流水生产线
机械制造业进入了Mass
泰勒科学管理理论
Production 的时代。
以汽车工业为代表的大批量自动化生产方 式使生产率获得极大提高，从而使机械制造业 开始成为国民经济的支柱产业。
第一章 绪 论
1.1 机械制造业的发展
德国大众汽车生产线
度为首的南亚各国的发展也引起了人们的重视。
第一章 绪 论
1.2 机械制造业在国民经济中的地位
我国装备制造业是薄弱环节：
（1）设备陈旧落后，缺乏核心技术，大多数产品技术 依靠从国外引进；
（2）企业快速反应能力差，新产品开发周期平均为18
个月，而美国设计周期为3个星期、试制周期3个月； （3）企业经济效益低，1999年销售收入利润仅为3.64%， 劳动生产率3.36万元／人·年，低于制造业平均水平；
第一章 绪 论
1.1 机械制造业的发展
德国大众汽车生产线
第一章 绪 论
1.1 机械制造业的发展
德国大众汽车生产线
第一章 绪 论
1.1 机械制造业的发展
德国大众汽车生产线
第一章 绪 论
1.1 机械制造业的发展
德国大众汽车生产线
第一章 绪 论
1.1 机械制造业的发展
德国大众汽车生产线
第一章 绪 论
2、制造系统特性
输入
2）转变特性
输出
制造过程
效益
+ -
生产要素 生产对象 （原材料） 生产资料 能源 资金 劳动力 信息 （知识、技能、情报…）
生产财富 有形 无形
1.3 制造系统
2、制造系统特性 2）转变特性
原材料 供应
原材料 库存
零件 加工
零件 库存
装配
成品 库存
最终 用户
输入阶段
工厂中的转变阶段
但是，我国并不是制造强国，原因为：
（1）制造业总体规模为美国的1/5，日本的1/4； （2）人均劳动生产率为美国的1/25、日本的 1/26、德国的1/20； （3）装备制造在制造业的比重为26.5%（美国 41.9%、日本43.6%);
第一章 绪 论
1.2 机械制造业在国民经济中的地位
（4）技术创新能力薄弱，产业主体技术依靠国
第一章 绪 论 什么是制造技术？
● 制造技术（Manufacturing Technology）：完成制
造活动所需的一切手段的总和。
● 狭义制造技术：机械加工和装配工艺。 ● 广义制造技术：涉及生产活动的各个方面和
全过程，被认为是一个从产品概念到最终产
品的集成活动和系统，是一个功能体系和信
息处理系统。
输出阶段
图1-4
制造系统的物质流
压力加工
车身装配
油漆
内部装饰
变速箱装配
锻造
热处理
机械加工
发动机装配
发动机试验
自动线 熔化 底盘装配 车身安装 最后试验
浇铸
造型
油漆
机械加工
热处理
驱动桥装配
轮胎装配
压铸
图1-5 汽车生产物流示意图
2、制造系统特性
2）转变特性
1、车身制造
图1-5 汽车车身生产物流示意图
先进制造技术 = 传统制造技术的发展 + 信息技术 +
自动化技术 + 现代管理技术
第一章 绪 论
学习《现代制造技术》课程的意义：
● 培养工程意识和创新能力。
第一章 绪 论
1.1 机械制造业的发展
● 在石器时代，利用天然石料制作工具， 用其猎取自然资源为生。 ● 青铜器和铁器时代，采矿、冶炼、铸锻 工具，制作纺织机械、水利机械、运输车辆 等，以满足以农业为主的自然经济的需要。
3）程序特性
1.2 机械制造业在国民经济中的地位
未来20年，要使我国成为一个制造业强
国而不仅仅是全球的加工车间，最重要的一 点就是必须大力提升我国的装备制造能力。 从本质上说，提高装备制造能力是提升整体 制造能力的前提，它构成了制造强国最核心
的能力，也是我国建设制造强国必须首先重
视的关键所在。
1.3 制造Leabharlann Baidu统
第一章 绪 论
1.2 机械制造业在国民经济中的地位
与此相反，美国自20世纪50年代以后，曾
在相当的一段时间内忽视了制造技术的发展。
美国政府错误地主张应将经济重心由制造业转
向高科技产业和第三产业。结果导致美国经济 严重衰退，竞争力明显下降，在汽车、家电等 行业不敌日本。
第一章 绪 论
1.2 机械制造业在国民经济中的地位
中国现已成为世界瞩目的制造大国，标志为：
（1）提供重大装备的能力不断提高；
（2）制造业总体生产规模已居世界第四位；
（3）珠江三角洲、长江三角洲已成为全球重要 的家电、电子通讯设备制造基地，东北成为重 大成套设备制造基地；川陕成为国防装备制造 基地。
第一章 绪 论
1.2 机械制造业在国民经济中的地位
2、 表面喷漆
3、组装测试 图1-5 汽车车身生产物流示意图
1.3 制造系统
2、制造系统特性
3）程序特性
所谓“程序”系指一系列按时间和
逻辑安排的步骤。从这个意义出发，制
造系统可视为一个生产离散型产品的工 作程序。
1.3 制造系统
2、制造系统特性
生产 技术 信息 产品 设计 产品 设计 信息 工艺 过程 计划
1.3 制造系统
2、制造系统特性
硬件
软件
图1-3 制造系统结构特性
1.3 制造系统
2、制造系统特性
2）转变特性
制造系统是一个将生产要素转变成离散型 产品的输入输出系统，研究制造系统的转变特 性，着眼于系统的物质流。 研究系统转变特性的目的是从技术角度， 如何使转变过程更有效地进行。
1.3 制造系统
直到20世纪80年代，美国政府才开始认识
到问题的严重性，在进行深刻反省之后，重新
确立了制造业的地位，并对制造业给予了强有
力的支持，制定一系列振兴美国机械制造业的 计划。其效果十分显著，至1994年，美国汽车 产量重新超过日本，并重新占领了欧美市场。
第一章 绪 论
1.2 机械制造业在国民经济中的地位
第一章 绪 论
1.1 机械制造业的发展
◎计算机集成制造 是信息技术和传统制造技 术相结合的产物，其宗旨是提高制造企业生产 率和对市场的响应能力，其核心在于利用信息 技术使企业的各个“自动化孤岛”和生产全过 程集成起来，以取得更大的效益。
第一章 绪 论
1.1 机械制造业的发展 ◎ 并行工程是对产品及相关过程（制造过程和支持过 程）进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式。 使设计者从一开始就考虑到产品全生命周期中所有因
验收，存储。
1.3 制造系统
1、制造系统的组成
7）资源管理子系统：设备管理与维护，工具
管理，能源管理，环境管理。 8）质量控制子系统：收集用户需求与反馈信 息，质量监控。 9）财务子系统：财务计划，企业预算，成本 核算，财务会计。
1.3 制造系统
1、制造系统的组成
10）车间制造子系统：零件加工，部件及产 品装配，检验，物料存储与输送，废料存放 与处理。 上述各功能子系统既相互联系又相互制 约，形成一个有机的整体，从而实现从用户 订货到产品发送和售后服务的生产全过程。
素，以最大限度地缩短产品开发周期，减少设计失误。
◎ 敏捷制造 意在建立柔性化、模块化的设计方法和制 造系统的基础上，实现企业内部与外部更广泛的集成， 以进一步增强快速响应市场能力和形成竞争优势。
第一章 绪 论
1.1 机械制造业的发展
冶金机械 建筑机械 交通工具 环保设备 军事装备 医疗设备 机器制造
物质流用于改变物料的形态与地点，信
息流用以规划、指挥、协调与控制物料的流 动，使制造系统有效地运行。信息流又可分 为技术信息流和管理信息流，后者又可细分 为经营管理信息流和生产管理信息流。
1.3 制造系统
2、制造系统特性
1）结构特性
制造系统可视为若干硬件（生产设 备，工具，运输装臵，厂房，劳动力等） 和软件的集合体。为使硬件充分发挥其 效能，必须有相应的软件作支持。
外，有自主知识产权的产品少； （5）低水平生产能力严重过剩，机械电子、化 工、建材、轻工冶金等行业的生产能力利用 率分别为61.9%、64%、46.09%、35.55%，但
装备制造业生产能力又过低。
第一章 绪 论
1.2 机械制造业在国民经济中的地位
在制造业中，装备制造业占有中心地位。
美、日、德、英等国均以装备制造业作为主要 支柱重点发展。现在不少发展中国家也在大力 发展制造业，如韩国东盟各国以及我国的台湾 地区等都在大力发展装备制造业。近几年以印
1.1 机械制造业的发展
德国大众汽车生产线
第一章 绪 论
1.1 机械制造业的发展
德国大众汽车生产线
第一章 绪 论
1.1 机械制造业的发展
德国大众汽车公司外景
第一章 绪 论
1.1 机械制造业的发展 ● 二战后，计算机、集成电路、运筹学、现
代控制论、系统工程等科学的产生，使机械制 造业产生了一次新的飞跃。过去自动化生产方 式只有在大批量生产条件下才能实现，而数控 机床的出现则使中小批量生产自动化成为可能。
1.3 制造系统 1、制造系统的组成
经营管理 财务
用 户 、 市 场 与 外 部 环 境
市场与销售
研究与开发
生产管理
工程设计 质量控制 采购
车间制造 （加工、装配、 检验、输送、 存储 … ）
资源管理
经营管理信息流
生产管理信息流
技术信息流
物质流
图1-2 制造系统的组成与功能结构
1.3 制造系统 1、制造系统的组成
● 20世纪70年代，传统的大批量生产方式已
难以满足市场多变的需要，多品种、中小批量 生产日渐成为制造业的主流生产方式。
第一章 绪 论
1.1 机械制造业的发展
● 20世纪80年代以来，信息产业的崛起和通
讯技术的发展加速了市场的全球化进程，市
场竞争更加激烈。为了适应新的形势，在机
械制造领域提出了许多新的制造哲理和生产 模式，如计算机集成制造（CIM）、并行工程 （CE）、敏捷制造（AM）、虚拟制造等。
动力机械
纺织机械 家用电器 通讯设备 出版印刷 网络媒体 文化娱乐 化工设备
制造业
农业机械
图1-1 当今制造业的社会功能
第一章 绪 论
1.1 机械制造业的发展
21世纪机械制造业的发展方向：
1）自动化、柔性化、集成化、智能化和清洁化。
2）精密工程。
3）改进传统加工方法，发展非传统加工方法。
第一章 绪 论
1、制造系统的组成 1）经营管理子系统：经营方针、发展方向、战 略规划、决策。 2）市场与销售子系统：市场研究与预测、销售 计划、售后服务。 3）研究与开发子系统：开发计划、基础研究与 应用研究，产品开发。
1.3 制造系统
1、制造系统的组成
4）工程设计子系统：产品设计，工艺设计，
工程分析，样机试制，试验与评价。 5）生产管理子系统：生产计划，库存管理， 生产过程控制，质量控制，成本管理。 6）采购供应子系统：原材料及外购件的采购，
第一章 绪 论
什么是先进制造技术？
● 先进制造技术（Advanced Manufacturing Technology）是 广义制造的概念，涉及产品生命周期的所有过程。包括
市场分析、产品设计、制造装配、监控检测、质量保证、
生产管理、售后服务等。 ● 先进制造技术主要研究：现代设计理论与方法、先 进加工技术、先进制造自动化技术、先进的管理模式。
第一章 绪 论
1.2 机械制造业在国民经济中的地位
（4）组织结构落后，基础件、零部件发展缺
乏合理安排，成套能力薄弱； （5）组织多块分割及地方保护严重。 据统计，我国3.6万家国有机械制造企业 没有一家能跻身世界500强，国民经济建设所
需装备依赖进口，全社会固定资产投资的2／
3依赖进口。
第一章 绪 论
1.2 机械制造业在国民经济中的地位
美国68%的财富来源于制造业；日本 国民经济总产值约49%由制造业提供。 在先进的工业化国家中，约有1/4的人 口从业于制造业，在非制造业部门中， 又有约半数人员的工作性质与制造业密 切相关。
第一章 绪 论
1.2 机械制造业在国民经济中的地位
纵观世界各国，任何一个经济发达的国家， 无不具有强大的机械制造业。二战后，日本先 后提出“技术立国” 的口号，对机械制造业 的发展给予全面的支持，并抓住机械制造的关 键技术 —— 精密工程、特种加工和制造系统 自动化，使日本在战后短短30年里，一跃成为 世界经济大国。