先进制造技术课件Word文档格式.docx
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概念
Manufacturing，起源于拉丁文词根manu（手）和facere（做），这说明近百年来人们把制造理解为用手来做。
随着社会的进步和制造活动的发展，其概念也在不断地发展进化
是人类按照所需目的、运用主观掌握的知识和技能，借助于手工或可利用的客观物质工具，采用有效的方法，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（即变换、储存、输送），转化为具有规定功能和性能的、可供人们使用与利用的工业品与消费品，并投放市场的全过程
一、制造与制造业（续）
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
又称为“小制造”，是指产品的制作过程，是是原材料在屋里性质和化学性质上发生变化而转化为产品的过程
传统上，把制造理解为为（机电）产品的机械加工工艺过程或机械加工与装配过程
生产车间内与物流有关的加工与装配过程
广义（国际生产工程学会CIRP1990年）
又称为“大制造”或“现代制造”，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
Manufacturingisseriesofinterrelatedactivitiesandoperationsinvolvingthedesign，planning，production，qualityassurance，managementandmarketingoftheproductsofthemanufacturingindustries
广义制造包含4个过程
概念过程，产品设计、工艺设计、生产计划
物理过程，加工、装配、检测等
物质（原材料、毛坯和产品等）的转移过程
产品报废与在造过程
广义制造有3个特点
全过程
包括毛坯到成品的加工制造过程，还包括产品的市场信息分析、产品决策，产品的设计、加工和制造过程，产品销售和售后服务，报废产品的处理和回收，以及产品全生命周期中的管理过程
大范围
从产品类别上看不仅仅是机械产品的制造，还包括光机电产品等其他工业品的制造
高技术
包含机械科学与技术、管理科学与技术、材料科学与技术、控制科学与技术、信息科学与技术等
⒉制造技术（ManufacturingTechnology）
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
制造技术是制造业的基础
⒊制造过程（ManufacturingProcesses）
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
包括市场调研和预测、产品设计与开发、选材和工艺规划与设计、生产加工、质量保证、营销、售前与售后服务、生产与营运过程管理等产品生命周期内一系列相互联系的活动
⒋制造系统（ManufacturingSystem）
制造系统是制造业的基本组成实体，实际上就是一个工厂企业所包含的生产资源和组织机构，通常意义上的MS是指一个加工系统
结构：
是制造过程所涉及的硬件（是制造活动所涉及到的有形的、物质的（原）材料、工具、器具、装备、厂房、能源等）、软件（制造理念、制造理论、制造工艺和方法及各种制造数据、制造信息、制造知识等）、人员所组成的具有特定功能的有机整体
功能：
输入制造系统的资源（原材料、能源、信息、人力...）通过制造过程输出产品
过程：
制造生产的运行过程，包括市场分析、产品的经营规划、产品设计、工艺规划、加工制造装配、控制管理、检验出厂、产品销售、售后服务、报废、回收、再利用等
⒌制造业（ManufacturingIndustry）
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
制造业是所有与制造有关的企业群体的总称
制造业涉及机械、食品工业、化工、建材、冶金、纺织、电子电器、运输机械等国民经济行业
几个概念辨析
制造（Manufacturing）
指产品的全生命周期过程的全部活动，包括市场分析、产品开发、生产技术准备（产品设计、工艺编制、设计和制造工艺装备）、产品的生产（加工与装配）、生产组织与计划管理（含物流控制和仓储）、质量保证、包装和发送及报废后的回收和再利用等
加工（Machining）
把原材料变换成产品的直接物理过程
制造与加工的比较
狭义的制造包含加工和装配，加工是制造中的关键活动，加工系统是制造系统的一个主要子系统
长期以来人们并为规范两者的含义
生产（Production）
原指人们使用工具来创造各种生产资料和生活资料的活动
现指各种生产要素的输入转变为产品的输出过程
生产过程包含生产对象、生产劳动、生产资料和生产信息四个要素
制造与生产的比较
一直没有明确的界定，manufacturing时常被译成“制造”或者“生产”，有的认为生产是加工、制造的同义词，如“生产制造”或“制造生产”
根据CIRP的定义制造包含了生产，生产过程是制造过程中的一个基本活动；
而根据狭义制造的概念，制造系统是生产系统的一个组成部分
从词语使用范围来看，制造是工程学中的一个常用术语，而生产则是经济学中一个常用术语
总之，两者的区别是：
制造一般仅指有形产出，即实物产品的生产，较多用于工程技术领域；
生产通常包含有形和无形两种产出，更多地被用于经济管理领域
制造业的内涵
是所有与制造有关的企业生产机构的总称
或者，它是对原材料加工或再加工以及对零部件装配工业的总称
有消费品制造业和装备制造业、轻型制造业和重型制造业、民用制造业和军工制造业、传统制造业和现代制造业之分
制造业的构成
一个产业部分是由许多经济活动内容（产品品种和服务类型）相似的企业构成的，称为一个行业
二、制造业的地位和作用（续）
可将如表1-1所示的28个行业归为三类
轻工纺织制造业
在我国制造业中占30.54%
资源（包括原材料和能源）加工工业
在我国制造业中占33.48%
机械电子制造业
在我国制造业中占35.98%
可分为装备制造业和消品制造业
装备制造业是为国民经济和国防建设提供投资类产品企业的总称
美国国家研究委员会（NRC）则把制造业分为两大类
物质企业
将原材料和可重复利用的毛坯件转变成分立的半成品和最终物件的企业，如钢铁厂、化工厂
产品企业
即把分立的半成品和物件转变或装配成整机的企业
制造业的发展
恩格斯在《自然辩证法》中讲道：
“直立和劳动创造了人类，而劳动是从制造工具开始的”
制造业的发展可以分为3个时代：
古代、近代和现代
纵观历史，人类社会已经走过了原始社会、农业社会、工业社会，并正迈入信息社会，制造业经历了工具化、机械化、电气化、自动化、计算机化、网络化、信息化、知识化的发展变化
古代制造业的发展
大约600万年前人与猿分离，是由于人学会了双足行走和用手制造并使用工具，这是人类进化的关键一步。
动物所做到的最多是搜集，而人则从事生产。
人类最初制造的工具是石刀、石斧和石锤。
原始的工具制造是人类社会制造业的最早萌芽。
随着狩猎和采集技术的改进，人们制造的工具日趋精细，种类越来越多，出现了有组织的石料开采和加工，形成了原始制造、忆在1万年前新石器时代。
人类从采集和狩猎转向耕作和畜牧。
到了5000年前青铜器和之后的铁器时代，为了满足以农业为主的自然经济的需要，制造以手工作坊的形式出现，主要是利用人力进行纺织、冶炼、铸造各种农耕器具等原始制造活动。
图1-3弓形钻是公元前3000年以前（史前期）的重要工具。
它由燧石钻头、钻杆、窝座和弓弦等组成。
町用来钻孔、扩孔和取火。
弓形钻后来又发展成为弓形钻床（见图1-4）和弓形车床（见图1-5）。
公元953年我国已能铸造重达40t的特大型铸件，如河北沧卅l铁狮子（见图l-6），长53m，高54m，宽3m多。
图l-6沧卅铁狮子
近代制造业的发展
8世纪蒸汽机的发明给制造业提供了动力，制造了满足不同行业需求的各种机器，初步形成了传统的大机器制造业及其制造技术体系。
到19世纪，工业革命继续发展，生产规模逐渐扩大，产品需求对制造材料的质量要求提高，使早期的传统制造技术体系与社会发展和需求之问产牛矛盾。
19世纪发明和完善了新型冶炼技术、内燃机技术、电气技术。
近代中国规模最大的制造系统是江南制造局（见图l-7），从I865年成立到1891年已拥有13个工厂，它制造了中国第一艘近代兵轮，炼出中国第一炉钢水，并最早引进国外先进技术。
图l-7
在20世纪上半叶，源于兵器工业和汽车工业的大量生产方式，以流水线为典型，显著地提高了生产效率，创造，制造业的辉煌。
20~30年代的制造系统是机群式牛产线，即按工序特征组织生产
40~50年代，制造系统以能量驯动型的刚
肚生产线为代表，其特点是高牛产率、刚性结构，很难适应产品的品种变化。
以机电自动化为基础的制造自动化在这一时期达到了当高的水平
市场需求、科技和生产力发展水平，决定了近代制业的发展重点主要是以机床、工艺、刀具和检测为主体的机械制造技术。
由于往这种生产方式中把人和机器等同地发挥效
能，也引发出新的矛盾。
图l-8流水线
和生产线
二战后，市场需求模式发生重人变化，制造模式和制造技术必然随之发生变化。
1948年数字计算机融入制造领域；
1952年美国推出了数控机床，并很在工业中推广应用。
自此世界开始迈进了数字化制造时代。
20世纪60年代是计算机技术和制造技术扩大融合的年代。
70年代，随着市场竞争的加剧，大量生产开始向多品种、中小批量生产方式转变。
大规模集成电路的出现、各种工艺技术及装的进步以及自动化技术的发展，为这种生产方式提供了技术支持和装备支持。
80年代基于先进的计算机技术和自动化技术，发展了各种先进的单元制造技术。
90年代计算机和网络技术的飞速发展及与制造技术的相互融合，数字化制造日益成为主流制造技术，制造工程开始向制造工程与科学的过渡，更新和扩大了制造系统的学科基础。
世界制造中心的转移
世界中心的转移是在技术革命和产业革命中形成的。
到目前为止，世界制造中心经历过从英国→德国→美国→日本的三次转移，这四个国家可以被真正称为“世界工厂”或“世界制造中心”
英国
第一个世界工厂，1760－1850年，其制造业从占世界总量的1.9%上升到19.9%。
这是著名的第一次技术革命和产业革命，标志着英国成为第一个世界制造中心，并保持到19世纪后期
世界中心的第一次转移
1851－1900年，德国的哲学革命给德国的科学革命开辟了道路，使人类进入合成化学和人工制品时代，到1896年德国的各个产值超过英国，实现了工业化，由此取代英国成为世界科技与制造中心
世界中心的第二次转移
1879－1930年，发生在美国的第二次产业革命——电力技术革命，使美国建立和完善了钢铁、化工和电力三大产业，并利用和发挥其石油开采技术优势，成为石油化工技术王国。
并大力发展汽车工业，1927年其汽车总产量占世界市场的80％。
从此，美国取代德国成为世界科技和制造中心
二战后，以信息技术（计算机技术、通信技术、自动控制技术）为主导的高技术群（核能技术、航空航天技术、生命科学和生物工程技术）成为第三次技术革命的主要内容
世界中心的第三次转移
二战后的日本提出“技术立国”的口号，着眼于引进，立足于改进，加强企业管理，博各国技术之长，组成独一无二的日本产品系列，20世纪70年代中后期迅速发展成为世界第二经济大国。
80－90年代，取代美国成为世界制造中心
制造业在国民经济的地位和作用
第一产业，农业；
第二产业，工业；
第三产业，服务业
在工业中，又分为制造业、建筑业、采掘业以及气、水、电的生产与供应产业等
一般来看，制造业的生产总值一般占一个国家国内生产总值的20%~55%
目前，我国工业在国民经济中所占比例为52%，其中的制造业产值又占工业总产值的约45%
纵观工业经济时代，总体上看，一个国家的制造业增长一般高于国内生产总值的增长（具体数据可参看教材P2）
制造技术的作用一般占一个国家企业生产力构成的60%左右，世界各个国家经济的竞争，主要是制造技术的竞争，其竞争能力最终体现在所生产的产品的市场占有率上
制造业是现代国民经济发展和综合国力的重要支柱，在整个国民经济中一直处于十分重要的地位，是国民经济收入的重要来源
国家经济增长的发动机
创造价值，生产物质财富和新知识；
为国民经济各个部门包括国防和科学技术的进步、发展提供各种先进的手段和装备
制造业的发展对一个国家的经济、社会以及文化的巨大而深远的影响
创造物质财富和知识，促进人们物质消费水平的提高和增长，拉动整个整个国民经济的发展和促进社会诸多方面的进步与发展
制造业是实现经济增长的物质保证，特别是机械装备制造业的技术发展水平不仅决定一个企业的现实竞争力，更决定全社会的长远效益和经济的持续增长
制成品出口在国际贸易中一直占有较大份额，发展制造业、提高制造技术是影响和发展对外贸易的关键因素之一
制造业是加强农业基础地位的物质保障，是支持服务业更快发展的重要条件
制造业是加快信息产业发展的物质基础
制造业是加快农业劳动力转移和就业的重要途径
制造业是加快发展科学技术和教育事业的重要物质支撑
制造业是实现军事现代化和保障国家基本安全的基本条件
制造创造了人类
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。
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。
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。
动物所做到的最多是收集，而人则从事生产。
”
制造业对人类文明发展有极为重要的影响
从历史角度看，较为擅长制造物品的人类文化总是较为成功的。
只有制造较好的工具，才有较好的生活物品和武器。
从某种意义上，人类文明的发展历史就足人类展现制造物品能力的历史。
制造业是国家安全的重要保障。
现代战争已进入“高技术战争”的时代，武器装备的较量在相当意义上就是制造技术和高技术水平的较量。
没有精良的装备，没有强大的装备制造业，一个国家既没有军事和政治上的安全．经济和文化上的安全也将受到巨大威胁。
精密数控机床成为目前西方国家对华禁运的重点就充分说明制造业高精尖加丁技术和手段对于国家安全是何等重要。
制造业是创造社会财富的支柱产业
从经济角度看，制造业是一个国家经济发展的基石，也是增强国力的基础。
制造业的先进与否是一个国家经济发展的重要标志。
据估计，工业化国家约60％一80％的物质财富来自制造业。
国家在经济上的独立性在很大程度上体现在制造业的技术水平上：
高精技术产品、关键世备能够自己提供，而不依赖进口是国家经济上自力更生能力的熏要标志。
强大的制造业不仅可以满足国内市场的需求，而且可以出口创汇，提高国际地位。
在现代国际经济中，一个国家想要有强大的经济，如果不能依靠独特的自然资源、或服务业的优势参与国际交换，那么，一个强大的制造业是必不可少的。
制造业是发展高新技术的载体和动力
从技术角度看，制造业是使技术转化为生产力的基础。
从处于技术领先地位的美国来看，制造企业几乎囊括了美国产业的全部研究和开发，提供了制造业内外所用的大部分技术创新，使美国长期经济增长的大部分技术进步都来源于制造业。
纵观工业化的历史，众多的科技成果都孕育于制造业的发展之中。
制造业也是科研手段的提供者，科学技术与制造业相伴成长。
20世纪兴起的核技术、空间技术、信息技术、生物医学技术等高新技术无一不是通过制造业的发展而产生并转化为规模生产力的。
其直接结果是导致诸如集成电路、计算机、移动通信设备、国际互联网、智能机器人、核电站、航天飞机等产品相继问世，并由此形成了制造业中的高新技术产业。
在国际竞争目趋激烈的今天，没有强大的制造业就不可能实现生产力的跨越发展。
三、知识经济条件下制造业面临的挑战、特征与变革（续）
知识经济中的“知识所指为何”
有关事实的知识（know-what）
知道为什么的知识（know-why）
知道如何去做的知识（know-how）
知道谁拥有所需要的知识（know-who）
主要特征如下
其一，科学和技术研究开发日益成为知识经济的重要基础
其二，信息与通讯技术在知识经济的发展过程中处于中心地位
其三，服务业在知识经济中扮演了主要角色
其四，人力的素质和技能成为知识经济实现的先决条件
知识经济最突出的现象是信息技术广泛应用，知识经济发展的根本是人才，创新是知识经济的灵魂。
从内涵来看，知识经济是经济增长直接依赖于知识和信息的生产、传播和使用，它以高技术产业为第一产业支柱，以智力资源为首要依托，是可持续发展的经济。
按照世界经合组织的说法，知识经济就是以现代科学技术为核心的，建立在知识和信息的生产、存储、使用和消费之上的经济。
知识经济社会中，企业将发生的变化
企业走向全球化与网络化时代
地球村概念的实现
下一代的企业将不只是跨国公司，可能成为伍国界公司
企业加入削价竞争的时代
恶性的价格战争在世界各地进行
品质、技能、市场区隔无法长期保持竞争优势
企业走向创新的时代
电传（Telex）、传真、E-mail、网站之争
“创新概念的始祖
企业走向虚拟化的时代
知识＋全球化＋网络革命——创业板＝知识经济
雅虎、亚玛逊、比尔盖茨是知识加上全球化之后的产物
网络加速了全球化
从历史发展来讲，它是区别于以前的以传统工业为产业支柱、以稀缺自然资源为主要依托经济的新型经济，它是相对于靠土地和种养殖业的农业经济和大量消耗能源和原材料的工业经济而产生的新的经济概念和经济形态，知识（核心作用）、资本和劳动力。
它的最大新质在于，它的繁荣不是直接取决于资源、资本、硬件技术的数量、规模和增量，而是直接以拉于知识，技术特别是高技术，以及有效信息的积累和利用。
知识经济的出现，标志着人类社会正步入以知识资源为依托的新经济时代，在这个新时代，知识将成为最重要的经济因素，由此引发的经济革命将重塑全球经济的新格局，并将引起政治、社会的全面变革
在知识经济条件下，制造业始终是国民经济的支柱产业，也是参与市场竞争的主体
21世纪制造业面临的挑战与机遇
国际形势的变化
21世纪制造业的市场特征
21世纪的产品特征
科技进步与信息社会
环境保护意识的增强与可持续发展
制造企业的特征
90年代以来，世界出现了多级化的新格局
政治冷战→经济热战
国际竞争和对抗的焦点由军备竞赛转向全球范围内的以科技为先导，经济为基础、军事为后盾的综合国力的较量
产业技术和经济实力成为政治对抗的重要资本
不计生产成本和代价的军品生产模式不适于新形势下的生产；
“战略伙伴”关系中经济色彩突出
提高制造业产品竞争能力，发展高技术，尤其是独具知识产权的产业技术成为未来抢占经济制高点、振兴国家经济的焦点
市场
是指一定的时间和空间条件下，一切商品和劳务交换关系和交换活动的总和
它是社会分工与商品经济的产物，社会分工越细，商品经济越发达，市场的规模与范围就越大
包括需求、产品和当事人三种要素
21世纪的制造业市场具有如下的特征
动态多变、不确定和不可预期
以信息技术为代表的高新技术的突飞猛进，已改变了并继续改变着工业革命后所形成的生产方式与生活方式，呈现出非大量化（Demassification）、分散化（Fragentation）和个性化（Individualization）
当人们基本满足需求后，日益重视社会需求、自尊需求，特别是表现自我的个性需求。
越来越多的消费者以完全不同的形式决定自身消费，要求市场提供满足其特定目的、特定环境和特定时间使用的产品，从而用户驱动市场快速动态多变
技术更新换代速率的加快，既为制造业满足个性化需求提供了可能性，又刺激了个性需求的期望值，促使不断变异的产品市场的形成
市场规模越来越大，制造系统也越来越复杂，不可控制因素增多，会发生更高阶和多变量系统的混沌
消费观念的变化
消费者的行为更具选择性
顾客化产品：
批量生产的产品逐步被个性化、多样化产品所代替
制造业“服务”：
产品生产与产品服务的界限越来越模糊、不满足感增加：
“新三年、旧三年、缝缝补补又三年”的观念逐步消失
对生产及产品的影响
产品订货批量下降，单件、小批
产品寿命周期减短：
5-10年-3-5年甚至更短
产品生产周期缩短
“中心”的变化
以产品为中心
以市场为中心
市场的国际化和全球化
20世纪后20年，世界范围内经济变化急剧，巾场经
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