第一章先進制造技術概論IntroductiontoAdvancedManufacturingTechnology先進制造技術Contents1.1制造業的發展與地位1.2制造業的發展與地位1.4本章小結1.3先進制造技術的體系結構與分類課程概況1.1先進制造技術(AdvancedManufacturingTechnology，簡稱為AMT）是指微電子技術、自動化技術、信息技術等先進技術給傳統制造技術帶來的種種變化與新型系統。具體地說，就是指集機械工程技術、電子技術、自動化技術、信息技術等多種技術為一體所產生的技術、設備和系統的總稱。-4-數控激光切割超精密銑削半導體芯片制造機加工設備1.1課程概況第一章：先進制造技術概論介紹了制造業的發展與地位、先進制造技術的體系結構與分類，強調了先進制造業的重要性。-5-先進制造技術領域近年我國制造業增值情況1.1課程概況第二章：先進設計技術深入探討了先進設計技術的核心理念、獨特屬性及其構建的技術體系，詳細剖析了計算機輔助設計技術、面向制造的優化設計、可靠性設計、反求工程、綠色設計以及拓撲優化設計等關鍵領域。-6-AUTOCAD拓撲優化過程測量反饋1.1課程概況第三章：先進成形技術介紹了先進成形技術，其是現在制造領域的關鍵技術之一，包括精密鑄造技術、精密塑性成形技術、先進連接技術以及增材制造技術等。-7-精密鑄造零件注塑成型電阻點焊技術（連接技術）3D打印技術1.1課程概況第四章：先進加工技術與工藝介紹了常見的先進加工技術與工藝，總體闡述了先進加工技術工藝的內涵，以及現有技術的特點和未來發展趨勢，并全面、具體地介紹了各種加工工藝的原理、分類和實際應用等。-8-精密超精密加工技術特種加工技術高速超高速技術微納加工技術綠色制造技術生物制造技術1.1課程概況第五章：先進檢測技術涵蓋了制造現場在線檢測技術、先進制造中的現代精密測量技術與設備、納米級測量技術及先進測量儀器方面的現狀和制約。-9-三坐標測量機超聲波測厚儀光學影像測量儀AFM裝置設備STM裝置設備激光掃描熒光共焦顯微鏡1.1課程概況第六章：先進制造系統主要介紹了智能制造系統(IM)、敏捷制造系統(AM)、并行工程、虛擬制造系統(VM)、精益生產系統(LP)、全能制造系統以及綠色制造系統，并對先進制造系統發展趨勢進行展望。-10-先進制造系統分類（按層次結構）實現信息化、自動化、智能化、柔性化、生態化生產，取得經濟收益和市場效果蔚來汽車合肥生產基地1.1課程概況第七章：前沿制造理念面向最前沿的制造技術需求，以當前前沿的高性能制造技術和極端制造技術內容為例，探討了前沿制造理念及其技術內涵與應用。-11-海爾互聯工廠光刻機真空磁浮列車盾構機制造1.1課程概況制造業的發展與地位1.21.2.1制造、制造技術和制造業1.2.2制造業在國民經濟中的地位1.2.3傳統制造業的困境與現代制造業的發展1.制造(Manufacturing)按照需求，運用主觀掌握的知識和技能借助手工或可以利用的客觀物質工具，采用有效的方法，將原材料轉化為最終物質產品，并投放市場的全過程。1.2制造業的發展與地位-13-制造、制造技術和制造業的定義2.制造技術(ManufacturingTechnology)完成制造活動所需的一切手段的總和，是將原材料和其他生產要素經濟合理地轉化為可直接使用的、具有較高附加值的成品/半成品和技術服務的技術群。-14-制造、制造技術和制造業的定義1.2制造業的發展與地位-15-3.制造業（manufacturingindustries）所有與制造有關的企業機構的總體。是將制造資源（物料、能源、設備、工具、資金、技術、信息和人力等），通過制造過程，轉化為可供人們使用與利用的工業品與生活消費品的行業制造、制造技術和制造業的定義1.2制造業的發展與地位-16-人類文明的發展與制造業的進步密切相關。石器時代青銅器、鐵器時代第一次工業革命傳統制造業及其技術的發展1.2制造業的發展與地位在石器時代，人類利用天然石料制作勞動工具；到青銅器、鐵器時代，人們開始采礦、冶煉鑄鍛工具、織布；直到1765年，瓦特改良蒸汽機，紡織業、機器制造業才取得革命性的變化，引發了第一次工業革命-17-第二次工業革命：人類開始進入電氣時代，并在信息革命、資訊革命中達到頂峰。發電站傳統制造業及其技術的發展1.2制造業的發展與地位第三次工業革命：人類進入科技時代，生物克隆技術的出現，航天科技的出現，也即生物科技與產業革命。早期計算機-18-第四次工業革命是以人工智能、新材料技術、分子工程、石墨烯、虛擬現實、量子信息技術、可控核聚變、清潔能源以及生物技術為技術突破口的工業革命。傳統制造業及其技術的發展1.2制造業的發展與地位-19-自然科學的進步促進了新技術的發展和傳統技術的革新、發展及完善，產生了各種新興技術新興材料技術新切割加工技術大型發電和傳輸技術核能技術微電子技術激光技術現代制造業及其技術的發展1.2制造業的發展與地位-20-回顧制造技術的發展，從蒸汽機出現到今天，主要經歷了三個發展階段：機器代替手工作坊形成工廠單件生產到大量生產柔性化、集成化、智能化和網絡化的現代制造技術現代制造業及其技術的發展1.2制造業的發展與地位-21-傳統制造業的生產和技術有如下特點：①單件小作坊式生產加高度的個人制造技巧，大量的機械化剛性規模生產加一體

化的組織生產模式，同時具有細化的專業分工。②制造技術的界限分明及其專業的相互獨立。③制造技術一般僅指加工制造的工藝方法。④制造技術一般只能控制生產過程中的物料流和能量流。現代制造業及其技術的發展1.2制造業的發展與地位-22-現代制造及其技術的形成和發展有如下特點：1.在市場需求的驅動下，制造的生產規模沿著以下方向發展：2.在科技高速發展的推動下，制造業的資源配置：3.生產方式上：小批量少品種大批量多品種變批量勞動密集型設備密集型信息密集型知識密集型手工機械化單機自動化剛性流水自動化生產柔性自動化生產線智能自動化現代制造及其技術的發展1.2制造業的發展與地位-23-4.在制造技術和工藝方法上：①重視必不可少的輔助工序

②重視工藝裝備③重視物流、檢驗、包裝及儲藏④不斷吸收微電子、計算機和自動化等高新技術成果裝配組裝自動化數字化工廠現代制造及其技術的發展1.2制造業的發展與地位-24-5.引入工業工程和并行工程(ConcurrentEngineering，CE)概念，強調系統化及其技術和管理的集成，將技術和管理有機地結合在一起，引入先進的管理模式，使制造技術及制造過程成為覆蓋整個產品生命周期。傳統系統工程與并行工程對比圖現代制造及其技術的發展1.2制造業的發展與地位-25-先進制造業具有制造技術水平高、產品附加值高、管理水平領先、整體競爭優勢明顯等顯著特征。現代制造及其技術的發展1.2制造業的發展與地位-26-制造業是國民經濟的主體，是立國之本、興國之器、強國之基，在整個國民經濟中一直處于十分重要的地位，是國民經濟收入的重要來源。制造業在國民經濟中的地位1.2制造業的發展與地位2010-2019年中國制造業增加值記占GDP比重制造業是國民經濟的支柱產業和經濟增長的發動機、是高技術產業化的基本載體、吸納勞動力的重要途徑、國際貿易的主力軍、是國家安全的重要保障、提高人民生活水平的主要物質基礎。-27-技術革命挑戰：需由勞動密集型向技術密集型、知識密集型轉變，推動自動化、智能化制造。技術密集型勞動密集型傳統制造業的困境與現代制造業的發展1.2制造業的發展與地位-28-市場需求變化：趨向柔性制造，從大批量向多品種、變批量生產，以適應多樣化需求。柔性制造系統傳統制造業的困境與現代制造業的發展1.2制造業的發展與地位信息時代影響：信息成為制造業主導因素，缺乏新型信息制造觀將導致淘汰。5G+制造傳統制造業的困境與現代制造業的發展-29-環境保護挑戰：需注重污染防治，實現節能、降耗、減污，推動可持續發展。工業廢氣排放1.2制造業的發展與地位傳統制造業的困境與現代制造業的發展-30-全球化市場：跨國集團威脅本土制造企業生存，需要應對國際化競爭。我國制造業近年發展1.2制造業的發展與地位傳統制造業的困境與現代制造業的發展-31-戰略應對：政府和企業界正在進行制造技術、模式和管理技術的劇烈變革。“十三五”成就巡禮1.2制造業的發展與地位先進制造技術的體系結構與分類1.31.2.1先進制造技術的提出背景1.2.2先進制造技術的體系結構1.2.3先進制造技術的構成與分類先進制造技術的提出背景1.3先進制造技術的體系結構與分類-33-先進制造技術作為一個專用名詞出現在20世紀80年代末。先進制造技術是集機械工程技術、電子信息技術、自動化技術、現代管理技術等為一體的眾多先進技術、設備和系統的總稱。工業機器人技術1.3先進制造技術的體系結構與分類-34-主題化、個性化、多樣化需求市場動態多變，產品更新速度加快生產模式向多品種、小批量、單件化、柔性化轉變消費趨勢制造業進步推動全球參與形成全球大市場和激烈競爭經濟全球化加速產業國際分工全球產業調整更新技術，滿足消費者需求適應市場變化，贏得競爭提高企業利潤，加強合作與協作制造業應對挑戰社會經濟發展背景-35-制造業走向科學發展，吸收各領域成果實現優質、高效、低耗、清潔、靈活生產科學發展20世紀80年代起，高新技術不斷涌現計算機、微電子、信息、自動化技術促進了制造業發展高新技術應用改變了現代制造業的產品結構、生產方式、工藝裝備和管理體系制造業發展為技術密集型、知識密集型產業產業轉型科學技術發展背景1.3先進制造技術的體系結構與分類-36-世界環境與發展委員會(WCED)于1987年向聯合國42屆大會遞交的報告《我們共同的未來》正式提出了“可持續發展”的思路。其定義是：“既滿足當代人的需求，又不對子孫后代滿足其需要的生存環境構成危害的發展。”世界資源研究所于1992年對可持續發展給出了更簡潔明確的定義：即建立產生極少廢料和污染物的工藝或技術系統。花園式電廠封閉煤場可持續發展戰略背景1.3先進制造技術的體系結構與分類-37-“主體技術群、支撐技術群、制造技術基礎設施”三部分只有相互聯系、相互促進，才能發揮整體的各功能效益，每個部分均不可或缺可持續發展戰略背景1.3先進制造技術的體系結構與分類-38-先進制造技術的構成1.3先進制造技術的體系結構與分類-39-先進設計方法與技術①有限元分析國家級綠色制造產業園先進制造技術的分類1.3先進制造技術的體系結構與分類計算機輔助技術高性能制造中的產品設計可靠性設計反求工程綠色設計拓撲優化設計②-40-先進成型技術粉末冶金機械成形壓機激光選區熔化金屬3D打印先進制造技術的分類1.3先進制造技術的體系結構與分類精密鑄造技術精密塑性成形技術先進連接技術增材制造技術-41-超精密加工技術高速超高速切削技術特種加工技術先進制造技術與工藝③車削飛秒激光微加工先進制造技術的分類1.3先進制造技術的體系結構與分類微細及微納加工技術綠色制造技術生物制造技術④-42-精密測量技術無損檢測技術的應用材料分析技術納米尺度的檢測技術實時監測與自動化技術的應用先進檢測技術超聲無損檢測激光干涉儀工業自動化生產監控系統先進制造技術的分類1.3先進制造技術的體系結構與分類儲能系統生產線⑥⑤-43-先進制造系統先進制造理念機器人正在全自動化組裝電機先進制造系統工程公共研發平臺先進制造技術的分類1.3先進制造技術的體系結構與分類本章小結1.41.4

本章小結-