先进制造技术教案1-8

长春职业技术学院课程教案用纸 教学环节 教 学 内 容 备 注 组织教学 提问 导言 检查学生出勤 中国制造业的现状？ 任务一 制造业的发展历史 制 造 业 直 接 体 现 了 一 个 国 家 的 生 产 力 水 平 ， 是 区 别 发 展 中 国 家 和 发 达 国 家 的 重 要 因 素 ， 制 造 业 在 世 界 发 达 国 家 （ developed countries） 的 国 民 经 济 中 占 有 重 要 份 额 。 根 据 在 生 产 中 使 用 的 物 质 形 态 ， 制 造 业 可 划 分 为 离 散 制 造 业 和 流 程 制 造 业 。 制 造 业 包 括 ： 产 品 制 造 、 设 计 、 原 料 采 购 、 仓 储 运 输 、 订 单 处 理 、 批 发 经 营 、 零 售 。 在 主 要 从 事 产 品 制 造 的 企 业 （ 单 位 ） 中 ， 为 产 品 销 售 而 进 行 的 机 械 与 设 备 的 组 装 与 安 装 活 动 ， 按 其 主 要 活 动 归 类 包 括 ： 一 、 现 状 2008 年 ， 我 国 工 业 增 加 值 129112 亿 元 ， 比 2007 年 增 长 9.5%。 规 模 以 上 工 业 增 加 值 增 长 12.9%， 其 中 国 有 及 国 有 控 股 企 业 增 长 9.1%； 集 体 企 业 增 长 8.1%， 股 份 制 企 业 增 长 15.0%， 外 商 及 港 澳 台 商 投 资 企 业 增 长 9.9%； 私 营 企 业 增 长 20.4%。 分 轻 重 工 业 看 ， 轻 工 业 增 长 12.3%， 重 工 业 增 长 13.2%。 2008 年 规 模 以 上 工 业 中 ， 煤 炭 开 采 和 洗 选 业 增 加 值 比 2007 年 增 长 19.1%， 石 油 和 天 然 气 开 采 业 增 长 6.1%， 文 教 体 育 用 品 制 造 业 增 长 18.2%， 燃 气 生 产 和 供 应 业 增 长 26.8%， 农 副 食 品 加 工 业 增 长 15.0%， 通 用 设 备 制 造 业 增 长 16.9%， 交 通 运 输 设 备 制 造 业 增 长 15.2%， 通 信 设 备 、 计 算 机 及 其 它 电 子 设 备 制 造 业 增 长 12.0%， 电 气 机 械 及 器 材 制 造 业 增 长 18.1%， 化 学 纤 维 制 造 业 增 长 2.2%。 6 大 高 耗 能 行 业 比 2007 年 增 长 10.0%， 其 中 ， 非 金 属 矿 物 制 品 业 增 长 16.9%， 黑 色 金 属 冶 炼 及 压 延 加 工 业 增 长 8.2%， 化 学 原 料 及 化 学 制 品 制 造 业 增 长 10.0%， 有 色 金 属 冶 炼 及 压 延 加 工 业 增 长 12.3%， 电 力 热 力 的 生 产 和 供 应 业 增 长 8.6%， 石 油 加 工 炼 焦 及 核 燃 料 加 工 业 增 长 4.3%。 高 技 术 制 造 业 增 加 值 比 2007 年 增 长 14.0%。 2008 年 ， 我 国 建 筑 业 实 现 增 加 值 17071 亿 元 ， 比 2007 年 增 长 7.1%。 全 国 具 有 资 质 等 级 的 总 承 包 和 专 业 承 包 建 筑 业 企 业 实 现 利 润 1756 亿 元 ， 增 长 12.5%， 其 中 国 有 及 国 有 举例导入 举例分析 说明 长春职业技术学院课程教案用纸 教学环节 教 学 内 容 备 注 控 股 企 业 509 亿 元 ， 增 长 21.8%； 上 缴 税 金 2058 亿 元 ， 增 长 20.0%， 其 中 国 有 及 国 有 控 股 企 业 771 亿 元 ， 增 长 24.7%。 利 用 外 资 方 面 ， 一 直 以 来 制 造 业 均 居 于 主 导 地 位 。 2008 年 ， 制 造 业 利 用 外 资 项 目 个 数 达 到 11568 个 ， 占 全 部 利 用 外 资 项 目 个 数 的 42.04%， 比 2007 年 减 少 39.73%； 实 际 使 用 外 资 金 额 498.9 亿 美 元 ， 占 全 部 实 际 利 用 外 资 额 的 54%， 比 2007 年 减 少 22.10%。 二 、 优 势 及 劣 势 优 势 （ 1） 我 国 劳 动 力 成 本 低 ， 在 劳 动 密 集 型 产 业 、 产 品 领 域 占 优 势 ， 竞 争 力 强 。 而 且 中 国 的 劳 动 力 素 质 也 比 较 高 ， 比 如 ， 在 广 东 、 浙 江 一 带 的 劳 动 力 都 是 农 村 出 来 的 高 中 生 ， 这 些 人 的 素 质 相 当 不 错 ； （ 2） 我 国 潜 在 消 费 市 场 大 ， 能 够 容 纳 这 些 产 品 ， 促 进 这 些 产 品 很 快 地 形 成 规 模 经 济 。 通 常 ， 一 个 国 家 的 产 品 首 先 要 在 国 内 销 售 ， 取 得 了 一 定 的 经 验 ， 达 到 一 定 的 产 量 规 模 以 后 ， 再 走 向 国 际 市 场 。 中 国 这 么 大 的 国 内 消 费 市 场 为 产 品 的 开 发 、 发 展 创 造 了 基 本 条 件 ； （ 3） 制 造 业 基 础 比 较 完 善 。 改 革 开 放 20 多 年 来 ， 我 国 制 造 业 的 发 展 取 得 了 举 世 瞩 目 的 成 就 ， 作 为 国 民 经 济 的 主 体 和 支 柱 性 产 业 ， 制 造 业 为 今 后 我 国 国 民 经 济 的 发 展 奠 定 了 坚 实 的 基 础 。 进 入 二 十 一 世 纪 ， 我 国 制 造 业 的 发 展 面 临 的 国 际 和 国 内 环 境 发 生 了 深 刻 变 化 ， 加 入 世 贸 组 织 ， 使 我 国 的 经 济 体 制 改 革 和 对 外 开 放 进 入 到 一 个 更 加 广 阔 和 深 层 次 的 阶 段 ； （ 4） 制 造 业 生 产 比 较 集 中 ， 大 部 分 分 布 在 相 关 资 源 较 为 丰 富 的 地 区 。 国 家 十 分 重 视 制 造 业 相 关 产 业 的 发 展 ， 因 此 我 国 好 多 大 型 制 造 业 的 生 产 资 源 基 础 比 较 好 ， 并 且 在 经 济 调 控 中 的 市 场 导 向 作 用 也 很 有 利 于 制 造 业 的 发 展 。 劣 势 （ 1） 技 术 开 发 与 技 术 创 新 能 力 薄 弱 ； （ 2） 企 业 缺 乏 活 力 ； 结合实例 分析 讨论法分 析 长春职业技术学院课程教案用纸 教学环节 教 学 内 容 备 注 （ 3） 管 理 机 制 、 管 理 思 想 落 后 ， 阻 碍 了 生 产 力 的 发 展 ； （ 4） 市 场 机 制 不 完 善 ， 竞 争 不 完 全 ； 我 们 不 具 备 市 场 经 济 所 需 的 基 本 的 法 律 ； （ 5） 重 制 造 ， 轻 研 发 ； 我 们 许 多 产 品 产 量 都 居 世 界 第 一 位 ， 做 得 虽 然 很 大 ， 但 是 研 发 很 多 都 是 从 国 外 引 进 来 的 。 比 如 彩 色 电 视 机 ， 我 们 的 显 像 管 都 是 买 进 的 ， 虽 然 对 买 进 的 技 术 作 了 改 进 ， 不 会 在 知 识 产 权 方 面 产 生 纠 纷 ， 但 是 我 们 没 有 原 创 技 术 ； （ 6） 产 品 缺 乏 世 界 品 牌 ； （ 7） 机 械 化 程 度 不 高 ， 效 率 低 下 。 三 、 国 内 外 的 差 距 1、 结 构 不 合 理 我 国 装 备 制 造 业 普 通 产 品 总 量 过 剩 ， 而 体 现 竞 争 力 的 重 大 技 术 装 备 却 不 能 满 足 要 求 。 机 械 产 品 进 出 口 逆 差 逐 年 加 大 , 长 期 以 来 缺 乏 具 有 工 程 设 计 、 系 统 成 套 和 工 程 总 承 包 能 力 的 工 程 公 司 ， 致 使 大 量 附 加 值 较 高 的 成 套 装 备 市 场 不 得 不 让 给 外 商 。 我 们 现 在 很 多 单 体 设 备 做 得 不 错 ， 但 缺 乏 成 套 设 备 ， 系 统 设 计 不 行 。 比 如 在 宝 钢 ， 设 备 都 是 国 内 生 产 的 ， 但 整 个 系 统 却 标 着 SMS（ 德 国 西 马 克 ） 。 这 种 整 个 系 统 的 成 套 所 摄 取 的 附 加 值 一 般 是 20%以 上 ， 也 就 是 说 ， 我 们 有 20%以 上 的 这 种 高 附 加 值 都 被 国 外 的 公 司 白 白 拿 走 了 。 这 就 是 结 构 问 题 ， 单 体 设 备 做 得 很 好 ， 但 成 套 能 力 差 ， 这 就 是 真 实 的 差 距 。 2、 生 产 效 率 低 我 国 制 造 业 产 品 技 术 、 生 产 技 术 和 管 理 技 术 的 研 究 、 应 用 与 工 业 发 达 国 家 相 比 有 较 大 差 距 ， 特 别 是 在 劳 动 生 产 率 、 工 业 增 加 值 率 、 能 源 消 耗 等 方 面 的 差 距 更 大 。 2000 年 ， 我 国 制 造 业 的 劳 动 生 产 率 为 3.82 万 元 /人 年 ， 约 为 美 国 的 4.38% 、 日 本 的 4.07% 、 德 国 的 5.56%； 我 国 制 造 业 的 增 加 值 率 为 26.23%。 自 动 化 和 生 产 率 的 提 高 和 就 业 率 没 有 关 系 。 技 术 创 新 薄 弱 已 成 为 制 约 我 国 由 世 界 加 工 基 地 转 变 为 世 界 制 造 基 地 的 关 键 因 素 。 主 要 表 现 在 两 个 方 面 ： 结合实际 举例 举例分析 长春职业技术学院课程教案用纸 教学环节 教 学 内 容 备 注 小结 作业 第 一 ， 大 部 分 技 术 依 赖 从 国 外 引 进 。 主 要 机 械 产 品 的 大 部 分 技 术 依 靠 从 国 外 引 进 ， 原 创 性 产 品 和 技 术 极 少 ； 而 企 业 又 不 能 处 理 好 引 进 、 消 化 、 吸 收 和 自 主 创 新 的 关 系 ， 缺 乏 消 化 吸 收 及 创 新 的 资 金 和 优 秀 人 才 ， 基 本 停 留 在 仿 制 、 实 现 国 产 化 的 低 层 次 阶 段 ， 尚 未 形 成 自 主 开 发 的 良 性 循 环 ， 有 些 技 术 经 过 一 段 时 间 后 还 要 重 复 引 进 。 第 二 ， 装 备 制 造 业 发 展 严 重 滞 后 。 装 备 制 造 业 是 制 造 业 的 核 心 ， 制 造 业 技 术 水 平 的 提 高 很 大 程 度 上 取 决 于 装 备 的 现 代 化 。 我 国 装 备 制 造 业 占 制 造 业 的 比 重 明 显 偏 低 ， 发 展 严 重 滞 后 ， 已 带 来 严 重 后 果 。 其 严 重 滞 后 有 两 个 突 出 的 表 现 ： （ 1） 国 民 经 济 和 高 技 术 产 业 发 展 所 需 要 的 装 备 已 形 成 依 赖 进 口 的 局 面 。 2001 年 ， 全 国 进 口 装 备 制 造 业 产 品 额 1100 亿 美 元 左 右 ， 占 全 国 外 贸 进 口 总 额 的 48%左 右 ， 出 口 为 1000 亿 美 元 左 右 ， 占 全 国 外 贸 出 口 总 额 的 38%左 右 ， 进 出 口 逆 差 为 100 亿 美 元 左 右 。 2001 年 当 年 进 口 用 汇 折 合 人 民 币 9130 亿 元 左 右 ， 加 上 各 种 费 用 可 达 10000 亿 元 左 右 ， 而 当 年 全 国 固 定 资 产 投 资 中 设 备 、 工 具 、 器 具 购 置 费 只 有 8834 亿 元 。 虽 然 进 口 设 备 不 完 全 用 于 固 定 资 产 投 资 ， 但 进 口 设 备 仍 占 国 家 建 设 投 资 中 的 很 大 部 分 。 据 统 计 ， 光 纤 制 造 装 备 的 100%、 集 成 电 路 芯 片 制 造 装 备 的 85%、 大 型 成 套 石 油 化 工 装 备 的 80%、 轿 车 工 业 装 备 、 数 控 机 床 、 纺 织 机 械 和 胶 印 设 备 的 70%由 进 口 产 品 占 领 。 （ 2） 系 统 设 计 ， 成 套 能 力 薄 弱 。 成 套 能 力 和 成 套 水 平 是 装 备 制 造 技 术 水 平 最 直 观 、 最 集 中 的 表 现 。 改 革 开 放 20 年 来 ， 通 过 引 进 技 术 、 合 作 设 计 、 合 作 生 产 、 自 主 开 发 等 多 条 途 径 ， 已 能 生 产 大 批 高 水 平 、 高 质 量 的 单 机 产 品 ， 但 由 于 对 工 艺 流 程 研 究 不 够 ， 没 有 掌 握 系 统 成 套 技 术 ， 缺 乏 一 批 具 有 系 统 设 计 、 系 统 成 套 和 工 程 总 承 包 能 力 的 供 应 商 ， 大 量 的 成 套 设 备 市 场 不 得 不 拱 手 让 给 外 商 。 常 常 是 大 部 分 ， 甚 至 90%的 单 机 由 国 内 企 业 制 造 ， 但 大 部 分 利 润 却 被 外 商 拿 走 。 提问学生 总结 长春职业技术学院课程教案用纸 教学环节 教 学 内 容 备 注 就 中 国 制 造 业 的 现 状 ， 你 有 什 么 想 法 ？ 长春职业技术学院课程教案用纸 教学环节 教 学 内 容 备 注 组织教学 提问 导言 检查学生出勤 同学们，你们了解的先进制造技术有哪些？ 任 务 二 先 进 制 造 技 术 的 内 涵 与 特 征 先 进 制 造 技 术 (Advanced Manufacturing Technology， 简 称 为 AMT） 是 指 微 电 子 技 术 、 自 动 化 技 术 、 信 息 技 术 等 先 进 技 术 给 传 统 制 造 技 术 带 来 的 种 种 变 化 与 新 型 系 统 。 具 体 地 说 ， 就 是 指 集 机 械 工 程 技 术 、 电 子 技 术 、 自 动 化 技 术 、 信 息 技 术 等 多 种 技 术 为 一 体 所 产 生 的 技 术 、 设 备 和 系 统 的 总 称 。 主 要 包 括 ： 计 算 机 辅 助 设 计 、 计 算 机 辅 助 制 造 、 集 成 制 造 系 统 等 。 AMT 是 制 造 业 企 业 取 得 竞 争 优 势 的 必 要 条 件 之 一 ， 但 并 非 充 分 条 件 ， 其 优 势 还 有 赖 于 能 充 分 发 挥 技 术 威 力 的 组 织 管 理 ， 有 赖 于 技 术 、 管 理 和 人 力 资 源 的 有 机 协 调 和 融 合 。 一 、 什 么 是 先 进 制 造 技 术 (AMT) 先 进 制 造 技 术 (Advanced Manufacturing Technology), 人 们 往 往 用 AMT 来 概 括 由 于 微 电 子 技 术 、 自 动 化 技 术 、 信 息 技 术 等 给 传 统 制 造 技 术 带 来 的 种 种 变 化 与 新 型 系 统 。 具 体 地 说 ， 就 是 指 集 机 械 工 程 技 术 、 电 子 技 术 、 自 动 化 技 术 、 信 息 技 术 等 多 种 技 术 为 一 体 所 产 生 的 技 术 、 设 备 和 系 统 的 总 称 。 主 要 包 括 ： 计 算 机 辅 助 设 计 、 计 算 机 辅 助 制 造 、 集 成 制 造 系 统 等 。 AMT 是 制 造 业 企 业 取 得 竞 争 优 势 的 必 要 条 件 之 一 ， 但 并 非 充 分 条 件 ， 其 优 势 还 有 赖 于 能 充 分 发 挥 技 术 威 力 的 组 管 理 ， 有 赖 于 技 术 、 管 理 和 人 力 资 源 的 有 机 协 调 和 融 合 。 二 、 主 体 技 术 群 它 包 括 两 个 基 本 部 分 :有 关 产 品 设 计 技 术 和 工 艺 技 术 。 (1)面 向 制 造 的 设 计 技 术 群 面 向 制 造 的 设 计 技 术 群 系 指 用 于 生 产 准 备 (制 造 准 备 ) 的 工 具 群 和 技 术 群 。 设 计 技 术 对 新 产 品 开 发 生 产 费 用 、 产 品 质 量 以 及 新 产 品 上 市 时 间 都 有 很 大 影 响 。 产 品 和 制 造 工 艺 的 设 计 可 以 采 用 一 系 列 工 具 ,例 如 计 算 机 辅 助 设 计 (CAD)以 及 工 艺 过 程 建 模 和 仿 真 等 ,生 产 设 施 、 装 备 和 工 具 ,甚 至 整 个 举例导入 举例分析 说明 长春职业技术学院课程教案用纸 教学环节 教 学 内 容 备 注 制 造 企 业 都 可 以 采 用 先 进 技 术 更 有 效 地 进 行 设 计 。 近 几 年 发 展 起 来 的 产 品 和 工 艺 的 并 行 设 计 具 有 双 重 目 的 ,一 是 缩 短 新 产 品 上 市 的 周 期 ,二 是 可 以 将 生 产 过 程 中 产 生 的 废 物 减 少 到 最 低 程 度 ,使 最 终 产 品 成 为 可 回 收 、 可 再 利 用 的 ,因 此 对 实 现 面 向 保 护 环 境 的 制 造 而 言 是 必 不 可 少 的 。 (2)制 造 工 艺 技 术 群 (加 工 和 装 配 技 术 群 ) 制 造 工 艺 技 术 群 是 指 用 于 物 质 产 品 (物 理 实 体 产 品 )生 产 的 过 程 及 设 备 。 例 如 ,模 塑 成 形 、 铸 造 、 冲 压 、 磨 削 等 。 随 着 高 新 技 术 的 不 断 渗 入 ,传 统 的 制 造 工 艺 和 装 备 正 在 产 生 质 的 变 化 。 制 造 工 艺 技 术 群 是 有 关 加 工 和 装 配 的 技 术 ,也 是 制 造 技 术 或 称 生 产 技 术 的 传 统 领 域 。 先 进 制 造 技 术 (Advanced Manufacturing Technique， 缩 写 AMT)， AMT 是 中 国 1995 年 列 入 为 提 高 工 业 质 量 及 效 益 的 重 点 开 发 推 广 项 目 ， 该 技 术 广 涉 信 息 、 机 械 、 电 子 、 材 料 、 能 源 、 管 理 等 方 面 的 知 识 。 因 此 ， 该 技 术 的 发 展 对 推 动 国 民 经 济 的 发 展 有 着 重 要 的 作 用 。 就 目 前 世 界 的 经 济 发 展 来 看 ， 以 美 国 、 日 本 、 西 欧 为 代 表 的 工 业 化 国 家 在 AMT 上 都 有 雄 厚 的 实 力 。 AMT 发 展 历 程 : 人 类 漫 长 的 历 史 发 展 中 ， 使 用 工 具 、 制 造 工 具 进 行 产 品 制 造 是 基 本 生 产 活 动 之 一 。 直 到 18 世 纪 中 叶 产 业 革 命 以 前 ， 制 造 都 是 手 工 作 业 和 作 坊 式 生 产 。 产 业 革 命 中 诞 生 的 能 源 机 器 （ 蒸 汽 机 ） 、 作 业 机 器 （ 织 机 ） 和 工 具 机 器 （ 机 床 ） ， 为 制 造 活 动 提 供 了 能 源 和 技 术 ， 并 开 拓 了 新 的 产 品 市 场 。 经 过 100 多 年 的 技 术 积 累 和 市 场 开 拓 ， 到 19 世 纪 末 制 造 业 已 初 步 形 成 。 其 主 要 生 产 方 式 是 机 械 化 加 电 气 化 的 批 量 生 产 。 20 世 纪 上 半 叶 ， 以 机 械 技 术 和 机 电 自 动 化 技 术 为 基 础 的 制 造 业 的 生 产 空 前 发 展 。 以 大 批 量 生 产 为 主 的 机 械 制 造 业 成 为 制 造 活 动 的 主 体 。 20 世 纪 中 叶 （ 1946 年 ） 电 子 计 算 机 问 世 。 在 计 算 机 诞 生 2 年 后 ， 由 于 飞 机 制 造 （ 飞 机 蒙 皮 壁 板 、 梁 架 ） 的 需 要 ， 在 美 国 发 明 了 数 字 控 制 （ NC） 机 床 。 不 久 计 算 机 又 开 始 用 于 辅 助 编 制 NC 机 床 的 加 工 程 序 ， 推 出 了 自 结合实例 分析 讨论法分 析 长春职业技术学院课程教案用纸 教学环节 教 学 内 容 备 注 动 编 程 工 具 APT 语 言 （ Automatically Programmed tools） ， 此 后 CNC、 DNC、 FMC、 FMS、 CAX、 MIS、 MRP、 MRPII、 ERP、 PDM 、 Web-M 等 数 字 化 制 造 技 术 相 继 问 世 和 应 用 。 先 进 制 造 技 术 是 一 门 综 合 性 、 交 叉 性 前 沿 学 科 和 技 术 ， 学 科 跨 度 大 ， 内 容 广 泛 ， 涉 及 制 造 业 生 产 与 技 术 、 经 营 管 理 、 设 计 、 制 造 、 市 场 各 个 方 面 。 先 进 制 造 技 术 就 是 在 传 统 制 造 技 术 的 基 础 上 ， 利 用 计 算 机 技 术 、 网 络 技 术 、 控 制 技 术 、 传 感 技 术 与 机 、 光 、 电 一 体 化 技 术 等 方 面 的 最 新 进 展 ， 不 断 发 展 完 善 。 三 、 支 撑 技 术 群 支 撑 技 术 群 是 指 支 持 设 计 和 制 造 工 艺 两 方 面 取 得 进 步 的 基 础 性 的 核 心 技 术 。 基 本 的 生 产 过 程 需 要 一 系 列 的 支 撑 技 术 , 诸 如 :测 试 和 检 验 、 物 料 搬 运 、 生 产 (作 业 )计 划 的 控 制 以 及 包 装 等 。 它 们 也 是 用 于 保 证 和 改 善 主 体 技 术 的 协 调 运 行 所 需 的 技 术 ,是 工 具 、 手 段 和 系 统 集 成 的 基 础 技 术 。 支 撑 技 术 群 包 括 : (1)信 息 技 术 :接 口 和 通 信 、 数 据 库 技 术 、 集 成 框 架 、 软 件 工 程 人 工 智 能 、 专 家 系 统 和 神 经 网 络 、 决 策 支 持 系 统 。 (2)标 准 和 框 架 ： 数 据 标 准 、 产 品 定 义 标 准 、 工 艺 标 准 、 检 验 标 准 、 接 口 框 架 。 (3)机 床 和 工 具 技 术 。 (4)传 感 器 和 控 制 技 术 ： 单 机 加 工 单 元 和 过 程 的 控 制 、 执 行 机 构 、 传 感 器 和 传 感 器 组 合 、 生 产 作 业 计 划 。 (5)其 它 四 、 制 造 技 术 基 础 设 施 制 造 技 术 基 础 设 施 是 指 为 了 管 理 好 各 种 适 当 的 技 术 群 的 开 发 并 鼓 励 这 些 技 术 在 整 个 国 家 工 业 (基 地 )内 推 广 应 用 而 采 取 的 各 种 方 案 和 机 制 。 由 于 技 术 只 有 应 用 适 当 地 会 产 生 效 用 ,所 以 其 技 术 基 础 设 施 的 各 要 素 和 基 本 技 术 本 身 同 样 重 要 。 这 些 要 素 包 括 了 车 间 工 人 、 工 程 技 术 人 员 和 管 理 人 员 在 各 种 先 进 生 产 技 术 和 方 案 方 面 的 培 训 和 教 育 ,这 些 技 术 和 方 案 将 结合实际 举例 举例分析 长春职业技术学院课程教案用纸 教学环节 教 学 内 容 备 注 提 高 企 业 的 生 产 竞 争 力 。 可 以 说 ,制 造 技 术 的 基 础 设 施 是 使 制 造 技 术 适 应 具 体 企 业 应 用 环 境 充 分 发 挥 其 功 能 、 取 得 最 佳 效 益 的 一 系 列 措 施 ,是 使 先 进 的 制 造 技 术 与 企 业 组 织 管 理 体 制 和 使 用 技 术 的 人 员 协 调 工 作 的 系 统 工 程 ,是 先 进 制 造 技 术 生 长 和 壮 大 的 土 壤 ,因 而 是 其 不 可 分 割 的 一 个 组 成 部 分 。 先 进 制 造 技 术 是 促 进 科 技 和 经 济 发 展 的 基 础 。 五 、 先 进 制 造 技 术 的 提 出 及 背 景 1993 年 ， 美 国 政 府 批 准 了 由 联 邦 科 学 、 工 程 与 技 术 协 调 委 员 会 （ FCCSET） 主 持 实 施 的 先 进 制 造 技 术 计 划 （ Advanced Manufacturing Technology AMT） 计 划 先 进 制 造 技 术 计 划 （ Advanced Manufacturing Technology AMT)是 美 国 根 据 本 国 制 造 业 面 临 的 挑 战 和 机 遇 , 为 增 强 制 造 业 的 竞 争 力 和 促 进 国 家 经 济 增 长 ,首 先 提 出 了 先 进 制 造 技 术 (Advanced Manufacturing Technology)的 概 念 。 此 后 ,欧 洲 各 国 、 日 本 以 及 亚 洲 新 兴 工 业 化 国 家 如 韩 国 等 也 相 继 作 出 响 应 。 六 、 先 进 制 造 技 术 的 特 点 (1)先 进 制 造 技 术 是 制 造 技 术 的 最 新 发 展 阶 段 ,是 面 向 21 世 纪 的 技 术 ,制 造 业 是 社 会 物 质 文 明 的 保 证 ,是 与 人 类 社 会 一 起 动 态 发 展 的 ,因 此 ,制 造 技 术 必 然 也 将 随 着 科 技 进 步 而 不 断 更 新 。 先 进 制 造 技 术 是 制 造 技 术 的 最 新 发 展 阶 段 ,是 由 传 统 的 制 造 技 术 发 展 而 来 ,保 持 了 过 去 制 造 技 术 中 的 有 效 要 素 ;但 随 着 高 新 技 术 的 渗 入 和 制 造 环 境 的 变 化 ,已 经 产 生 了 质 的 变 化 ,先 进 制 造 技 术 是 制 造 技 术 与 现 代 高 新 技 术 结 合 而 产 生 的 一 个 完 整 的 技 术 群 ,是 一 类 具 有 明 确 范 畴 的 新 的 技 术 领 域 ,是 面 向 21 世 纪 的 技 术 。 (2)先 进 制 造 技 术 是 面 向 工 业 应 用 的 技 术 ,先 进 制 造 技 术 应 能 适 合 于 在 工 业 企 业 推 广 并 可 取 得 很 好 的 经 济 效 益 ,先 进 制 造 技 术 的 发 展 往 往 是 针 对 某 一 具 体 的 制 造 业 (如 汽 车 工 业 、 电 子 工 业 )的 需 求 而 发 展 起 来 的 适 用 的 先 进 制 造 技 术 , 有 明 显 的 需 求 导 向 的 特 征 。 先 进 制 造 技 术 不 是 以 追 求 技 术 的 高 新 度 为 目 的 ,而 是 注 重 产 生 最 好 的 实 践 效 果 ,以 提 高 企 业 的 竞 争 力 和 促 进 国 家 经 济 增 长 和 综 合 实 力 为 目 标 。 提问学生 总结 长春职业技术学院课程教案用纸 教学环节 教 学 内 容 备 注 (3)先 进 制 造 技 术 是 面 向 全 球 竞 争 的 目 前 每 一 国 家 都 处 于 全 球 化 市 场 中 。 一 个 国 家 的 先 进 制 造 技 术 是 支 持 该 国 制 造 业 在 全 球 范 围 市 场 的 竞 争 力 。 因 此 ,先 进 制 造 技 术 的 主 体 应 具 有 世 界 水 平 。 但 是 ,每 个 国 家 的 国 情 也 将 影 响 到 从 现 有 的 制 造 技 术 水 平 向 先 进 制 造 技 术 的 过 渡 战 略 和 措 施 。 我 国 正 在 以 前 所 未 有 的 速 度 进 入 全 球 化 的 国 际 市 场 ,开 发 和 应 用 适 合 国 情 的 先 进 制 造 技 术 势 在 必 行 。 七 、 其 先 进 制 造 技 术 发 展 中 的 关 键 技 术 1 成 组 技 术 (GT) 成 组 技 术 (GT)揭 示 和 利 用 事 物 间 的 相 似 性 ， 按 照 一 定 的 准 则 分 类 成 组 ， 同 组 事 物 采 用 同 一 方 法 进 行 处 理 ， 以 便 提 高 效 益 的 技 术 ， 称 为 成 组 技 术 。 在 机 械 制 造 工 程 中 ， 成 组 技 术 是 计 算 机 辅 助 制 造 的 基 础 ， 将 成 组 哲 理 用 于 设 计 、 制 造 和 管 理 等 整 个 生 产 系 统 ， 改 变 多 品 种 小 批 量 生 产 方 式 ， 获 得 最 大 的 经 济 效 益 。 成 组 技 术 的 核 心 是 成 组 工 艺 ， 它 是 将 结 构 、 材 料 、 工 艺 相 近 似 的 零 件 组 成 一 个 零 件 族 (组 )， 按 零 件 族 制 定 工 艺 进 行 加 工 ， 扩 大 批 量 、 减 少 品 种 、 便 于 采 用 高 效 方 法 、 提 高 劳 动 生 产 率 。 零 件 的 相 似 性 是 广 义 的 ， 在 几 何 形 状 、 尺 寸 、 功 能 要 素 、 精 度 、 材 料 等 方 面 的 相 似 性 为 基 本 相 似 性 ， 以 基 本 相 似 性 为 基 础 ， 在 制 造 、 装 配 等 生 产 、 经 营 、 管 理 等 方 面 所 导 出 的 相 似 性 ， 称 为 二 次 相 似 性 或 派 生 相 似 性 。 2 敏 捷 制 造 (AM) 敏 捷 制 造 (AM)是 指 企 业 实 现 敏 捷 生 产 经 营 的 一 种 制 造 哲 理 和 生 产 模 式 。 敏 捷 制 造 包 括 产 品 制 造 机 械 系 统 的 柔 性 、 员 工 授 权 、 制 造 商 和 供 应 商 关 系 、 总 体 品 质 管 理 及 企 业 重 构 。 敏 捷 制 造 是 借 助 于 计 算 机 网 络 和 信 息 集 成 基 础 结 构 ， 构 造 有 多 个 企 业 参 加 的 “VM”环 境 ， 以 竞 争 合 作 的 原 则 ， 在 虚 拟 制 造 环 境 下 动 态 选 择 合 作 伙 伴 ， 组 成 面 向 任 务 的 虚 拟 公 司 ， 进 行 快 速 和 最 佳 生 产 。 3 并 行 工 程 (CE) 并 行 工 程 (CE)是 对 产 品 及 其 相 关 过 程 (包 括 制 造 过 程 和 支 持 过 程 )进 行 并 行 、 一 体 化 设 计 的 一 种 系 统 化 的 工 作 模 式 。 在 传 统 的 串 行 开 发 过 程 中 ， 设 计 中 的 问 题 或 不 足 ， 要 分 别 在 加 工 、 装 配 或 售 后 服 务 中 才 能 被 发 现 ， 然 后 再 修 改 设 计 ， 改 进 加 工 、 装 配 或 售 后 服 务 (包 括 维 修 服 务 )。 而 并 行 工 程 就 长春职业技术学院课程教案用纸 教学环节 教 学 内 容 备 注 是 将 设 计 、 工 艺 和 制 造 结 合 在 一 起 ， 利 用 计 算 机 互 联 网 并 行 作 业 ， 大 大 缩 短 生 产 周 期 。 4 快 速 成 型 技 术 (RPM) 快 速 成 型 技 术 (RPM)是 集 CAD/CAM 技 术 、 激 光 加 工 技 术 、 数 控 技 术 和 新 材 料 等 技 术 领 域 的 最 新 成 果 于 一 体 的 零 件 原 型 制 造 技 术 。 它 不 同 于 传 统 的 用 材 料 去 除 方 式 制 造 零 件 的 方 法 ， 而 是 用 材 料 一 层 一 层 积 累 的 方 式 构 造 零 件 模 型 。 它 利 用 所 要 制 造 零 件 的 三 维 CAD 模 型 数 据 直 接 生 成 产 品 原 型 ， 并 且 可 以 方 便 地 修 改 CAD 模 型 后 重 新 制 造 产 品 原 型 。 由 于 该 技 术 不 像 传 统 的 零 件 制 造 方 法 需 要 制 作 木 模 、 塑 料 模 和 陶 瓷 模 等 ， 可 以 把 零 件 原 型 的 制 造 时 间 减 少 为 几 天 、 几 小 时 ， 大 大 缩 短 了 产 品 开 发 周 期 ， 减 少 了 开 发 成 本 。 随 着 计 算 机 技 术 的 决 速 发 展 和 三 维 CAD 软 件 应 用 的 不 断 推 广 ， 越 来 越 多 的 产 品 基 于 三 维 CAD 设 计 开 发 ， 使 得 快 速 成 型 技 术 的 广 泛 应 用 成 为 可 能 。 快 速 成 形 技 术 已 广 泛 应 用 于 宇 航 、 航 空 、 汽 车 、 通 讯 、 医 疗 、 电 子 、 家 电 、 玩 具 、 军 事 装 备 、 工 业 造 型 (雕 刻 )、 建 筑 模 型 、 机 械 行 业 等 领 域 。 5 虚 拟 制 造 技 术 (VMT) 虚 拟 制 造 技 术 (VMT)以 计 算 机 支 持 的 建 模 、 仿 真 技 术 为 前 提 ， 对 设 计 、 加 工 制 造 、 装 配 等 全 过 程 进 行 统 一 建 模 ， 在 产 品 设 计 阶 段 ， 实 时 并 行 模 拟 出 产 品 未 来 制 造 全 过 程 及 其 对 产 品 设 计 的 影 响 ， 预 测 出 产 品 的 性 能 、 产 品 的 制 造 技 术 、 产 品 的 可 制 造 性 与 可 装 配 性 ， 从 而 更 有 效 地 、 更 经 济 地 灵 活 组 织 生 产 ， 使 工 厂 和 车 间 的 设 计 布 局 更 合 理 、 有 效 ， 以 达 到 产 品 开 发 周 期 和 成 本 最 小 化 、 产 品 设 计 质 量 的 最 优 化 、 生 产 效 率 的 最 高 化 。 虚 拟 制 造 技 术 填 补 了 CAD/ CAM 技 术 与 生 产 全 过 程 、 企 业 管 理 之 间 的 技 术 缺 口 ， 把 产 品 的 工 艺 设 计 、 作 业 计 划 、 生 产 调 度 、 制 造 过 程 、 库 存 管 理 、 成 本 1核 算 、 零 部 件 采 购 等 企 业 生 产 经 营 活 动 在 产 品 投 入 之 前 就 在 计 算 机 上 加 以 显 示 和 评 价 ， 使 设 计 人 员 和 工 程 技 术 人 员 在 产 品 真 实 制 造 之 前 ， 通 过 计 算 机 虚 拟 产 品 来 预 见 可 能 发 生 的 问 题 和 后 果 。 虚 拟 制 造 系 统 的 关 键 是 建 模 ， 即 将 现 实 环 境 下 的 物 理 系 统 映 射 为 计 算 机 环 境 下 的 虚 拟 系 统 。 虚 拟 制 造 系 统 生 产 的 产 品 是 虚 拟 产 品 ， 但 具 有 真 实 产 品 所 具 有 的 一 切 特 征 。 6 智 能 制 造 (IM) 智 能 制 造 (IM)是 制 造 技 术 、 自 动 化 技 术 、 系 统 工 程 与 人 长春职业技术学院课程教案用纸 教学环节 教 学 内 容 备 注 工 智 能 等 学 科 互 相 渗 透 、 互 相 交 织 而 形 成 的 一 门 综 合 技 术 。 其 具 体 表 现 为 ： 智 能 设 计 、 智 能 加 工 、 机 器 人 操 作 、 智 能 控 制 、 智 能 工 艺 规 划 、 智 能 调 度 与 管 理 、 智 能 装 配 、 智 能 测 量 与 诊 断 等 。 它 强 调 通 过 “智 能 设 备 ”和 “自 治 控 制 ”来 构 造 新 一 代 的 智 能 制 造 系 统 模 式 。 智 能 制 造 系 统 具 有 自 律 能 力 、 自 组 织 能 力 、 自 学 习 与 自 我 优 化 能 力 、 自 修 复 能 力 ， 因 而 适 应 性 极 强 ， 而 且 由 于 采 用 VR 技 术 ， 人 机 界 面 更 加 友 好 。 因 此 ， 智 能 制 造 技 术 的 研 究 开 发 对 于 提 高 生 产 效 率 与 产 品 品 质 、 降 低 成 本 ， 提 高 制 造 业 市 场 应 变 能 力 、 国 家 经 济 实 力 和 国 民 生 活 水 准 ， 具 有 重 要 意 义 。 八 、 制 造 技 术 的 进 步 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 较 高 附 加 值 的 成 品 /半 成 品 和 技 术 服 务 的 技 术 群 。 近 两 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 “小 批 量 少 品 种 、 大 批 量 多 品 种 、 变 批 量 ”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 沿 着 “劳 动 密 集 设 备 密 集 信 息 密 集 知 识 密 集 ”的 方 向 发 展 。 与 之 相 适 应 ， 制 造 技 术 的 生 产 方 式 沿 着 “手 工 机 械 化 单 机 自 动 化 。 刚 性 流 水 自 动 化 柔 性 自 动 化 智 能 自 动 化 ”的 方 向 发 展 。 从 而 推 动 了 制 造 业 的 不 断 发 展 ， 促 进 了 制 造 业 的 不 断 进 步 。 长春职业技术学院课程教案用纸 教学环节 教 学 内 容 备 注 组织教学 提问 导言 检查学生出勤 中国制造业的现状？ 任务三 虚拟建模技术 虚 拟 仿 真 （ Virtual Reality） ， 仿 真 （ simulation） 技 术 ， 或 称 为 模 拟 技 术 ， 就 是 用 一 个 系 统 模 仿 另 一 个 真 实 系 统 的 技 术 。 工 程 力 学 （ 虚 拟 仿 真 方 向 ） ， 隶 属 于 辽 宁 工 程 技 术 大 学 力 学 与 工 程 科 学 院 现 有 3 个 本 科 专 业 之 一 ， 本 专 业 是 国 内 首 创 专 业 ， 注 重 力 学 与 计 算 机 两 大 领 域 的 交 叉 与 结 合 ， 重 点 培 养 方 向 是 工 程 中 力 学 问 题 的 数 值 计 算 与 仿 真 。 一 、 原 理 虚 拟 仿 真 实 际 上 是 一 种 可 创 建 和 体 验 虚 拟 世 界 （ Virtual World） 的 计 算 机 系 统 。 此 种 虚 拟 世 界 由 计 算 机 生 成 ， 可 以 是 现 实 世 界 的 再 现 ， 亦 可 以 是 构 想 中 的 世 界 ， 用 户 可 借 助 视 觉 、 听 觉 及 触 觉 等 多 种 传 感 通 道 与 虚 拟 世 界 进 行 自 然 的 交 互 。 它 是 以 仿 真 的 方 式 给 用 户 创 造 一 个 实 时 反 映 实 体 对 象 变 化 与 相 互 作 用 的 三 维 虚 拟 世 界 ,并 通 过 头 盔 显 示 器 （ HMD） 、 数 据 手 套 等 辅 助 传 感 设 备 ， 提 供 用 户 一 个 观 测 与 该 虚 拟 世 界 交 互 的 三 维 界 面 ， 使 用 户 可 直 接 参 与 并 探 索 仿 真 对 象 在 所 处 环 境 中 的 作 用 与 变 化 ， 产 生 沉 浸 感 。 VR 技 术 是 计 算 机 技 术 、 计 算 机 图 形 学 、 计 算 机 视 觉 、 视 觉 生 理 学 、 视 觉 心 理 学 、 仿 真 技 术 、 微 电 子 技 术 、 多 媒 体 技 术 、 信 息 技 术 、 立 体 显 示 技 术 、 传 感 与 测 量 技 术 、 软 件 工 程 、 语 音 识 别 与 合 成 技 术 、 人 机 接 口 技 术 、 网 络 技 术 及 人 工 智 能 技 术 等 多 种 高 新 技 术 集 成 之 结 晶 。 其 逼 真 性 和 实 时 交 互 性 为 系 统 仿 真 技 术 提 供 有 力 的 支 撑 。 二 、 虚 拟 现 实 技 术 的 含 义 虚 拟 与 现 实 两 词 具 有 相 互 矛 盾 的 含 义 ， 把 这 两 个 词 放 在 一 起 ， 似 乎 没 有 意 义 ， 但 是 科 学 技 术 的 发 展 却 赋 予 了 它 新 的 含 义 。 虚 拟 现 实 的 明 确 定 义 不 太 好 说 ， 按 最 早 提 出 虚 拟 现 实 概 念 的 学 者 J.Laniar 的 说 法 ， 虚 拟 现 实 ， 又 称 假 想 现 实 ， 意 味 着 “用 电 子 计 算 机 合 成 的 人 工 世 界 ”。 从 此 可 以 清 楚 地 看 到 ， 这 个 领 域 与 计 算 机 有 着 不 可 分 离 的 密 切 关 系 ， 信 息 科 学 是 合 成 虚 拟 现 实 的 基 本 前 提 。 生 成 虚 拟 现 实 需 要 解 决 以 下 三 个 主 要 问 题 ： 举例导入 举例分析 说明 长春职业技术学院课程教案用纸 教学环节 教 学 内 容 备 注 以 假 乱 真 的 存 在 技 术 。 即 ， 怎 样 合 成 对 观 察 者 的 感 官 器 官 来 说 与 实 际 存 在 相 一 致 的 输 入 信 息 ， 也 就 是 如 何 可 以 产 生 与 现 实 环 境 一 样 的 视 觉 ， 触 觉 ， 嗅 觉 等 。 相 互 作 用 。 观 察 者 怎 样 积 极 和 能 动 地 操 作 虚 拟 现 实 ， 以 实 现 不 同 的 视 点 景 象 和 更 高 层 次 的 感 觉 信 息 。 实 际 上 也 就 是 怎 么 可 以 看 得 更 像 ， 听 得 更 真 等 等