制造业概述

1.1制造业概述制造业是人类社会赖以生存的基础产业。历史上制造业打造了工业革命以来世界经济形成的基础，现实中制造业是一国综合竞争力的重要构成。1.1.1制造业的发展人类最早的制造活动可以追溯到新石器时代，当时人们利用石器作为劳动工具，制作生活和生产用品，制造技术处于一种萌芽阶段。到了青铜器和铁器时代，为了满足以农业为主的自然经济的需要，出现了诸如纺织、冶炼和锻造等较为原始的制造活动。制造(Manufacturing)是一种将物料、能量、资金、人力资源、信息等有关资源，按照社会的需求转变为新的、有更高应用价值的有形物质产品和无形软件、服务等产品资源的行为和过程。国际生产工程研究学会(CIRP)的定义：“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”。制造过程是指产品设计、生产、使用、维修、报废、回收等的全过程，也称为产品生命周期。制造过程及其所涉及的硬件（包括人员、生产设备、材料、能源和各种辅助装置）以及有关的软件（包括制造理论、制造工艺、制造方法和制造信息等)，组成了一个具有特定功能的有机整体，称之为制造系统(ManufacturingSystem)。制造业(Manufactury)是将制造资源（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。也可以说是所有与制造活动有关的实体或企业机构的总称。社会的进步和发展，是伴随着制造业的革新和发展而进行的。每一个社会发展阶段，都会出现与之相匹配的加工制造技术。社会各个时期制造业的发展进程，见表1-1。表1-1社会时期的制造业发展时期工具制造特征对象制造模式农业社会石器、铜器、铁器自然界地表层的天然物质资源手工制造工业社会机器地下的石油、矿产资源、生活生产用品机器制造、机械化流水线制造、自动化制造信息社会计算机新技术1、有形资源分子、原子、纳米级2、无形资源信息、知识现代制造、柔性制造集成制造、敏捷制造智能制造、纳米制造生物制造近代制造模式演变，如图1-1所示。图1-1近代制造模式演变1.1.2制造业的作用20世纪制造业生产的众多新型机电产品，对人们的生产、生活方式都产生了重大影响。瑞士是一个仅800万人口的小国，但瑞士年人均国民生产总值多年位居世界前列（2015年瑞士年人均国民生产总值：77852.65美元,居世界第4），这应该主要归功于瑞士十分发达的制造业。凭借技术型人力资源、科技创新、丰富的金融资源等优势，瑞士制造业如今已形成机械、化工、纺织、钟表、食品等五大支柱产业，所创造的价值约占国内生产总值的30%。例如：瑞士的手表世界第一，连小小的军刀，也风靡全世界。上个世纪70年代,美国不重视制造业,把制造业称为“夕阳工业”,结果导致美国80年代的经济衰退。而同时期日本非常重视制造业，特别重视汽车制造和微电子制造，结果日本的汽车和家用电器占领了全世界的市场，尤其是大举进入了美国市场。中国工程院的调查结论:中国制造业工业总产值约占国民生产总值GDP的42.5%，占整个工业生产的4/5，为国家财政提供1/3以上的收入，贡献出口总额的90%，就业人员8043万。预计未来15年内制造业的年平均增长率将高于国民生产总值的年平均增长率。统计表明，在工业化国家中约70%的社会财富是制造业创造的，约45%的国民经济收入也来自于制造业，如美国68%的社会财富就来自于制造业。综观世界各国的发展历程，可以发现：如果一个国家的制造业发达，它的经济必然强大，国家的综合实力也得以提升。人类社会的发展史，特别是近几十年世界经济的发展状况就是有力的证明。总之，无论科学技术怎样发展，信息和知识的力量如何强大，其绝大多数价值最终是通过制造业贡献于社会的。值得注意的是，在更高的社会发展阶段，对于基础产业的依赖性将更为突出，信息社会和知识社会的高度发展更离不开制造业的支撑。1.1.3制造业的发展趋势科技的进步和制造业的发展相互促进，是推动社会发展的主要动力。从科学发现到技术发明，见表1-2。表1-2从科学发现到技术发明科学发现年份技术发明年份孕育时间(年）电磁感应原理1831发电机187241内燃机原理1862汽油内燃机188321电磁波通讯原理1895公众广播电台192126喷气推进原理1906喷气发动机193529雷达原理1925制出雷达193510青霉素原理1928制出青霉素194315铀核裂变1938制出原子弹19457发现半导体1948半导体收音机19546集成电路设计思想1952单片集成电路19597光纤通信原理1966光纤电缆19704无线移动通信设想1974蜂窝移动电话19784多媒体设想1987多媒体电脑19914新一代设计芯片20世纪90年代新一代芯片90年代1.5随着计算机、微电子、信息和自动化技术的迅速发展，给制造业在产品设计、工艺与装备、生产管理和企业经营带来了重大变革，先后诞生了一系列新制造技术和新制造模式,见表1-3。表1-3制造新技术和新模式名称代号名称代号缩写名称代号缩写名称代号缩写数控NC柔性制造系统FMS生产数据交换标准STEP加工中心MC准时生产JIT智能制造技术IMT计算机数控CNC管理信息系统MIS精良生产LP计算机辅助制造CAM并行工程CE按类个别生产OKP工业机器人IR成组技术GT按订单生产MTO计算机辅助工艺CAPP质量功能配置QFD快速原型RP计算机辅助调度CAPS面向x设计快速制造RM计算机辅助检测CAI物料需求计划MRP敏捷制造AM计算机辅助工程CAE制造资源计划MRPII虚拟制造VM计算机辅助装配规划CAAP企业资源计划ERP计算机集成制造CIM柔性制造单元FMC产品数据管理PDM计算机集成制造系统CIMS柔性制造线FML初始图形交换系统IGES绿色制造GM而在新材料方面，随着高强质轻合金、工程塑料、复合材料、陶瓷材料、新型合金等材料的应用，使产品用材有了显著变化，又促进了新的加工工艺和成形方法的发展，出现了多种精密加工、复合加工、特种加工、材料改性等新工艺，提高了加工质量和效率。加工装备走向一机多能、粗精加工一体化、加工检测集成、人机一体化，出现了智能化加工单元。专家预测，社会趋势将相继是纳米时代和生物时代，以分子、原子等为对象的纳米制造和以基因技术为核心的生物制药闪亮登场，制造的主要对象将扩大到基因资源和微观领域的各种资源。预言称：将用纳米科技“营造自然界尚不存在的新的物质体系”；将用基因技术“重塑世界”。总之，现代制造将以先进制造技术为主要支撑，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，追求社会经济的持续快速发展。