先进制造技术及发展

21
22 23 24
芯片
扫描隧道显微镜 掌上电脑 手机
1971/1999
1986 1992 90年代初
美国intel
美国APPLE 美国
950万晶体管/片
newton
日本工业技术院
25
信息高速公路
1993
美国 national information infrastruture （Nii）
4、中国制造业的成就及其重大意义
3.4 二十一世纪改变人类的科学与技术
科学 技术
物质科学
生命科学
信息技术
生物技术
纳米技术
从科学到技术发明
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 年份 1831 1862 1895 1906 1925 1928 1938 1948 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 年份 1872 1883 1921 1935 1935 1943 1945 1954 孕育过程(年） 41 21 26 29 10 15 7 6
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。
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 主 体 技 术 群
信息技术 接口技术 集成技术 人工智能
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。
• 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。
6
7 8 9
电视机
喷气发动机 原子弹 计算机
1927/40
1937 1945 1946
美国贝尔
英国惠特尔 美国 美国 美国 美国MIT 美国特勒 日本 莫切利埃克特
10
11 12 13
晶体管
核电站 数控机床 氢弹
1948
1951 1951 1952
美国肖克利
20世纪改变世界的重要机电产品
序 14 15 16 17 18 19 20 机器人 人造卫星 宇宙飞船 飞船登月 载人航天飞机 磁悬浮列车 光纤通信设备 产品 发明时间（年） 1954 1957 1961 1969 1977 1965 1968 美国戴沃尔 苏联 苏联加加林 美国阿波罗 美国 日本 美国 时速400～500公里/时 发明者
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）
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
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。
3）柔性化、集成化、智能化和网络化的现代 制造技术
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
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.
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。
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
1952
1966 1974 1Biblioteka 87 90年代单片集成电路
光纤电缆 蜂窝移动电话 多媒体电脑 新一代芯片
1959
1970 1978 1991 90年代
7
4 4 4 1.5
20世纪改变世界的重要机电产品
序 1 2 3 4 5 汽车 飞机 火箭 电冰箱 电影机 产品 发明时间（年） 1885/1903 1903 1903 1917 1919/36 美国莱特兄弟 俄国齐奥尔科夫斯基 美国 德国福格特 发明者 德国奔驰/美国福特
标准和框架 产品定义和标准 数据库 数据标准 检验标准 软件工程 工艺标准 机床和工具技术 决策支持 接口框架 传感器和控制技术 全国监督和基准评测 技术获取和利用
2、制造技术的发展
2.1 2.2 2.3 2.4 制造创造了人类 制造业发展历程 制造业发展的教训 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。 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。”
先进制造技术及发展
先进制造技术—概述
1 制造的概念 2 制造技术的发展
3
4 5
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 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 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。
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。
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。