先进制造技术导论

什么是先进制造，制造？先进制造技术（AdvancedManufacturingTechnology,AMT）是制造业为了适应现代生产环境及市场的动态变化，在传统制造技术基础上通过不断吸收科学技术的最新成果而逐渐发展起来的，是传统制造技术、信息技术、计算机技术、自动化技术与管理科学等多学科先进技术的综合，并应用于制造工程之中所形成的一个学科体系。发展总趋势是向精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、清洁化、集成化、全球化的方向发展。制造的含义狭义的制造，指生产车间内与物流有关的加工和装配过程；广义的制造，则包括市场分析、产品设计、工艺设计、生产准备、加工装配、质量保证、生产过程管理、市场营销、售前售后服务，以及报废后的回收处理等整个产品生命周期内一系列相互联系的生产活动。国际生产工程学会给“制造”下的定义是：制造是一个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。制造业的特点制造业是指将制造资源（包括物料、设备、工具、资金、技术、信息和人力等）通过制造过程转化为可供人们使用和消费的产品的行业。制造业是所有与制造有关的企业群体的总称。制造业涉及到国民经济的许多部门，包括一般机械、食品工业、化工、建材、冶金、纺织、电子电器、运输机传统制造业和制造技术的特点大量的机械化刚性规模生产加一体化的组织生产模式，再加细化的专业分工。制造技术一般仅指加工制造的工艺方法，即制造全过程中某一环节的技术方法。制造技术的界限分明及其专业的相互独立。制造技术一般只能控制生产过程中的物质流和能量流（原材料到产品的物质流动过程，能量的投入、转换和消耗过程）。制造技术与制造生产管理的分离。现代制造及其技术的特点重视物流、检验、包装及储藏，使制造技术成为覆盖加工全过程的综合技术；不断吸收高新技术成果，并实现技术的局部或系统集成、自动化制造系统。技术与管理的融合和集成引入工业工程和并行工程概念，强调系统化及其技术和管理的集成，将技术和管理有机地结合在一起使制造技术及制造过程成为覆盖整个产品生命周期，包含物质流、能量流和信息流的系统工程。制造业市场特点1不确定性2市场的国际化和全球化3新兴产业的崛起4市场质的短缺和动态的非均衡5虚拟市场和代理制是未来市场的重要形式产品的特征1未来产品的内涵有型（传统实物产品的内涵）和无形特征（与实物消费相关联的服务）2产品的个性化与多样化3产品寿命周期趋短4智能化5绿色未来制造企业的特征1满足客户的个性需求2工艺设备和工厂的可重构性3人力资源是核心要素4全球化5虚拟企业和团队能力建设是核心竞争优势6企业文化氛围的形成和创新7本土化我国未来制造业的特点1走向高技术化2产品日益多样化3企业对市场反应敏捷4全球化制造业面临的挑战1快速响应市场的能力2打破传统经营所面临的组织、地域和时间壁垒的挑战3信息时代的挑站4有限的资源和日益增长的环保压力的挑战5制造全球化和贸易自由化的挑战6技术创新的挑战我国机械制造业存在的差距1产品档次低2创新开发能力差3专业化生产水平低4企业生产管理技术落后加工模式结构备货型，订单装配型，订货型各自特点备货型（make-to-stock）以产成品库存直接响应顾客需求（销售活动）根据库存（需求、服务水平）生产备货型流程的特点：交货速度快（无需等待）产品标准化的，定制程度浅举例：“买”眼镜盒设置在制品库存（WIP）以在制品库存来响应顾客需求（装配活动）订单装配型流程的特点：与备货型比，交货速度变慢满足顾客个性化要求的程度加深兼具标准化和个性化优点举例：“配”眼镜（镜架+镜片）订货型（make-to-order）只有原材料库存，无在制品库存和产成品库存以原材料库存来响应顾客需求（生产活动）订货型流程的特点：定制程度深交货速度慢举例：“定”眼镜片AMST多层次先进制造技术体系的结构1优质、高效、低耗、清洁基础制造技术2新型的制造单元技术3先进制造集成技术FCCSET先进制造技术体系结构1主体技术群2支撑技术群3制造基础设施FCCSET先进制造技术体系结构的改进型1现代制造工程设计技术群2制造系统管理技术群3物料处理和设备技术群4相关支撑技术群3D打印：背景大规模生产的劣势：1基于成本考虑，追求“规模经济”2将设计概念转换为可以大规模生产的产品难度大3牺牲产品的多样性4可能延期交货3D打印与其他制造技术的区别：注塑/铸造:一次成型:数控加工：削减；3D：一层一层打印3D：增材制造3D打印的优势：1制造复杂物品不增加成本2产品多样化不增加成本3无需组装4零时间交付（即时生产）5零技能制造6设计空间无限7空间生产能力高8减少废弃副产品9材料无限组合10精确的实体复制智能制造：智能制造的兴起和内涵为了适应以下几方面的需要：1制造信息的爆炸性增长以及处理信息工作量的猛增2专门人才和专门知识的短缺3动荡不定的市场和激烈的竞争4“自动化孤岛”的连接和全局优化问题，以及各国、各地区的标准、数据和人机接口的统一智能制造的含义和特征：IMS的特征1自组织能力2自律能力3自学习和自维护能力4整个制造环境的智能集成智能制造的关键技术：1知识库2智能设计3智能机器人4智能诊断5自适应功能6智能管理系统反求工程的关键技术：1反求对象的数字化方法与技术（测量、数据采集）2模型重构技术反求工程与技术创新的关系：1反求工程是消化吸收先进技术的一系列分析方法和应用技术的组合，以先进产品或设备的实物、软件(图样、程序、技术文件等)或影像(图片、照片等)作为研究对象，应用现代科技方法和相关专业知识对其进行系统的分析和研究，反求其设计理念、设计原理、设计方法、技术诀窍和制造过程等诸多关键技术，以迅速实现其国产化，进而快速开发制造出同类高附加值、高技术水平的新产品。所谓“逆向”，是针对通常的先有设计意图再制造出实物的设计制造流程而言的。2反求工程不是传统意义上的“仿制”，而是基于原型的再设计，从应用目标来看，实物仿制的着眼点在于制造出与实物相同的产品；而反求工程的着眼点则在于对原始设计的还原与再设计，而后制造出和原有实物“形似”而且“神似”的产品；反求工程更强调集百家之长，在原有技术基础上进行创新和开拓延伸，形成更高层次的新技术或新品。反求工程要求对引进技术进行消化、吸收和创新的深化开发，做到既能有效地使用它，还能逐步掌握和发展它，实现由生产使用为主，向吸收、开发为主的转变，最终形成自主的技术开发体系。3再设计阶段：是一个创新设计阶段，包括变异设计和开发设计。在对原产品进行反求分析的基础上，开发出符合市场需求的新产品的过程，称为“再设计”。变异设计就是在现有的产品基础上对参数、机构、结构、材料等改进设计，或进行产品的系列化设计。开发设计就是在分析原有的产品基础上，抓住功能的本质，从原理方案开始进行创新设计。反求工程作为掌握技术的一种手段，可使产品研制周期缩短百分之四十以上，极大提高了生产率，而反求工程的核心是创新设计过程，据统计，百分之七十以上的技术源于国外，引进国外先进技术是反求工程的必然选择，是世界各国加快技术发展的重要手段，是发展中国家追赶发达国家的必然选择。对国外先进技术的消化吸收与创新，在短时间内使我国技术达到国际先进水平，实现跨越式发展。反求设计是消化吸收国内、外先进技术，并在此基础上改进使其达到更高的境界，以实现创新为其最终目的。4反求设计所追求的不应是简单的仿制，而是再提高、再创造。反求设计不是从实物原型再现直接到实物原型制造的过程，而是将实物原型再现与再设计、再分析、再提高，从而实现改型的创新设计。反求工程的产品要有创造性，有创造性才有生命力。这是反求产品赶超世界先进水平的关键因此只有实现技术创新是反求工程的核心。