现在制造系统.

制造技术目录12345现代制造系统的基本概念制造学科与社会发展的关联性制造学科与经济发展的关联性机械工程学科发展现状与前景展望现代制造与科学发展的关联性第一章绪论1.现代制造系统的基本概念现代制造以社会、经济发展需求为目标，以资源和资源转换为对象，以现代制造科学与技术为基础，以制造系统为载体，以信息化、网络化、生态化和全球化为环境和背景，展现在我们面前。为此，我们从现代制造的载体——现代制造系统入手，逐层展开对现代制造的基本理念、现代模式和典型技术的讨论。1.1制造系统的基本概念制造所谓制造，是一种将有关资源（如物料、能量、资金、人力资源、信息等）按照社会的需求转变为新的有更高应用价值的资源（如有形的物质产品和无形的软件、服务等产品）的行为和过程。1.1制造系统的基本概念系统概念系统，是由若干相互联系和相互作用的要素组成的具有特定功能的统一整体。四大特性：集合性相关性目的性环境适应性1.1制造系统的基本概念评价系统的五要素五要素EQSCT时间环境服务质量成本1.1制造系统的基本概念制造系统资源转换单位国民经济细胞开放的系统制造系统的内涵1.1制造系统的基本概念制造系统的概念所谓制造系统，是这样的一种系统：由制造过程所涉及的硬件（人员、设备、物料流、信息基础设施、相关环境等）、相关软件（理论、技术、程序、标准、规范等）等组成，与外界进行物质、能量和信息交互的，实现资源转换以满足社会等环境需求的，完成包括市场分析、产品设计、工艺规划、制造实施、检验出厂、销售服务甚至报废回收等各个环节活动的制造全过程的系统。1.2制造系统的概念模型制造系统的基本模型制造系统的发展主要由五大要素决定，即资源输入、资源输出、资源转换、机制和控制。1.2制造系统的概念模型案例1制造型企业运行模型1.2制造系统的概念模型案例2供应链制造系统1.2制造系统的概念模型设计集中化，制造分散化，市场全球化，经济一体化。案例3网络化全球制造系统模型1.2制造系统的概念模型企业是一个社会经济技术的开放系统企业系统与环境的关系1.3制造系统的本质特征五大特性：转换特性、过程特性、系统特性、开放特性、进化特性。转换特性企业的资源转换特征1.3制造系统的本质特征过程特性企业中的各种流系统资源转换大过程中的五种要素流：物料流、资金流、价值流、信息流和工作流。1.3制造系统的本质特征案例4机械加工系统中的“三流”运行1.3制造系统的本质特征系统特性开放特性开放特性表现为：企业间的共生关系；对社会资源的“无限利用”。案例5基于信息技术的企业动态联盟1.3制造系统的本质特征进化特性基于信息技术支撑的虚拟企业案例6虚拟企业1.3制造系统的本质特征企业间的关系案例6虚拟企业1.4大制造的内涵制造科学的发展将不仅仅局限在传统的机械制造的狭义范围以内，而是面向包括汽车、电子、仪器仪表、航空航天设备、交通运输设备、工程设备、能源设备、机床、轻工设备、家电等制造过程中的基础理论和基础技术的“大制造”。大制造应包括光机电产品的制造、工艺流程制造、材料制备等，它是一种广义制造概念。从制造方法来看，它不仅包括机械加工方法，还应包括高能束加工方法、硅微加工方法、电化学加工方法等。2.制造学科与社会发展的关联性社会历史发展走向2.制造学科与社会发展的关联性科技革命历程3.制造学科与经济发展的关联性现代制造与经济发展密切相关，现代制造学科必须服从、服务于经济的发展。制造业是我国经济增长的主导部门和经济转型的基础；作为经济社会发展的重要依托,制造业是我国城镇就业的主要渠道和国际竞争力的集中体现。“新经济”的变迁3.1经济发展的趋势3.1经济发展的趋势新经济趋势区域经济集团化进程加速经济全球化向纵深发展金融自由化发展趋势知识经济发展趋势3.1经济发展的趋势集成人力和技术资源以加强劳动力的业绩和满意程度实现所有操作的并发性（concurrency）根据变化的需要和机遇迅速重构制造类企业开发创新型制造工艺和产品，重点放在缩小其尺寸上新经济对制造业的挑战把生产的废弃物和产品对环境的影响降低到接近零的程度将从大范围不同来源收集到的信息瞬时转化为能作出有效决策的有用知识3.2制造产业发展的特征新的资源观资源是制造业发展的中心问题和重要基础，制造业的发展首先表现在对资源的开发水平和利用程度。资源自然资源技术资源市场资源管理资源信息资源教育资源知识资源3.2制造产业发展的特征生产力的新概念知识生产力的内涵劳动者的脑力（智力）将占据主要地位，生产工具和劳动对象主要表现为科技含量的增加，并由此出现软化特征。新的经济资源如信息、教育、知识等新的促进生产力发展的因素被广泛应用，使生产力发展又将进入一个新的阶段。3.2制造产业发展的特征劳动价值论的新发展简单劳动价值论复杂劳动价值论知识劳动价值论劳动性商品技术性商品知识性商品3.2制造产业发展的特征资本范畴的新拓展运行环境的新创设消费方式的新变化研究消费方式的发展与变化，是制定制造企业发展战略的前提和基础，也是确定企业产品开发策略的根本依据。“享受型”生活方式和“以物为本”、“以量为目标”的消费观“以人为本”、“以质为目标”的消费观3.2制造产业发展的特征分配方式的变革企业制度的再创新大幅度增加企业无形资产的比重提高企业文化内涵和知识含量提高企业吸纳知识、运用知识、知我更新知识的能力建立知识型的企业制度4.现代制造与科学发展的关联性科学进步和技术革命从来都是推动人类历史前进的火车头。持续不断的技术革命和技术创新，是人类文明进步的原动力。科学的发展没有终点，只有里程碑。现代，科学与技术的发展有着新的趋势和特点：科学技术化和技术科学化。科学与技术的整体化趋势，自然科学与社会科学在更深层次上的广泛交叉，工程科学与技术的伟大作用，都为现代制造科学与技术的发展提供了框架。4.1科学发展的里程碑第一种科学第二种科学第三种科学有序性可逆性可积性周期性同因同果性必然性非此即彼性内外随机性无序性不可逆性不可积性非周期性偶然性因果亦此亦彼性第三种序第三种时间第三种空间第三种周期第三种因果关系第三种系统第三种现象第三种运动4.2科学技术化与技术科学化1科学将加速朝着整体化、高度数学化的方向发展。2科学与技术的区别始终存在，但联系更为紧密，并有一体化的趋势。3自然科学与社会科学的交叉、综合将形成强大的潮流。4科学技术这把双刃剑将更加爱趋利避害，朝着人类和社会可持续发展的方向发展。宏观层次微观层次技术活动始于特定的问题，符合人类利益的价值观的运筹决策，再利用各种手段作用于客体，创造出人工自然界或人造物。科学系统的发现是不断地始于问题和终于问题的过程，同时也是科学概念、科学定律和科学理论不断地形成和增长的过程。微观层次4.2科学技术化与技术科学化4.3现代制造的科学基础现代制造全过程大制造多学科现代制造已不仅仅是机械制造4.3现代制造的科学基础现代制造科学是支撑和产生先进制造理论、方法和技术的基础A制造系统和制造过程的理论和建模B制造信息和知识的获取、处理、传递和应用C制造模式和生产管理理论与方法D制造产品的现代设计理论和方法E制造过程及系统的测量、监控理论和方法F制造自动化理论4.3现代制造的科学基础现代科学创新往往产生在学科交叉之中制造科学生物科学信息科学制造科学现代管理科学制造科学计算机制造科学生物制造或仿生制造科学现代工业工程科学制造信息科学虚拟制造科学微型机电系统、快速原型制造、敏捷制造模式、机器人学等的发展都是学科交叉的结果。4.3现代制造的科学基础现代制造的科学基础应用领域4.3现代制造的科学基础制造信息学制造信息学是研究与制造活动有关的信息、信息驱动、人类应用制造信息的机制以及制造信息体系结构的一门基础科学。制造信息学的研究内容4.3现代制造的科学基础计算制造学计算制造是指利用计算机对制造过程和制造系统的表示、计算、推理和形式处理，包括制造中的几何表示、计算、优化和推理，研究制造过程中与建模、控制、规划和管理有关的计算问题及其复杂性问题分析。计算制造的有关研究内容4.3现代制造的科学基础反求工程是以现代设计方法学为指导，以现代设计理论、方法、技术为基础，运用各种专业人员的工程设计经验、知识和创新思维，对已有产品进行解剖、深化和再创造，是对已有设计的设计。产品反求工程系统组成案例7反求工程4.3现代制造的科学基础制造智能学人工智能特别是计算智能在制造系统及其各环节的广泛应用以及制造知识的获取、表示、存储和推理成为可能，导致出现了制造智能和制造技术的智能化。制造智能主要表现在智能调度、智能设计、智能加工、智能操作、机器人、智能控制、智能工艺规划、智能测量和诊断等多方面。基于制造智能的智能化制造系统是制造系统的发展方向，被成为21世纪的制造系统。4.4现代制造的科学前沿现代制造科学主要研究的科学问题至少有如下这些问题：现代制造过程和制造系统的基础理论；制造过程和系统数学描述、建模、仿真及优化，制造中的计算几何；设计及制造过程信息的获取、表达及传递，非全信息状态下的决策，非符号信息表达，制造信息保真及传递，海量制造信息的管理；网络/虚拟制造基础理论，网络及虚拟制造环境下制造系统的体系结构及全局最优决策理论；支持产品设计和制造过程创新的理论及方法；现代制造过程和系统的多学科模拟/仿真研究；现代制造过程和系统中的人-机-环境界面交互、协调和统一理论；4.4现代制造的科学前沿先进制造生产模式及管理理论与方法，研究适合我国国情及文化背景的高效、快速、可重组先进制造生产理论及其模式；适应社会主义市场经济和制造生产模式的经营管理及虚拟企业的基础理论和运作方法;计算机、微电子和光学关键零件的制造工艺基础；微型机电系统的设计、制造理论和方法；新材料制备、微纳米制造和仿生制造的理论基础；现代制造过程和系统的控制理论和方法；基于资源节约和环境保护的制造理论和方法。5.制造工程学科发展现状与前景展望作为最古老的学科之一，机械工程走过了漫长的岁月。在面向经济建设的过程中，市场驱动为机械工程学科的发展增添了巨大的活力；而在科学技术与经济、社会以及自然界的协调发展中，机械工程学科的发展才渐入佳境。5.1机械工程学科发展概述机械制造技术的突破性创新在传统的机械工程领域（宏观环境下），20世纪机械制造技术的标志性创新有二：数控加工技术和快速成型制造技术。数控机床快速原型机5.1机械工程学科发展概述机械制造理论的突破性创新1959年美国物理学家、诺贝尔物理学奖得主R.Frynmam提出微型机械的设想，发展为微型机电系统——MEMS。5.1机械工程学科发展概述机械制造系统的突破性创新20世纪60年代美国开始计算机网络技术的研究；20世纪80年代进入商业应用；20世纪90年代初，在经济全球化巨大需求的驱动下，在成熟的管理技术（如日本的TQC、JIT、LP；苏联的GT；美国的MIS、PDM、MRPⅡ、BPR、ERP、SCM和processscience等）和网络技术的强大支撑下，美国提出动态联盟、虚拟企业的新战略。5.1机械工程学科发展概述机械制造哲理的突破性创新随着世界经济的不断发展，经济总量（与对环境的危害程度正相关）和知识总量（对保护环境知识的成熟程度正相关）达到一定的程度后，人们必然会关注科技、经济、社会与环境的均衡发展——可持续发展。中共十六届四中全会提出“构建社会主义和谐社会”。对和谐发展环境下的机械制造的研究在我国随之兴起。将制造系统还原为一个复杂的社会、经济、科技、人文系统，并实现其与自然界的和谐相处、和谐发展，是实现机械制造哲理突破性创新的关键。5.2近年我国机械工程学科的发展三大视角：机械工程学科发展的动力机制科学技术自身的发展规律社会需求与自然界和谐三大视角5.2近年我国机械工程学科的发展综合集成——面向科学技术综合—专业分化—再综合的反复循环，是知识积聚合理和必经的过程。当今，综合集成创新是技术创新的重要方式。机械工程技术与计算机技术的、网络技术的综合