1.1制造业和先进制造技术
先进制造技术概述(PDF 47页)
制造业
制造业是将制造资源，包括物料、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和社会 使用和利用的工业产品或生活消费品的行业。制造业是所 有与制造有关的企业群体的总称。
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1.1.1 制造与制造技术
表1.1 我国制造业的分类
序号
行业名称
序号
行业名称
13 农副食品加工业
28 化学纤维制造业
14 食品制造业
29 橡胶制品业
15 饮料制造业
30 塑料制品业
16 烟草制造业
31 非金属矿物制品业
17 纺织业
32 黑色金属冶炼及压延加工业
18 纺织服装、鞋、帽制造业
33 有色金属冶炼及压延加工业
车身装配
油漆
内部装饰
锻造
热处理
机械加工
变速箱装配
熔化
自动线
造型
浇铸 油漆 机械加工 热处理 压铸
发动机装配 发动机试验
பைடு நூலகம்
底盘装配
驱动桥装配
轮胎装配
车身安装 最后试验
图1-5 汽车生产物流示意图
11
1.1.2 制造系统
程序特性 程序 —— 一系列按时间和逻辑安排的步骤 制造系统可视为生产离散型产品的工作程序（图1-6）
19 皮革、毛皮、羽毛（绒）制造业
34 金属制品业
20 木材加工及木、竹、藤、棕、草制造业
35 通用设备制造业
21 家具制造业
36 专用设备制造业
22 造纸及纸制品业
先进制造第1章
销售收入 金 额
产品价格
利润
时间
AMS
1.4 产品全生命周期
1.4.3 产品全生命周期
（1）概念：从市场分析，产品计划、设计、工艺、制造、 销售、使用直到报废全过程。 自然环境 （2）各阶段
——产品计划：市场调研（客户需求分析） ——产品设计：概念设计、功能设计、详细设计 ——产品生产：生产计划、生产控制、生产技术 ——产品销售：销售渠道、营销服务 ——产品使用：售后服务 ——产品报废：再制造
一些新产品的技术水平已达世界领先或先进水平。 沈阳机床集团的电主轴高速卧式加工中心； 沈阳变压器厂的50万伏超高压变压器；
黎明的中国第一台拥有完全知识产权的航空发动机；
沈阳新松机器人的6000米水下机器人； 清华大学研制开发的并联机床； 神舟系列载人飞船成功发射与返回。
AMS
1.3 我国制造业的现状
（2）机械电子制造业的产品
（3）产品的品种与批量
——产品的品种：单品种多品种 ——产品的批量： 大批量：大于1000件，如汽车 中批量：大于100件，如机床 小批量：小于100件，如电厂汽轮机
AMS
1.4 产品全生命周期
1.4.2 产品的市场生命周期的构成
（1）构成：产品从进入市场到推出市场的过程
45%的国民经济收入。
据统计，美国68%的社会财富来自于制造业。 CIRP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%。 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。
AMS
1.3 我国制造业的现状
1.3.1 我国制造业的成就
（1）已成为国家的命脉
1.3.2 我国制造业的问题
（1）制造系统的问题
绪论与第一章制造业与先进技术
1.1.2 制造业的地位和作用
三大产业
农林牧业 工业 （52%） 服务业
农林牧业,工业，服务业
农业、林业、蓄禽业、水产业 制造业（45%）、建筑业、采掘业以 及电力、煤气、水的生产供应业
商业、金融、房地产、经贸等
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
多轴数控机床改进核潜艇性能
航天领域的竞争
航空领域
运十悲剧
1.1.3 21世纪制造业面临的挑战和特征
当前时代
知 识
工业经济时代
工业经济时代
知识经济时代
提高生产率，实现经济增长的驱动器 生产要素：资本和劳动力
知识经济时代
生产要素：知识、资本和劳动力
• 综上所述—— 制造业是国家的战略性产业
高度发达的制造业，是实现工业化的必备 条件
授课方式和评定方法
• 以专题式讲授为主，穿插讨论互动 ； • 以project巩固所学内容 • 平时成绩30%(含考勤、作业、课堂参与度),期末成绩 70%。
第一章 制造业与先进制造技术
1.1 制造业的发展与挑战
1.2 先进制造技术的提出和进展 1.3 先进制造技术的内涵和体系结构
1.1.1 制造与制造业
山东省将设立工业设计发展专项扶持资金
• 山东省将围绕工业调整振兴的10大行业、40个特色产 业和13个新兴产业，选择家电、电子信息、轻工纺织、 装备制造、汽车等优势产业作为工业设计的重点发展 领域，引导国内外具有相关优势专业的著名院所联合 我省重点骨干企业，集中优势科技资源，实施联合攻 关，有计划、有步骤地每年组织实施一批市场前景好、 技术含量高、具有自主知识产权的新产品、新技术、 新工艺等工业设计创新项目，通过创新设计申报专利， 形成具有自主知识产权的国际标准、国家标准和行业 标准，引领行业技术发展，提升产业技术水平。
(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。
制造技术与制造系统
……
➢ 与大、小制造概念相对应，对于制造技术的理解也 有广义和狭义之分。广义理解制造技术涉及生产活动的 各个方面和生产的全过程，制造技术被认为是一个从产 品概念到最终产品的集成活动，是一个功能体系和信息 处理系统。
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1.1.2 制造系统
制造系统结构
经营管理 财务
用
户
市场与销售
、
市
研究与开发
场
与
工程设计
发动机装配 发动机试验
造型
浇铸 油漆 机械加工 热处理 压铸
底盘装配
驱动桥装配
轮胎装配
车身安装 最后试验
图1-5 汽车生产物流示意图
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1.1.2 制造系统
➢ 程序特性 程序 —— 一系列按时间和逻辑安排的步骤 制造系统可视为生产离散型产品的工作程序（图1-6）
生产 技术 信息
产品 设计
产品 设计 信息
第1章 概述
本章要点
制造技术的概念 制造系统 先进制造技术的特点 先进制造技术的体系结构
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精品课程“先进制造技术”
第1章 概述
Introduction
1.1 制造技术与制造系统 Manufacturing Technology and Manufacturing System
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1.1.1 制造与制造技术
➢制造业是将制造资源，包括物料、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和社会 使用和利用的工业产品或生活消费品的行业。制造业是所 有与制造有关的企业群体的总称。
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1.1.1 制造与制造技术
序号 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
先进制造技术复习资料
先进制造技术复习资料前⾔由于全球经济发展需求的快速增长，资源能源价格不断攀升，且在⾼位波动⽣态环境压⼒逐渐加⼤，全球⽓候变化备受关注，ICT技术突飞猛进(Information and Communications Technology，简称ICT，信息通信技术) 信息化、⽹络化、知识化快速发展，经济全球化和全球绿⾊、智能制造的发展趋势不可逆转。
我国经济总量已跃居全球第⼆位，已经成为全球制造⼤国，但是，也付出了巨⼤的资源和环境为代价。
新世纪下，资源环境“瓶颈”约束明显加⼤，关键核⼼技术的⾃主创新能⼒较弱，机械电⼦装备的关键材料和核⼼部件仍受制于⼈。
我国制造业及其产品的物耗、能耗、排放强度较⾼，信息化、智能化⽔平较低，仍然处于全球制造业产业链的中低端。
中国制造业亟需实现由⼤转强的历史跨越，绿⾊、智能制造应成为中国制造业发展的⽅向。
（1）地球上有限的不可再⽣资源决定了⼈类必须⾛⼀条资源节约型的发展之路未来20年，我国制造业如果单纯依靠数量增长，将是能源资源和环境所不能承受的。
因此，我们必须依靠科技进步，采⽤绿⾊制造技术，在提⾼产品质量和附加值的同时努⼒降低能源资源的消耗和排放。
我国的能源资源需求快速增长，总量巨⼤，结构不合理，对外依存度上升，能源利⽤效率较低，单位GDP能耗强度⾼，其中制造业耗能占据较⼤⽐重。
2009年，我国的总体能源利⽤效率为33%，较发达国家低10%左右，我国原油的对外依存度已达54.42%。
从各国的经验看，对外依存度50%是⼀条安全警戒线，预计10 年后将达到64.5%。
（2）地球上有限的⽣态环境承载能⼒决定了⼈类必须⾛⼀条⽣态环境友好、绿⾊低碳、⽆公害、可再⽣循环的制造发展之路可以说，中国制造业总体上仍处于⾼消耗、⾼排放、低综合利⽤率的粗放发展阶段。
我国⼆氧化硫排放量居世界第⼀，制造业是⽬前我国污染物排放⼤国，⼆氧化硫和⼆氧化碳排放分别占86%和37%。
改善⽣态环境必须减少排放、实施源头治理，依靠科技创新，发展绿⾊制造业。
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。
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一、制造业的变革与挑战
1 知识经济条件下以社会、市场、环境和资源为背景的制造业
知 识 经 济 时 代 制 造 业 呈 现 新 特 点
.
产品生命周期缩短 用户需求多样化 大市场和大竞争 交货期成为竞争的第一要素 信息化和智能化 人的知识、素质和需求的变化 环境保护意识的增强与可持续发展
第三节
先进制造技术的内涵和体系结构
内 涵
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、管理、销 售、使用、服务乃至回收的制造的全过程， 以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生 产，提高对动态多变的市场的适应能力和 竞争能力的制造技术的总称。
特 点
CIMS CAD CAM 系统管理 FMS 技 术 质量与可 靠性技术 并 行 工 程 清洁生产 技 术 数 技 控 术 机器人 技 术 FMC IMS
系 统 工 程 及 管 理 科 学
优质、高效、低耗 清洁基础制造技术 （基础技术）
微 电 子 及 计 算 机 应 用 技 术
集成技术
激光等新能源的技术
所有高科技产品只有通过高技术装备方能实现其真正的价值， 变成现实的产品，如IT业，生物产业
二、制造业是高科技产业化的载体与基础
制造业无论何时仍是一切物质生产产业的支柱,在知识经济时代，制造 工业仍将持续存在，而且是不断发展，是永恒的产业。
三、高科技产业的发展促进了先进制造业的发展
如IT产业，信息产业与先进制造业的相互促进关系
2000年中科院在沈阳成立国家先进制造技术基地，2002年
在沈阳浑南开发区建设“先进制造技术AMT产业园” 。
先进制造技术对高技术产业的作用
1.高技术产业的概念及特点
概
念
高技术产业是指依靠高技术研究开发成 果进行高技术产品生产和服务的产业部。 根据高技术产品的类型，可把高技 术产业划分为若干领域，每一领域的高 技术产业都由生产同一类高技术产品的 高技术企业群和管理协调部门按特定方 式组成。
我国制造业的现状
产值名列世界第四位； 产值是美国的1/5，日本1/4； 人均劳动生产率：美国的1/25，日本 1/26，德国1/20； 制造业比重：26.5%,美国41.9%,日本 43.6%,德国46.1%; 自主产权产值：26%，美国49%,日本 38%,德国48.5%;
我国先进制造技术的发展状况
(1)以高技术研究开发成果为基础
特 点
(2)高风险
高技术的时效性强，高技术产品更新换 代快，如果不把握好时机，往往导致失败。
(3)高效益
高技术产业生产的高技术产品的附加值 和对传统产业改造的辐射作用及出口创汇， 因而可带来巨大的经济效益
先进制造技术与高技术产业的关系
一、先进制造技术是其他高科技产业的原动力
先进制造技术的前沿
6. 信息技术 7. 满足多层次用户需求的 产品及工艺设计方法 8. 增强型人—机界面 9. 劳动力教育和培训 10. 智能协作系统软件
本章结束
制造工艺技术群
材料生产工艺 加工工艺 连接和装配 测试和检验 环保技术 维修技术
先进制造技术的发展趋势
1.绿色制造将成为21世纪制造业的主流 2.不断现代化的设计技术 3.成形制造技术向精密成形或净成形的方向 发展 4.加工制造技术向超精密、超高速及发展 新一代制造装备的方向发展
先进制造技术的发展趋势
第一章 制造业与先进制造技术
第一节
制造业地位 ：
先进制造技术概述
第一产业为农业；第二产业为工业；第三产业为服务业
制造业生产规模的发展方向:
小批量→少品种大批量→多品种变批量
制造业资源配置的发展方向:
劳动密集→设备密集→信息密集→知识密集
制造技术生产方式的发展方向
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
第二节
先进制造技术的发展
先 进 制 造 技 术 产 生 背 景
社会经济发展背景
消费者需求日趋主题化、个性化和多样化 全球性产业结构调整步伐加快 信息逐渐成为主宰制造业的决定性因素 建立极少产生废料和污染物的工艺或技术系统
科学技术发展背景
可持续发展战略
各国先进制造技术的发展概况
支撑技术群 1.信息技术 接口和通信 数据库 集成框架 软件工程 人工智能 决策支持 3.机床和工具技术 制造基础设施 1.质量管理 3.工作人员培训和教育 5.技术攻取和利用 2.用户、供应商交互作用 4.全局监督和基准评测 2.标准和框架 数据标准 产品定义标准 工艺标准 检验标准 接口框架 4.传感器和控制技术
1995年9月《中共中央关于制定国民经济和社会发展“九五”
计划和2010年远景目标的建议》中明确要大力采用先进制
造技术 ，先进制造技术是一个国家，一个民族赖以昌盛的重 要手段。
《全国科技发展“九五”计划和到2010年长期规划》中明
确将先进制造技术专项列入高技术研究与发展专题 。
在“九五”期间实施一批发展先进制造技术项目。
2.知识经济条件下以社会、市场、环境和资源为背景的制造技术
特点如下：
常规制造工艺的优化 新型（非正规）加工方法的发展 专业、学科间的界限逐渐淡化、消失 工艺设计由经验走向定量分析 信息技术、管理技术与工艺技术紧密结合
3. 二十一世纪制造业面临的六大挑战
（1）快速响应市场能力的挑战—— 全部制造环节并行实现 （2）打破传统经营的组织、地域及时间壁垒的挑战— 技术资源的集成 （3）信息时代的挑战—— 信息向知识的转变 （4）日益增长的环保压力的挑战—— 可持续发展 （5）制造全球化和贸易自由化的挑战—— 可重组工程 （6）技术创新的挑战—— 全新制造工艺及产品的开发
（1）系统性 （2）广泛性 （3）集成性 （4）动态性 （5）实用性
强调实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产 最终目标是要提高对动态多变的产品市场的适应 能力和竞争能力
先进制造技术的体系结构
1.AMST多层次先进制造技术体系结构
新型产业及市场需求带动 （重大装备、高新技术产业、社会协调发展）
5. 新型加工方法以及复合工艺的不断发展 6. 应用快速原型制造技术的快速制造技术 得到迅速发展和应用 7. 虚拟技术将广泛应用 8. 工艺模拟技术的迅速发展 9. 技术创新将成为21世纪企业竞争的焦点
先进制造技术的前沿
1. 2. 3. 4. 5.
可重组制造系统 无浪费工艺 新材料工艺 生物制造技术 企业建模和仿真
新材料技术
AMST体系结构—
三个层次
第一层次 优质、高效、低耗、清洁基础制造技术 第二层次 新型的制造单元技术 第三层次
先进制造集成技术
2.FCCSET先进制造技术体系结构
主体技术群 面向制造的设计技术群
1产品、工艺设计 计算机辅助设计 工艺过程建模和仿具 工艺规程设计 系统工程集成 工作环境设计 2快速成形技术 3.并行工程
美国的先进制造技术计划和制造技术中心计划
日本的政策和智能制造技术计划
欧共体的EREKA计划、ESPRIT计划和BRITE计划 韩国的高级先进技术国家计划
工业化国家先进制造技术的发展战略
美国－－领先地位 （财富的68%来自制造业） 日本－－蓬勃兴起----IMS 西欧－－寻求与美日的抗衡途径 中国－－积极发展先进制造业