先进制造技术及发展
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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。动物所做的事情最多是收集,而人则 从事生产。”
2.2 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义的 汽车装配生产线。
▪ 标准和框架 产品定义和标准 数据标准 检验标准 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
观物资和工具，将原材料物化为人类所需产品的 工程技术。即：使原材料转换为产品的一系列技 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 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。
1.2 制造系统
制造系统是制造业的基本组成实体。
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）及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。
4.3 制造业的重大意义
1）在发达国家中,制造业创造了约60%的社会财富、 约 45%的国民经济收入。
2）据统计，美国68%的社会财富来自于制造业。
3）国际生产工程科学院（The International Academy for Production Engineering）在 1999年的报告中指出：在国家生产力的构成中，制 造技术的作用一般占55%-65%。
2、制造技术的发展
2.1 制造创造了人类 2.2 制造业发展历程 2.3 制造业发展的教训 2.4 制造业是产业革命的生力军
2.1 制造业创造了人类
1）人从猿进化而来, 人猿分离, 是由于人学会双足行走和 用手制造并使用工具。
2）中国的元谋人（170万年前的南方古猿）、非洲人早在 160万年前即开始用火，石料开采和加工，形成了原始 制造业。饮食改善促进了脑的发展。200万年前的猿人 脑容量约为700毫升，100万年前的直立人脑容量约为 1000毫升，50万年前增加到1200毫升，1929年发现 的57万年前的北京（直立）猿人为1050毫升， 而现代 人的脑容量平均为1450毫升，现代人的大脑皮层褶皱 面积为 1700-2200平方厘米，是黑猩猩的3倍。
总结：制造业在国家发展中的地位
制造业是实现现代化工业的水之源、木 之本，是实现工业化的保障和原动力，是 国家实力的脊梁，是支持共和国大厦的基 石。没有强大制造能力的国家永远成不了 经济强国。
5、先进制造技术
5.1 先进制造技术的定义及体系结构 5.2 先进制造技术的学科内容 5.3 先进制造技术的发展趋势
明进步的动力。 狭义：是机电产品的机械加工工艺过程 广义：国际生产工程学会1990年定义：
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。
Manufacturing is series of interrelated activities and operations involving the design，
3、二十一世纪科学技术的发展
3.1 中心科学技术的转移
1）信息科学技术 信息科学目前是发展的高峰期，预计其中心科 学技术的地位还可持续四十年。 2）生命科学技术 现在已开始注重其发展与应用，预计21世纪 30年代开始逐步转变为中心科学技术。 3）认知科学技术 智能化趋势现已显露，预计21世纪70年代开始 将成为科学技术发展的中心
2、体系结构
面向制造的设计技术群
▪ 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 系统工程基础 ▪ 快速成型技术 ▪ 并行工程
制造工艺技术群
▪ 材料生产工艺
▪ 加工工艺 ▪ 联接与装配 ▪ 测试和检测 ▪ 环保技术 ▪ 维修技术 ▪ 其他
▪ 信息技术 接口技术
集成技术 人工智能
数据库 软件工程 决策支持
4、中国制造业的成就及其重大意义
4.1 2001年中国工程院的调查结论: 1）中国制造业占国民生产总值的1/3 2）占整个工业生产的4/5 3）为国家财政提供1/3以上的收入 4）贡献出口总额的90% 5）就业人员8043万
4.2 改革开放20年来中国制造业的进步：
1）引进国外先进技术2500多项，占全国的1/3以上。近几年发 展的新产品，50%达到80年代中后期的世界水平。
年份 1831 1862 1895 1906 1925 1928 1938 1948 1952 1966 1974 1987 90年代
技术发明 发电机 汽油内燃机 公众广播电台 喷气发动机 制出雷达 制出青霉素 制出原子弹 半导体收音机 单片集成电路 光纤电缆 蜂窝移动电话 多媒体电脑 新一代芯片
年份 1872 1883 1921 1935 1935 1943 1945 1954 1959 1970 1978 1991 90年代
planning， production， quality assurance， management and marketing of the products of
the manufacturing industries。
• 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
先进制造技术及发展
东北石油大学
机电工程系 杨松山
先进制造技术—概述
1 制造的概念 2 制造技术的发展 3 21世纪科学技术发展的总趋势 4 中国制造业成就及其重大意义 5 制造业面临的竞争和挑战
6 先进制造技术
1、制 造
1.1 制造概念 制造（Manufacturing): 是人类所有经济活动的基石，是人类历史发展和文
4）在许多国家的科技发展计划中，先进制造技术都被 列为优先发展的科技。
我国“十五”规划中确定的八个最具战略影响的领 域: 1) 信息技术 2) 生物技术 3) 新材料技术 4) 先进制造与自动化技术 5) 资源环境技术 6) 航空航天技术 7) 能源技术 8) 先进防御技术， 其中，先进制造与自动化技术又是实现各种高 新技术的保障技术。
的诞生。
二、第二次产业革命：1879-1945
电气革命
1）产业革命的标志：电灯（爱迪生）、电话（贝 尔）、电机（西门子）等电气化产品。
2）制造业开始了电的应用，而后才有麦克斯韦电 动力学理论的诞生。
3）麦克斯韦电动力学理论推动了20世纪初开始的 无线电、微波、雷达、合成孔径、微波成像、卫 星通信、宇宙微波探测等技术的发展。
21 芯片
22 扫描隧道显微镜
23 掌上电脑
24 手机
25 信息高速公路
发明时间（年） 1954 1957 1961 1969 1977 1965 1968 1971/1999 1986 1992 90年代初 1993
发明者 美国戴沃尔 苏联 苏联加加林 美国阿波罗 美国 日本 时速400～500公里/时 美国 美国intel 950万晶体管/片 日本工业技术院 美国APPLE newton 美国 美国 national information infrastruture （Nii）
高新技术产业革命
1）产业革命的标志：众多高新技术产品，如 微电子产品、电脑、新一代通信产品、新一 代汽车、磁悬浮列车、新一代飞机、机器人、 生物工程产品、新一代药物、绿色食品、转 基因产品等等。
2）微器件制造工艺，如拉单晶、掺杂、扩散、 离子注入、外延、溅射、化学沉积、光刻、 表面贴装、自动化组装、纳米器件制造工艺。
发明者 德国奔驰/美国福特 美国莱特兄弟 俄国齐奥尔科夫斯基 美国 德国福格特 美国贝尔 英国惠特尔 美国 日本 美国 莫切利埃克特 美国肖克利 美国 美国MIT 美国特勒
20世纪改变世界的重要机电产品
序
产品
14 机器人
15 人造卫星
16 宇宙飞船
17 飞船登月
18 载人航天飞机
19 磁悬浮列车
20 光纤通信设备
2）一些重要产品的年生产能力已跃居世界前列，如汽车280万 辆以上（其中轿车120万辆以上），大中型发电设备1200万 千瓦以上（火电1000万千瓦，水电200万千瓦），大中型拖 拉机11万台以上，金属切削机床10万台以上。
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。
3.2 世界科技中心（地区或国家）的转移
中国 （公元3世纪—公元13世纪)→
意大利（1540年—1610年）→
英国 （1660年—1Leabharlann Baidu30年）→
法国 （1770年—1830年）→
德国 （1810年—1920年）→
美国 （1920年—
）→
可能转向东方（日本、中国）
3.3 高新技术及其产业领域
1)信息科学技术（包括微电子、光电子科学技术） 2)生物科学技术（包括生命科学技术） 3)新能源科学技术（包括核能科学技术） 4)新材料科学技术（包括纳米科学技术） 5)环境科学技术（包括地球科学技术） 6)航空航天科学技术（包括军事科学技术） 7)海洋科学技术（包括地球科学技术） 8)先进制造科学技术（包括微机电系统科学技术） (9)管理科学技术（包括软科学技术） (10)认知科学技术（包括人脑和智能系统科学技术）
4）牛顿力学和电动力学又为量子力学的发展指引 了道路，导致了量子场论的创立。
三、第三次产业革命：1945-1972
电子革命 1）产业革命的标志：原子弹（1945）、电子
计算机（1946）、晶体管（1948）、集 成电路、微电子技术等。 2）微电子制造技术开创了全新的信息化时代。
四、第四次产业革命：1973-
3.4 二十一世纪改变人类的科学与技术
▪ 科学 物质科学 生命科学
▪ 技术 信息技术 生物技术 纳米技术
科学发明 电磁感应原理 内燃机原理 电磁波通讯原理 喷气推进原理 雷达原理 青霉素原理 铀核裂变 发现半导体 集成电路设计思想 光纤通信原理 无线移动通信设想 多媒体设想 新一代设计芯片
从科学到技术发明
3）柔性化、集成化、智能化和网络化的现代 制造技术
柔性制造系统、计算机集成制造系统、网络化制造、智能 制造系统、及时生产、精良生产、敏捷制造……
2.3 制造业是产业革命的主力军
一、 第一次产业革命：1733-1878 蒸汽革命
1）产业革命的标志：瓦特发明的蒸汽机。 2）英国的制造业孕育和实现了瓦特的发明 3）制造业和瓦特的发明推动了热力学理论
孕育过程(年） 41 21 26 29 10 15 7 6 7 4 4 4 1.5
20世纪改变世界的重要机电产品
序
产品
1 汽车
2 飞机
3 火箭
4 电冰箱
5 电影机
6 电视机
7 喷气发动机
8 原子弹
9 计算机
10 晶体管
11 核电站
12 数控机床
13 氢弹
发明时间（年） 1885/1903 1903 1903 1917 1919/36 1927/40 1937 1945 1946 1948 1951 1951 1952
4）成功开发生产了运七、运八、新舟60等支线飞机。
5）一些新产品的技术水平已达世界领先或先进水平，如沈阳机 床集团的电主轴高速卧式加工中心、激光切割机床，沈阳变 压器厂的50万伏超高压变压器，黎明航发集团的中国第一台 拥有完全知识产权的航空发动机、 燃气轮机，沈阳新松机器 人自动化有限公司的6000米水下机器人等产品，清华大学制 造工程研究所研制开发的并联机床等。
1、定义:
在传统制造技术基础上不断吸收机械. 电子.信息.材料.能源和现代管理等方面的 成果,并将其综合应用于产品设计.制造.检 测.管理.销售.使用.服务的全过程,以实现 优质.高效.低耗.清洁.灵活的生产,提高对 动态多变市场的适应能力和竞争能力的制造 技术总称,也是取得理想技术经济效果的制 造技术的总称.
2.2 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义的 汽车装配生产线。
▪ 标准和框架 产品定义和标准 数据标准 检验标准 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
观物资和工具，将原材料物化为人类所需产品的 工程技术。即：使原材料转换为产品的一系列技 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 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。
1.2 制造系统
制造系统是制造业的基本组成实体。
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）及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。
4.3 制造业的重大意义
1）在发达国家中,制造业创造了约60%的社会财富、 约 45%的国民经济收入。
2）据统计，美国68%的社会财富来自于制造业。
3）国际生产工程科学院（The International Academy for Production Engineering）在 1999年的报告中指出：在国家生产力的构成中，制 造技术的作用一般占55%-65%。
2、制造技术的发展
2.1 制造创造了人类 2.2 制造业发展历程 2.3 制造业发展的教训 2.4 制造业是产业革命的生力军
2.1 制造业创造了人类
1）人从猿进化而来, 人猿分离, 是由于人学会双足行走和 用手制造并使用工具。
2）中国的元谋人（170万年前的南方古猿）、非洲人早在 160万年前即开始用火，石料开采和加工，形成了原始 制造业。饮食改善促进了脑的发展。200万年前的猿人 脑容量约为700毫升，100万年前的直立人脑容量约为 1000毫升，50万年前增加到1200毫升，1929年发现 的57万年前的北京（直立）猿人为1050毫升， 而现代 人的脑容量平均为1450毫升，现代人的大脑皮层褶皱 面积为 1700-2200平方厘米，是黑猩猩的3倍。
总结：制造业在国家发展中的地位
制造业是实现现代化工业的水之源、木 之本，是实现工业化的保障和原动力，是 国家实力的脊梁，是支持共和国大厦的基 石。没有强大制造能力的国家永远成不了 经济强国。
5、先进制造技术
5.1 先进制造技术的定义及体系结构 5.2 先进制造技术的学科内容 5.3 先进制造技术的发展趋势
明进步的动力。 狭义：是机电产品的机械加工工艺过程 广义：国际生产工程学会1990年定义：
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。
Manufacturing is series of interrelated activities and operations involving the design，
3、二十一世纪科学技术的发展
3.1 中心科学技术的转移
1）信息科学技术 信息科学目前是发展的高峰期，预计其中心科 学技术的地位还可持续四十年。 2）生命科学技术 现在已开始注重其发展与应用，预计21世纪 30年代开始逐步转变为中心科学技术。 3）认知科学技术 智能化趋势现已显露，预计21世纪70年代开始 将成为科学技术发展的中心
2、体系结构
面向制造的设计技术群
▪ 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 系统工程基础 ▪ 快速成型技术 ▪ 并行工程
制造工艺技术群
▪ 材料生产工艺
▪ 加工工艺 ▪ 联接与装配 ▪ 测试和检测 ▪ 环保技术 ▪ 维修技术 ▪ 其他
▪ 信息技术 接口技术
集成技术 人工智能
数据库 软件工程 决策支持
4、中国制造业的成就及其重大意义
4.1 2001年中国工程院的调查结论: 1）中国制造业占国民生产总值的1/3 2）占整个工业生产的4/5 3）为国家财政提供1/3以上的收入 4）贡献出口总额的90% 5）就业人员8043万
4.2 改革开放20年来中国制造业的进步：
1）引进国外先进技术2500多项，占全国的1/3以上。近几年发 展的新产品，50%达到80年代中后期的世界水平。
年份 1831 1862 1895 1906 1925 1928 1938 1948 1952 1966 1974 1987 90年代
技术发明 发电机 汽油内燃机 公众广播电台 喷气发动机 制出雷达 制出青霉素 制出原子弹 半导体收音机 单片集成电路 光纤电缆 蜂窝移动电话 多媒体电脑 新一代芯片
年份 1872 1883 1921 1935 1935 1943 1945 1954 1959 1970 1978 1991 90年代
planning， production， quality assurance， management and marketing of the products of
the manufacturing industries。
• 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
先进制造技术及发展
东北石油大学
机电工程系 杨松山
先进制造技术—概述
1 制造的概念 2 制造技术的发展 3 21世纪科学技术发展的总趋势 4 中国制造业成就及其重大意义 5 制造业面临的竞争和挑战
6 先进制造技术
1、制 造
1.1 制造概念 制造（Manufacturing): 是人类所有经济活动的基石，是人类历史发展和文
4）在许多国家的科技发展计划中，先进制造技术都被 列为优先发展的科技。
我国“十五”规划中确定的八个最具战略影响的领 域: 1) 信息技术 2) 生物技术 3) 新材料技术 4) 先进制造与自动化技术 5) 资源环境技术 6) 航空航天技术 7) 能源技术 8) 先进防御技术， 其中，先进制造与自动化技术又是实现各种高 新技术的保障技术。
的诞生。
二、第二次产业革命：1879-1945
电气革命
1）产业革命的标志：电灯（爱迪生）、电话（贝 尔）、电机（西门子）等电气化产品。
2）制造业开始了电的应用，而后才有麦克斯韦电 动力学理论的诞生。
3）麦克斯韦电动力学理论推动了20世纪初开始的 无线电、微波、雷达、合成孔径、微波成像、卫 星通信、宇宙微波探测等技术的发展。
21 芯片
22 扫描隧道显微镜
23 掌上电脑
24 手机
25 信息高速公路
发明时间（年） 1954 1957 1961 1969 1977 1965 1968 1971/1999 1986 1992 90年代初 1993
发明者 美国戴沃尔 苏联 苏联加加林 美国阿波罗 美国 日本 时速400～500公里/时 美国 美国intel 950万晶体管/片 日本工业技术院 美国APPLE newton 美国 美国 national information infrastruture （Nii）
高新技术产业革命
1）产业革命的标志：众多高新技术产品，如 微电子产品、电脑、新一代通信产品、新一 代汽车、磁悬浮列车、新一代飞机、机器人、 生物工程产品、新一代药物、绿色食品、转 基因产品等等。
2）微器件制造工艺，如拉单晶、掺杂、扩散、 离子注入、外延、溅射、化学沉积、光刻、 表面贴装、自动化组装、纳米器件制造工艺。
发明者 德国奔驰/美国福特 美国莱特兄弟 俄国齐奥尔科夫斯基 美国 德国福格特 美国贝尔 英国惠特尔 美国 日本 美国 莫切利埃克特 美国肖克利 美国 美国MIT 美国特勒
20世纪改变世界的重要机电产品
序
产品
14 机器人
15 人造卫星
16 宇宙飞船
17 飞船登月
18 载人航天飞机
19 磁悬浮列车
20 光纤通信设备
2）一些重要产品的年生产能力已跃居世界前列，如汽车280万 辆以上（其中轿车120万辆以上），大中型发电设备1200万 千瓦以上（火电1000万千瓦，水电200万千瓦），大中型拖 拉机11万台以上，金属切削机床10万台以上。
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。
3.2 世界科技中心（地区或国家）的转移
中国 （公元3世纪—公元13世纪)→
意大利（1540年—1610年）→
英国 （1660年—1Leabharlann Baidu30年）→
法国 （1770年—1830年）→
德国 （1810年—1920年）→
美国 （1920年—
）→
可能转向东方（日本、中国）
3.3 高新技术及其产业领域
1)信息科学技术（包括微电子、光电子科学技术） 2)生物科学技术（包括生命科学技术） 3)新能源科学技术（包括核能科学技术） 4)新材料科学技术（包括纳米科学技术） 5)环境科学技术（包括地球科学技术） 6)航空航天科学技术（包括军事科学技术） 7)海洋科学技术（包括地球科学技术） 8)先进制造科学技术（包括微机电系统科学技术） (9)管理科学技术（包括软科学技术） (10)认知科学技术（包括人脑和智能系统科学技术）
4）牛顿力学和电动力学又为量子力学的发展指引 了道路，导致了量子场论的创立。
三、第三次产业革命：1945-1972
电子革命 1）产业革命的标志：原子弹（1945）、电子
计算机（1946）、晶体管（1948）、集 成电路、微电子技术等。 2）微电子制造技术开创了全新的信息化时代。
四、第四次产业革命：1973-
3.4 二十一世纪改变人类的科学与技术
▪ 科学 物质科学 生命科学
▪ 技术 信息技术 生物技术 纳米技术
科学发明 电磁感应原理 内燃机原理 电磁波通讯原理 喷气推进原理 雷达原理 青霉素原理 铀核裂变 发现半导体 集成电路设计思想 光纤通信原理 无线移动通信设想 多媒体设想 新一代设计芯片
从科学到技术发明
3）柔性化、集成化、智能化和网络化的现代 制造技术
柔性制造系统、计算机集成制造系统、网络化制造、智能 制造系统、及时生产、精良生产、敏捷制造……
2.3 制造业是产业革命的主力军
一、 第一次产业革命：1733-1878 蒸汽革命
1）产业革命的标志：瓦特发明的蒸汽机。 2）英国的制造业孕育和实现了瓦特的发明 3）制造业和瓦特的发明推动了热力学理论
孕育过程(年） 41 21 26 29 10 15 7 6 7 4 4 4 1.5
20世纪改变世界的重要机电产品
序
产品
1 汽车
2 飞机
3 火箭
4 电冰箱
5 电影机
6 电视机
7 喷气发动机
8 原子弹
9 计算机
10 晶体管
11 核电站
12 数控机床
13 氢弹
发明时间（年） 1885/1903 1903 1903 1917 1919/36 1927/40 1937 1945 1946 1948 1951 1951 1952
4）成功开发生产了运七、运八、新舟60等支线飞机。
5）一些新产品的技术水平已达世界领先或先进水平，如沈阳机 床集团的电主轴高速卧式加工中心、激光切割机床，沈阳变 压器厂的50万伏超高压变压器，黎明航发集团的中国第一台 拥有完全知识产权的航空发动机、 燃气轮机，沈阳新松机器 人自动化有限公司的6000米水下机器人等产品，清华大学制 造工程研究所研制开发的并联机床等。
1、定义:
在传统制造技术基础上不断吸收机械. 电子.信息.材料.能源和现代管理等方面的 成果,并将其综合应用于产品设计.制造.检 测.管理.销售.使用.服务的全过程,以实现 优质.高效.低耗.清洁.灵活的生产,提高对 动态多变市场的适应能力和竞争能力的制造 技术总称,也是取得理想技术经济效果的制 造技术的总称.