制造业与先进制造技术概论
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先进制造技术概述（共5篇）
先进制造技术概述（共5篇）第一篇：先进制造技术概述加工过程监控和传感器技术作业先进制造技术概述一、先进制造技术含义和特征先进制造技术AMT(advanced manufacturing technology)是传统制造业不断地吸收机械、信息(计算机与通信、控制理论、人工智能等)、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，并取得理想经济效果的前沿制造技术的总称。
先进制造技术的主要特征：⒈ 先进制造技术不是一项具体的技术，而是一项综合系统的技术。
⒉ 先进制造技术的先进性是建立在不断地汲取其他相关领域新技术的基础上的，是动态的、相对的。
⒊ 创新是先进制造技术的灵魂，并贯穿于制造全过程（产品创新、生产工艺过程创新、生产手段创新、管理创新、组织创新及市场创新）。
⒋ 技术与管理的结合是先进制造技术的一个突破，对市场变化做出更敏捷的反应及对最佳技术经济效益的追求，使先进制造技术十分重视生产过程组织管理体制的合理化和最佳化。
⒌ 市场和工业界的需求是先进制造技术的出发点与归宿，是先进制造技术的动力和目标。
先进制造技术成果的成败取决于生产检验，企业是先进制造技术的创新主体。
二、先进制造技术研究热点目前国内外对先进制造的研究主要有以下几个方面：纳米技术。
纳米技术是用单个原子、分子制造物质的科学技术。
纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学（混沌物理、量子力学、微观物理、分子生物学）和现代技术（计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）结合的产物，纳米科学技术已经引发一系列新的科学技术。
精密、超精密加工。
精度为3～0.3μm，粗糙度为0.3～0.03μm的叫精密加工。
精度为0.3～0.03μm，粗糙度为0.03～0.005μm的叫超精密加工，或亚微米加工。
浅谈先进制造技术与机械制造业
实 践 与 探 索264INTELLIGENCE························浅谈先进制造技术与机械制造业姜 喆 王 强摘 要：论述了先进制造技术与机械制造业的相互关系，并提出了我国机械工业发展先进制造技应采取的对策。
关键词：制造技术 机械制造业 关系对策。
先进制造技术是当今议论较多的一个专用词语。
近年来，先进制造技术在机械加工领域中的应用越来越广泛，越来越深入，并取得了很大的成绩。
然而，如何看待先进制造技术与机械制造业之间的相互关系、如何面对市场的竞争和新技术的挑战，采取相应的对策，这是我们机械行业必须认真思考的一个重要问题。
一、先进制造技术的提出。
什么是先进的制造技术，对此目前尚没有一个明确的、一致的定义。
但普遍公认的含义是：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、生产管理、产品销售、使用、回收等制造全过程的制造技术的总称。
二、先进制造技术与机械制造业的关系。
制造业领域十分广泛，它包括机械、电子、食品、化工、轻工、纺织等，但机械制造业是制造业的根本。
一方面先进制造技术广泛应用于机械制造业，推动着机械制造业的发展，并带动其他制造业的进步；另一方面，机械制造技术的更新、发展又集中体现着先进制造技术，并补充、丰富了先进制造技术。
因此，先进制造技术与机械制造业的关系是相辅相成的，不能忽视甚至废弃任何一方的发展。
三、先进制造技术在机械制造业中的应用。
如前所述，先进制造技术是一个庞大的技术群，在机械制造的整个过程中，无论是在产品的设计开发、还是在产品生产制造或是经营管理中都能充分利用先进制造技术。
先进制造技术绪论
先进制造技术绪论
目 录
• 先进制造技术概述 • 先进制造技术核心组成 • 先进制造技术在工业生产中应用 • 先进制造技术在产品创新中作用 • 先进制造技术发展趋势与挑战 • 总结与展望
01 先进制造技术概述
定义与发展历程
定义
先进制造技术是指基于先进生产设备和 制造工艺，结合信息技术、自动化技术 等手段，实现高效、高精度、高质量、 低成本、柔性化生产的技术总称。
对未来发展趋势预测和展望
智能化
绿色化
随着人工智能技术的不断发展，先进制造 技术将更加智能化，实现自动化生产、智 能化决策和优化管理。
环保意识的提高将推动先进制造技术向绿 色化方向发展，减少资源消耗和环境污染 。
柔性化
集成化
市场需求的多样化将要求先进制造技术更 加柔性化，能够快速响应市场变化，实现 个性化定制生产。
促进制造业与互联网、人工智能等新兴产业的跨 界融合，激发创新活力，培育新的增长点。
06 总结与展望
对本次课程学习成果回顾
01 掌握了先进制造技术的基本概念、特点 Nhomakorabea发 展历程。
02 了解了先进制造技术在各个领域的应用现状 。
03
学习了先进制造技术的核心技术和关键方法 。
04
具备了运用先进制造技术解决实际问题的能 力。
FMS的运行与维护
探讨柔性制造系统的运行原理、维护方法以及故障处理等问题，确 保系统的稳定运行。
04 先进制造技术在产品创新 中作用
产品设计创新方法探讨
基于用户需求的设计创新
通过深入了解用户需求，挖掘潜在需求，以此为基础进行 产品设计创新，提高产品的用户体验和满意度。
引入新技术进行设计创新
积极引入新技术、新工艺、新材料等，将其应用于产品设 计中，实现设计创新，提升产品的技术含量和附加值。
目 录
• 先进制造技术概述 • 先进制造技术核心组成 • 先进制造技术在工业生产中应用 • 先进制造技术在产品创新中作用 • 先进制造技术发展趋势与挑战 • 总结与展望
01 先进制造技术概述
定义与发展历程
定义
先进制造技术是指基于先进生产设备和 制造工艺，结合信息技术、自动化技术 等手段，实现高效、高精度、高质量、 低成本、柔性化生产的技术总称。
对未来发展趋势预测和展望
智能化
绿色化
随着人工智能技术的不断发展，先进制造 技术将更加智能化，实现自动化生产、智 能化决策和优化管理。
环保意识的提高将推动先进制造技术向绿 色化方向发展，减少资源消耗和环境污染 。
柔性化
集成化
市场需求的多样化将要求先进制造技术更 加柔性化，能够快速响应市场变化，实现 个性化定制生产。
促进制造业与互联网、人工智能等新兴产业的跨 界融合，激发创新活力，培育新的增长点。
06 总结与展望
对本次课程学习成果回顾
01 掌握了先进制造技术的基本概念、特点 Nhomakorabea发 展历程。
02 了解了先进制造技术在各个领域的应用现状 。
03
学习了先进制造技术的核心技术和关键方法 。
04
具备了运用先进制造技术解决实际问题的能 力。
FMS的运行与维护
探讨柔性制造系统的运行原理、维护方法以及故障处理等问题，确 保系统的稳定运行。
04 先进制造技术在产品创新 中作用
产品设计创新方法探讨
基于用户需求的设计创新
通过深入了解用户需求，挖掘潜在需求，以此为基础进行 产品设计创新，提高产品的用户体验和满意度。
引入新技术进行设计创新
积极引入新技术、新工艺、新材料等，将其应用于产品设 计中，实现设计创新，提升产品的技术含量和附加值。
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
22 23 24
36
37 38 39
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
25
26 27
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41 42
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
先进制造技术导论
1.1 制造技术的基本概念与发展概况
1.1.6 现代制造及其技术的发展
二战结束之后，进入20世纪下半叶以来，各个国家、 各个地区由于发展经济和增强国防的需要，也由于剧 烈的市场竞争的刺激，纷纷将传统的制造技术与新发 展起来的科技成就相结合，发展了现代制造技术。这 些新兴的科技成就主要包括：
——微电子技术、信息技术与计算机技术； ——自动化与自动控制技术； ——人工智能技术； ——现代设计理论与技术； ——材料加工、成形的新技术； ——现代管理科学与技术。
1.1 制造技术的基本概念与发展概况
1996年我国制造业的分类和构成
类别
金属制品 一般机械 运输机械 电器设备 电子设备 仪器仪表 食品工业
纺织 其他制造
构成比例
3.395% 8.625% 6.424% 5.125% 4.588% 0.998% 15.335% 7.193% 1.681%
类别
服装 家具 文教用品 油加工 化工 建材 黑色金属 有色金属
1.1 制造技术的基本概念与发展概况
1.1.1 制造与制造业 （1）制造
狭义：指生产车间内与物流有关的加工和装配过程。
广义：包括市场分析、产品设计、工艺设计、生
产准备、加工装配、质量保证、生产过程 管理、市场营销、售前售后服务，以及报 废后的回收处理等整个产品生命周期内一 系列相互联系的生产活动。
1.3 21世纪制造业面临的挑战
1.3.2 我国机械制造业的发展与差距
（1）我国机械制造业的发展
从2002年起，我国机械工业经历了连续三年的超 高速增长期，每年工业总产值增长幅度都达到了 25%以上，经过“十五”期间的高速发展，我国已成 为机械产品生产大国。2001年至2004年机械工业 总产值年均增长16.1%,产业规模已达世界机械工 业的5%以上，位居世界第五位。
《先进制造技术概论》PPT课件
2021/6/10
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3. FMF柔性制造工厂
FMF是FMS扩大达到全厂范围内的生产管理过程。机械加工过程和物料 储运过程全盘自动化。它的主要特点是： （1）分布式多级计算机系统，生产计划、日生产进度计划的生产管理 的主计算机，它与CAD/CAM系统相联，以取得自动编制加工用的数控程 序数据。 （2）FMF全部的日程计划进度和作业可以由主计算机和各级计算机通 过在线控制系统进行调整，并可以进行无人化加工。 （3）CNC机床的数量一般在十几台到几十台。可以是各种形式的加工 中心、车削中心、CNC机床等。 （4）系统可以全自动地加工各种形状、尺寸和材料的工件。全部刀具 可以自动交换、自动检测磨损或损坏的刀具，能自动更新废旧刀具。 （5）物料储运系统必须包括自动立体仓库，以满足存取为数众多的工 件和刀具的需求。系统可以从自动立体仓库中提取所需的坯料，并以 最有效的途径实现物流和进行加工。
后者是CAD模块与CAM模块的无缝集成，其系统内部通过中性 文件获取其它CAD系统的图形信息。
2021/6/10
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数控编程的内容与步骤
进行工艺处理 数值计算 编制工件的数控加工程序 制备控制介质 校核加工程序
2021/6/10
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7.2 成组技术（GT）
市场竞争日趋激烈，产品更新换代越来越快，产品品种 增多，而每种产品的生产数量却并不很多。世界上75％~80％ 的机械产品是以中小批生产方式制造的。
码位组成，每一码位包括从0到9的10个特征项号，详见图
12-1和表12-1、12-2、12-3、12-4、12-5。
➢JLBM-1系统的特点是零件类别按名称类别矩阵划分，便于
检索，码位适中，又有足够的描述信息的容量。
➢202日1/6/本10 KK系统。
先进制造技术概论.pptx
集成性
• 传统制造技术的学科，专业单一、界限分明，而现代
制造技术使各专业、学科间不断交叉、融合，其界限逐渐 淡化甚至消失，发展成为集机械、电子、 信息、材料和 管理技术为一体的新型交叉学科。例如，加工中引入声、 光、电、磁等特种切削工艺，并与机械加工复合组成复合 加工工艺（超声磨削、激光辅助切削等）。还有，生产技 术与管理模式相结合产生新的生产方式：敏捷制造( Agile Manufacturing，AM)、并行工程(Concurrent Engineering，CE)、精益生产(Lean Production，LP)等 。集成技术显示出高效率、多样化、柔性化、自动化、资 源共享等特点。
• 先进制造技术是一个相对的、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 。虽然目前对先进制造技术仍没有一个明确的、一致公认 的定义，但经过对其内涵和特征的分析研究，可以定义为 ：“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竟争能力并取得理想经济效果 的制造技术总称。”
及纸制品业；11印刷业记录媒介的复制；12文教体育用品制造业；
13石油加工及炼焦业；14化学原料及化学制品制造业；15医药制造
业；16化学纤维制造业；17橡胶制品业；18塑料制品业；19非金属
矿物制品业；20黑色金属矿物制品业；21有色金属冶炼及压延加工
业；22金属制品业；23普通机械制造业；24专业设备制造业；25交
制造技术( Manufacturing Technology)
制造业及先进制造技术
制造业及先进制造技术摘要：制造及制造技术发展迅速，制造业的水平是国家综合实力的体现。
先进制造技术成为制造业的关键，柔性制造系统、计算机集成制造系统、网络制造、智能制造、及时生产、精良生产、敏捷制造、绿色制造等，将以其先进的技术和观念，进入现代化生产。
几百年来，制造一直是由手工艺和体力劳动完成的。
工业革命以后，机器发挥着越来越重要的作用，使制造业出现了飞速发展，先进制造技术成为产品竞争的主要手段。
改革开放之后，我国已成为世界制造大国，但，要从中国制造逐步成为中国创造，必须依靠先进制造技术。
1 制造与制造业1.1 制造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。
从狭义来看，制造是机电产品的机械加工工艺过程，从广义来看，是涉及制造工业中产品设计，生产相关活动的总称。
小制造指传统的机械制造，重点是加工和装配。
大制造指产品的生命周期中，从供应市场到需求市场整个供应链中的所有活动。
1.2 制造业只要是对各种各样的原材料进行加工处理，生产出用户所需要的最终产品，都可以归属于制造业的范畴。
产品可以是电视、飞机、汽车、计算机，也可以是制鞋、食品加工。
制造业不仅为人民键供衣食住行的基本条件，而且是国民经济、社会发展和国防建设的物质基础，是国家综合实力的重要标数。
在发达国家，制造业创造了约60%的社会财富、约45%的国民经挤收入，美国68%的社会财富来自于制造业。
1.3 我国的制造业现状随着WTO 的脚步，中国制造业融入了世界经挤之中，成为我国新阶段经济发展的主要增长点之一，在工业现代化中起到了主导作用。
改革开放20多年来，引进国外先进技术2500多项，占全国的1/3 以上。
近几年的新产品，50%达到80年代中后期的世界水平，一些重要产品的年生产能力已跃居世界前列，我国已成为世界最大的服装纺织品出口国，与日本、马来西亚和特国并称世界消费类电子产品四大生产国。
一些新产品已达世界领先或先进水平，如电主轴高速卧式加工中心、激光切割机床、并联构型机床、6000米水下机器人等。
先进制造技术概论47.ppt
制造业是现代国民经济的重要支柱，其生产总值一般占 一个国家国民生产总值的20％～55％，在一个国家的工业 生产力构成中制造技术的作用一般占60％左右。
制造业吸纳的劳动力比例很高，尤其在工业化国家中， 从事各种形式的制造活动的人口约占总人口的l／4。
我国从事制造业的人数预计到2050年将增加到1．7亿。 制造业为国民经济各部门提供所需的各种装备，为科学事 业和教育事业的发展提供重要的财力、物力支撑。
世界上各个国家经济的竞争，主要是制造业的竞争。一 个国家如果制造业发达，它的经济就强大。
1.2 先进制造技术发展史
纵观近两百年制造业的发展历程，影响其发展最主要的 因素是技术的推动和人类需求的牵引。科学技术的每次 重大进展都推动了制造技术的发展，而人类的需求不断 增长和变化，也促进了制造技术的不断进步。
1.2.2 先进制造技术的发展趋势
“精”是关键，“极”是焦点， “文”是新义，“数”是核心， “自”是条件，“集”是方法， “网”是道路，“智”是前景， “绿”是必然，“快”是动力， “省”是原则，“效”是追求。
这12点实质上指的就是产品、制造方法、制造过程3个不 同的方面：“精”的精确化，“极”的极端条件，“文”的人 文化，是对产品本身而言；“数”的数字化，“自”的自动化， “集”的集成化，“网”的网络化，“智”的智能化，是对所 采用的制造方法而言；而“绿”的绿色，“快”的速度，“省” 的节省，“效”的高效，是对制造过程而言。当然，源头决定 了活水，活水决定了清渠，而制造方法、制造过程与产品彼此 之间是有相互影响的。
• “精”是发展的关键——精确化
▪ 加工精度精密化
• 人造卫星的仪表轴承，其圆度、圆柱度、表面粗糙 度等均达纳米级；
▪ 操作尺度细微化
先进制造技术专题概论ppt课件
2
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。
的影响小一些。
9
学习的榜样——瑞士
• 瑞士依靠什么使人均产值居世 界第一？
1）瑞士是一个仅700万人口的小 国，但瑞士的制造业十分发达， 瑞士的精密机械产品的出口量 是我国的8倍，瑞士的手表世 界第一，连小小的军刀，也风 靡全世界。
2）现在瑞士的年人均国民生产 总值达到4.3万美元以上,居世 界第一。
14
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
1
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
体
工艺规程设计 系统工程基础
测试和检测 环保技术
快速成型技术
维修技术
系
并行工程
其他
结 信息技术 接口技术 数据库
先进制造技术
1
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
3
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
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。
的影响小一些。
9
学习的榜样——瑞士
• 瑞士依靠什么使人均产值居世 界第一？
1）瑞士是一个仅700万人口的小 国，但瑞士的制造业十分发达， 瑞士的精密机械产品的出口量 是我国的8倍，瑞士的手表世 界第一，连小小的军刀，也风 靡全世界。
2）现在瑞士的年人均国民生产 总值达到4.3万美元以上,居世 界第一。
14
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
1
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
体
工艺规程设计 系统工程基础
测试和检测 环保技术
快速成型技术
维修技术
系
并行工程
其他
结 信息技术 接口技术 数据库
先进制造技术
1
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
3
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
先进制造技术 第一章 先进制造技术概论
-16-
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。
-14-
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
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。
-14-
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
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使用自动仓库的优势：降低仓储成本、提高保管质量、增强市场响应能力、 有利于环境保护。
⑦机器人
物流中应用机器人可用于装卸工件、传输物料等
三、信息域活动
处在信息化时代的制造业及制造系统将会最大限度的“数字化”，信息域活 动亦可认为是数字化活动。
1. 设计过程的信息域活动 ①设计的概念
什 么 是 设 计？
加工 物流 信息流
三域
一、加工域活动
加工域活动是指直接改变零件形状、尺寸和性能的行为活动（工艺过程）， 是制造行为的基础域活动。
1. 机械制造技术的主要类别
立体光刻SLA 增
分层实体制造LOM 量
选择性激光烧结SLS 制
熔融沉积成形FDM 造
其它
使用激光照射光敏树脂固化成形 使用激光或刀片切割粘性层片层叠成形 使用激光烧结粉末材料成形 将热塑料通过喷嘴挤出后固化成形 其它成形方式
这一类的技术涉及生物技术、生命科学、 材料科学等多学科领域，是目前最前沿 的技术领域之一，也是研究最为活跃的 领域之一。
在硅基板上定向生长的碳纳米管
用48个铁原子排列在铜表 面上形成一个圆形围栏
纳米小车
纳米机器人
纳米差分齿轮
纳米泵
2. 机械制造技术发展的主要特点
传统加工 减材加工 制造死物
他成形
五、大量定制
电子商务的发展使数字化定制生产不仅变得必要，而且也成为可能。
大量定制（mass customization, MC）是21世纪的先进生产模式，它将定制生 产与大量生产有机结合起来，在满足用户个性化需求的同时，保持较低的生产成 本与较短的交货期。
1. 大批量生产与大量定制生产方式的对比
核心 目标
2. 大量定制生产的理论和方法
大量定制生产是把多品种单件小批生产与大批量生产的优点集中起来，解 决多品种单件小批生产与大批量生产的缺点，适应现代市场经济的发展。大体上 说，大规模定制生产主要是基于以下理论和方法得以实现其目标的，如下图。
大批量生产 ①批量大，品种少； ②效率高，成本低。
融合
单件小批生产 ①批量小，品种多； ②效率低，成本高。
应用虚/实集成加工单元的优点是避免机床碰撞、消除零件试切、缩短生产 周期、延长刀具寿命、提高生产率、增强竞争能力。
应用 实例
四、可持续制造
资源、环境和人口是当今全球关注的三大热点问题。可持续发展已被公认为 21世纪的生产发展模式。
可持续发展是指既能满足社会当前的需求，又不危及子孙后代满足其需求的 一种发展模式。
制造企业的管理信息可分为三大类：
人力资源管理
企
业
财务管理
管
理
物业资源管理
人事管理
人力资源管理
人
力
培训计划
资
绩效评估
源
管
报酬管理
理
人力资源测评
……
总定资产管理
管
理
成本管理
……
销售管理 采购管理
库存管理
物
业
计划管理
资
车间管理
源
管
制造技术管理
理
质量管理
设备管理 ……
四、先进制造技术的内涵与特征
关键特性
大批量生产方式
通过稳定的可控制的市场得到高的效益 获得较低的生产成本，满足大多数人的需要
稳定的需求 大的、单一种类的市场 低成本、相同质量的产品和服务 很长的产品开发周期 长的产品生命周期
大量定制生产方式（MC）
通过柔性和快速反应使产品多样化和定制化 提供足够多的产品和服务，以满足用户个性化的 需求，并能使用户承担得起 变化的需求 不同类的产品，分化的市场 低成本、高质量的定制化产品和服务 短的产品开发周期 短的产品生命周期
2. 生态型制造模式
所谓生态型制造模式就是在制造过程中对环境影响小，且资源消耗少的生产 模式。
3. 可持续制造工厂
可持续制造工厂的建立，各个国家都仍处在探索之中。它与传统工厂相比应 具有这样一些特点：它是建立在高科技基础上面向21世纪的，能极大地减少制造 过程中对环境的冲击，能最有效地使资源得到利用。
减
切削加工
量
电火花加工
制
电化学加工
造
其它
等
轧制
量
板料成形
制
挤压
造
锻造
通过去除材料，获得具有一定形状、 尺寸和性能的零件。
这一类别的制造方法，仍是目前机 械制造中应用最为普遍的。
热轧、冷轧 如弯曲、拉延、翻边等 通过模具挤压成形 通过塑性变形，形成所需要的毛坯
相
铸造
变
注塑成形
过
热处理
程
将熔化的金属注入铸型中凝固成形 将熔融的塑料注入模腔成形 通过热处理改变材料的性能
②连续输送装置
连续输送装置是用来将物料沿固定路线连续移动的装置。如带式输送系统、 槽式输送系统、辊子输送系统、随行夹具返回装置等。
③吊车和卷扬机
吊车和卷扬机是高架设备，可在有限范围内间歇地移动物品，如行车、悬 臂吊、卷扬机等。
④运货车
手推车或机动车能沿可变线路移动物料，如手推车、叉车、电瓶车等。
可持续发展 技术、知识
很高 很低 纳米技术 智能化、自动化
短 柔性 工序集中 微观
二、加工工艺系统
在机械加工中，由机床、夹具、工件和刀具组成的系统称为工艺系统 （machining complex）。随着制造模式的变化工艺系统的构成也有了新的变化 （如图所示）。在虚拟制造中整个工艺系统都存在于计算机系统中。
在规定的时间内 （At the right time）
规定的地点 （In the right place）
客户
合适的价格
以需要的数量
（At the right price） （In the right quantity）
3. 物流域活动的主要装备
①夹具
夹具是用来对工件进行定位和夹紧的，这一过程称为安装或装夹。夹具的 发展方向是高精、高效、模块、组合、通用、经济。
特种加工 增材加工 制造活物
自成形
3. 先进制造技术的发展趋势
4. 大制造的涵义
由下图可知，制造已不仅仅指基本制造功能，还包含市场分析、生产计划、 营销、服务等功能，这就是所谓的大制造的涵义。
网络经营 管理决策
系统
CAPP
机床 量仪
产品
人/组织机 构
刀具 工具
生产管 理局网
外网
门户网站
CAD/CA M/CAE
经济效益 规模效益、价格 自然资源、劳动、设备
低 高 机械加工技术 手工、机械、生产线 长 刚性 分散 宏观
以人为本 等量制造比例加大 经济效益、社会效益 质量、市场响应速度
信息、资本 较高 较低
信息、机电一体化技术 自动化 较短 柔性
倾向于工序集中 宏观
以环境为本 增量制造比例加大
生态效益、社会效益、经济效益
可持续发展的程度可用人口、物质生活水平及环境效率来定量描述：
环境负担
人口
GDP
人口
环境负担
GDP
其中：GDP/人口是指每个人平均享有的GDP，即人的物质生活水平；环境 /GDP表示环境效率，即产生一份GDP消耗的环境资源。
要实现可持续制造，需要着重解决如下问题。
1. 资源传递的延伸技术
通过再造工程延长机器、工具、零件等的传递周期，通过资源循环利用及废 弃物再利用，使资源得到充分利用，减少对环境的冲击。
先进制造技术
先进制造技术
绪论
一、本门课程的作用
二、制造业涉及的主体功能
三、本课程的有关说明
1. 学时
本课程教材总学时大约45学时，课堂讲授30学时。
2. 特点
本门课程的特点可归纳为：新、多、杂、变几个字。 新是指本课程的内容大都是近10余年发展起来的技术。多和杂是指本课程 内容多而且庞杂，结构不是十分清晰。变是指随着制造技术的发展，本教材中的 一些内容，甚至是概念都有可能发生变化。 基于上述特点，同学们除了进行课堂学习之外，还需要进行适当时间的自 学，并要不断地了解先进制造技术新的发展。
图
程
序
伺服驱动
Z轴
加工过程信息域的活动还包括虚拟加工中的数字化仿真与分析。
3. 物流过程的信息域活动
物流过程的信息域活动，包括对传输装置数量与布局的信息、被传输物料信 息、经济效益信息等的监控与管理。具体内容如下：
系统布局及设 备、人员配备
物流设备的类型、数量及布局；自动化中央 仓库的类型、库容及布局
先进制造技术（Advanced manufacturing technology, AMT）尚无统一的定 义，一般可以认为：AMT是制造业不断吸收机械、电子、信息、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 用及服务乃至回收的全过程的新的制造技术的总称。
AMT的主要特征是：
2. 加工过程的信息域活动
加工过程就是将设计对象物化的过程，在这一过程中，会产生大量诸如力、 热、变形、误差等物理信息。对这些信息进行采集、处理和控制的过程就是加工 过程信息域的活动。
CNC技术是目前最主要的先进制造设备，其原理如下图所示：
编
伺服驱动
X轴
零 件
手工
制 零
设
件 加
CNC
伺服驱动
Y轴
计 自动 工
二、物流域活动
物流是物料的流动。物流按物料的性质不同分为工件流、工具流和配套流三 种。
1. 物流的概念
工件流 工具流 配套流
由原材料、半成品、成品构成 由刀具、夹具等构成 由托盘、辅助材料、备件等构成
2. 物流的发展趋势
物流的5个“优”（right）服务：
⑦机器人
物流中应用机器人可用于装卸工件、传输物料等
三、信息域活动
处在信息化时代的制造业及制造系统将会最大限度的“数字化”，信息域活 动亦可认为是数字化活动。
1. 设计过程的信息域活动 ①设计的概念
什 么 是 设 计？
加工 物流 信息流
三域
一、加工域活动
加工域活动是指直接改变零件形状、尺寸和性能的行为活动（工艺过程）， 是制造行为的基础域活动。
1. 机械制造技术的主要类别
立体光刻SLA 增
分层实体制造LOM 量
选择性激光烧结SLS 制
熔融沉积成形FDM 造
其它
使用激光照射光敏树脂固化成形 使用激光或刀片切割粘性层片层叠成形 使用激光烧结粉末材料成形 将热塑料通过喷嘴挤出后固化成形 其它成形方式
这一类的技术涉及生物技术、生命科学、 材料科学等多学科领域，是目前最前沿 的技术领域之一，也是研究最为活跃的 领域之一。
在硅基板上定向生长的碳纳米管
用48个铁原子排列在铜表 面上形成一个圆形围栏
纳米小车
纳米机器人
纳米差分齿轮
纳米泵
2. 机械制造技术发展的主要特点
传统加工 减材加工 制造死物
他成形
五、大量定制
电子商务的发展使数字化定制生产不仅变得必要，而且也成为可能。
大量定制（mass customization, MC）是21世纪的先进生产模式，它将定制生 产与大量生产有机结合起来，在满足用户个性化需求的同时，保持较低的生产成 本与较短的交货期。
1. 大批量生产与大量定制生产方式的对比
核心 目标
2. 大量定制生产的理论和方法
大量定制生产是把多品种单件小批生产与大批量生产的优点集中起来，解 决多品种单件小批生产与大批量生产的缺点，适应现代市场经济的发展。大体上 说，大规模定制生产主要是基于以下理论和方法得以实现其目标的，如下图。
大批量生产 ①批量大，品种少； ②效率高，成本低。
融合
单件小批生产 ①批量小，品种多； ②效率低，成本高。
应用虚/实集成加工单元的优点是避免机床碰撞、消除零件试切、缩短生产 周期、延长刀具寿命、提高生产率、增强竞争能力。
应用 实例
四、可持续制造
资源、环境和人口是当今全球关注的三大热点问题。可持续发展已被公认为 21世纪的生产发展模式。
可持续发展是指既能满足社会当前的需求，又不危及子孙后代满足其需求的 一种发展模式。
制造企业的管理信息可分为三大类：
人力资源管理
企
业
财务管理
管
理
物业资源管理
人事管理
人力资源管理
人
力
培训计划
资
绩效评估
源
管
报酬管理
理
人力资源测评
……
总定资产管理
管
理
成本管理
……
销售管理 采购管理
库存管理
物
业
计划管理
资
车间管理
源
管
制造技术管理
理
质量管理
设备管理 ……
四、先进制造技术的内涵与特征
关键特性
大批量生产方式
通过稳定的可控制的市场得到高的效益 获得较低的生产成本，满足大多数人的需要
稳定的需求 大的、单一种类的市场 低成本、相同质量的产品和服务 很长的产品开发周期 长的产品生命周期
大量定制生产方式（MC）
通过柔性和快速反应使产品多样化和定制化 提供足够多的产品和服务，以满足用户个性化的 需求，并能使用户承担得起 变化的需求 不同类的产品，分化的市场 低成本、高质量的定制化产品和服务 短的产品开发周期 短的产品生命周期
2. 生态型制造模式
所谓生态型制造模式就是在制造过程中对环境影响小，且资源消耗少的生产 模式。
3. 可持续制造工厂
可持续制造工厂的建立，各个国家都仍处在探索之中。它与传统工厂相比应 具有这样一些特点：它是建立在高科技基础上面向21世纪的，能极大地减少制造 过程中对环境的冲击，能最有效地使资源得到利用。
减
切削加工
量
电火花加工
制
电化学加工
造
其它
等
轧制
量
板料成形
制
挤压
造
锻造
通过去除材料，获得具有一定形状、 尺寸和性能的零件。
这一类别的制造方法，仍是目前机 械制造中应用最为普遍的。
热轧、冷轧 如弯曲、拉延、翻边等 通过模具挤压成形 通过塑性变形，形成所需要的毛坯
相
铸造
变
注塑成形
过
热处理
程
将熔化的金属注入铸型中凝固成形 将熔融的塑料注入模腔成形 通过热处理改变材料的性能
②连续输送装置
连续输送装置是用来将物料沿固定路线连续移动的装置。如带式输送系统、 槽式输送系统、辊子输送系统、随行夹具返回装置等。
③吊车和卷扬机
吊车和卷扬机是高架设备，可在有限范围内间歇地移动物品，如行车、悬 臂吊、卷扬机等。
④运货车
手推车或机动车能沿可变线路移动物料，如手推车、叉车、电瓶车等。
可持续发展 技术、知识
很高 很低 纳米技术 智能化、自动化
短 柔性 工序集中 微观
二、加工工艺系统
在机械加工中，由机床、夹具、工件和刀具组成的系统称为工艺系统 （machining complex）。随着制造模式的变化工艺系统的构成也有了新的变化 （如图所示）。在虚拟制造中整个工艺系统都存在于计算机系统中。
在规定的时间内 （At the right time）
规定的地点 （In the right place）
客户
合适的价格
以需要的数量
（At the right price） （In the right quantity）
3. 物流域活动的主要装备
①夹具
夹具是用来对工件进行定位和夹紧的，这一过程称为安装或装夹。夹具的 发展方向是高精、高效、模块、组合、通用、经济。
特种加工 增材加工 制造活物
自成形
3. 先进制造技术的发展趋势
4. 大制造的涵义
由下图可知，制造已不仅仅指基本制造功能，还包含市场分析、生产计划、 营销、服务等功能，这就是所谓的大制造的涵义。
网络经营 管理决策
系统
CAPP
机床 量仪
产品
人/组织机 构
刀具 工具
生产管 理局网
外网
门户网站
CAD/CA M/CAE
经济效益 规模效益、价格 自然资源、劳动、设备
低 高 机械加工技术 手工、机械、生产线 长 刚性 分散 宏观
以人为本 等量制造比例加大 经济效益、社会效益 质量、市场响应速度
信息、资本 较高 较低
信息、机电一体化技术 自动化 较短 柔性
倾向于工序集中 宏观
以环境为本 增量制造比例加大
生态效益、社会效益、经济效益
可持续发展的程度可用人口、物质生活水平及环境效率来定量描述：
环境负担
人口
GDP
人口
环境负担
GDP
其中：GDP/人口是指每个人平均享有的GDP，即人的物质生活水平；环境 /GDP表示环境效率，即产生一份GDP消耗的环境资源。
要实现可持续制造，需要着重解决如下问题。
1. 资源传递的延伸技术
通过再造工程延长机器、工具、零件等的传递周期，通过资源循环利用及废 弃物再利用，使资源得到充分利用，减少对环境的冲击。
先进制造技术
先进制造技术
绪论
一、本门课程的作用
二、制造业涉及的主体功能
三、本课程的有关说明
1. 学时
本课程教材总学时大约45学时，课堂讲授30学时。
2. 特点
本门课程的特点可归纳为：新、多、杂、变几个字。 新是指本课程的内容大都是近10余年发展起来的技术。多和杂是指本课程 内容多而且庞杂，结构不是十分清晰。变是指随着制造技术的发展，本教材中的 一些内容，甚至是概念都有可能发生变化。 基于上述特点，同学们除了进行课堂学习之外，还需要进行适当时间的自 学，并要不断地了解先进制造技术新的发展。
图
程
序
伺服驱动
Z轴
加工过程信息域的活动还包括虚拟加工中的数字化仿真与分析。
3. 物流过程的信息域活动
物流过程的信息域活动，包括对传输装置数量与布局的信息、被传输物料信 息、经济效益信息等的监控与管理。具体内容如下：
系统布局及设 备、人员配备
物流设备的类型、数量及布局；自动化中央 仓库的类型、库容及布局
先进制造技术（Advanced manufacturing technology, AMT）尚无统一的定 义，一般可以认为：AMT是制造业不断吸收机械、电子、信息、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 用及服务乃至回收的全过程的新的制造技术的总称。
AMT的主要特征是：
2. 加工过程的信息域活动
加工过程就是将设计对象物化的过程，在这一过程中，会产生大量诸如力、 热、变形、误差等物理信息。对这些信息进行采集、处理和控制的过程就是加工 过程信息域的活动。
CNC技术是目前最主要的先进制造设备，其原理如下图所示：
编
伺服驱动
X轴
零 件
手工
制 零
设
件 加
CNC
伺服驱动
Y轴
计 自动 工
二、物流域活动
物流是物料的流动。物流按物料的性质不同分为工件流、工具流和配套流三 种。
1. 物流的概念
工件流 工具流 配套流
由原材料、半成品、成品构成 由刀具、夹具等构成 由托盘、辅助材料、备件等构成
2. 物流的发展趋势
物流的5个“优”（right）服务：