先进制造技术第1章概述8939303.pptx

1先进制造技术先进制造技术 Advanced Manufacturing Advanced Manufacturing TechnologyTechnologyAMTAMT石运序石运序2011.2.27课程课程“先进制造技术先进制造技术”杨叔子“问渠哪得清如许？为有源头活水来！”一般认为，人类文明有三大物质支柱：材料、能源与信息。其实，应是四而非三，“制造”也应是一大支柱。可以说，没有“制造”，就没有人类。形象地讲，人是从制造第一把石刀开始的。制造业是“永远不落的太阳”，是现代文明的支柱之一；它既占有基础地位，又处于前沿和关键，既古老，又年轻；它是工业的主体，是国民经济持续发展的基础；它是生产工具、生活资料、科技手段、国防装备等及其进步的依托，是现代化的动力源之一。杨叔子1933年出生。教授，中国科学院院士。1956年毕业于华中工学院机械系。1981年赴美国Wisconsin大学（Madison）作访问学者。1991年获政府特殊津贴。1993年至1997年任华中理工大学校长。现任华中科技大学学术委员会主任委员。出版论著5部，教材5种。发表论文400余篇。曾获国家自然科学奖、国家发明奖、国家图书奖和省部级科技进步奖共18项。2没有制造业，就没有工业；而没有机械制造业，就没有独立的工业，即使制造业再大再多再好，也受制于人。我国这么一个大国，如果没有强大的装备制造业，特别是同高科技相应的机床制造业，我国就不可能有独立自主的制造业与工业。如在信息化日益发展的今天，计算机、微电子产品在信息化中起着特别重大的作用，芯片的重要性不言而喻，而我国可说是一个无“芯”国家；预计2005年我国需要芯片365亿块，目前自给率小于20，自主开发率约5，关键就是我国制造不出生产芯片的装备。我们所谓的“先进制造技术”，其实就是“制造技术”加“信息技术”加“管理科学”，再加上有关的科学技术交融而形成的制造技术。“先进制造技术”就是这么一个交融的技术，它生机勃勃地适应与占领现代制造业市场。回顾回顾3回顾：回顾：2020世纪是一个伟大的世纪世纪是一个伟大的世纪 发明和发展了汽车、机床、机器人、发明和发展了汽车、机床、机器人、飞机、火箭、芯片、计算机、电视机等飞机、火箭、芯片、计算机、电视机等成千上万的机电产品，极大地改变了人成千上万的机电产品，极大地改变了人类的生产方式和生活方式。类的生产方式和生活方式。展望展望4700万亿次Flops持续速度为2566万亿次Flops（LINPACK实测值），在2010年11月世界超级计算机排名中列第一展望：制造业在展望：制造业在2121世纪将出现奇迹世纪将出现奇迹汽车汽车:会跑，会跑，会飞会飞，水路两用水路两用；飞机飞机:更快、更安全；更快、更安全；高速高速列车列车和磁悬浮列车；和磁悬浮列车；智能仪器装备和智能仪器装备和智能机器人智能机器人:按照按照人们的要求高效率、高质量地制人们的要求高效率、高质量地制造产品；造产品；微型机器人微型机器人:能进人血管清理垃圾、能进人血管清理垃圾、修补心脏；修补心脏；分子组装技术分子组装技术:组装出理想性能的组装出理想性能的微器件；微器件；掌上工具掌上工具:计算机、可视电话、电计算机、可视电话、电视、音响和网络的集成。视、音响和网络的集成。会飞的汽车7该交通工具能以超过时速该交通工具能以超过时速169公里的公里的速度在空中航行至少速度在空中航行至少 788公里的距离，公里的距离，也能以一般车辆的速度行驶在高速公也能以一般车辆的速度行驶在高速公路上，只要不到路上，只要不到30秒的时间，就能从秒的时间，就能从飞机变身汽车。目前飞机变身汽车。目前Terrafugia收取收取的预订金为的预订金为1万美元。一旦万美元。一旦Transition投放市场，其售价将在投放市场，其售价将在20万万-25万美元万美元之间。之间。水路两用汽车水路两用汽车10超豪华空中巴士11超豪华空中巴士122010年12月世界高铁大会在北京召开之际，铁道部领导宣布，12月3日，京沪高铁在先导段的运行试验中，最高时速达到了486.1公里。1314微型机器人微型机器人微型机器人微型机器人战队战队机器人大机器人大赛赛机器狗机器狗（1 1）1990年年，美美国国圣圣荷荷塞塞IBM阿阿尔尔马马登登研研究究所所的的D.M.Eigler等等在在液液氦氦温温度度（4.2K）和和超超真真空空环环境境中中用用STM将将Ni(110)nie表表面面吸吸附附的的Xe（氙氙xian）原原子子逐逐一一搬迁，最终以搬迁，最终以35个个Xe原子排成原子排成IBM三个字母。三个字母。19（2）1991年日本年日本S.Hosoki等用等用STM在在MoS2表面用硫空位写成表面用硫空位写成“PEACE91 HCRL”（其中（其中HCRL为日立中央研究所的英文缩写）的字样为日立中央研究所的英文缩写）的字样。20（3 3）美国的）美国的D.M.EiglerD.M.Eigler等在实现了等在实现了XeXe氙氙原子搬迁后，原子搬迁后，又实现了分子的搬迁排列。在铂单晶的表面上，将吸又实现了分子的搬迁排列。在铂单晶的表面上，将吸附的一氧化碳分子（附的一氧化碳分子（COCO）用）用STMSTM搬迁排列起来，构成了搬迁排列起来，构成了一个身高仅为一个身高仅为5nm5nm的世界上最小的人的图样。用来构成的世界上最小的人的图样。用来构成这图样的（这图样的（COCO）分子间距离仅为）分子间距离仅为0.5nm0.5nm，人们称它为，人们称它为“一氧化碳小人一氧化碳小人”。21（4 4）19931993年美国的年美国的Physics TodayPhysics Today杂志封面上刊登了杂志封面上刊登了一个圆形的像美丽的皇冠样的图形，它由周边的一个圆形的像美丽的皇冠样的图形，它由周边的4848个个小图形组成。从中心到周围荡着水波一样的装饰。在小图形组成。从中心到周围荡着水波一样的装饰。在单晶的表面用单晶的表面用4848个铁原子围成了一个个铁原子围成了一个14.3nm14.3nm的圆圈，的圆圈，相邻两个铁原子间距离仅为相邻两个铁原子间距离仅为1nm1nm。22（5 5）IBMIBM公司又用铁原子在单晶铜的表面排成了体公司又用铁原子在单晶铜的表面排成了体育场等图形。中国科学院在育场等图形。中国科学院在19931993年也利用原子排列年也利用原子排列成成“原子原子”字样。字样。23（7 7）北京真空物理所用扫描隧道显微镜成功地进行单）北京真空物理所用扫描隧道显微镜成功地进行单个原子操纵和纳米加工。用超高真空扫描隧道显微镜个原子操纵和纳米加工。用超高真空扫描隧道显微镜在国内最先开展了原子操纵和纳米加工的研究，得到在国内最先开展了原子操纵和纳米加工的研究，得到了当时国际上最细的线条，线宽了当时国际上最细的线条，线宽10nm10nm。用扫描隧道显微镜在用扫描隧道显微镜在Si(111)表面进行的原子操纵和纳米加工表面进行的原子操纵和纳米加工,组成组成100字样字样 24（8 8）图是中国科学院化学所的科技人员利用纳米加工）图是中国科学院化学所的科技人员利用纳米加工技术在石墨表面通过搬迁碳原子而绘制出的世界上最技术在石墨表面通过搬迁碳原子而绘制出的世界上最小的中国地图。如果把这幅图放大到一张小的中国地图。如果把这幅图放大到一张1m1m见方的中见方的中国地图大小的尺寸，就相当于把该幅地图放大到中国国地图大小的尺寸，就相当于把该幅地图放大到中国辽阔的领土的面积。辽阔的领土的面积。summary2526第第1 1章章 概述概述本章要点制造技术的概念先进制造技术的特点先进制造技术的体系结构制造系统27第第1章章 概述概述Introduction1.1 制造技术与制造系统制造技术与制造系统Manufacturing Technology and Manufacturing System课程课程“先进制造技术先进制造技术”制造与制造技术制造与制造技术制造与制造技术制造与制造技术28 广广广广义义义义制制制制造造造造：不不不不仅仅仅仅包包包包括括括括了了了了具具具具体体体体的的的的工工工工艺艺艺艺过过过过程程程程，还还还还包包包包括括括括市市市市场场场场 分分分分析析析析、产产产产品品品品设设设设计计计计、质质质质量量量量控控控控制制制制、生生生生产产产产过过过过程程程程管管管管理理理理、营营营营销销销销、售售售售 后后后后服服服服务务务务直直直直至至至至产产产产品品品品报报报报废废废废处处处处理理理理等等等等在在在在内内内内的的的的整整整整个个个个产产产产品品品品寿寿寿寿命命命命周周周周期期期期的的的的全过程全过程全过程全过程。狭义制造：生产过程从狭义制造：生产过程从狭义制造：生产过程从狭义制造：生产过程从原材料原材料原材料原材料成品成品成品成品直接起作用的那直接起作用的那直接起作用的那直接起作用的那 部分工作内容。部分工作内容。部分工作内容。部分工作内容。制造业是将制造资源，包括物料、设备、工具、资金、制造业是将制造资源，包括物料、设备、工具、资金、制造业是将制造资源，包括物料、设备、工具、资金、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，通过技术、信息和人力等，通过技术、信息和人力等，通过技术、信息和人力等，通过制造过程制造过程制造过程制造过程转化为可供人和社会转化为可供人和社会转化为可供人和社会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。制造业是所使用和利用的工业产品或生活消费品的行业。制造业是所使用和利用的工业产品或生活消费品的行业。制造业是所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。有与制造有关的企业群体的总称。有与制造有关的企业群体的总称。有与制造有关的企业群体的总称。制造制造 制造业制造业1.1.1 制造与制造技术制造与制造技术制造一词来源于拉丁语词根制造一词来源于拉丁语词根制造一词来源于拉丁语词根制造一词来源于拉丁语词根manu(manu(manu(manu(手手手手)和和和和facer(facer(facer(facer(做做做做)。291.1.1 制造与制造技术制造与制造技术表表1.1 我国制造业的分类我国制造业的分类序号序号行行业业名称名称序号序号行行业业名称名称13农农副食品加工副食品加工业业28化学化学纤维纤维制造制造业业14食品制造食品制造业业29橡胶制品橡胶制品业业15饮饮料制造料制造业业30塑料制品塑料制品业业16烟草制造烟草制造业业31非金属非金属矿矿物制品物制品业业17纺织业纺织业32黑色金属冶黑色金属冶炼炼及及压压延加工延加工业业18纺织纺织服装、鞋、帽制造服装、鞋、帽制造业业33有色金属冶有色金属冶炼炼及及压压延加工延加工业业19皮革、毛皮、羽毛（皮革、毛皮、羽毛（绒绒）制造）制造业业34金属制品金属制品业业20木材加工及木、竹、藤、棕、草制造木材加工及木、竹、藤、棕、草制造业业35通用通用设备设备制造制造业业21家具制造家具制造业业36专专用用设备设备制造制造业业22造造纸纸及及纸纸制品制品业业37交通运交通运输设备输设备制造制造业业23印刷印刷业业和和记录记录媒介的复制媒介的复制38电电气机械及器材制造气机械及器材制造业业24文教体育用品制造文教体育用品制造业业39通信通信设备设备、计计算机及其它算机及其它电电子子设备设备制造制造业业25石油加工、石油加工、炼炼焦及核燃料加工焦及核燃料加工业业40仪仪器器仪仪表及文化、表及文化、办办公用机械制造公用机械制造业业26化学原料及化学制品制造化学原料及化学制品制造业业41工工艺艺品及其它制造品及其它制造业业27医医药药制造制造业业42废废弃弃资资源和源和废废旧材料回收加工旧材料回收加工业业指经物理变化或化学变化后成为了新的产品指经物理变化或化学变化后成为了新的产品，不论是动力机械制造，还是手，不论是动力机械制造，还是手 工制做；工制做；也不论产品是批发销售，还是零售，均视为也不论产品是批发销售，还是零售，均视为制造。制造。建筑物中的各种制成品零部件的生建筑物中的各种制成品零部件的生产应视为制造。但在建筑预制品工地，把主产应视为制造。但在建筑预制品工地，把主要部件组装成桥梁、仓要部件组装成桥梁、仓 库设备、铁路与高库设备、铁路与高架公路、升降机与电梯、管道设备、喷水设架公路、升降机与电梯、管道设备、喷水设备、暖气设备、通风设备与空调设备，照明备、暖气设备、通风设备与空调设备，照明 与安装电线等组装活动，以及建筑物的装置与安装电线等组装活动，以及建筑物的装置，均列为建筑活动。，均列为建筑活动。30第一产业农业林业渔业畜牧业矿业采石业石油业第二产业航天航空纺织、服装汽车、装备、重型机械冶金、钢铁、金属制品食品、饮料化工、石油精炼计算机、半导体、电器建筑、建材日用消费品玻璃、陶瓷、造纸制药橡胶、塑料制品能源、电力出版第三产业银行、金融服务、保险通讯、资讯教育、医疗、保健娱乐、旅馆、餐饮、旅游政府法律机构房地产修理与维护商业（零售、批发）交通、运输表1.2第一、二、三产业的划分1.1.1 制造与制造技术制造与制造技术通常的三大产业是联合国使用的分类方法：第一产业包括农业、林业、牧业和渔业；第二产业包括制造业、采掘业、建筑业和公共工程、上下水道、煤气、卫生部门；第三产业包括商业、金融、保险、不动产业、运输、通讯业、服务业及其他非物质生产部门。制造技术制造技术31制造技术制造技术 在产品生产中，使原材料转化为产品过程所施行的各在产品生产中，使原材料转化为产品过程所施行的各在产品生产中，使原材料转化为产品过程所施行的各在产品生产中，使原材料转化为产品过程所施行的各种种种种手段手段手段手段的总和，称为的总和，称为的总和，称为的总和，称为制造技术制造技术制造技术制造技术。运用一定的知识、技能运用一定的知识、技能运用一定的知识、技能运用一定的知识、技能操纵可以利用的物质、工具操纵可以利用的物质、工具操纵可以利用的物质、工具操纵可以利用的物质、工具采取有效的方法采取有效的方法采取有效的方法采取有效的方法 手段包括手段包括手段包括手段包括 与大、小制造概念相对应，对于制造技术的理解也有与大、小制造概念相对应，对于制造技术的理解也有与大、小制造概念相对应，对于制造技术的理解也有与大、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广义和狭义之分。广义理解制造技术涉及生产活动的各广义和狭义之分。广义理解制造技术涉及生产活动的各广义和狭义之分。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个方面和生产的全过程，制造技术被认为是一个从产品个方面和生产的全过程，制造技术被认为是一个从产品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概念到最终产品的集成活动，是一个功能体系和信息处概念到最终产品的集成活动，是一个功能体系和信息处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。理系统。理系统。理系统。1.1.1 制造与制造技术制造与制造技术制造系统制造系统制造系统制造系统 结构结构32制造系统结构制造系统结构图1-2制造系统功能结构经营管理信息流生产管理信息流技术信息流物质流用户、市 场 与 外 部 环 境经营管理市场与销售研究与开发资源管理财务生产管理工程设计采购车间制造（加工、装配、检验、输送、存储 ）质量控制1.1.2 制造系统制造系统制造系统特性制造系统特性33制造系统特性制造系统特性软件硬件图1-3制造系统结构特性 结构特性结构特性结构特性结构特性 制造系统可视为若干硬件的集合体。为使硬件充分制造系统可视为若干硬件的集合体。为使硬件充分发挥效能，必须有软件支持。发挥效能，必须有软件支持。1.1.2 制造系统制造系统34 转变特性转变特性主要从技术角度出发，如何使转变过程更有效进行。主要从技术角度出发，如何使转变过程更有效进行。获取阶段转变阶段分配阶段图1-4制造系统的物质流原材料供应者原材料库存零件加工零件库存装配成品库存最终用户1.1.2 制造系统制造系统汽车生产物流示意图35压力加工油漆车身装配内部装饰驱动桥装配变速箱装配轮胎装配底盘装配车身安装最后试验发动机装配发动机试验机械加工热处理锻造熔化造型浇铸压铸油漆机械加工自动线热处理图1-5汽车生产物流示意图1.1.2 制造系统制造系统程序特性程序特性36需求订货信息生产计划信息进度计划信息作业计划信息生产结果数据生产控制信息生产技术信息产品设计信息综合生产计划生产进度计划作业计划生产实施生产控制产品设计工艺过程计划工艺过程信息计划阶段实施阶段控制阶段图1-6制造系统的程序特性 程序特性程序特性l l 程序程序程序程序 一系列按时间和逻辑安排的步骤一系列按时间和逻辑安排的步骤一系列按时间和逻辑安排的步骤一系列按时间和逻辑安排的步骤l l 制造系统可视为生产离散型产品的工作程序制造系统可视为生产离散型产品的工作程序（图（图（图（图1-61-6）研究制造系统程序特性，主要从管理角度出发如何使研究制造系统程序特性，主要从管理角度出发如何使生产活动达到最佳化。生产活动达到最佳化。1.1.2 制造系统制造系统制造系统的物质流与信息流制造系统的物质流与信息流37制造系统的物质流与信息流制造系统的物质流与信息流误差流物流资金流规划控制需求信息流实施（车间或现场）原材料产品与服务能源能量流图1-7制造系统的五种流1.1.2 制造系统制造系统1.21.2制造技术的发展及其制造技术的发展及其制造技术的发展及其制造技术的发展及其 在国民经济中的地位在国民经济中的地位在国民经济中的地位在国民经济中的地位38第第1章章 概述概述Introduction1.2 制造技术的发展及其制造技术的发展及其 在国民经济中的地位在国民经济中的地位Development of Manufacturing Industry and its Position in National Economy课程课程“先进制造技术先进制造技术”制造技术的发展制造技术的发展制造技术的发展制造技术的发展391.2.1 制造技术的发展制造技术的发展 制造技术的进步和发展制造技术的进步和发展 制造技术是制造业所使用的一切生产技术的总称，是将制造技术是制造业所使用的一切生产技术的总称，是将原材料和其他生产要素经济合理地转化为可直接使用的具有原材料和其他生产要素经济合理地转化为可直接使用的具有较高附加值的较高附加值的成品成品/半成品和技术服务的技术群。影响其发展半成品和技术服务的技术群。影响其发展的最主要因素是的最主要因素是技术的推动和市场的牵引技术的推动和市场的牵引。人类科学技术的。人类科学技术的每次革命必然引起制造技术的不断发展，因而也推动了制造每次革命必然引起制造技术的不断发展，因而也推动了制造业的不断发展和进步。业的不断发展和进步。近百年来，在市场需求不断变化的驱动下，制造业的生近百年来，在市场需求不断变化的驱动下，制造业的生产规模沿着产规模沿着“小批量小批量少品种大批量少品种大批量多品种变批量多品种变批量”的方的方向发展。在科学技术高速发展的推动下，制造业的资源配置向发展。在科学技术高速发展的推动下，制造业的资源配置沿着沿着“劳动密集劳动密集设备密集设备密集信息密集信息密集知识密集知识密集”的方向的方向发展。与之相适应，制造技术的生产方式沿着发展。与之相适应，制造技术的生产方式沿着“手工手工机械机械化化单机自动化单机自动化刚性流水自动化刚性流水自动化柔性自动化柔性自动化智能自动智能自动化化”的方向发展。的方向发展。401.2.1 制造技术的发展制造技术的发展 制造技术发展的五个时期制造技术发展的五个时期 1 1 1 1 工工工工场场场场式式式式生生生生产产产产时时时时期期期期 18181818世世世世纪纪纪纪七七七七十十十十年年年年代代代代，以以以以蒸蒸蒸蒸汽汽汽汽机机机机和和和和纺纺纺纺纱纱纱纱机机机机的的的的诞诞诞诞生生生生，引引引引发发发发第第第第一一一一次次次次工工工工业业业业革革革革命命命命，从从从从手手手手工工工工业业业业作作作作坊坊坊坊式式式式生生生生产产产产到到到到以以以以机械加工和分工原则为中心的工厂生产，机器代替手工。机械加工和分工原则为中心的工厂生产，机器代替手工。机械加工和分工原则为中心的工厂生产，机器代替手工。机械加工和分工原则为中心的工厂生产，机器代替手工。2 2 2 2 工工工工业业业业化化化化规规规规模模模模生生生生产产产产时时时时期期期期 19191919世世世世纪纪纪纪电电电电气气气气技技技技术术术术得得得得到到到到发发发发展展展展，由由由由于于于于电电电电气气气气技技技技术术术术与与与与其其其其他他他他制制制制造造造造技技技技术术术术的的的的融融融融合合合合，开开开开辟辟辟辟了了了了崭崭崭崭新新新新的的的的电电电电气气气气化化化化新新新新时时时时代代代代，制制制制造造造造业业业业得得得得到到到到了了了了飞飞飞飞速速速速发发发发展展展展，制制制制造造造造技技技技术术术术实实实实现现现现了了了了批批批批量量量量生生生生产产产产、工工工工业业业业化化化化规规规规范范范范生生生生产产产产的的的的新新新新局局局局面面面面。与与与与此此此此同同同同时时时时，互互互互换换换换性性性性原原原原理理理理和和和和公公公公差差差差制度应运而生。制度应运而生。制度应运而生。制度应运而生。413 3 3 3 刚刚刚刚性性性性自自自自动动动动化化化化发发发发展展展展时时时时期期期期 20202020世世世世纪纪纪纪初初初初，内内内内燃燃燃燃机机机机的的的的发发发发明明明明，引引引引起起起起了了了了制制制制造造造造业业业业的的的的革革革革命命命命，流流流流水水水水生生生生产产产产线线线线和和和和泰泰泰泰勒勒勒勒式式式式工工工工作作作作制制制制及及及及其其其其科科科科学学学学管管管管理理理理方方方方法法法法得得得得到到到到了了了了应应应应用用用用。特特特特别别别别是是是是第第第第二二二二次次次次世世世世界界界界大大大大战战战战期期期期间间间间，以以以以大大大大批批批批量量量量生生生生产产产产为为为为模模模模式式式式，以以以以降降降降低低低低成成成成本本本本为为为为目目目目的的的的的的的的刚刚刚刚性性性性自自自自动动动动化化化化制制制制造造造造技技技技术术术术和和和和科科科科学学学学管管管管理理理理方方方方式式式式得得得得到到到到了了了了很很很很大大大大发发发发展展展展。福福福福特特特特汽汽汽汽车车车车制制制制造造造造公公公公司司司司用用用用大大大大规规规规模模模模刚刚刚刚性性性性生生生生产产产产线线线线代代代代替替替替手手手手工工工工作作作作业业业业，使使使使汽汽汽汽车车车车的的的的价价价价格格格格在在在在几几几几年年年年内内内内降降降降低低低低到到到到原原原原价价价价格格格格的的的的1/81/81/81/8，促进了汽车进入家庭。，促进了汽车进入家庭。，促进了汽车进入家庭。，促进了汽车进入家庭。4 4 4 4 柔柔柔柔性性性性自自自自动动动动化化化化发发发发展展展展时时时时期期期期 20202020世世世世纪纪纪纪中中中中期期期期，计计计计算算算算机机机机、微微微微电电电电子子子子、信信信信息息息息和和和和自自自自动动动动化化化化技技技技术术术术有有有有了了了了迅迅迅迅速速速速的的的的发发发发展展展展，逐逐逐逐步步步步形形形形成成成成了了了了数数数数控控控控技技技技术术术术（NCNCNCNC）、计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控（CNCCNCCNCCNC）、柔柔柔柔性性性性制制制制造造造造单单单单元元元元（FMCFMCFMCFMC）、柔柔柔柔性性性性制制制制造造造造系系系系统统统统（FMSFMSFMSFMS）、计计计计算算算算机机机机辅辅辅辅助助助助设设设设计计计计与与与与制制制制造造造造（CAD/CAMCAD/CAMCAD/CAMCAD/CAM）等等等等先先先先进进进进的的的的制制制制造造造造单单单单元元元元技技技技术术术术和和和和全全全全面面面面质质质质量量量量管管管管理理理理（TQMTQMTQMTQM）、准准准准时时时时生生生生产产产产（JITJITJITJIT）等等等等科科科科学学学学的的的的管管管管理理理理理理理理念念念念和和和和方方方方法法法法，为为为为单单单单一一一一产产产产品品品品大大大大批批批批量量量量刚刚刚刚性性性性自自自自动动动动化化化化生生生生产产产产向向向向多多多多品品品品种种种种小小小小批批批批量量量量柔柔柔柔性性性性自自自自动动动动化化化化生生生生产产产产方方方方向向向向发发发发展展展展提提提提供供供供了了了了技术基础。技术基础。技术基础。技术基础。1.2.1 制造技术的发展制造技术的发展 五铁锹 tiqio 劳动方法标准化、制定标准时间、有差别的计件工资、挑选和培训工人、管理和分工 425 5 综综综综合合合合自自自自动动动动化化化化发发发发展展展展时时时时期期期期 自自自自2020世世世世纪纪纪纪8080年年年年代代代代以以以以来来来来，设设设设计计计计、制制制制造造造造和和和和管管管管理理理理在在在在内内内内的的的的单单单单元元元元自自自自动动动动化化化化技技技技术术术术逐逐逐逐渐渐渐渐成成成成熟熟熟熟和和和和完完完完善善善善，如如如如计计计计算算算算机机机机辅辅辅辅助助助助设设设设计计计计与与与与制制制制造造造造（CAD/CAMCAD/CAM）、计计计计算算算算机机机机辅辅辅辅助助助助工工工工艺艺艺艺规规规规划划划划（CAPPCAPP）、计计计计算算算算机机机机辅辅辅辅助助助助工工工工程程程程（CAECAE）、计计计计算算算算机机机机辅辅辅辅助助助助检检检检测测测测（CATCAT）；在在在在经经经经营营营营管管管管理理理理领领领领域域域域内内内内的的的的物物物物流流流流需需需需求求求求规规规规划划划划（MRPMRP）、制制制制造造造造资资资资源源源源规规规规划划划划（MRPMRP）、企企企企业业业业资资资资源源源源规规规规划划划划（ERPERP）；在在在在加加加加工工工工制制制制造造造造领领领领域域域域内内内内的的的的直直直直接接接接或或或或分分分分布布布布式式式式数数数数控控控控（DNCDNC）、工工工工业业业业机机机机器器器器人人人人（ROBOTROBOT）等等等等。以以以以计计计计算算算算机机机机为为为为中中中中心心心心的的的的集集集集成成成成制制制制造造造造技技技技术术术术从从从从根根根根本本本本上上上上改改改改变变变变了了了了制制制制造造造造技技技技术术术术的的的的面面面面貌貌貌貌和和和和水水水水平平平平，体体体体现现现现新新新新的的的的制制制制造造造造模模模模式式式式的的的的计计计计算算算算机机机机集集集集成成成成制制制制造造造造系系系系统统统统（CIMSCIMS）、并并并并行行行行工工工工程程程程（CECE）以以以以及及及及精精精精良良良良生生生生产产产产（LPLP）得得得得到到到到实实实实践践践践、应应应应用用用用和和和和推推推推广广广广。此此此此外外外外，精精精精密密密密成成成成形形形形技技技技术术术术与与与与装装装装备备备备、快快快快速速速速成成成成形形形形技技技技术术术术与与与与系系系系统统统统、少少少少无无无无切切切切削削削削技技技技术术术术与与与与装装装装备备备备、激激激激光加工技术与装备等进入了一个空前发展的阶段。光加工技术与装备等进入了一个空前发展的阶段。光加工技术与装备等进入了一个空前发展的阶段。光加工技术与装备等进入了一个空前发展的阶段。1.2.1 制造技术的发展制造技术的发展 制造业在国民经济中的地位制造业在国民经济中的地位制造业在国民经济中的地位制造业在国民经济中的地位431.2.2 制造业在国民经济中的地位制造业在国民经济中的地位 制造业是国民经济的支柱产业和经济增长的发动机制造业是国民经济的支柱产业和经济增长的发动机美国：美国：美国：美国：68%68%的财富来源于制造业；的财富来源于制造业；的财富来源于制造业；的财富来源于制造业；日本：日本：日本：日本：49%49%的国民生产总值（的国民生产总值（的国民生产总值（的国民生产总值（GNPGNP）来源于制造业；）来源于制造业；）来源于制造业；）来源于制造业；中中中中国国国国：2001200120012001年年年年制制制制造造造造业业业业增增增增加加加加值值值值：37613.1 37613.1 37613.1 37613.1 亿亿亿亿元元元元占占占占国国国国民民民民生生生生产产产产总总总总值值值值的的的的 39.21%39.21%39.21%39.21%，占占占占工工工工业业业业生生生生产产产产总总总总值值值值的的的的 77.61%77.61%77.61%77.61%。上上上上交交交交税税税税金金金金4398.174398.174398.174398.17亿亿亿亿元元元元，占占占占国国国国家家家家税税税税收收收收总总总总额额额额的的的的30%30%30%30%和和和和财财财财政政政政收收收收入入入入的的的的27%27%27%27%。2009200920092009年年年年全全全全年年年年机机机机械械械械工工工工业业业业总总总总产产产产值值值值首首首首次次次次跃跃跃跃上上上上10101010万亿元的新台阶，达到了万亿元的新台阶，达到了万亿元的新台阶，达到了万亿元的新台阶，达到了10.7510.7510.7510.75万亿万亿万亿万亿元。元。元。元。制造业是高技术产业化的载体和实现现代化的奠基石制造业是高技术产业化的载体和实现现代化的奠基石2020世世世世纪纪纪纪兴兴兴兴起起起起的的的的核核核核技技技技术术术术、空空空空间间间间技技技技术术术术、信信信信息息息息技技技技术术术术、生生生生物物物物医医医医学学学学技技技技术术术术等等等等高高高高新新新新技技技技术术术术无无无无一一一一不不不不是是是是通通通通过过过过制制制制造造造造业业业业的的的的发发发发展展展展而而而而产产产产生生生生并并并并转转转转化化化化为为为为规规规规模模模模生生生生产产产产力力力力的的的的。其其其其直直直直接接接接结结结结果果果果是是是是导导导导致致致致诸诸诸诸如如如如集集集集成成成成电电电电路路路路、计计计计算算算算机机机机、移移移移动动动动通通通通信信信信设设设设备备备备、国国国国际际际际互互互互联联联联网网网网、机机机机器器器器人人人人、核核核核电电电电站站站站、航航航航天天天天飞飞飞飞机机机机等等等等产产产产品相继问世，并由此形成了制造业中的高新技术产业品相继问世，并由此形成了制造业中的高新技术产业品相继问世，并由此形成了制造业中的高新技术产业品相继问世，并由此形成了制造业中的高新技术产业。具体讲44宇航宇航生物工程生物工程微电子微电子光电子光电子信息信息技术技术核技核技术术空间技空间技术术制造业是国家高新技术产业的基础和载体制造业是国家高新技术产业的基础和载体制造业是国家高新技术产业的基础和载体制造业是国家高新技术产业的基础和载体 制造业制造业电子设备电子设备电子设备电子设备ICICICIC成本：军舰成本：军舰成本：军舰成本：军舰22%22%22%22%，战车，战车，战车，战车24%24%24%24%，飞机，飞机，飞机，飞机33%33%33%33%，导弹，导弹，导弹，导弹45%45%45%45%，航天器，航天器，航天器，航天器66%66%66%66%451.2.2 制造业在国民经济中的地位制造业在国民经济中的地位 纺织机械动力机械家用电器通讯设备出版印刷网络媒体文化娱乐冶金机械建筑机械交通工具环保设备军事装备医疗设备机器制造农业机械化工设备制制 造造 业业图1-8 当今制造业的社会功能 图图1-8显示了当今制造业的社会功能。显示了当今制造业的社会功能。461.2.2 制造业在国民经济中的地位制造业在国民经济中的地位 制造业是吸纳劳动就业和扩大出口的关键产业制造业是吸纳劳动就业和扩大出口的关键产业制造业是吸纳劳动就业和扩大出口的关键产业制造业是吸纳劳动就业和扩大出口的关键产业美美美美国国国国：约约约约1/1/4 4人人人人口口口口直直直直接接接接从从从从事事事事制制制制造造造造业业业业，其其其其余余余余人人人人口口口口中中中中又又又又有有有有约约约约半半半半数数数数人所做工作与制造业有关。人所做工作与制造业有关。人所做工作与制造业有关。人所做工作与制造业有关。中中中中国国国国：20012001年年年年制制制制造造造造业业业业全全全全部部部部从从从从业业业业人人人人员员员员 8083 8083 万万万万人人人人，约约约约占占占占全全全全国国国国工工工工业从业人员总数的业从业人员总数的业从业人员总数的业从业人员总数的 90.13%90.13%，全国全部从业人口的，全国全部从业人口的，全国全部从业人口的，全国全部从业人口的11.1%11.1%。中中中中国国国国：20012001年年年年制制制制造造造造业业业业出出出出口口口口创创创创汇汇汇汇23982398亿亿亿亿元元元元。占占占占全全全全国国国国外外外外贸贸贸贸出出出出口口口口总额总额总额总额90%90%。制造业是国家安全的重要保障制造业是国家安全的重要保障制造业是国家安全的重要保障制造业是国家安全的重要保障美美美美国国国国在在在在一一一一段段段段相相相相当当当当长长长长时时时时间间间间内内内内忽忽忽忽视视视视了了了了制制制制造造造造技技技技术术术术的的的的发发发发展展展展，结结结结果果果果导导导导致致致致经经经经济济济济衰衰衰衰退退退退，竞竞竞竞争争争争力力力力下下下下降降降降，出出出出现现现现在在在在家家家家电电电电、汽汽汽汽车车车车等等等等行行行行业业业业不不不不敌敌敌敌日日日日本本本本的的的的局局局局面面面面。2 2 2 20 0 0 0世世世世纪纪纪纪8 8 8 80 0 0 0年年年年代代代代，发发发发生生生生了了了了轰轰轰轰动动动动一一一一时时时时的的的的“东东东东芝芝芝芝事事事事件件件件”。美美美美国国国国重重重重新新新新关关关关注注注注制制制制造造造造业业业业的的的的发发发发展展展展，至至至至1 19 99 94 4年年年年美美美美国国国国汽汽汽汽车车车车产产产产量量量量重重重重新新新新超超超超过过过过日日日日本本本本。471.2.2 制造业在国民经济中的地位制造业在国民经济中的地位 19631963年年19831983年年美日两国汽车产量在世界市场所占份额图1-9 美日两国汽车产量变化典型案例典型案例典型案例典型案例东东芝芝事事件件 19831983年，日本东芝公司卖给前苏联几台年，日本东芝公司卖给前苏联几台五轴联动数控铣床五轴联动数控铣床，前苏联将其用于，前苏联将其用于制造核潜艇推进螺旋桨，由于加工精度提高，使得螺旋桨在水中转动时候噪制造核潜艇推进螺旋桨，由于加工精度提高，使得螺旋桨在水中转动时候噪声大为下降，以至于美国的声纳无法侦测到前苏联核潜艇的动向声大为下降，以至于美国的声纳无法侦测到前苏联核潜艇的动向,苏军潜艇能苏军潜艇能很好的隐藏在海底下。该数控机床的销售，也使得苏联的装备制造业上了一很好的隐藏在海底下。该数控机床的销售，也使得苏联的装备制造业上了一个档次，时至今日，美军的声纳也难以监听到俄军的潜艇了。个档次，时至今日，美军的声纳也难以监听到俄军的潜艇了。1.2.2 制造业在国民经济中的地位制造业在国民经济中的地位 4849典型案例典型案例案例案例1 1半半半半导导导导体体体体、晶晶晶晶体体体体管管管管是是是是美美美美国国国国发发发发明明明明的的的的，由由由由此此此此兴兴兴兴起起起起的的的的微微微微电电电电子子子子工工工工业业业业也也也也可可可可以以以以说说说说纯纯纯纯粹粹粹粹是是是是美美美美国国国国的的的的首首首首创创创创工工工工业业业业。然然然然而而而而在在在在7080708070807080年年年年代代代代间间间间不不不不到到到到十十十十年年年年的的的的时时时时间间间间里里里里，其其其其半半半半导导导导体体体体的的的的市市市市场场场场份份份份额额额额由由由由60