21世纪的先进制造技术
(完整版)先进制造技术习题答案
第一章制造业与先进制造技术1-1 叙述制造、制造系统、制造业、制造技术等概念，比较广义制造与狭义制造的概念。
制造：把原材料加工成适用的产品。
制造系统：制造过程及其所涉及的硬件、软件和人员组成的一个将制造资源转变为产品（含半成品）的有机整体，称为制造系统。
制造系统还有以下三方面的定义：制造系统的结构定义；制造系统的功能定义；制造系统的过程定义。
制造业：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。
它涉及到国民经济的许多部门，是国民经济和综合国力的支柱产业。
制造技术：是完成制造活动所需的一切手段的总和，制造技术已成为一个涵盖整个生产过程、跨多个学科、高度集成的高新技术。
狭义制造是产品的机械工艺过程或机械加工过程。
广义制造与狭义制造相比，制造的概念和内涵在范围和过程两方面大大拓展。
在范围方面，制造涉及的工业领域远非局限于机械制造，而是涉及机械、电子、化工、轻工、食品、军工等国民经济的大量行业。
在过程发面，广义制造不仅指集体的工艺过程，而是指包括市场分析、产品设计、计划控制、生产工艺过程、装配检验、销售服务和管理等产品整个生命周期的全过程。
1-2 试简述制造技术的发展历程。
制造技术的发展是由社会、政治、经济等多方面因素决定的。
纵观近两百年制造业的发展历程，影响其发展最主要的因素是技术的推动及市场的牵引。
人类科学技术的每次革命，必然引起制造技术的不断发展，也推动了制造业的发展。
另一方面，随着人类的不断进步，人类的需求不断变化，因而从另一方面推动了制造业的不断发展，促进了制造技术的不断进步。
两百年来，在市场需求不断变化的驱动下，制造业的生产规模沿着“少品种大批量的规模生产——多品种小批量生产——个性化弹性批量生产；在科技高速发展的推动下，制造业的资源配置沿着“劳动密集——设备与资金密集——信息密集——知识密集”的方向发展，与之相适应，制造业的资源配置沿着“手工——机械化——单机自动化——刚性流水自动化——柔性自动化——智能自动化”的方向发展。
先进制造技术的主要内容
先进制造技术的主要内容摘要：在世界经济一体化的进程中，制造技术不断汲取、渗透和融合计算机、信息、自动化、材料、生物及现代管理等方面的成果，使传统意义上的制造技术有了质的飞跃，形成了现代先进制造技术的新体系，并使产品技术、制造、检测、管理和市场开发、销售、使用、服务乃至回收等全生命周期各个环节的活动纳入先进制造范畴，以便从整体和全局上提升制造企业对动态和不可预测市场环境的适应能力和竞争能力，实现优质、高效、低耗、敏捷和绿色制造，取得更大的社会和经济效益。
关键词：现代设计技术先进制造工艺与装备柔性自动化制造技术与装备现代制造管理技术与系统正文：先进制造技术在传统制造技术基础上不断吸收机械，电子，信息技术，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，乃至回收的全过程,以实现优质，高效，低耗，清洁，灵活的生产,提高对动态多变的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。
日本率先采用新的制造技术及管理理念，使其制造业成为公认的世界之最。
20世纪80年代初期，美国一批有识之士在对美国的制造业的衰退进行了深刻反省后，提出了发展先进制造技术，以促进美国的制造业得竞争力和国民经济快速发展。
先进制造技术这一全新概念的提出，立即受到世界各国政府、企业界和学术界的高度重视，并将其称之为面向21世纪的技术。
因为先进制造技术的主要特征是强调实用性，它以提高企业综合经济效益为目的，所以被认为是提高制造业竞争能力的主要手段，对促进整个国民经济的发展有着不可估量的影响。
随着个性化与全球化市场的形成，信息、微电子、生物等高新技术在不断发展，世界制造科技四大发展趋势是绿色制造、高新技术、信息化和极端制造。
因此，目前先进制造技术的研究与实践领域主要涉及现代设计技术、先进制造工艺与装备、柔性自动化制造技术与装备、现代制造管理技术与系统等四大部分。
一、现代设计技术产品设计是制造业发展的灵魂，是产品全生命周期的前期工序，设计质量和水平直接关系到产品的功能、性能、环保性、可制造性、质量、竞争力、经济性和社会效益。
先进制造技术常见习题详解
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(Manufacturing)是利用制造资源(设计方法、工艺、设备和人力等)将材料“转变”为有用的物品的过程。
制造是一个很大的概念，按制造的连续性可分为连续制造(如化工产品的制造)和离散制造(如家电产品的制造)；按行业又可分为机械制造、食品制造、化工制造、IT产品制造，等等。
当今，人们对制造的概念又加以扩充，将体系管理和服务等也纳入其中。
制造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。
制造技术(Manufacturing Technology)是制造活动所涉及到的一系列技术的总称，是提高产品竞争力的关键，也是制造业赖以生存和发展的主体技术。
传统的制造技术仅强调工艺方法和加工设备。
现代的制造技术不仅重视工艺方法和设备，还注重设计方法、生产组织模式、制造与环境和谐统一、制造的可持续性以及制造技术与其它科学技术的交叉和融合，甚至还涉及制造技术与制造全球化、贸易自由化、军备竞争等内容制造技术发展的三阶段——用机器代替手工，从作坊形成工厂——从单件生产方式发展成大量生产方式——柔性化、集成化、智能化和网络化的现代制造技术制造业是以制造技术为主导技术进行产品制造的企业群体的总称，是工业的主体。
根据我国现行统计划分，工业由制造业、采掘业以及电力、燃气和水的生产供应业构成，制造系指第二产业中除采掘业、电力和燃气及其生产供应业、建筑业以外的所有行业，包括30个大类、169个中类、482个小类。
制造业－－我国经济发展的战略重点“十一五”重点发展方向之一工业化国家：60-80%的物质财富来源。
1、传统制造业生产和技术的特点1）单件：小作坊式生产+ 高度的个人制造技巧，大量：机械化刚性规模生产+ 一体化的组织生产模式，再加细化的专业分工。
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段环节的技术方法。
论述先进制造技术的形成和发展特点
论述先进制造技术的形成和发展特点论述先进制造技术的形成和发展特点机械制造及其⾃动化1 先进制造技术的提出背景科学技术进步和社会需求个性化、多样化的发展，使现代制造业市场出现了前所未有的买⽅化、国际化的⼤趋势，传统的制造技术和制造模式已⽆法适应现代制造环境的严峻挑战。
20世纪70年代，美国许多学者提出美国已进⼈“后⼯业化”社会，⼒图把经济发展的重⼼从制造业转向服务业等第三产业，导致了美国科技优势和经济竞争⼒的衰退。
在某些⼯业领域诸如家电、汽车和机器⼈等产品⽅⾯的市场竞争⼒⼀度明显下降，并有相对落后于⽇本和德国等国家的危险趋势。
20世纪90年代初开始，克林顿政府发起了振兴美国经济计划，突出了现代装备制造业的⽀撑作⽤，强调了技术创新及其成果转化，提出了增强产品市场竞争⼒的关键是发展“先进制造技术”(Advanced Manufacturing Technology，简称AMT)的新观点和新概念。
之后，⽩宫科技政策办公室发表的国家关键技术报告中有四项涉及先进制造技术领域，即柔性计算机集成制造、智能加⼯设备、毫纳⽶级制造、系统管理技术。
⾯对21世纪国际经济竞争⽇益激烈的形势，美国、⽇本、西欧、新加坡等发达国家和地区以及部分新兴⼯业国都把需投⼊⼤量资⾦的先进制造技术及其系统的开发列为国家的重点发展领域[1]。
2 先进制造技术的形成制造业是现代国民经济和综合国⼒的重要⽀柱[2]，其创造了国民⽣产总值的1/3,⼯业⽣产总值的4/5,提供了国家财政收⼊的1/3。
由此可见,制造技术的⽔平将对⼀个国家的经济实⼒和科技发展的⽔平产⽣重要的影响。
制造技术尤其是先进制造技术将主宰⼀个国家的命运，因⽽，各国政府都⾮常重视先进制造技术的研究和发展。
美国提出先进制造技术提出后，同时,以计算机为中⼼的新⼀代信息技术的发展，推动了制造技术的飞跃发展，逐步形成了先进制造技术的概念。
先进制造技术在现代制造战略的指导下，不断吸取计算机、信息、⾃动化、新材料和现在传统管理技术，将其综合应⽤于产品的研究与开发、设计、⽣产、管理和市场开发、售后服务，同时能取得社会经济效益的综合技术。
先进制造技术与高端制造
先进制造技术与高端制造的结合一、先进制造技术先进制造技术(AMT)是以人为主体，以计算机技术为支柱，以提高综合效益为目的，是传统制造业不断地吸收机械、信息、材料、能源、环保等高新技术及现代系统管理技术等方面最新的成果，并将其综合应用于产品开发与设计、制造、检测、管理及售后服务的制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、敏捷制造，并取得理想技术经济效果的前沿制造技术的总称。
二、高端制造“高端制造”即处于制造业价值链的高端环节，具有技术含量高、资本投入高、附加值高、信息密集度高，以及产业控制力较高、带动力较强的特点。
发展高端制造业，重点是装备制造业，制造业中的高新技术与先进管理模式基本体现在装备制造业，制造业中利润空间最大的部分也是装备制造业。
装备制造业代表着整个制造业的走向，决定着整个制造业的水平。
其中包括重型机械、船舶、飞机、发电设备、大型锅炉、冶金机械、矿山机械、专用设备等大型装备生产厂家。
三、高端制造与先进制造技术的结合由于“高端制造”处于制造业价值链的高端环节，涉及到新能源、新材料、节能环保、生物医药、信息网络都与先进制造技术存在相辅相成的关系。
例如，风机装备、核电装备、冶金设备、环保装备、电子设备都属于高端制造的范畴，而这些设备的设计和制造都离不开先进制造技术。
高端制造业的高端部分离不先进的制造技术，先进制造技术是各项工业技术、信息技术及各类新兴技术进步的前提，它的发展直接关系到各个行业的产业升级、生产能力提高。
高端制造与先进制造技术的结合要从两个方面入手：一、高端制造与先进制造主体技术群的完美结合，由于新产品开发生产费用、产品质量以及新产品上市时间与产品设计技术和工艺技术密切相关，所以新产品研发过程中可以采用一系列先进的制造技术，包括制造工程设计技术、物料处理方法和设备技术、现代制造系统管理技术和提供理论基础的支撑技术。
主要由三方面构成：(1)计算机辅助产品开发与设计。
例如计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程(CAE)、计算机辅助工艺设计(CAPP)、并行工程(CE)等；(2)计算机辅助制造与各种计算机集成制造系统。
论21世纪机械制造技术发展趋势及重点发展方向
论21世纪机械制造技术发展趋势及重点发展方向摘要：机械制造技术的好坏可以衡量一个国家技术发展水平的高低，同时在国际科技的竞争中也起到了一个重要的作用。
在新世纪的工业革命到来之前，应该抓住机遇的同时，对现代机械制造业进行结构性的发展，进行新技术的开发和创新，争取在世界中占据一席之地。
本文主要是对二十一世纪中的机械制造技术的发展进行一个研究。
关键词：机械制造；21世纪；发展前言目前我国的机械制造业正处于一个快速发展的时期，在进入经济发展的关键时期，技术制造是经济发展的薄弱环节，在先进的科技技术发达的世界，我们应该跟上潮流，将机械技术的发展放在首要任务发展，这才有机会在激烈的市场竞争中崭露头角并得到后期的发展壮大。
1.我国机械制造技术的发展现状机械制造技术是一个工程学科，主要通过设计研发产品、生产制作加工、销售维修回收等过程实现的。
主要是为了提高产品的质量、企业的效益和国际竞争力为目标，将整个信息流和能量流进行一个完整的系统性的设计。
在20世纪70年代之前，技术相对来说比较落后，因此产品的设计也是比较简单的，仅限于能够方便的使用，至于外形美不美观是不在考虑范围内的，这样很多功能相似的产品都同时上线了，竞争也就随之开始了。
到了80年代，世界的联系越来越频繁，全球化的发展也进一步的发展起来，这时的竞争越变得激烈起来。
到了上世纪末的时候，随着CIMS的技术大力推广，全球中大部分部署了这一技术工作的项目中，已经取得了丰硕的成果和不同程度的进步。
但是这时出现了一个问题，在大型的机械制造业和全部的小型机械制造业有CAD的限制和管理信息系统的不全面，使得底层的基础自动化环节还是非常脆弱的，机械制造业中的数控机床因为编程过于复杂，其作用还没有真正的发挥出来，因此，与发达国家相比，我国的机械制造业仍然与之存在着一定的差距。
2.机械制造技术的特点自动化是我国制造业企业发展的一项艰巨任务。
但是高技术的应用还是比较少的。
因此，在根据我国具体的实际情况，借鉴国际上的制造业发展趋势来做好基础的工作。
21世纪的先进制造模式服务型制造
21世纪的先进制造模式服务型制造一、本文概述随着全球化和信息技术的快速发展，制造业正经历着前所未有的变革。
在21世纪，服务型制造作为一种新型的先进制造模式，正在逐步改变着传统的生产方式和商业模式。
本文旨在深入探讨服务型制造的内涵、特点和发展趋势，并分析其对中国乃至全球制造业的影响和启示。
服务型制造是一种将服务元素融入产品制造全过程的先进制造模式，它强调在产品设计、生产、销售等各个环节中融入服务思维，以满足客户个性化、多样化的需求。
本文首先将对服务型制造的概念进行界定，阐述其与传统制造模式的区别和联系。
接下来，本文将分析服务型制造的主要特点，包括服务化、网络化、智能化等方面。
在此基础上，进一步探讨服务型制造的发展趋势，如数字化制造、智能制造、绿色制造等。
还将结合具体案例，分析服务型制造在不同行业中的应用及其取得的成效。
本文将对服务型制造对中国制造业的影响和启示进行总结，提出推动中国制造业向服务型制造转型的对策建议。
通过本文的研究，旨在为中国制造业的转型升级提供理论支持和实践指导，推动中国制造业在全球竞争中取得更大优势。
二、服务型制造的核心要素服务型制造，作为21世纪先进的制造模式，其核心要素体现在以下几个方面：服务型制造强调从传统的产品制造向提供整体解决方案转变。
这种商业模式创新要求企业不仅仅关注产品的生产，更要关注产品的全生命周期管理，包括产品的设计、生产、销售、维修、回收等各个环节。
服务型制造将服务与制造活动紧密融合，通过服务来增强产品的竞争力。
这意味着企业需要在产品设计阶段就考虑服务的需求，同时在制造过程中嵌入服务要素，确保产品与服务的高度集成。
随着消费者需求的多样化，服务型制造要求企业具备快速响应市场变化的能力，能够提供个性化和定制化的产品与服务。
这要求企业拥有灵活的制造系统和强大的信息服务支持。
智能制造是服务型制造的重要支撑。
通过引入物联网、大数据、人工智能等先进技术，实现制造过程的智能化、自动化和精益化，从而提高制造效率和服务质量。
先进航空发动机设计与制造技术综述.
先进航空发动机设计与制造技术综述进入21世纪,世界航空发动机技术取得了巨大进步,并呈现加速发展的趋势。
美国推重比10一级涡扇发动机F119作为第四代战斗机F22的动力装备部队,是当今航空动力技术最具标志性的成就。
在此基础上,美国持续实施了多个技术研究计划,正在推动世界航空发动机技术继续向前发展。
本文从未来高性能航空发动机采用的高级负荷压缩系统、高温升燃烧室、高效冷却涡轮叶片、推力矢量等方面,对其先进设计和制造技术的发展方向和趋势进行初步的分析研究。
高级负荷压缩系统高压压气机技术发展的目标是单级压比高、级数少、推重比高、飞行性能好。
对高级负荷的压缩系统,低展弦比设计、气动前掠设计、整体叶盘、整体叶环、压气机稳定性主动控制等技术是其中具有代表性的新技术。
1低展弦比叶片设计及制造低展弦比叶片即宽弦叶片,它与窄弦叶片相比,增宽了弦长,使压气机的长度缩短,抗外物损伤能力、抗疲劳特性和失速裕度有所提高。
还可使压气机零件数减少,降低生产和制造费用成本(图表1。
90年代以来,英国罗·罗(R·R公司、美国普惠公司和GE 公司、法国SNECMA公司不断研制和改进高压压气机钛合金宽弦叶片的气动和结构性能,广泛应用于大涵道比涡扇发动机和高推重比小涵道涡扇发动机上。
GE 公司TECH56技术计划的验证机和F119发动机、EJ200发动机都采用了这种宽弦叶片。
叶片的低展弦比设计,结合整体叶盘技术使得高压压气机在减少级数和提高叶片强度的同时,具有更好的气动稳定性。
低展弦比叶片需要解决的关键技术问题是因重量增加而导致的轮盘与叶根结合处和轮盘本身的离心力增大问题。
IHPTET计划在大型涡扇和涡喷发动机验证机上验证了该技术,该技术还将在F135和F136发动机上采用。
目前,低展弦比叶片已成为先进航空发动机压缩系统的关键技术,与3D气动掠形、空心结构、整体叶盘结构和更轻的钛金属基复合材料技术相结合,是未来的发展重点。
先进制造技术概论
先进制造技术
一. 基本概念
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
பைடு நூலகம்
三. 先进制造技术产生背景
(1) 社会经济发展背景
消费需求：主题化、个性化和多样化，产品寿命周期缩短 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。 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
三. 先进制造技术产生背景
21
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文教体育用品制造业
石油加工、炼焦及核燃料加工业 化学原料及化学制品制造业 医药制造业
通信设备、计算机及其它电子设备制造业
仪器仪表及文化、办公用机械制造业 工艺品及其它制造业 废弃资源和废旧材料回收加工业
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先进制造技术
一. 基本概念
一个国家经济发展的支柱 制造业 地位 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
货、支持用户到产品报废等）各个环节智能化，实现生产过程（包
括组织、管理、计划、调度、控制等）各个环节的智能化，并实现 人与制造系统的融合及人的智能的充分发挥。
先进制造技术
四. 先进制造的关键技术
先进制造技术及发展
先进制造技术的重要性
提高生产效率
通过自动化、数字化和智能 化等手段，提高生产线的运 行效率和设备的利用率。
降低成本
通过精益生产、六西格玛 等方法，降低制造成本、 库存成本和运营成本。
提升产品质量
通过先进的检测技术和 质量控制手段，提高产 品的合格率和一致性。
工业机器人
在生产线上自动执行任务的机器 人，提高生产效率和产品质量。
自动化生产线
实现生产流程的自动化和智能化， 减少人工干预，提高生产效率。
柔性制造技术
适应多品种、小批量生产需求的制 造技术，提高生产线的灵活性和效 率。
传感器与检测技术
智能传感器
能够实时监测生产过程中的各种 参数，为生产过程提供数据支持。
电子信息制造业的应用
微纳制造技术
应用于集成电路、微纳传感器等元器件的制造，实现高性能、高集 成度的电子产品生产。
柔性制造技术
应用于柔性电子产品的制造，如可穿戴设备、柔性显示屏等，提高 产品便携性和舒适性。
智能装备技术
通过引入自动化生产线、智能仓储等智能装备技术，提高电子信息制 造业的生产效率和质量水平。
无损检测技术
在不破坏产品的情况下，对产品 内部结构和性能进行检测，确保
产品质量。
在线检测技术
对生产线上的产品进行实时检测， 及时发现并处理质量问题。
物联网与大数据技术
工业物联网
01
将生产设备、产品等连接起来，实现设备间的信息交互和协同
工作。
大数据分析技术
02
对生产过程中产生的海量数据进行挖掘和分析，发现潜在问题
轻量化技术
采用高强度材料、结构优化设计和先进制造工艺，降低汽车重量， 提高燃油经济性和行驶性能。
先进制造技术的内涵及特点
这意味着先进制造技术除了通常追求的优质、髙效外，还要针对21世纪人类面临的有限资源与日益增长的环保压力的挑战，实现可持续发展，要求实现低耗、淸洁。
此外，先进制造技术也必须面临人类在21世纪消费观念变革的挑战，满足对日益“挑剔”的市场的需求，实现灵活生产。
（7）先进制造技术最终的目标是要提髙对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力为确保生产和经济效益持续稳步的提高，能对市场变化做出更灵捷的反应，以及对最佳技术效益的追求，提髙企业的竞争能力，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，更加重视制造过程组织和管理体制的简化以及合理化，从而产生了一系列先进的制造模式。
随着世界自由贸易体制的进一步完善，以及全球交通运输体系和通信网络的建立，制造业将形成全球化与一体化的格局，新的先进制造技术也必将是全球化的模式。
列举当前常用的增材制造的工艺方法，叙述工艺方法的工艺过程及其特点一是材料单元的控制技术。
即如何控制材料单元在堆积过程中的物理与化学变化是一个难点，例如金属直接成型中，激光熔化的微小熔池的尺寸和外界气氛控制直接影响制造精度和制件性能。
二是设备的再涂层技术。
增材制造的自动化涂层是材料累加的必要工序，再涂层的工艺方法直接决定了零件在累加方向的精度和质量。
分层厚度向0.01mm发展，控制更小的层厚及英稳泄性是提高制件精度和降低表面粗糙度的关键。
三是高效制造技术。
增材制造在向大尺寸构件制造技术发展，例如金属激光直接制造飞机上的钛合金框暉结构件，框暉结构件长度可达6m,制作时间过长，如何实现多激光朿同步制造，提髙制造效率，保证同步增材组织之间的一致性和制造结合区域质量是发展的难点。
此外，为提髙效率，增材制造与传统切削制造结合，发展材料累加制造与材料去除制造复合制造技术方法也是发展的方向和关键技术。
请给出髙速加工的速度范围。
分析髙速加工所需的关键技术髙速切削是一个相对概念，迄今尚未有一个确切的界定。
高速切削通常指比常规切削速度和进给速度高出5~10倍的切削加工，有时也称为超高速切削。
原子制造技术
原子制造技术
原子制造技术是一种高科技、高精度、高效率的制造工艺，是21
世纪新时代的先进制造技术。
它将原子层沉积、离子束、分子束等初
级技术与计算机、新材料等现代科技相结合，能够制造出精密的微结构、复杂的奇形件和高性能的新材料，具有广阔的应用前景和经济价值。
原子制造技术的基础是原子层沉积技术，该技术是将原子逐层沉
积在基底表面上，形成具有精密形状、高质量的薄膜或者纳米结构。
该技术主要有热蒸发、磁控溅射、分子束外延和电学中等技术，如今
已广泛用于光电子、微电子、光伏和传感器等领域。
同时，还有通过
离子束能量进行材料表面精修、金属精密成型等各种应用，如微加工、表面改性和光阴影刻蚀等。
原子制造技术已经成为许多行业和领域中必不可少的一种制造工艺，如电子、光子、信息、能源和生命科学等。
举例来说，它能够制
造出精密精细的微电子元件，提高芯片的运行速度和信噪比；同时，
它也可以制造出高能量密度的太阳能电池可以将光能高效转化为电能，极大地提高太阳能利用效率；此外，也可以将其应用于能源储存材料
领域，制造出高效率、高性能的电池和超级电容器等等。
原子制造技术的发展，必将推动各个领域的飞跃式进展，也将对
世界经济的发展产生重大影响。
未来，随着技术的进一步发展和升级，
原子制造技术将会扮演更重要的角色，成为人类创造出更加美好未来的一支不可或缺的力量。
21世纪最伟大十大发明
以下是一份关于21世纪最伟大的十大发明的列表：
1.智能手机：智能手机的出现改变了人们的生活方式，成为我们日常生活中不可或缺的工
具。
2.互联网：互联网的普及和发展使得信息和知识变得无处不在，连接了全球各地的人们。
3.社交媒体：社交媒体平台如Facebook、Instagram和Twitter等，让人们能够方便地分享
信息、建立联系和表达观点。
4.电动汽车：电动汽车是对传统燃油车的环保和可持续替代，有望减少对化石燃料的依赖。
5.人工智能：人工智能技术的快速发展给各个领域带来了创新和进步，包括自动驾驶、语
音助手和机器学习等。
6.虚拟现实和增强现实：虚拟现实和增强现实技术提供了令人身临其境的体验，应用于娱
乐、教育、医疗等领域。
7.太阳能和风能：可再生能源的发展和应用解决了能源需求和环境问题之间的矛盾，促进
了可持续发展。
8.无人机：无人机技术在航空、农业、物流和救援等领域具有广泛的应用前景，提升了效
率和安全性。
9.3D打印技术：3D打印技术让制造和设计变得更加灵活和创新，推动了快速原型制作和
个性化生产。
10.医学影像技术：先进的医学影像技术如MRI和CT扫描提高了疾病诊断的准确性，改善
了医疗保健的质量。
这些发明的出现和发展对人类社会产生了巨大的影响，为我们的生活带来了便利、创新和可持续发展。
然而，这只是一个简要的列表，还有许多其他重要的发明也在不断涌现并影响着我们的世界。
21世纪有哪几种突出的新型材料？
90年代以来，随着材料科学技术的发展异常迅猛，材料科学与生命科学、信息科学、环境科学等共同构成了当代科学技术的前沿。
展望21世纪，材料科学技术研究开发的前沿有微电子材料：大直径300mm硅单晶及片材技术，用于硅深亚微米工艺的大直径200mm 硅片外沿技术，150mm的GaAs和100mm的InP晶片及其以它们为基的Ⅲ、Ⅴ族半导体超晶格、量子阱异质结构材料制备技术，GeSi合金和宽禁带半导体材料制备与应用技术。
新型光电子材料：大直径、高光学质量人工晶体制备技术和有机、无机新型非线性光学晶体探索，大功率半导体激光光纤模块及全固态可调谐激光技术，有机、无机超高亮度红、绿、蓝三基色材料及应用技术，新型红外、蓝、紫半导体激光材料以及新型光探测和光储存材料及应用技术。
稀土功能材料：高纯稀土材料的制备技术，超高磁能积稀土永磁材料的大规模生产技术，高性能稀土储氢材料及相关技术，高性能稀土催化剂材料的制备与应用。
生物医用材料：高可靠植入人体内的生物活性材料合成关键技术，生物相容材料制备技术，如组织器官替代材料，人造血液、人造皮和透析膜技术，以及生物医用新材料制品质量性能的在线检测和评价技术。
先进复合材料：复合材料的低成本制造技术，复合材料的界面控制和优化技术，不同尺度、不同结构异质材料复合新技术，以及复合增强材料的高性能、低成本化技术。
新型金属材料：交通运输用轻质高强材料，能源动力用高温耐蚀材料，新型有序金属间化合物的脆性控制与韧化技术以及高可靠性生产制备技术。
先进陶瓷材料：信息功能陶瓷的新制备技术和多功能化及系统集成技术，高性能陶瓷薄膜、异质薄膜的制备、集成与微加工技术，结构陶瓷以及复合材料的补强、韧化技术，先进陶瓷的低成本、高可靠性、批量化制备技术。
高温超导材料：高温超导薄膜及异质结构薄膜的制备、集成和微加工技术，可实用化高温超导线材制备技术，高温超导体材料准单晶和织构材料批量生产技术。
生态环境材料：发展与环境相协调的材料及其设计与评价技术，如可完全降解农用塑料薄膜制备技术，材料的延寿、再生与综合利用新技术，降低材料生产的资源和能源消耗新技术。
简述先进制造技术的内涵
简述先进制造技术的内涵先进制造技术是指在传统的制造基础上，采用先进的科学技术和现代管理方法，整合各种资源，提高生产效率和产品质量的技术体系。
它是21世纪以来工业发展的重要支撑和推动力量，对于实现经济转型升级、推动产业升级和提升国家竞争力具有重要意义。
先进制造技术的内涵主要包括以下几个方面：1. 智能制造：智能制造是先进制造技术的核心，它利用人工智能、物联网、大数据等信息技术手段，实现生产过程的自动化、智能化和网络化。
通过智能制造，可以实现生产线的柔性化配置、生产过程的优化调度、智能设备的自动化控制，从而提高生产效率和产品质量。
2. 数字化制造：数字化制造是指将传统的制造过程数字化，通过数字化模型和仿真技术，实现产品设计、生产计划、工艺流程等各个环节的数字化管理。
数字化制造可以提高制造过程的可控性和可预测性，帮助企业更好地进行生产决策和资源配置，提高生产效率和产品质量。
3. 网络化制造：网络化制造是指通过互联网和物联网技术，实现生产过程各个环节的信息共享和协同，实现供应链、生产线和生产设备之间的无缝连接。
通过网络化制造，可以实现生产过程的实时监控和调度，提高生产效率和响应速度，降低生产成本和物流成本。
4. 绿色制造：绿色制造是指以可持续发展为导向，通过节能减排、资源循环利用、环境友好的制造方式，实现经济发展与环境保护的良性循环。
绿色制造可以降低企业的能耗和排放，减少对环境的污染，提高资源利用效率，实现可持续发展。
5. 灵活制造：灵活制造是指根据市场需求和客户定制要求，快速调整生产线和生产流程，实现快速响应和灵活生产。
灵活制造可以帮助企业更好地适应市场变化，满足个性化需求，提高产品的市场竞争力。
6. 高效制造：高效制造是指通过精益生产和六西格玛等管理方法，优化生产流程，减少生产中的浪费和损耗，提高生产效率和产品质量。
高效制造可以提高企业的生产效率和运营效率，降低生产成本，提高企业的盈利能力。
先进制造技术的应用广泛涉及到各个行业，如汽车制造、航空航天、电子信息、机械制造等。
1先进制造技术概述02
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, 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. ,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. 的物质流,能量流和信息流的系统工程.
4,20世纪80年代初期,美国一批有识之上相继发表言论,对 20世纪80年代初期,美国一批有识之上相继发表言论, 世纪80年代初期 美国制造业的衰退进行了反思, 美国制造业的衰退进行了反思,强调了制造技术与国民经济 及国力的至关重要的相依关系,强调了制造技术的重要性. 及国力的至关重要的相依关系,强调了制造技术的重要性. 在此背景下,克林顿政府制定了国家关键技术计划, 在此背景下,克林顿政府制定了国家关键技术计划,并对其 技术政策做了重大调整. 技术政策做了重大调整.先进制造技术也就是在这样一个社 会经济背景下出台了. 会经济背景下出台了. Technology, 5,先进制造技术(Advanced Manufacturing Technology, 先进制造技术( AMT)最早起源于美国 美国. AMT)最早起源于美国.
先进制造技术的内涵和层次及其技术构成
(1)第一层次是优质,高效,低耗,清洁基础制造技术 第一层次是优质,高效,低耗,
优质,高效,低耗,清洁生产的基础制造技术是先进制造技术 优质,高效,低耗,清洁生产的基础制造技术是先进制造技术 的核心; 的核心; 这些基础技术主要有:经过优化的基础工艺如铸造,锻压,焊 这些基础技术主要有:经过优化的基础工艺如铸造,锻压, 这些基础技术主要有 热处理,表面保护,机械加工等. 接,热处理,表面保护,机械加工等.
第二节 先进制造技术的内涵和特点
21世纪最具影响力的创新技术概览
21世纪最具影响力的创新技术概览在过去的几十年里，科技的飞速发展给人们的生活带来了巨大的变革。
在这其中，有一些创新技术以其前瞻性和高度影响力而脱颖而出。
本文将对21世纪最具影响力的创新技术进行概览。
一、人工智能人工智能（Artificial Intelligence，简称AI）被认为是21世纪最具影响力的创新技术之一。
随着计算能力的提升和大数据的兴起，人工智能进入了快速发展的时代。
AI不仅在图像识别、自然语言处理等领域取得了重大突破，还应用于无人驾驶、金融风控、医疗诊断等各个行业。
人工智能的发展将极大地改变人们的生活和工作方式。
二、物联网物联网（Internet of Things，简称IoT）是将各种物理设备和物体通过互联网连接起来，实现信息的传递和共享。
物联网技术的出现，极大地拓展了互联网的边界，使得各种设备能够相互通信和协作。
物联网技术应用广泛，包括智能家居、智能城市、智能交通等领域。
物联网的普及将带来智能化、便捷化、高效化的生活方式。
三、区块链区块链（Blockchain）是一种去中心化的分布式账本技术，通过密码学算法确保交易的安全和可信任性。
区块链技术以其去中心化、防篡改等特点，引起了全球范围内的关注和研究。
它被广泛应用于数字货币（如比特币）交易、供应链管理、智能合约等领域。
区块链技术的应用有助于提高交易的透明性和可信度。
四、生物技术生物技术（Biotechnology）是利用生物学、化学和工程学等知识，通过对生物体进行研究和改造，创造出新的生物产品和生物过程的技术领域。
生物技术广泛应用于药物研发、农业改良、环境保护等方面。
例如，基因工程技术的发展使得疾病的基因诊断和治疗取得了突破性进展，同时也提高了作物的产量和抗病能力。
生物技术的发展将推动人类社会迈向更健康、可持续的未来。
五、3D打印3D打印（3D Printing）是一种通过逐层堆积材料的方式，直接制造物体的先进制造技术。
3D打印技术能够制造出各种复杂形状的产品，具有快速、灵活和个性化的优势。
先进制造技术现代设计技术
一.现代设计技术概述
②. 现代设计技术的逻辑维： 分析--明确设计任务本质； 综合--综合各种因素，探求解决方案； 评价--对多种方案进行比较和评定，方案调整和改进； 决策--确定最佳的设计方案
先进制造技术
一.现代设计技术概述
(3) 现代设计技术的体系结构 现代设计技术由4个不同层次的技术所组成，计算机辅助设计技术CAD是现代设计技术的主体技术
先进制造技术
01
02
二.数字化设计与数字化产品开发
02
支撑技术 指现代设计方法学、可信性设计技术、试验设计技术。现代设计方法学涉及内容很广，如并行设计、系统设计、功能设计、模块化设计、价值工程、质量功能配制、反求工程、绿色设计、模糊设计、面向对象的设计、工业造型设计等。可信性设计是广义的可靠性设计扩展，主要指可靠性与安全性设计、动态分析与设计、防断裂设计、健壮设计、耐环境设计等。设计试验技术包括可靠性试验、环保性能试验与控制，以及运用计算机技术的数字仿真试验和虚拟试验等。
先进制造技术
二.数字化设计与数字化产品开发
二.数字化设计与数字化产品开发
先进制造技术
二.数字化设计与数字化产品开发
(2) 数据的离散性----反求工程和快速原型技术设计 复杂产品的模仿创新是一条减少风险投入，加快产品创新的有效途径。 反求工程是利用某些测量方法（如三坐标测量、CT、核磁共振、自动断层扫描法等），在实测数据的基础上，重构产品三维数据模型的方法。 快速原型技术是20世纪末期制造领域的重大突破，它直接利用CAD的离散数据，简单、快速、准确地将人的思想转化成功能原型或零件，淡化了设计与制造的界线 。
主体技术
基础技术
支撑技术
应用技术
传统设计理论 与方法
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“自动化孤岛”
1+1=2 ?
将“自动化孤岛”集成在一起
将“自动化孤岛”集成在一起
产品形成过程 昨天-今天-明天
昨天 过程序列
产品规划 概念设计 详细设计 生产准备
今天 过程链
产品规划
概念设计 详细设计 生产准备
开发期 Length of Development Time
在开发和设计的工作中，正确的文档应 该在正确的时候送到正确的地方
计算资料 工具单
产品目录
标准
DIN ISO
图纸
零件表
准则
规格说明书
功能图
需求
材料表
利用PDM可以大大简化开发
重要工作
和设计工作基于PDM的系统解决方案
–查找
– 通知 –检查 –归档
PDM
明天 过程流
产品规划
过程管理
概念设计 详细设计 生产准备
PDM 数字模型
CIM和CIMS的定义
CIM是一种组织、管理与运行企业的哲理。它将传 统的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动化技术、 系统工程技术等有机结合，借助计算机（硬、软件）， 使企业产品全生命周期——市场需求分析、产品定义、 研究开发、设计、制造、支持（包括质量、销售、采购、 发送、服务）以及产品最后报废、环境处理等各阶段活 动中有关人/组织、经营管理和技术三要素及其信息流、 物流和价值流有机集成并优化运行，实现企业制造活动 的计算机化、信息化、智能化、集成优化，以达到产品 上市快、高质、低耗、服务好、环境清洁，进而提高企 业的柔性、健壮性、敏捷性，使企业赢得市场竞争。
全数字化定义——无纸生产； 数字化预装配——无金属样机的生产(虚拟) 广域网上的异地设计、异地制造； 基于ＳＴＥＰ的数据交换； 协同工作小组（Team work) 238 设计制造周期大大缩短：
波音757,767 —— 9-10年 波音7７7缩短到4.5年，并获得巨大的独 占性利润，每架波音777要价1.4亿美元。
21世纪的产品特点
• 产品结构的特点 知识-->技术-->产品的时间越 来越来短、 结构越来越复杂
• 1782年摄影原理到1838年照相机 56年 • 1831年电机原理到1872年发动机 41年 • 1948年半导体到1954年半导体收音机 6年
21世纪的产品特点
• 产品的批量
更小
• 产品价格的特点 取决于独占知识的含量
• 产品的市场特点
• 顾客对产品功能、性能、质量、服务 更高
• 参与全球竞争
更加激烈
现代制造企业环境的变化
大市场和大竞争； 产品生命周期缩短； 交货期成为主要竞争因素； 用户需求个性化, 多品种小批量
生产 比例增大。
发达国家的制造业发展迅速
例：波音777的设计和制造是20世纪90年代制 造业的标志性进展
图纸管理 文档管理 零件管理 零件分类
–分类
产品结构管理
–设计 –计算 –绘图
BOM生成
2D / 3D - CAD FEM DTP
–建立零件表
文档保存
– 修改
产品数据管理（PDM）的原理
M-CAD E-CAD CAPP
FEM DTP
PDM
Client
PDM
Client
PDM
Client
PDM
Server
并行工程是集成地、并行地设计产品及 其相关的各种过程（包括制造过程和支持 过程）的系统方法。这种方法要求产品开 发人员在设计一开始就考虑产品整个生命 周期中从概念形成到产品报废处理的所有 因素，包括质量、成本、进度计划和用户 要求。
丰田汽车公司的并行工程系统
规划
车型设计 产品设计
试价制评
生产准备
生产
CIMS的主要特点是计算机化、信息化、智能化、集成优化， CIM哲理和相关技术既可用于离散型制造业，也可用于流程和 混合型制造业；
CIM是生产力发展的必然结果；CIM不是排他的，如CIM与LP。
CIMS的集成
集成的内容
功能集成 组织集成 信息集成 过程集成
集成的范围
功能集成 组织集成
传统的组织结构
DB
Server
数据库
文件系统
Metadaten
文档
利用 PDM实现异地设计
PDM Server
Files DB
Files DB
Files DB
Internet / LAN / WAN
Client
Local Files
PDM系统中工作流管理
修改意见
信息流 文档流
零件设计
校对?
概念设计
项目负责人
部件设计
部件校对
零件设计
校对
感谢聆听
规划 Planning 车形设计 Styling design
产品设计
Engineering Design 试制 . 评价
Prototype Fabrication & Testing
生产准备 生产
Production engineering Production
零部件厂家 Parts suppliers
CIMS是一种基于CIM哲理构成的计算机化、信息化、 智能化、集成优化的制造系统。
对CIM和CIMS的进一步说明
CIM是一种组织、管理与运行企业的哲理。其目的是使企业达 到产品上市快、高质、低耗、服务好、环境清洁，进而提高企 业的柔性、健壮性、敏捷性，使企业赢得市场竞争。因此， CIM/CIMS不是企业的目标，而是达到企业目标的手段之一；
面向功能的组织结构
销售部门
技术部门
制造部门
现代的组织结构
面向过程的组织结构
Teamwork
CIMS的发展
企业间集成
过程集成
信息集成
离散制造业CIMS的关键技术
并行工程 产品数据管理 PDM 项目管理 快速原型技术 拟实制造 大规 Engineering，CE)
规划 Planning
车形 设计
产品 设计
试制 评价
生产 准备
Styling design
Engineering Design
Prototype
Production
Fabrication & Testing
engineering
生产 Production
财务 . 会计 Finance /Accounting
Q
• 智能制造系统 (智能)
C
• 敏捷制造 (灵活)
• 精益生产 (简化)
S
• 合理化工程 (重组、标准化)
F
• 业务过程重组BPR(重组)
E
现代集成制造技术
J. Harringtong 博士 Computer Integrated Manufacturing 计算机集成制造 CIM
基本思想
• 企业的各个生产环节是不可分割的，应该加以统一处理； • 整个生产过程实质上也是对信息的采集、传递和加工处理
将核心工作放在本企业
两头在内，中间在外
开发设计
制造
市场销售
成功企业的关键因素
• 上市时间 T
• 质量
Q
• 产品成本 C
• 服务
S
• 灵活性 Ｆ
• 环境 Ｅ
“快鱼”吃“慢鱼”
现代制造系统的模式和哲理
• 成组技术 (相似性)
• CIM (集成)
T
• 并行工程 (同步)
• JIT (准确)
企业生产过程中的各个环节是一个不可分的整体，要以系统的 观点进行优化。此处的优化是指对企业生产过程各阶段活动中 有关人/组织、经营管理和技术三要素及其信息流、物流和价值 流有机集成并优化；
CIM技术是传统的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动 化技术、系统工程技术等的有机结合，其包括总体技术、支撑 技术、设计自动化技术、制造自动化技术和管理自动化技术；