1、現(xiàn)現(xiàn) 代代 制制 造造主講教師：主講教師： 趙趙 繼繼 教教 授授 張張 雷雷 教教 授授 曲曲 興興 田田 副副 教教 授授學學 時：時： 40學學 分：分： 2目錄12345現(xiàn)代制造系統(tǒng)的基本概念現(xiàn)代制造系統(tǒng)的基本概念制造學科與社會發(fā)展的關聯(lián)性制造學科與社會發(fā)展的關聯(lián)性制造學科與經(jīng)濟發(fā)展的關聯(lián)性制造學科與經(jīng)濟發(fā)展的關聯(lián)性機械工程學科發(fā)展現(xiàn)狀與前景展望機械工程學科發(fā)展現(xiàn)狀與前景展望現(xiàn)代制造與科學發(fā)展的關聯(lián)性現(xiàn)代制造與科學發(fā)展的關聯(lián)性第一章第一章緒論緒論1.現(xiàn)代制造系統(tǒng)的基本概念v現(xiàn)代制造以社會、經(jīng)濟發(fā)展需求為目標，現(xiàn)代制造以社會、經(jīng)濟發(fā)展需求為目標，以資源和資源轉換為對象，以現(xiàn)代制造科以資源

2、和資源轉換為對象，以現(xiàn)代制造科學與技術為基礎，以制造系統(tǒng)為載體，以學與技術為基礎，以制造系統(tǒng)為載體，以信息化、網(wǎng)絡化、生態(tài)化和全球化為環(huán)境信息化、網(wǎng)絡化、生態(tài)化和全球化為環(huán)境和背景，展現(xiàn)在我們面前。為此，我們從和背景，展現(xiàn)在我們面前。為此，我們從現(xiàn)代制造的載體現(xiàn)代制造的載體現(xiàn)代制造系統(tǒng)入手，現(xiàn)代制造系統(tǒng)入手，逐層展開對現(xiàn)代制造的基本理念、現(xiàn)代模逐層展開對現(xiàn)代制造的基本理念、現(xiàn)代模式和典型技術的討論。式和典型技術的討論。 1.1 制造系統(tǒng)的基本概念v制造制造 所謂制造，是一種將有關資源（如物料、能量、資金、人力資源、信息等）按照社會的需求轉變?yōu)樾碌挠懈邞脙r值的資源（如有形的物質(zhì)產(chǎn)品和無形的軟

3、件、服務等產(chǎn)品）的行為和過程。1.1 制造系統(tǒng)的基本概念v系統(tǒng)系統(tǒng) 概念概念 系統(tǒng)，是由若干相互聯(lián)系和相互作用的要素組成的具有特定功能的統(tǒng)一整體 。 四大特性：四大特性：1.1 制造系統(tǒng)的基本概念 評價系統(tǒng)的五要素評價系統(tǒng)的五要素時間時間環(huán)境環(huán)境服務服務質(zhì)量質(zhì)量成本成本1.1 制造系統(tǒng)的基本概念v制造系統(tǒng)制造系統(tǒng) 資源轉換單位國民經(jīng)濟細胞開放的系統(tǒng)制造系統(tǒng)的制造系統(tǒng)的 內(nèi)涵內(nèi)涵1.1 制造系統(tǒng)的基本概念 制造系統(tǒng)的概念制造系統(tǒng)的概念 所謂制造系統(tǒng)，是這樣的一種系統(tǒng)：由制造過程所涉及的硬件（人員、設備、物料流、信息基礎設施、相關環(huán)境等）、相關軟件（理論、技術、程序、標準、規(guī)范等）等組成，與外界進

4、行物質(zhì)、能量和信息交互的，實現(xiàn)資源轉換以滿足社會等環(huán)境需求的，完成包括市場分析、產(chǎn)品設計、工藝規(guī)劃、制造實施、檢驗出廠、銷售服務甚至報廢回收等各個環(huán)節(jié)活動的制造全過程的系統(tǒng)。1.2 制造系統(tǒng)的概念模型制造系統(tǒng)的基本模型 制造系統(tǒng)的發(fā)展主要由五大要素決定，即資源輸入、資源輸出、資源轉換、機制和控制。1.2 制造系統(tǒng)的概念模型案例案例1 1 制造型企業(yè)運行模型制造型企業(yè)運行模型1.2 制造系統(tǒng)的概念模型案例案例2 2 供應鏈制造系統(tǒng)供應鏈制造系統(tǒng)1.2 制造系統(tǒng)的概念模型設計集中化，制造分散化，市場全球化，經(jīng)濟一體化。案例案例3 3 網(wǎng)絡化全球制造系統(tǒng)模型網(wǎng)絡化全球制造系統(tǒng)模型1.2 制造系統(tǒng)的概

5、念模型企業(yè)是一個社會經(jīng)濟技術的開放系統(tǒng)企業(yè)系統(tǒng)與環(huán)境的關系企業(yè)系統(tǒng)與環(huán)境的關系1.3 制造系統(tǒng)的本質(zhì)特征v五大特性：轉換特性、過程特性、系統(tǒng)特性、開放特性、進化特性。v轉換特性轉換特性企業(yè)的資源轉換特征1.3 制造系統(tǒng)的本質(zhì)特征v過程特性過程特性企業(yè)中的各種流 系統(tǒng)資源轉換大過程中的五種要素流：物料流、資金流、價值流、信息流和工作流。1.3 制造系統(tǒng)的本質(zhì)特征案例案例4 4 機械加工系統(tǒng)中的機械加工系統(tǒng)中的“三流三流”運運行行1.3 制造系統(tǒng)的本質(zhì)特征v系統(tǒng)特性系統(tǒng)特性v開放特性開放特性 開放特性表現(xiàn)為：企業(yè)間的共生關系；對社會資源的“無限利用”。案例案例5 5 基于信息技術的企業(yè)動態(tài)聯(lián)盟基于

6、信息技術的企業(yè)動態(tài)聯(lián)盟1.3 制造系統(tǒng)的本質(zhì)特征v進化特性進化特性基于信息技術支撐的虛擬企業(yè)案例案例6 6 虛擬企業(yè)虛擬企業(yè)1.3 制造系統(tǒng)的本質(zhì)特征企業(yè)間的關系案例案例6 6 虛擬企業(yè)虛擬企業(yè)1.4 大制造的內(nèi)涵v制造科學的發(fā)展將不僅僅局限在傳統(tǒng)的機械制造的狹義范圍以內(nèi)，而是面向包括汽車、電子、儀器儀表、航空航天設備、交通運輸設備、工程設備、能源設備、機床、輕工設備、家電等制造過程中的基礎理論和基礎技術的“大制造”。v大制造應包括光機電產(chǎn)品的制造、工藝流程制造、材料制備等，它是一種廣義制造概念。從制造方法來看，它不僅包括機械加工方法，還應包括高能束加工方法、硅微加工方法、電化學加工方法等。

7、2.制造學科與社會發(fā)展的關聯(lián)性v社會歷史發(fā)展走向社會歷史發(fā)展走向2.制造學科與社會發(fā)展的關聯(lián)性v科技革命歷程科技革命歷程3.制造學科與經(jīng)濟發(fā)展的關聯(lián)性v現(xiàn)代制造與經(jīng)濟發(fā)展密切相關，現(xiàn)代制造學科必須服從、服務于經(jīng)濟的發(fā)展。v制造業(yè)是我國經(jīng)濟增長的主導部門和經(jīng)濟轉型的基礎；作為經(jīng)濟社會發(fā)展的重要依托 , 制造業(yè)是我國城鎮(zhèn)就業(yè)的主要渠道和國際競爭力的集中體現(xiàn)。 v“新經(jīng)濟新經(jīng)濟”的變遷的變遷3.1 經(jīng)濟發(fā)展的趨勢3.1 經(jīng)濟發(fā)展的趨勢新經(jīng)濟趨勢新經(jīng)濟趨勢區(qū)域經(jīng)濟集團化進程加速區(qū)域經(jīng)濟集團化進程加速 經(jīng)濟全球化向縱深發(fā)展經(jīng)濟全球化向縱深發(fā)展 金融自由化發(fā)展趨勢金融自由化發(fā)展趨勢 知識經(jīng)濟知識經(jīng)濟發(fā)展趨

8、勢發(fā)展趨勢 3.1 經(jīng)濟發(fā)展的趨勢集成人力和技術資源以加強勞動力的業(yè)績和滿意程度集成人力和技術資源以加強勞動力的業(yè)績和滿意程度實現(xiàn)所有操作的并發(fā)性（實現(xiàn)所有操作的并發(fā)性（concurrency）根據(jù)變化的需要和機遇迅速重構制造類企業(yè)根據(jù)變化的需要和機遇迅速重構制造類企業(yè)開發(fā)創(chuàng)新型制造工藝和產(chǎn)品，重點放在縮小其尺寸上開發(fā)創(chuàng)新型制造工藝和產(chǎn)品，重點放在縮小其尺寸上把生產(chǎn)的廢棄物和產(chǎn)品對環(huán)境的影響降低到接近零的程度把生產(chǎn)的廢棄物和產(chǎn)品對環(huán)境的影響降低到接近零的程度 將從大范圍不同來源收集到的信息瞬時轉化為能作出有效決策的有用知識將從大范圍不同來源收集到的信息瞬時轉化為能作出有效決策的有用知識3.2

9、制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的特征v新的資源觀 資源是制造業(yè)發(fā)展的中心問題和重要基礎，制造業(yè)的發(fā)展首先表現(xiàn)在對資源的開發(fā)水平和利用程度。資源資源自然資源技術資源技術資源市場資源市場資源管理資源管理資源信息資源信息資源教育資源教育資源知識資源知識資源3.2 制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的特征v生產(chǎn)力的新概念生產(chǎn)力的新概念 知識生產(chǎn)力的內(nèi)涵勞動者的腦力（智力）將占據(jù)主要地位，生產(chǎn)工具和勞動對象主要表現(xiàn)為科技含量的增加，并由此出現(xiàn)軟化特征。新的經(jīng)濟資源如信息、教育、知識等新的促進生產(chǎn)力發(fā)展的因素被廣泛應用，使生產(chǎn)力發(fā)展又將進入一個新的階段。3.2 制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的特征v勞動價值論的新發(fā)展勞動價值論的新發(fā)展簡單勞動價值論復雜勞動價值論

10、知識勞動價值論3.2 制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的特征v資本范疇的新拓展資本范疇的新拓展v運行環(huán)境的新創(chuàng)設運行環(huán)境的新創(chuàng)設v消費方式的新變化消費方式的新變化 研究消費方式的發(fā)展與變化，是制定制造企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的前提和基礎，也是確定企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)策略的根本依據(jù)。“享受型” 生活方式和“以物為本” 、“以量為目標”的消費觀3.2 制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的特征v分配方式的變革分配方式的變革v企業(yè)制度的再創(chuàng)新企業(yè)制度的再創(chuàng)新大幅度增加企業(yè)無形資產(chǎn)的比重提高企業(yè)文化內(nèi)涵和知識含量提高企業(yè)吸納知識、運用知識、知我更新知識的能力4.現(xiàn)代制造與科學發(fā)展的關聯(lián)性v科學進步和技術革命從來都是推動人類歷史前進的火車頭。持續(xù)不斷的技術革命和技術

11、創(chuàng)新，是人類文明進步的原動力。科學的發(fā)展沒有終點，只有里程碑。現(xiàn)代，科學與技術的發(fā)展有著新的趨勢和特點：科學技術化和技術科學化。科學與技術的整體化趨勢，自然科學與社會科學在更深層次上的廣泛交叉，工程科學與技術的偉大作用，都為現(xiàn)代制造科學與技術的發(fā)展提供了框架。4.1 科學發(fā)展的里程碑第一種科學第一種科學第二種科學第二種科學第三種科學第三種科學 有序性有序性 可逆性可逆性 可積性可積性 周期性周期性 同因同果性同因同果性 必然性必然性 非此即彼性非此即彼性 內(nèi)外隨機性內(nèi)外隨機性 無序性無序性 不可逆性不可逆性 不可積性不可積性 非周期性非周期性 偶然性偶然性 因果亦此亦彼性因果亦此亦彼性 第三種

12、序第三種序 第三種時間第三種時間 第三種空間第三種空間 第三種周期第三種周期 第三種因果關系第三種因果關系 第三種系統(tǒng)第三種系統(tǒng) 第三種現(xiàn)象第三種現(xiàn)象 第三種運動第三種運動4.2 科學技術化與技術科學化科學將加速朝著整體化、高度數(shù)學化科學將加速朝著整體化、高度數(shù)學化的方向發(fā)展。的方向發(fā)展。科學與技術的區(qū)別始終存在，但聯(lián)系科學與技術的區(qū)別始終存在，但聯(lián)系更為緊密，并有一體化的趨勢。更為緊密，并有一體化的趨勢。自然科學與社會科學的交叉、綜合將自然科學與社會科學的交叉、綜合將形成強大的潮流。形成強大的潮流。科學技術這把雙刃劍將更加愛趨利避科學技術這把雙刃劍將更加愛趨利避害，朝著人類和社會可持續(xù)發(fā)展的

13、方害，朝著人類和社會可持續(xù)發(fā)展的方向發(fā)展。向發(fā)展。v宏觀層次宏觀層次v微觀層次微觀層次技術活動始于特技術活動始于特定的問題，符合定的問題，符合人類利益的價值人類利益的價值觀的運籌決策，觀的運籌決策，再利用各種手段再利用各種手段作用于客體，創(chuàng)作用于客體，創(chuàng)造出人工自然界造出人工自然界或人造物。或人造物。科學系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)科學系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)是不斷地始于問是不斷地始于問題和終于問題的題和終于問題的過程，同時也是過程，同時也是科學概念、科學科學概念、科學定律和科學理論定律和科學理論不斷地形成和增不斷地形成和增長的過程。長的過程。微觀層次微觀層次4.2 科學技術化與技術科學化4.3 現(xiàn)代制造的科學基礎v現(xiàn)代制造

14、已不僅僅是機械制造現(xiàn)代制造已不僅僅是機械制造4.3 現(xiàn)代制造的科學基礎v現(xiàn)代制造科學是支撐和產(chǎn)生先進制造現(xiàn)代制造科學是支撐和產(chǎn)生先進制造理論、方法和技術的基礎理論、方法和技術的基礎制造系統(tǒng)和制造過程的理論和建模制造系統(tǒng)和制造過程的理論和建模制造信息和知識的獲取、處理、傳遞和應用制造信息和知識的獲取、處理、傳遞和應用 制造模式和生產(chǎn)管理理論與方法制造模式和生產(chǎn)管理理論與方法 制造產(chǎn)品的現(xiàn)代設計理論和方法制造產(chǎn)品的現(xiàn)代設計理論和方法 制造過程及系統(tǒng)的測量、監(jiān)控理論和方法制造過程及系統(tǒng)的測量、監(jiān)控理論和方法 制造自動化理論制造自動化理論 4.3 現(xiàn)代制造的科學基礎v現(xiàn)代科學創(chuàng)新往往產(chǎn)生在學科交叉之現(xiàn)

15、代科學創(chuàng)新往往產(chǎn)生在學科交叉之中中制造科學制造科學生物科學生物科學信息科學信息科學制造科學制造科學現(xiàn)代管理科學現(xiàn)代管理科學 制造科學制造科學計算機計算機制造科學制造科學生物制造生物制造或仿生制或仿生制造科學造科學現(xiàn)代工業(yè)現(xiàn)代工業(yè)工程科學工程科學制造信息制造信息科學科學虛擬制造虛擬制造科學科學微型機電系統(tǒng)、快速原型制造、敏捷制造模式、機器人學等的發(fā)展都是學科交叉的結果。4.3 現(xiàn)代制造的科學基礎v現(xiàn)代制造的科學基礎現(xiàn)代制造的科學基礎應用領域4.3 現(xiàn)代制造的科學基礎 制造信息學制造信息學 制造信息學是研究與制造活動有關的信息、信息驅動、人類應用制造信息的機制以及制造信息體系結構的一門基礎科學。

16、制制造造信信息息學學的的研研究究內(nèi)內(nèi)容容4.3 現(xiàn)代制造的科學基礎 計算制造學計算制造學 計算制造是指利用計算機對制造過程和制造系統(tǒng)的表示、計算、推理和形式處理，包括制造中的幾何表示、計算、優(yōu)化和推理，研究制造過程中與建模、控制、規(guī)劃和管理有關的計算問題及其復雜性問題分析。 計計算算制制造造的的有有關關研研究究內(nèi)內(nèi)容容4.3 現(xiàn)代制造的科學基礎 反求工程是以現(xiàn)代設計方法學為指導，以現(xiàn)代設計理論、方法、技術為基礎，運用各種專業(yè)人員的工程設計經(jīng)驗、知識和創(chuàng)新思維，對已有產(chǎn)品進行解剖、深化和再創(chuàng)造，是對已有設計的設計。產(chǎn)產(chǎn)品品反反求求工工程程系系統(tǒng)統(tǒng)組組成成案例案例7 7 反求工程反求工程4.3 現(xiàn)

17、代制造的科學基礎 制造智能學制造智能學 人工智能特別是計算智能在制造系統(tǒng)及其各環(huán)節(jié)的廣泛應用以及制造知識的獲取、表示、存儲和推理成為可能，導致出現(xiàn)了制造智能和制造技術的智能化。制造智能主要表現(xiàn)在智能調(diào)度、智能設計、智能加工、智能操作、機器人、智能控制、智能工藝規(guī)劃、智能測量和診斷等多方面。基于制造智能的智能化制造系統(tǒng)是制造系統(tǒng)的發(fā)展方向，被成為21世紀的制造系統(tǒng)。4.4 現(xiàn)代制造的科學前沿v現(xiàn)代制造科學主要研究的科學問題至少有如下這現(xiàn)代制造科學主要研究的科學問題至少有如下這些問題：些問題： 現(xiàn)代制造過程和制造系統(tǒng)的基礎理論； 制造過程和系統(tǒng)數(shù)學描述、建模、仿真及優(yōu)化，制造中的計算幾何； 設計及

18、制造過程信息的獲取、表達及傳遞，非全信息狀態(tài)下的決策，非符號信息表達，制造信息保真及傳遞，海量制造信息的管理； 網(wǎng)絡/虛擬制造基礎理論，網(wǎng)絡及虛擬制造環(huán)境下制造系統(tǒng)的體系結構及全局最優(yōu)決策理論； 支持產(chǎn)品設計和制造過程創(chuàng)新的理論及方法； 現(xiàn)代制造過程和系統(tǒng)的多學科模擬/仿真研究； 現(xiàn)代制造過程和系統(tǒng)中的人-機-環(huán)境界面交互、協(xié)調(diào)和統(tǒng)一理論； 4.4 現(xiàn)代制造的科學前沿 先進制造生產(chǎn)模式及管理理論與方法，研究適合我國國情及文化背景的高效、快速、可重組先進制造生產(chǎn)理論及其模式； 適應社會主義市場經(jīng)濟和制造生產(chǎn)模式的經(jīng)營管理及虛擬企業(yè)的基礎理論和運作方法; 計算機、微電子和光學關鍵零件的制造工藝基礎

19、； 微型機電系統(tǒng)的設計、制造理論和方法； 新材料制備、微納米制造和仿生制造的理論基礎； 現(xiàn)代制造過程和系統(tǒng)的控制理論和方法； 基于資源節(jié)約和環(huán)境保護的制造理論和方法。 5.制造工程學科發(fā)展現(xiàn)狀與前景展望v作為最古老的學科之一，機械工程走過了漫長的歲月。在面向經(jīng)濟建設的過程中，市場驅動為機械工程學科的發(fā)展增添了巨大的活力；而在科學技術與經(jīng)濟、社會以及自然界的協(xié)調(diào)發(fā)展中，機械工程學科的發(fā)展才漸入佳境。5.1 機械工程學科發(fā)展概述v機械制造技術的突破性創(chuàng)新機械制造技術的突破性創(chuàng)新 在傳統(tǒng)的機械工程領域（宏觀環(huán)境下），20世紀機械制造技術的標志性創(chuàng)新有二：數(shù)控加工技術和快速成型制造技術。 數(shù)控機床快速

20、原型機5.1 機械工程學科發(fā)展概述v機械制造理論的突破性創(chuàng)新機械制造理論的突破性創(chuàng)新 1959年美國物理學家、諾貝爾物理學獎得主R.Frynmam提出微型機械的設想，發(fā)展為微型機電系統(tǒng)MEMS。5.1 機械工程學科發(fā)展概述v機械制造系統(tǒng)的突破性創(chuàng)新機械制造系統(tǒng)的突破性創(chuàng)新 20世紀60年代美國開始計算機網(wǎng)絡技術的研究；20世紀80年代進入商業(yè)應用；20世紀90年代初，在經(jīng)濟全球化巨大需求的驅動下，在成熟的管理技術（如日本的TQC、JIT、LP；蘇聯(lián)的GT；美國的MIS、PDM、MRP 、BPR、ERP、SCM和process science等）和網(wǎng)絡技術的強大支撐下，美國提出動態(tài)聯(lián)盟、虛擬企業(yè)

21、的新戰(zhàn)略。5.1 機械工程學科發(fā)展概述v機械制造哲理的突破性創(chuàng)新機械制造哲理的突破性創(chuàng)新 隨著世界經(jīng)濟的不斷發(fā)展，經(jīng)濟總量（與對環(huán)境的危害程度正相關）和知識總量（對保護環(huán)境知識的成熟程度正相關）達到一定的程度后，人們必然會關注科技、經(jīng)濟、社會與環(huán)境的均衡發(fā)展可持續(xù)發(fā)展。 中共十六屆四中全會提出“構建社會主義和諧社會” 。對和諧發(fā)展環(huán)境下的機械制造的研究在我國隨之興起。將制造系統(tǒng)還原為一個復雜的社會、經(jīng)濟、科技、人文系統(tǒng)，并實現(xiàn)其與自然界的和諧相處、和諧發(fā)展，是實現(xiàn)機械制造哲理突破性創(chuàng)新的關鍵。5.2 近年我國機械工程學科的發(fā)展v三大視角：機械工程學科發(fā)展的動力機制三大視角：機械工程學科發(fā)展的動

22、力機制 科學技術自身的發(fā)展規(guī)律科學技術自身的發(fā)展規(guī)律社會需求社會需求與自然界和諧與自然界和諧5.2 近年我國機械工程學科的發(fā)展v綜合集成綜合集成面向科學技術面向科學技術 綜合專業(yè)分化再綜合的反復循環(huán)，是知識積聚合理和必經(jīng)的過程。當今，綜合集成創(chuàng)新是技術創(chuàng)新的重要方式。 機械工程技術與計算機技術的、網(wǎng)絡技術的綜合，是當今處理機械工程信息流的主體性綜合技術； 與力學、數(shù)學、材料學、管理學、信息論、系統(tǒng)論、控制論、人工智能的進一步綜合出現(xiàn)了數(shù)字化、智能化、敏捷化的發(fā)展趨勢； 與微觀理論的綜合出現(xiàn)了微型化； 與生物學、醫(yī)學的綜合出現(xiàn)了生命化； 與環(huán)境科學與資源科學的綜合出現(xiàn)了生態(tài)化。5.2 近年我國機

23、械工程學科的發(fā)展v市場驅動市場驅動面向經(jīng)濟建設面向經(jīng)濟建設 1985年3月3日中共中央頒布的關于科學技術體制改革的決定確定了“經(jīng)濟建設必須依靠科學技術，科學技術工作必須面向經(jīng)濟建設”的戰(zhàn)略方針，以解決科技工作中存在的科技與經(jīng)濟脫節(jié)的問題，進而加快了經(jīng)濟的發(fā)展。 個性化需求推動了柔性化的發(fā)展； 高質(zhì)量、高功能、低消耗、低成本需求推動了精密化的發(fā)展； 快速響應市場變化的需求帶動了敏捷化的發(fā)展； 全球資源優(yōu)化配置的需求促進了網(wǎng)絡化的發(fā)展。 5.2 近年我國機械工程學科的發(fā)展v和諧發(fā)展和諧發(fā)展面向自然環(huán)境面向自然環(huán)境 1994年3月25日國務院討論通過了中國21世紀人口、環(huán)境與發(fā)展白皮書。綠色制造的研

24、究在我國啟動，以“環(huán)境友好性”為內(nèi)核對機械制造業(yè)進行了全方位的技術提升。 在構建社會主義和諧社會大背景下，我國機械工程界積極探索，認真思考和諧發(fā)展下的機械制造，力求將環(huán)境友好性提升至在探索自然界奧秘的基礎上融入自然界。5.3 我國機械工程學科發(fā)展的六大趨勢六大趨勢六大趨勢數(shù)字化數(shù)字化生命化生命化智能化智能化精密化精密化生態(tài)化生態(tài)化微型化微型化5.3 我國機械工程學科發(fā)展的六大趨勢v數(shù)字化數(shù)字化 在構成制造系統(tǒng)的物質(zhì)、能量和信息三大要素中，信息這一要素正在成為制約現(xiàn)代制造系統(tǒng)的主導因素。數(shù)字化就是指以數(shù)字計算機為工具科學地處理機械制造信息的一種行為狀態(tài)。 數(shù)字化的本質(zhì)是將先進的計算模型、計算方法

25、和計算工具應用于制造工程，使得制造裝備的行為規(guī)律、制造過程的物理作用機理、制造工藝優(yōu)化、產(chǎn)品質(zhì)量控制等研究建立在科學計算基礎上。5.3 我國機械工程學科發(fā)展的六大趨勢v數(shù)字化數(shù)字化 數(shù)字化技術和高新化的制造技術不斷融合，形成了數(shù)字制造使能技術群：面向產(chǎn)品開發(fā)、仿真為主的數(shù)字制造技術群面向加工控制和物流控制的數(shù)字制造技術群面向生產(chǎn)管理的數(shù)字制造技術群面向企業(yè)間協(xié)作和聯(lián)盟為主的數(shù)字制造技術群1 12 23 34 45.3 我國機械工程學科發(fā)展的六大趨勢v智能化智能化 智能制造（IM）的特征是：在制造工業(yè)的各個環(huán)節(jié)以高度柔性與高度集成的方式，通過計算機和模擬人類專家的智能活動，進行分析、判斷、推理、

26、構思和決策，旨在取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動，并對人類專家的制造智能進行收集、存儲、完善、共享、繼承與發(fā)展。 智能制造的目的是：通過集成知識工程、制造軟件系統(tǒng)、機器人視覺和機器人控制來對制造工人的技能與人類專家知識進行建模，以使智能機器能夠在沒有人干預的情況下進行小批量生產(chǎn)。5.3 我國機械工程學科發(fā)展的六大趨勢v智能化智能化 智能制造技術的主要研究內(nèi)容如下：智能制造理論及系統(tǒng)設計技術1智能設計理論、方法及系統(tǒng)2智能機器人及智能機械3智能調(diào)度4智能加工、智能檢測與控制55.3 我國機械工程學科發(fā)展的六大趨勢v精密化精密化 機械工程的精密化是沿著2個方向展開的，即從加工源頭（毛坯）著力的

27、精密成形技術和針對毛坯的精密、超精密加工技術。 我國已擁有的具有自主知識產(chǎn)權的成果： 輕金屬精密成形制造技術 優(yōu)質(zhì)、高效精密成形制造技術 激光加工成形制造技術 高效精密加工制造技術 超精密加工技術5.3 我國機械工程學科發(fā)展的六大趨勢v微型化微型化 微納制造（micro/nano-manufacturing）主要指微米納米尺度的制造和宏觀尺度構件的納米或亞納米精度的制造。 我國在MEMS方面取得以下的重要進展： 微構件機械性能研究 微納摩擦磨損及粘附行為研究 典型微流體器件輸運特性研究 拓撲優(yōu)化技術在微納結構設計中的應用研究 微傳熱學的研究 數(shù)字化微細成形技術研究 5.3 我國機械工程學科發(fā)展

28、的六大趨勢v生態(tài)化生態(tài)化 目前，生態(tài)化主要體現(xiàn)于綠色制造。 綠色制造是指在保證產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、成本的前提下，綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式，借助各種先進技術對制造模式、制造資源、制造工藝、制造組織等進行不斷的創(chuàng)新，其目標是使得產(chǎn)品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢及回收處理的整個生命周期中不產(chǎn)生環(huán)境污染或環(huán)境污染最小化，資源利用率最高，能源消耗最低，最終實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟效益與社會效益的協(xié)調(diào)優(yōu)化。5.3 我國機械工程學科發(fā)展的六大趨勢v生態(tài)化生態(tài)化 綠色制造涉及的問題領域： 制造和回收過程的清潔化問題，包括產(chǎn)品生命周期中正向與逆向的全過程； 使用中的環(huán)境影響問題； 資源和能源問題。 我

29、國綠色制造領域進展 綠色設計理論與方法 節(jié)能、環(huán)保及清潔化生產(chǎn) 再制造，以產(chǎn)品全壽命周期理論為指導，以優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保為準則，以先進技術和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)為手段，對廢舊產(chǎn)品進行修復與改造 產(chǎn)品資源化理論方法與工藝5.3 我國機械工程學科發(fā)展的六大趨勢v生命化生命化 當前，生命化主要體現(xiàn)于生物制造。 廣義的生物制造： 工程設計中仿生結構的應用； 生物作用過程進行零件成形和裝配； “設計型”蛋白質(zhì)、酶和組織體素，生物催化劑； 新食品生物裝配； 計算機記憶功能的生物型裝置等。5.3 我國機械工程學科發(fā)展的六大趨勢v生命化生命化 按照生物技術和工程制造技術的互動關系，可將這些內(nèi)容分為3個層次：以生物材料、生命組織單元或生命物質(zhì)作為材料，使用工程方法制造人工器官或組織模仿或利用生物結構及作用過程進行的工程零件產(chǎn)品制造以生物醫(yī)學設備（及試劑）為產(chǎn)品的加工制造（及制備）5.3 我國機械工程學科發(fā)展的六大趨勢v生命化生命化 生物制造的兩大應用研究領域 人工假體人工假體的生物制造的