先进制造技术及发展

1、 先进制造技术及发展先进制造技术概述21世纪科学技术发展的总趋势中国制造业成就及其重大意义中国制造业成就及其重大意义2 21 3 34 4制造业面临的竞争和挑战制造业面临的竞争和挑战制造技术的发展制造技术的发展制造的概念5 5先进制造技术先进制造技术6 61.1 1.1 制造概念制造概念制造（Manufacturing):是人类所有经济活动的基石，是人类历史发展和文 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 ，planning， production， quality assurance， management and marketing of the products of the manufacturing industries。1、制

2、造 制造技术（制造技术（Manufacturing Technology)Manufacturing Technology)按照人们所需的目的，运用知识和技能，利 用客观物资和工具，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 1.2 制造系统制造系统制造系统是制造业的基本组成实体。n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。n 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 。n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。2.1 2.1 制造创造了人类制造创造了人类 2.2 制造业发展历程 2.3

3、 制造业发展的教训 2.4 制造业是产业革命的生力军2、制造技术的发展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。 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。”2.1 制造业创造了人类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。 3）柔性化、集成化、智能化和网络化

4、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2.2 制造业发展的历程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。 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-高新技术产业革命 1）产业

5、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 。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1730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

6、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） 科学物质科学生命科学 技术信息技术生物技术纳米技术3.4 二十一世纪改变人类的科学与技术从科学到技术发明科学发明年份技术发明年份孕育过程(年） 电磁感应原理1831发电机187241内燃机原理1862汽油内燃机188321 电磁波通讯原理1895公众广播电台192126 喷气推进原理1906喷气发动机193529 雷达原理1925制出雷达193510 青霉素原理1928制出青霉素194315 铀核裂变1938制出原子弹19457 发现半导体1948半导体收音机19546 集成电路设计思想1952单片集成电路19597 光纤通信原理1966光纤电缆19704 无线移动通信设想1974蜂窝移动电话19784 多媒体设想1987多媒体电脑19914 新一代设计芯片90年

7、代新一代芯片90年代1.520世纪改变世界的重要机电产品序产品发明时间（年）发明者 1汽车1885/1903德国奔驰/美国福特2飞机1903美国莱特兄弟 3火箭1903俄国齐奥尔科夫斯基 4电冰箱1917美国 5电影机1919/36德国福格特 6电视机1927/40美国贝尔 7喷气发动机1937英国惠特尔 8原子弹1945美国 日本 9计算机1946美国 莫切利埃克特 10晶体管1948美国肖克利 11核电站1951美国 12数控机床1951美国MIT 13氢弹1952美国特勒20世纪改变世界的重要机电产品序产品发明时间（年）发明者 14机器人1954美国戴沃尔15人造卫星1957苏联 16宇宙飞船1961苏联加加林 17飞船登月1969美国阿波罗 18载人航天飞机1977美国 19磁悬浮列车1965日本 时速400500公里/时 20光纤通信设备1968美国 21芯片1971/1999美国intel 950万晶体管/片 22扫描隧道显微镜1986日本工业技术院 23掌上电脑1992美国APPLE newton 24手机90年代初美国 25信息高速公路1993美国 national i

8、nformation infrastruture （Nii）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。 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。 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

9、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。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%。 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。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。5.1 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5、先进制造技术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.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 标准和框架数据标准工艺标准接口框架产品定义和标准检验标准 机床和工具技术 传感器和控制技术 质量管

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