先进制造的基本概念
先进制造业
一、什么是先进制造业?“先进制造业”是近年来伴随世界工业化进程的新趋势出现的一个比较新的经济概念。
所谓先进制造业，是相对于传统制造业而言的。
先进制造业是相对于传统制造业而言，指制造业不断吸收电子信息、计算机、机械、材料以及现代管理技术等方面的高新技术成果，并将这些先进制造技术综合应用于制造业产品的研发设计、生产制造、在线检测、营销服务和管理的全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，即实现信息化、自动化、智能化、柔性化、生态化生产，取得很好经济收益和市场效果的制造业总称。
技术的先进性。
从超微观即企业内部的角度看，先进制造业首先表现为技术的先进性，是一个能够不断进行技术创新的先进技术体系。
先进制造技术渗透到制造业企业的研发、设计、生产、管理、营销的各个环节，引发了制造业生产方式和管理模式的深刻变革。
先进制造技术是推动先进制造业发展的关键。
正是依托了先进制造技术，先进制造业才能够实现全球化、网络化、敏捷化、虚拟化、智能化和环保化生产。
生产模式的先进性。
从微观即企业整体的角度看，先进制造业表现为生产模式的先进性，是一种能够适应市场变化、不断优化企业内部资源配置，并能兼顾生态环境和社会利益的高效生产体系。
先进制造模式决定着企业具体配置各种生产要素的方式和效率，也有效促进了企业与市场、社会、生态环境之间的良性互动。
营销网络组织的先进性。
从中观即产业体系的角度看，先进制造业表现为营销网络组织的先进性，是一种以产业链为主干、集群化为依托的网络化市场组织。
先进制造业是以现代生产性服务业和发达的市场网络为支撑的。
先进制造业内部各产业部门、各企业之间存在着密切的联系，需要对价值链上的活动进行整合与协同，形成供应链联盟和产业集群，从而组成高效率的市场网络系统。
先进制造业就是广泛应用先进制造技术、采用先进制造模式、拥有先进市场网络组织的工业生产系统。
从理论上说，在制造业内部各行业中，只要在技术、生产模式和市场网络三个方面同时具有先进性的产业，都可以认定为先进制造业。
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
先进制造业的内涵及范围
先进制造业的内涵及范围（1）先进制造业的内涵20世纪90年代，就已诞生了“先进制造业”的概念，后来这一概念及其相关领域逐渐引起世界各国的关注。
德国“工业4.0”发展概念的提出，以及美国发布《先进制造业国家战略计划》和日本的《制造业白皮书》等，先进制造业的内涵正不断充实和完善，产业的主导地位也逐渐在国际竞争市场显现。
先进制造业作为一个还正在逐渐发展的领域，学术界对其还尚未形成一个明确的概念认知。
但通过众多学者对先进制造业特征的全面分析，先进制造业的定义从狭义的“拥有先进技术的制造业”逐渐发展成为一个多维度、系统性的概念。
最初，先进制造业的概念围绕先进技术展开，先进制造业的典型特征就是利用当前的新兴科学技术作为主要发展手段，因此在对先进制造业的内涵概括时，都将技术的先进性作为重要前提。
1992年，美国政府率先指出先进制造技术在先进制造业定义中的重要地位。
此后逐渐在学术界也纷纷将“先进技术”作为定义先进制造业的关键词，Hassan Barau Singhry、Jin等认为先进制造业的显著特征是运用新兴技术、前沿生产方法等先进技术手段进行制造技术改革。
窦子欣与孙延明等人也将先进制造的关键锁定在先进生产技术的应用性上。
在此基础上，有研究者提出先进制造业的先进技术不应该是只局限于生产领域的单一技术，面临不断加剧的市场挑战，更应该是作用于从研发设计到生产销售整个流程中的综合技术能力。
因此，Zair、Gules指出先进制造技术是围绕计算机技术为中心的技术集合，包含辅助设计、生产以及管理等能力。
以上关于先进制造业的内涵及定义的研究都十分重视先进技术的应用，然而，现阶段国家的发展战略和制造业转型升级目标都为先进制造业提出了更为严格、全面的发展要求，一味地追求“技术先进性”已不能全面概括先进制造企业的内涵特征，也无法满足如今我国的未来产业规划。
因此，有不少学者在定义先进制造业时，认为先进制造业不应只包含技术先进性。
尤其是随着社会现代化水平逐步提高，制造业的组织管理和可持续发展能力都面临更大的挑战。
先进制造技术名词解释
制造：分为狭义制造和广义制造狭义制造：又称为小制造，指产品的制作过程广义制造：又称为大制造,指产品的全生命周期过程制造系统:制造作为一个系统,由若干个具有独立功能的子系统构成，各功能子系统相互联系又相互制约,形成一个有机的整体,从而实现从用户订货到产品发送的生产全过程CAD——计算机辅助设计是一种利用计算机支持设计者进行快速、高效、高质量、低成本，方便的完成产品设计任务的现代化设计技术CAPP——计算机辅助工艺过程设计是指用计算机辅助编制零件的机械加工工艺规程CAM-—计算机辅助制造，它是按照零件形状及CAPP生成的数控代码进行数控加工，并考虑刀具补偿等进行的后处理以及加工进程的动态仿真、机器人的在线控制等RE——反求工程，是指以已有产品为基础，进行消化、吸收并进行创新改进，使之成为新产品，之一种开发模式即所谓的反求工程CE——并行工程,是对产品及其相关过程(包括制造过程和支持过程）进行并行、一体化设计的一种系统化工作模式FMS——柔性制造系统是指至少由两台机床、一套具有高度自动化的物料运储系统和一套计算机控制系统所组成的制造系统，通过简单改变软件程序便能制造出多种零件中任何一种零件CIM—-计算机集成制造,是用计算机通过信息集成、过程集成、企业集成实现现代化的生产制造，求得企业的总体效益的一种先进制造理念VM——虚拟制造，是虚拟现实技术和计算机仿真技术在制造领域的综合发展及应用，是实际制造过程在计算机上的应用。
虚拟制造是利用计算机技术对制造过程的各个环节集成在三维动态的仿真模型之上,实现从设计技术到制造技术等各个方面的模拟和仿真RM——可重构制造，是按规划和设计规定的变化,利用子系统、模块或构件的重排、更替、剪裁和革新等手段，对产品或系统进行重新组态，快速实现过程更替与系统功能改变,迅速变换系统的输出、输入和能力，以快速响应市场变化的能力。
LP——精益生产，是指以整体优化的观点，以社会需求为依据，以发挥人的因素为根本，有效配置和合理使用企业资源，最大限度地为企业谋求利益的一种新型生产方式JIT—-准时生产，是一种追求无库存或库存最小，排除一切可能的浪费，而获得最大利润的一种生产方式。
制造技术知识归纳总结
制造技术知识归纳总结制造技术是现代工业生产中不可或缺的关键领域之一。
在制造过程中，各种技术的应用起着决定性的作用。
本文将就制造技术的基本概念、分类以及在不同领域中的应用进行归纳总结。
一、制造技术的基本概念制造技术是指将原材料或半成品转化为成品的过程，包括一系列的方法、工具和设备。
制造技术以生产效率的提高、质量的提升以及成本的控制为目标，通过创新和改进不断推动生产工艺的发展。
二、制造技术的分类1.传统制造技术传统制造技术是指在过去几十年中被广泛应用的技术方法，包括加工、成型、焊接等工艺。
这些技术在生产中运用广泛，但效率相对较低，无法满足现代制造业对高效、精密生产的需求。
2.先进制造技术先进制造技术是指利用最新的科学技术手段和工艺方法来提高生产效率和产品质量的技术。
例如，数控加工技术、激光切割技术、三维打印技术等，这些技术的应用使得生产过程更加自动化、智能化，提高了生产效率和产品质量。
三、制造技术在不同领域中的应用1.汽车制造业汽车制造业是制造技术应用最广泛的领域之一。
制造技术在汽车制造过程中扮演着至关重要的角色，包括设计、加工、组装等环节。
例如，数控机床用于轿车零部件的精确加工，激光焊接技术用于车身焊接，机器人应用于生产线上的装配工作。
2.航空航天工业航空航天工业是对产品精度和质量要求极高的行业，制造技术在其中发挥着重要的作用。
先进的加工技术、金属材料热处理技术以及复合材料的制造技术都为航空航天工业提供了有力支持，确保了产品的高精度和高强度。
3.电子行业电子行业的制造技术主要集中在电子元器件的制造过程中。
例如，半导体制造技术、电路板制造技术等，这些技术的进步使得电子产品的体积不断缩小，性能不断提升。
4.新能源行业随着环境保护意识的增强，新能源行业得到了广泛关注。
先进的制造技术在太阳能电池板、风力发电设备、电动汽车电池等领域的应用，使得新能源产品的生产更加高效、环保。
综上所述，制造技术在现代工业生产中扮演着重要的角色。
先进制造技术绪论PPT49页
先进制造领域的关键技术
集成化技术； 智能化技术； 网络技术； 分布式并行处理技术； 多学科、多功能综合产品开发技术； 虚拟现实技术； 人——机——环境系统技术。
第三节 先进制造技术的现状及发展趋势
发展现状 制造科学已成为多学科交叉的学科
制造技艺→制造技术→制造科学；
制造活动的社会性、制造系统的开放性→制造科学综 合性；
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。
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： 使原材料成为产品而使用的一系列技术的总称
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……
工业的概念
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，制造指第二产业中 除采掘业、电力、燃气及其生产和供应业、 建筑业以外的所有行业。
先进制造技术定义
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竞争能力并取得理想经济效果的 制造技术总称。
第一章 绪论
第一节 先进制造技术及其主要特点 第二节 先进制造技术的构成及分类 第三节 先进制造技术的应用及发展趋势
第一节 先进制造技术及其主要特点
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
先进制造技术课程
先进制造技术课程先进制造技术课程是现代制造业发展的重要支撑，通过系统地学习和掌握这门课程，可以帮助我们更好地理解和应用先进制造技术，提高生产效率和产品质量。
本文将从先进制造技术的概念、应用领域、课程内容以及未来发展趋势等方面进行探讨。
先进制造技术是指在传统制造技术基础上，利用现代科技手段进行改进和创新的技术。
它包括了许多前沿的技术领域，如数字化制造、智能制造、虚拟现实、增强现实等。
通过先进制造技术，可以将传统的制造过程进行数字化和智能化，实现生产过程的高效、灵活和可持续发展。
先进制造技术的应用领域广泛，涵盖了诸多行业。
汽车制造、航空航天、机械制造、电子电器、生物医药等行业都是先进制造技术的重要应用领域。
在汽车制造领域，先进制造技术可以帮助实现智能化生产线、自动驾驶技术和电动汽车技术等；在航空航天领域，先进制造技术可以提高飞机的设计和制造质量，提升安全性和性能。
先进制造技术课程的内容丰富多样，涵盖了许多关键技术和工具。
课程一般包括数字化制造技术、智能制造技术、虚拟现实技术、增强现实技术、材料科学与工程、机器人技术、传感器技术、数据分析与处理等内容。
通过这些课程的学习，可以掌握先进制造技术的基本原理和应用方法，培养学生的创新能力和实践能力。
随着科技的不断进步和制造业的不断发展，先进制造技术也在不断演进和创新。
未来，先进制造技术的发展趋势主要有以下几个方面。
首先，数字化制造技术将进一步推进，实现制造过程的全程数字化和智能化。
其次，虚拟现实和增强现实技术将得到广泛应用，提高制造过程的效率和质量。
再次，机器人技术将得到进一步发展，提高生产线的自动化水平。
最后，材料科学和工程将成为先进制造技术发展的重要支撑，通过研发新材料和新工艺，提升产品的性能和可靠性。
先进制造技术课程是现代制造业发展的重要组成部分。
通过系统地学习和掌握这门课程，可以帮助我们更好地应用先进制造技术，提高生产效率和产品质量。
随着科技的不断进步和制造业的不断发展，先进制造技术也将不断演进和创新，为制造业的发展带来更多机遇和挑战。
先进制造系统的基础理论
复习与提问
面对全球新一轮的工业革命，各国是怎么 应对的？什么是中国制造2025？
导入
二、先进制造系统的基础理论
1. 先进制造系统的基本概念 2. 先进制造系统的组成 3. 先进制造系统的运行及控制原理
1. 先进制造系统的基本概念
1.1 几个基本概念 1）系统
系统（system）是具有特定功能的、由若干相互联系 的要素组成的一个整体。
②早期CIMS广泛应用的递阶式控制；
③随着人工智能和信息技术发展的分布式控制。
3.4 AMS的控制方式
（1）三种控制方式的比较
a）
b）
c）
制造系统的三种控制方式结构示意图
a）集中式控制 b）递阶式控制 c）分布式非等级控制
□表示控制单元；○表示被控制的制造实体（如CNC机床、自动
小车、装卸机器人）；□与○之间的连接线表示控制关系
3.3 生产控制
2. 生产过程控制
过程控制的主要功能是：执行调度控制级发出的调度 命令，控制物流系统、加工系统等子系统的协调运行，最 终完成制造系统的控制任务。
3.4 AMS的控制方式
制造系统的几种控制方式
为了实现对生产活动的有效控制，适应组织管理方式的 发展，制造系统的控制方式经历的过程是：
①19世纪后期的集中式控制；
6）反馈 制造系统在整个运行过程中，其输出状态的信息总是
不断反馈到各个环节中，从而实现产品生命周期中的不断调节、 改进和优化。
2.2 AMS的结构组成
1. AMS的资源结构
微机房 CAD/CAE /CAPP
开发部 图书馆 资料库
人力 采购部 市场部 资源部
财务部 工业工程部
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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
的过程，在企业中主要存在信息流和物流这两种运动过程
，而物流又是受信息流控制的。
“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) • 并行工程 (同步) • JIT (及时)
• 智能制造系统 (智能)
• 敏捷制造 (灵活) • 精益生产 (简化) • 合理化工程 (重组、标准化) • 业务过程重组BPR(重组)
T Q C S F E
现代集成制造技术
并行工程 (Concurrent Engineering，CE)
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
时间 百分比（%)
开发设计工作的重要性
70 60 50
40
30 20 10 0 开发设计 生产准备与 加工 原材料与外 购件的采购 对成本的影响 所需的工时成本 管理和销售
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 质量 产品成本 服务 灵活性 环境 T(time) Q(quality) C(cost) S(service) Ｆ(flexibility) Ｅ(enviroment)
21世纪的先进制造技术
基本概念
1. 21世纪的产品特点 2. 21世纪制造企业的环境 3. 现代集成制造技术
目前对先进制造技术尚没有一个明确的、一致 公认的定义，经过近年来对发展先进制造技术方面 开展的工作，通过对其特征的分析研究，可以认为 ：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。
“自动化孤岛”
1+1ห้องสมุดไป่ตู้2 ?
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
PDM
过程管理
明天 过程流
产品规划
概念设计
详细设计
生产准备
PDM 数字模型
CIM和CIMS的定义
规划 车型设计 产品设计
试制评 价
生产准备
生产
规划 Planning
产品 试制 生产 车形 设计 评价 准备 设计 Prototype Engineering Production Styling Fabrication engineering design Design & Testing
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
传统的组织结构
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
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 大规模定制生产
90年代国际水平的占30% 80年代国际水平的占40%
2000多种主导产品的平均生命周期为10.5年是美国产品3.5倍
美国新产品贡献率已达到生产总值的52% 我国仅为5.9%
我国的技术来源主要依赖国外技术，企业技术创新能力低下
设计在整个生产周期中所占 的比重
设计开发
0 20 40 60
制造
80 100
21世纪的产品特点
1. 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
2. 产品的批量 更小 3. 产品价格取决于独占知识的含 量 4. 产品的市场特点
信息时代造成了跨国公司的垄断性
跨国公司的生产总值占工业化国家生产总值的 40%； 跨国公司的贸易额占世界贸易总值的 跨国公司的工业研制费占世界总值的 跨国公司操纵了世界技术转让的 50%； 80%； 75%；
跨国公司操纵了对发展中国家技术贸易的
90%。
我国制造业的严峻形势
我国机械工业主导产品
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。 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。
• 顾客对产品功能、性能、质量、服务要求更 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 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) 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。