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工业工程前沿讲座生产制造相关,制造业及其重要性我国制造业的情况制造业的发展趋势全球化生产先进制造技术及其发展趋势,一、制造业及其重要性,1、制造与制造业的含义制造：是人类最主要的生产活动之一。它是指人类按照所需目的，运用主观掌握的知识和技能，通过手工或可以利用的客观的物质工具与设备，采用有效的方法，将原材料转化为有使用价值的物质产品并投放市场的全过程。制造业：制造业是所有与制造有关的行业的总体。制造业为国民经济各部门和科技、国防提供技术装备，是整个工业、经济、科技与国防的基础。,一、制造业及其重要性,2、机械制造技术简介（1）机械制造技术历史据考古科学证实，距今3万年前，已发明琢钻和磨制技术；从秦始皇陵出土的2200年前文物推断磨削技术可能形成；从汉代出土的文物推断，当时（公元前206220年）的机械制造技术已达到了一定的水平；1668年我国已有了马拉铣床和脚踏砂轮机；1775年英国的约翰威尔金森（JWilkinson）为加工瓦特蒸汽机的汽缸，研制成功镗床；此后至1860年期间，先后出现了车、铣、刨、插、齿轮、螺纹加工等各种机床。,一、制造业及其重要性,2、机械制造技术简介（2）刀具材料的重要作用及其发展过程刀具(工具)材料的发展，对人类社会的发展发挥了极其重要的作用。刀具材料的发展与人类社会生活、生产的发展有着极密切的关系。对于古人类，“刀”和“火”的认识和应用，是两项最伟大的发明，是人类登上历史舞台的重要标志。刀具材料的改进推动着人类社会文化和物质文明的发展。例如在人类历史中，曾有过旧石器时代、新石器时代，青铜器时代和铁器时代等。与石器时代对应的是人类的原始社会;与青铜器时代对应的是人类的奴隶社会;与铁器时代对应的是人类的封建社会及其以后的时代。,一、制造业及其重要性,2、机械制造技术简介（2）刀具材料的重要作用及其发展过程在传统的机械加工中，刀具材料、刀具结构和刀具几何形状是决定刀具切削性能的三大要求，其中刀具材料起着关键作用。在计算机集成制造系统出现后，在刀具使用中还应考虑“刀具系统”问题。近年来，各种难加工材料的出现和应用，先进制造系统、高速切削和超高速切削、精密加工和超精密加工、“绿色制造”和“洁净制造”的发展与付诸实用，都对刀具特别是对刀具材料提出更高、更新的要求。,一、制造业及其重要性,2、机械制造技术简介（2）刀具材料的重要作用及其发展过程古人类能在大自然中寻用天然材料制作工具，如玉、石、天然金刚石甚至陨铁都曾得到过应用。在奴隶制社会，曾用青铜制作工具；到了秦朝时代，进入封建社会的时候，钢、铁工具开始出现，碳素工具钢开始得到应用，那时的碳素工具钢与现代的T10、T12等钢种已十分接近。与石料、铜料相比，碳素工具钢具有更高硬度，切削刃能够磨得很锋利，故切削效率和加工质量相对较高。但碳素工具钢只能承受200-250的切削温度，用以切削一般钢材只能应用5-8m/min的切削速度，不能满足更高的要求。,一、制造业及其重要性,2、机械制造技术简介（2）刀具材料的重要作用及其发展过程1865年，英国的罗伯特墨希特(RohertMushet)发明了合金工具钢，能承受350的切削温度，加工一般钢材时切削速度可提高到10-12m/min。为了适应加工效率进一步提高的要求，美国机械工程师泰勒和冶金工程师怀特于1898年发明了高速钢，它能够承受550-600的切削温度，切削一般钢材可采用25-30m/min的切削速度、从而使其加工效率比碳素工具钢提高了4倍以上，从而使美国、英国等主要资本主义国家的切削水平出现了一个飞跃，获得了巨大的经济效益，机械制造工业也得以迅速发展。,一、制造业及其重要性,2、机械制造技术简介（2）刀具材料的重要作用及其发展过程随着人类生活生产水平的提高，高速钢刀具已不能满足高效率加工、高质量加工以及难加工材料切削的要求。20世纪20年代到30年代，人们发明了钨钴类和钨钛钴类硬质合金，能承受800-900以上的高温，切削速度可以是高速钢刀具的4-5倍以上，因而被迅速推广应用。在第二次世界大战期间，由于兵工生产的需要，美、英、苏、德各国开始部分使用硬质合金刀具;二战结束后，逐步扩大使用。,一、制造业及其重要性,2、机械制造技术简介（2）刀具材料的重要作用及其发展过程与高速钢刀具相比，硬质合金刀具较脆，韧性不足，可加工性也不好，故开始时只用于一般车刀，后发展到用于面铣刀及其他刀具，但迄今为止，仍不能用于所有种类的刀具。高速钢刀具材料凭借其良好的韧性和可加工性，仍固守着切削刀具中将近一半的阵地。当代，硬质合金和高速钢是两种最主要的、用得最多的刀具材料。它们的总和占全部刀具的95%以上。,一、制造业及其重要性,2、机械制造技术简介（2）刀具材料的重要作用及其发展过程硬质合金刀具仍不能满足现代高硬度工件材料和超精密加工的要求，于是更新的刀具材料相继出现。20世纪中期出现了氧化铝及氧化铝基复合陶瓷，稍后又出现了氮化硅及氮化硅基复合陶瓷。20世纪中后期，又制造出人造立方氮化硼和人造金刚石两种超硬刀具材料，它们的硬度大幅度地高于硬质合金与陶瓷。由于韧性和可加工性的不足，以及价格等原因，陶瓷、氮化硼及金刚石刀具材料的应用尚有一定局限。,一、制造业及其重要性,2、机械制造技术简介（2）刀具材料的重要作用及其发展过程1860年后，钢铁材料成为主要结构材料。由于其加工难度增大，迫切需要使用新的刀具材料，1898年出现了高速钢；1907年，德国首先研制出硬质合金，使得切削速度提高了420倍；时至今日，切削刀具材料已从碳素工具钢、高速钢、硬质合金发展到陶瓷、人造金刚石、立方氮化硼、涂层刀具等。,一、制造业及其重要性,2、机械制造技术简介（3）机械制造技术的进步与发展机床已由皮带传动、齿轮传动发展到电磁直接驱动，其主轴转速已达每分钟数千转、数万转；加工精度由当年瓦特蒸汽机汽缸的1毫米提高到现代制造技术的0.01微米甚至达到原子尺度(0.1nm)加工水平；在自动化加工技术方面，从20世纪60年代起，数控机床、加工中心、柔性加工系统等高效、高精度、高自动化的现代制造技术等得到了飞速的发展和应用。,一、制造业及其重要性,3、机械制造业在国民经济中的地位制造业是生产离散型产品的企业，而离散型产品又是具有直接使用价值的产品，与生产活动和人民生活息息相关。当今制造业不仅是科学发现和技术发明转换为现实规模生产力的关键环节，并已成为为人类提供生活所需物质财富和精神财富的重要基础。良好的人居环境，充分的能源供给，便捷的交通和通讯设施，丰富多彩的印刷出版、广播影视和网络媒体，优良的医疗保健手段，可靠的国家和社区安全以及抵抗自然灾害的能力等，人们的吃、穿、住、行和社会发展与进步的方方面面都需要制造业的支持。,一、制造业及其重要性,制造业的社会功能,一、制造业及其重要性,3、机械制造业在国民经济中的地位在整个制造业中，机械制造业占有特别重要的地位。因为机械制造业是国民经济的装备部，国民经济各部门的生产水平和经济效益在很大程度上取决于机械制造业所提供的装备的技术性能、质量和可靠性。发达国家都把发展机械制造业放在了突出的位置上：美国68%的财富来源于制造业；日本国民经济总产值的约49%由制造业提供；在先进工业化国家中，约有1/4的人口从业于制造业，在非制造业部门中，又有约半数人员的工作性质与制造业密切相关。,一、制造业及其重要性,机械制造业重要性的案例任何一个经济发达的国家，无不具有强大的机械制造业，许多国家的经济腾飞，机械制造业功不可没。其中，日本最具有代表性。二次世界大战后，日本先后提出“技术立国”和“新技术立国”的口号，对机械制造业的发展给予全面的支持，并抓住机械制造的关键技术-精密工程、特种加工和制造系统自动化，使日本在战后短短30年里，一跃成为世界经济大国。,一、制造业及其重要性,机械制造业重要性的案例与此相反，美国自20世纪50年代以后，曾在相当的一段时间内忽视了制造技术的发展。美国政府历来认为生产制造是企业界的事，政府不必介入。而美国学术界则只重视理论成果，忽视实际应用，一部分学者还错误主张应将经济重心由制造业转向高科技产业和第三产业。结果导致美国经济严重衰退，竞争力明显下降，在汽车、家电等行业不敌日本。直到20世纪80年代，美国政府才开始认识到问题的严重性，白宫的一份报告指出：美国在重要的、高速增长的技术市场上失利的一个重要原因是美国没有把自己的技术应用到制造上。,一、制造业及其重要性,机械制造业重要性的案例直到20世纪80年代，美国政府才开始认识到问题的严重性，白宫的一份报告指出：美国在重要的、高速增长的技术市场上失利的一个重要原因是美国没有把自己的技术应用到制造上。美国政府在进行深刻反省之后，重新确立了制造业的地位，并对制造业给予了实质性的和强有力的支持，制定并实施了一系列振兴美国制造业特别是机械制造业的计划。其效果十分显著，至1994年，美国汽车产量重新超过日本，并重新占领了欧美市场。,二、我国的制造业,1、中国制造对世界带来的影响中国对世界的影响正逐渐成为一种现实，而不再象以往那样，仅仅停留于概念层次：中国对钢铁等原材料的需求，促使全球废金属价格达到历史新高，以致世界各地的盗贼纷纷去偷窃铁制下水道井盖。各国政要纷纷将目光投向北京，诸多媒体先后进行有关中国的封面或专题报道，出版界也推出了大批以“中国世纪”、“中国公司”为名的著作；一些学者甚至根据东南亚、非洲、南美洲等地出现的“中国热”，提出中国的成功已经为世界提供了一条有别于“华盛顿模式”的发展道路。下面请看美国资深记者莎拉邦乔妮的没有“中国制造”的一年摘录内容：,二、我国的制造业,美国资深记者莎拉邦乔妮的没有“中国制造”的一年摘录：事情源于2004年的圣诞节。在那一年的节日庆典过后，准备清理家居时，邦乔妮突然注意到一个不容辩驳的事实“中国制造”正在占领她的家庭：桌子上的电视机，门边的球鞋，圣诞树上的彩灯，地板上的洋娃娃，屋里随处可见中国制造的产品。于是她把家里所有的用品分“中国制造”和非中国制造两类进行了一次盘点，结果发现总共39件用品中，“中国制造”25件，非中国制造14件，也就是说，64%是中国产品！美国的圣诞节简直已经成为中国人制造出来的节日！,二、我国的制造业,美国资深记者莎拉邦乔妮的没有“中国制造”的一年摘录：这一发现让邦乔妮觉得不安。她说服了她的丈夫，做出了一个决定，从第二年的元旦开始，一直到年底，整整一年都不再购买新的中国制造产品。邦乔妮表示，这样做并非为了惩罚中国，也非为了什么就业问题，她仅仅是想借此评估一下“中国制造”到底在多大程度上介入了美国人的生活，需要多大的代价和多久的时间才能达到放弃购买中国产品的习惯，以及这样做会带来多少不便，等等。结果如何呢？首先碰上的就是她四岁儿子的球鞋问题。原有的鞋已经太小，无法再穿。为了给他买一双新鞋，邦乔妮四处找寻，弄得疲惫不堪，在经过两周的奔波之后，终于再也受不了，花60美元给他买了一双从意大利进口的运动鞋。而一双中国产运动鞋才10美元，这让邦乔妮着实有些心疼。,二、我国的制造业,美国资深记者莎拉邦乔妮的没有“中国制造”的一年摘录：随后的麻烦更是接连不断：为了给丈夫的生日蛋糕买蜡烛，邦乔妮开车去了6家杂货店都没有买到，最终不得不在厨房里找出一盒落满灰尘的但仍印有“中国制造”标志的蜡烛来，将就用了一下；一个旧抽屉从一月起就拉不开了，但却找不到非中国制造的修理工具；家里的搅拌器和电视机坏了，极度影响日常生活；甚至不得不用起了旧式的扑鼠器，因为新式的也是中国制造的。最后，她的丈夫决定自己缝睡袋给小孩，甚至自己做木船和吉他，但是邦乔妮担心，到时他会发现连针线和其它一些小零件都是“中国制造”！,二、我国的制造业,美国资深记者莎拉邦乔妮的没有“中国制造”的一年摘录：这些还不是最麻烦的。最麻烦是的儿童玩具对美国家庭影响最大的是中国玩具，对美国家庭渗透最深的对象是儿童。总是去买丹麦产的“乐高”（Legos）玩具作为生日礼物给他的朋友们，邦乔妮的儿子开始厌倦了。为此他发起了一场“反抵制”行动，坚决支持“中国的东西”。一天早晨，他们一家去百货公司购物的时候，儿子突然喜欢上了一个南瓜玩具，他哭着说：“我们已经很久不用中国的东西了。”他为此纠缠了邦乔妮一天。第二天早晨，邦乔妮不得不去商店买下了那个玩具。,二、我国的制造业,美国资深记者莎拉邦乔妮的没有“中国制造”的一年摘录：邦乔妮这样写道：“没有中国货的一年，生活简直是在与家人的争吵中度过的。我试图证明中国制造并不能影响我生活的方方面面，但事实并非如此。一天晚上，我的儿子告诉我，一想到中国购买季即将来到，他就感到很开心：希望我们不要再有抵制中国产品年了。”她的结论是：“经过一年没有中国的日子后，我可以告诉你：没有中国商品你也可以照样(在美国)生活下去，但是你的生活会越来越麻烦，而且家庭开支也会大大增加。以后十年我可能都没有勇气再尝试这种日子。”这一年的经历“让我重新思考中国和我之间的距离，在把中国推出我的生活之外后，我得到一个中国已经深深介入我们生活的结论。”,二、我国的制造业,没有“中国制造”的一年一书评析：的确，就像经济学家纳罗夫（JoelNaroff）在该书序言中指出的那样，美国2006年进口的1.7万亿件商品中，约15%来自中国，其中多数是沃尔玛或其他零售商的常见商品，属于一些中低阶层美国人生活的必需品。邦乔妮说得好：“有时我也担心就业机会流失到海外或者有关侵犯人权的报道，但价格总是最终战胜我们的价值观。我们根本无法拒绝中国出售的产品。”这说明，“中国制造”已经在无形中影响和侵入美国人的日常生活。当美国的麦当劳和肯德鸡正在俘虏中国下一代的时候，中国玩具则在控制着美国下一代。,二、我国的制造业,没有“中国制造”的一年一书评析：需要指出的是，邦乔妮的一年痛苦体验虽然说明了“没有中国商品你也可以照样生活下去，但是你的生活会越来越麻烦”这个道理，但这并不意味着中国商品具有不可替代性。实际上，中国产品的优势是建立在廉价劳动力之上的，一旦失去这一优势，中国商品的竞争力将越来越不明显，最终有可能被印度制造或越南制造取代。事实是，目前的中国部分地区已经出现了老龄化和劳力不足的迹象。更为危险的则是，“中国制造”当前在全球范围正面临着一系列的信誉危机，有毒宠物食品、有毒牙膏、不安全玩具、不合格轮胎、有问题的水产品，经过媒体的广泛传播，对“中国制造”的打击很可能是致命的。这些都是“中国制造”的远忧近虑。,二、我国的制造业,2、中国制造业陷入虚假繁荣中国制造业的崛起，是全世界认识和解释中国经济增长的一个主要切入点及理由，制造业为中国赢得了“世界工厂”的美誉。但是，在制造业繁荣的表象下面，潜藏着某些被忽视的深层次的问题。在经过了十几年的迅猛发展后一跃成为了全球制造业中心区域的中国开始面临高速成长后遗症。目前中国制造业每年156%的产出增长令人惊叹，可悲哀的是，这些企业的平均利润率只有不到4.5%。之前依靠全球制造业整体上扬的趋势，中国企业即便在较低利润率状态下也能维持生存和成长，可是如今状况却有所改变。,二、我国的制造业,2、中国制造业陷入虚假繁荣中国制造业的低利润率早已被产业界所关注。“低成本成就了中国制造业，但又让这个产业陷入两难境地。低成本在初期帮助中国制造企业迅速在全球市场占据了可观的份额，然而随着制造成本和员工工资的不断提升，制造企业的盈利水平却不断下降，因为他们为了保住市场份额和固有客户而不敢在价格上稍有异动。,二、我国的制造业,2、中国制造业陷入虚假繁荣很多学者认为：单纯依靠订单生存的产业模式是造成中国制造企业窘境的一个重要原因。调查显示，由于缺乏有效的流程控制和管理体系，造成了大量国内制造企业只能对眼前的订单疲于应付，而对企业的整体发展战略和未来目标缺乏规划。这种状况使得许多制造企业在原材料价格不断上涨以及人力成本和管理成本持续增加的状况下，利润不断缩水。,二、我国的制造业,2、中国制造业陷入虚假繁荣中国制造业整体一直未能摆脱高损耗和低效率的困局。改革开放以来，中国年均经济增长速度接近10%，但如此的高速发展是以传统的“高投入、高消耗、高污染”来带动产出为代价。有数据显示，中国每年创造世界4%的国民生产总值，却消耗着世界上15%的淡水，25%的氧化铝，50%的水泥，28%的钢材，如此巨大的损耗触目惊心。可相比之下，我国制造业的劳动生产率却仅为3.8万元人年，是美国和日本的4%、德国的5.5%。,二、我国的制造业,2、中国制造业陷入虚假繁荣“中国制造”目前存在的问题是：创新能力不足，核心技术掌握得太少，竞争能力薄弱；增值率和利润率低、附加值不高；能源消耗大，污染问题非常严重；国际品牌缺乏、品牌意识薄弱；运营机制和管理水平落后,三、制造业的发展趋势,1、知识经济下制造业是否成为“夕阳产业”？所谓制造业已成为“夕阳产业”一说，曾经使美国这个经济实力强大的超级大国吃了大亏。美国知识经济的发展应该说是走在各国的前面，但它所经历的波折和所接受的教训却表明：即使在知识经济条件下，也不能忽视对于传统制造业的调整和改造。其实，正如同工业经济的兴起并未导致农业的消亡一样，知识经济也决不意味着工业（包括制造业）的消失。,三、制造业的发展趋势,1、知识经济下制造业是否成为“夕阳产业”？无论多么高超的知识、多么宝贵的信息，如果不能加以“物化”，就不能为人类所用，就不能转化为生产力。而工业（包括制造业）正是致力于解决知识或信息的“物化”这个问题。可是，传统的工业或制造业需要调整和改造，以适应知识经济的形势和需要。,三、制造业的发展趋势,2、现代制造业的发展趋势（1）现代制造产业的信息化趋势物质、能量和信息是构成制造系统的三大要素。其中前两者在历史上曾经占据主导地位，在制造产业中受到重视、研究、开发和应用。随着知识经济时代的到来，信息这一要素正在迅速地上升为制约现代制造系统的主导因素，并对制造产业产生实质性的影响。现代制造产业正在发展成为某种意义上的信息产业，它加工、处理信息，将制造信息录制、物化在原材料和毛坯上，提高其信息含量，使之转化为产品。现代制造企业，尤其是高科技、深加工企业，其主要投入已经不再是材料或能源，而是知识或信息。,三、制造业的发展趋势,2、现代制造业的发展趋势（1）现代制造产业的信息化趋势现代产品是在其制造过程中所投入的知识或信息的物化与集成。这些信息被物化在产品中，转化为产品信息。现在的制造企业，尤其是高技术、深加工企业，其产品的生产成本主要是由知识或信息的投入所决定的。产品信息的质（内容）规范该产品的使用价值，而产品信息的量则量度其交换价值。在知识经济时代，所谓“等价交换”，看来应该解释为“等产品信息量交换”。,三、制造业的发展趋势,2、现代制造业的发展趋势（1）现代制造产业的信息化趋势研究还表明，信息技术的水平对于制造企业的组织结构和运行模式有着决定性的影响。制造企业经历了早期的手工业模式，发展到泰勒模式，直到现代模式，而制约与促进这一发展的基本因素是信息技术的水平。制造过程中所需的各种知识或信息无不来源于人，受过良好教育、具有专门知识和高超技能的工作人员是制造产业在今后市场竞争中致胜的决定性因素。在知识经济条件下，企业或国家之间的竞争，说到底是人才的竞争。,三、制造业的发展趋势,2、现代制造业的发展趋势（2）现代制造产业的服务化趋势今天的制造业正在演变为某种意义上的服务业。工业经济时代大批量生产条件下的“以产品为中心”正在转变为“以顾客为中心”。一种“顾客化大生产”（Mass-CustomizedManufacturing）的生产模式正在确立。在这种模式下，借助于分布式、网络化的制造系统，以大批量生产条件下的高效率和高效益，生产满足各个顾客的各种不同要求的产品。,三、制造业的发展趋势,2、现代制造业的发展趋势（2）现代制造产业的服务化趋势一方面是手工业时代产品制作的针对性、产品对于顾客需求的适应性与顾客的满意度，另一方面是大规模生产条件下的高效率和高效益，这两者曾经是鱼和熊掌，不可得兼；可是，在知识经济时代，这两方面却有可能兼容并包。“高质量”和“低价格”曾经是制造业孜孜以求的目标，可是今天，“快速交货”已超乎质量与价格之上，成为决定企业成败的第一要素。这一点，也显示了制造业的服务化趋向。,三、制造业的发展趋势,2、现代制造业的发展趋势（2）现代制造产业的服务化趋势今天的制造业所考虑和所操作的绝不止于产品的设计与生产，而是包括从市场调查、产品开发或改进、生产制造、销售、售后服务直到产品的报废、解体或回收的全过程，涉及产品的整个生命周期，体现了全方位地为顾客服务、为社会服务的精神。在工业经济时代，农业曾经被按照工业的生产方式加以改造，使之在某种意义上成为一种特殊的“工业”。今天，在知识经济将要来临的时候，制造业也正在被改造成为某种意义上的“信息业”或“服务业”。,三、制造业的发展趋势,2、现代制造业的发展趋势（3）现代制造产业的高技术化趋势传统的制造业从其它学科吸取营养，与其他新兴产业相结合，正在发展成为一门技术含量高、附加值大的产业。促进制造业发展的主要有信息技术、自动控制技术、管理科学、系统科学、生命科学、机械科学、以及经济学、物理学和数学等。,三、制造业的发展趋势,2、现代制造业的发展趋势（3）现代制造产业的高技术化趋势另一方面，现代先进制造技术，特别是其中的超精密加工技术和数控加工技术，又已经成为一门使其它高新技术或尖端技术，如航空航天、办公自动化、电子、通讯、制药、科学仪器、精密电子机械等，得以出现和发展的“使能”（enabling）技术。,三、制造业的发展趋势,3、全球制造业发展趋势（1）制造业的全球化趋势伴随着经济全球化、现代技术革命，尤其是信息技术革命的发展，制造业的全球化趋势不断加强。制造业全球化主要包括：产品制造的跨国化迅猛发展；价值链中与制造紧密相联的各环节朝着全球化方向迈进；制造业企业的跨国并购、重组和整合；制造资源在世界范围内的调剂、共享和优化配置；跨国界信息基础设施的建设和维护正日益受到各国政府和企业界的重视；全球制造体系正在迅速形成等。,三、制造业的发展趋势,3、全球制造业发展趋势（2）以跨国公司为主导，产业链细分的趋势随着经济全球化，制造业的国际分工正由垂直分工发展到水平分工，甚至网络分工。产业链被细分到空前的程度。发达国家凭借其技术优势，不仅将其低技术的产业转移出去，即使在高技术产业领域，也是尽力抢占各产业的高技术和高附加值环节，将产业链条中低技术环节转移给处于较低发展水平的国家，从而完成价值链的分离和转移，使其生产布局日益细化。,三、制造业的发展趋势,3、全球制造业发展趋势（3）以科技中心控制制造业中心的趋势全球科技中心对制造业中心的控制主要通过跨国公司内部分工、扶持委托加工制造中心、强化低端产品对高端产品的依赖、核心技术对生产性技术的控制以及市场需求等方式来实现。跨国公司在全球各地到处寻找低成本的投资区，他们不再仅仅考虑某个产品在哪里生产，而是着重考虑某个零件在哪里生产成本最低。一架波音747飞机有450万个部件，来自近10个国家、1000多家大企业、1.5万多家小企业。现代制造业已不是简单的工厂概念，它的中心已不在加工的积聚点上，而是全球化。,三、制造业的发展趋势,3、全球制造业发展趋势（4）制造业的信息化、虚拟化趋势国际上一些制造型企业已完成了信息化改造，全部采用CAD进行产品设计和计算机管理。信息化已彻底改变了传统的业务流程和工作方法，因此，制造业的信息化将是21世纪制造业发展的重要趋势。虚拟制造系统运用仿真工具、控制工具、信息模型和设备以及组织方法等，提供一个显示仿真过程的工作平台。在这种平台上建立一种虚拟环境，应用人类的知识、技术与感知能力，与虚拟的对象产生交互作用，对产品设计和生产制造活动进行全面的模拟和仿真，以达到产品开发和生产的周期最短、成本最低、质量最佳的效果。,三、制造业的发展趋势,3、全球制造业发展趋势（5）制造业的绿色化趋势向环保化或绿色化方向发展，成为制造业在21世纪的必由之路。环保化制造或绿色化制造是综合考虑环境影响和制造效率的现代制造模式，也是目前所倡导的循环经济的一个方面。绿色化制造的目标和宗旨是使所制造的产品在从设计、制造、包装、运输、使用、维护直至报废处理和善后处置的整个产品生命周期中，对环境的不利影响最小、而对资源的利用效率最大。,四、全球化生产,1、价值链的概念“价值链”(ValueChain)这一概念是由美国哈佛大学著名战略管理专家迈克尔波特首先提出来的。在竞争优势一书中他指出，每一个企业是在设计、生产、销售等过程中进行种种活动的集合体，每一种活动都创造价值。每一件产品都是一条完整的价值链，它由设计、生产和销售等环节共同组成。,四、全球化生产,2、全球化生产的涵义所谓全球化生产，指的是某一产品价值链由不同国家的不同企业共同生产完成。在全球化生产的概念中，生产的国家边界被突破，生产的企业边界也被突破，企业内部的生产经营行为延伸到其他企业。在生产经营分工的基础上，企业之间的关系体现在各自从事同一产品价值链不同部分的生产。,四、全球化生产,2、全球化生产的涵义有时候，产品的设计开发与营销均由同一家企业完成，但产品的设计开发、加工制造和营销必定不是由同一家企业完成，否则就不是全球化生产。目前进行全球化生产的跨国公司相当多数是负责产品的设计开发与营销，而不进行加工制造。例如美国耐克公司。作为经营运动鞋的著名企业，美国耐克公司(Nike)并不生产运动鞋，只负责鞋的设计开发与营销，其产品全部由供应商加工制造。,四、全球化生产,2、全球化生产的涵义全球化生产是由科学技术的进步所导致的，特别是与数字化技术、模块化技术的发展息息相关。现代科技的发展，一方面大大降低了跨国经营的管理成本和运输成本，从而为全球化生产创造了条件；另一方面也使得产品的设计开发、加工制造与营销各部分易于分解，从而利于企业的专业化经营。,四、全球化生产,2、全球化生产的涵义在全球化生产中，企业大致可以分为两类：一类是主导企业，他们是全球化生产的组织者，从事价值链中的设计开发和营销，并从加工制造企业采购成品或零部件。另一类是供应商，他们为主导企业加工制造成品或零部件。主导企业控制着价值链利润的主要部分。,四、全球化生产,3、全球化生产与国际化生产的区别国际化生产指的是，企业的生产经营活动突破了国家边界，但不同企业的价值链是各自分立的，跨国经营只是生产活动在地理范围的扩张，它们之间的关系可能体现在不同的价值链之间的联系上，但并没有突破原有的企业边界。全球化生产指若干不同国家的企业是同一个产品价值链的不同链节点。例如我国的海尔集团在美国建厂生产，进行的是国际化生产，而非全球化生产，原因在于它进行的是一条完整的价值链生产(如冰箱的设计开发、加工制造和营销的全过程)。国际化生产的历史比较久远，在19世纪西方殖民时期就相当普遍。,四、全球化生产,4、全球化生产的基本方式根据价值链各环节间的关系，特别是主导企业与供应商间的关系，全球化生产可分成四种基本方式：加工外包原始设备制造原始设计制造原始品牌制造,四、全球化生产,4、全球化生产的基本方式（1）加工外包（IndustrialSubcontracting）加工外包是全球化生产比较原始的方式。加工外包是指加工制造企业利用采购者提供的原材料从事加工生产，在我国被称作来料加工。加工外包又分为两种形式：原料和成品不计价，加工制造企业收取约定的加工费；原料和成品分别计价，加工制造企业通过对开信用证或付款交单的方式收取费用。,四、全球化生产,4、全球化生产的基本方式（2）原始设备制造（OriginalEquipmentManufacturer）原始设备制造(OEM)，简称代工生产，是指加工制造企业按照采购者提供的设计方案生产并以采购者的品牌销售产品。如美国摩托罗拉公司将其设计开发的通讯产品以OEM方式交给在中国的企业生产(这些从事加工制造的企业被称作原始设备制造商)，耐克公司。将其设计开发的运动鞋以OEM方式交给中国、韩国的企业生产。OEM可以分为两种类型：购买者驱动型，即指由零售商和品牌企业来组织，零售商和品牌企业居于主导地位。如美国沃尔玛。商店就是这样的组织者，它不仅从事零售业，而且把组织生产作为主要业务。生产者驱动型，主要体现在机械设备、汽车、电子产品这些高技术产业，他们由生产者决定。因为其设计、开发较为复杂，技术水平较为特殊，生产企业、品牌企业和供应商在技术上和管理上的关系较为密切，所以他们由生产者来决定。例如，德国奔驰公司。将零部件交给近万家小企业加工生产，它是OEM的决定者。,四、全球化生产,4、全球化生产的基本方式（3）原始设计制造(OriginalDesignManufacturer）原始设计制造（ODM）简称设计外包，指的是委托企业(品牌企业)提出产品的大致要求后，受委托企业通过自己后期的研究开发，并最终生产出成品，该受委托企业被称作原始设计制造商。OEM和ODM都是贴牌生产，即加工制造出来的产品贴的是委托企业的品牌，不同点在于，原始设备制造商完全只是按单生产，而原始设计制造商则加入了自己的设计开发。例如，德国西门子与中国波导。德国西门子(Siemens)公司为我国及亚洲地区专门开发的折叠手机CL55，就是由中国最大的手机制造商波导公司以ODM方式完成的。与OEM相类似，ODM也可分为购买者驱动型和生产者驱动型。,四、全球化生产,4、全球化生产的基本方式（4）原始品牌制造(OriginalBrandManufacturer)加工制造企业在具备生产能力之后，生产自有品牌的产品，该企业被称为原始品牌制造商(OBM)。例如，台湾宏基(Acer)电脑早先专门为IBM这样的大公司做OEM业务，后来逐渐发展成为拥有自有知名品牌的原始品牌制造商。目前，不少原始品牌制造商同时也从事OEM业务。如宏基电脑公司、伦飞(Twinhead)电脑公司，既生产自己的品牌产品，也为其他知名电脑商做“代工”。,四、全球化生产,4、全球化生产的基本方式获利能力的不同对于从事加工制造的企业来说，上述四种方式在获取利润上的能力上是不同的：从加工外包、原始设备制造（OEM）、原始设计制造（ODM）到原始品牌制造（OBM），其利润率是依次增加。,四、全球化生产,5、全球化生产对企业的意义（1）集中优势资源以加强核心竞争力在全球化生产中，企业只是从事价值链的某个或少数环节，走专业化道路，从而可以集中优势资源以加强企业的核心竞争能力。比如，宜家(IKEA)在家居产品的价值链生产过程中，只负责产品的设计和销售，而生产则在全球范围内进行制造外包(OEM)。通过价值链上的分工，宜家充分发挥了自身研发和营销优势，从而极大地提高了企业的效益和利润，目前宜家已成为全球最大的家居用品零售商。再如美国戴尔公司的成功也证明了这一点。戴尔公司把自己非常有限的资源集中于一个特定的领域，即按照客户的特定需求，为客户最快地提供定制系统的解决方案，而把生产、运送和售后服务等业务外包给专业公司去完成，并与他们建立起战略联盟关系。这样，戴尔公司就能在短期内迅速地成长为全球PC市场的最大供应商。,四、全球化生产,5、全球化生产对企业的意义（2）提高灵活性和抗风险能力由于走专业化道路，进行全球化生产的每个企业只经营产品价值链的部分环节，它可与多个企业进行价值链对接，从而在一定程度上避免风险，或者说分散风险。,四、全球化生产,5、全球化生产对企业的意义（3）降低市场交易成本对于共同完成价值链生产的企业来说，他们之间形成设计开发、加工制造、市场销售和经营管理等方面的协作或合作，从而超越了直接的市场交易，于是市场交易的成本就大为减少。,四、全球化生产,5、全球化生产对企业的意义（3）降低市场交易成本同时，全球化生产也促进了产业集群的形成和发展。根据联合国贸易和发展会议的定义，产业集群是指企业集中于一种或数种产业，得益于由竞争者、买方和供方组成的网络协作关系。一些国家在一个地区或全国范围，形成了特殊的产业集群。如芬兰以诺基亚为核心的电讯设备产业集群，美国以英特尔和微软等为核心的电脑产业集群。产业集群也超越了直接市场交易，减少了市场交易的成本。,五、先进制造技术及其发展趋势,1、先进制造技术的概念先进制造是制造业同“信息技术”、“管理科学”等有关科学技术交融而形成的新型技术，它是高技术的载体，当今工业发达国家无不予以高度关注。先进制造技术是制造业的基础，尤其是装备制造业和一些尖端科技，如航空、航天、微电子、光电子、激光、分子生物学和核能等等技术的出现和发展，如果没有先进制造技术作为基础，是根本不可能的。,五、先进制造技术及其发展趋势,1、先进制造技术的概念2006年2月，国务院发布了关于振兴装备制造业的若干意见，提出要以科技进步为支撑，大力提高装备制造企业自主创新能力。大力发展先进制造技术，以重大技术装备和产品为重点，实现重点突破，加快制造业信息化，坚持以信息化带动工业化，以工业化促进信息化，是振兴装备制造业的重要途径。,五、先进制造技术及其发展趋势,2、先进制造技术的发展趋势先进制造技术，特别是先进机械制造技术有如下几个方面的发展趋势和特色：（1）发展的核心“数字化”数字化制造是制造技术、计算机技术、网络技术与管理科学的交叉、融合、发展和应用的结果。数字化制造包含数字化设计、数字化制造和数字化控制等。,五、先进制造技术及其发展趋势,2、先进制造技术的发展趋势（1）发展的核心“数字化”对制造设备而言，其控制参数均为数字化信号；对制造企业而言，各种信息（如图形、数据、知识、技能等）均以数字形式，通过网络在企业内传递，以便根据市场信息，迅速收集资料信息，在虚拟现实、快速原型、数据库、多媒体等多种数字化技术的支持下，对产品信息、工艺信息和资源信息进行分析、规划与重组，实现对产品设计和产品功能的仿真、加工过程和生产组织过程的仿真，或完成原型制造，从而实现生产过程的快速重组与对市场的快速响应，以满足客户化要求。应着重指出的是，制造知识（包括技能、经验）的获取、表达、存储、推理乃至系统化、公理化等，是使制造技术发展到制造科学的关键，而这又与数字化是密不可分的。,五、先进制造技术及其发展趋势,2、先进制造技术的发展趋势（2）发展的关键“精密化”精密化一方面是指对产品、零件的精度要求越来越高，另一方面是指对产品、零件的加工精度要求越来越高。加工精度及其发展可分为精密加工、细微加工、纳米加工等等。20世纪初，超精密加工的误差是10m，至今达0.001m，即1nm。,五、先进制造技术及其发展趋势,2、先进制造技术的发展趋势（2）发展的关键“精密化”微电子芯片的制造有所谓的“三超”：超净，加工车间尘埃颗粒直径小于lm，颗粒数0.1个/0.028m3；超纯，芯片材料有害杂质含量小于十亿分之一；超精，加工精度达纳米级。显然，没有先进制造技术，就没有先进电子技术装备。,五、先进制造技术及其发展趋势,2、先进制造技术的发展趋势（3）发展的焦点“极端化”极端化是指在极端条件下工作的或有极端要求的产品，从而也是指这类产品的制造技术有“极”的要求。在高温、高压、高湿、强磁场、强腐蚀等条件下工作的，或有高硬度、大弹性等要求的，或在几何形体上极大、极小、极厚、极薄、奇形怪状的。如工业发达国家高度关注的一项前沿科技“微机电系统（MEMS）”，其运用于信息领域中的分子存储器、芯片加工设备；生命领域中的克隆技术、基因操作系统；军事武器中的精确制导技术，精确打击技术；航空航天领域中的微型飞机，微型卫星，“纳米”卫星（0.1kg以内）；以及医用微型机器人等等。,五、先进制造技术及其发展趋势,2、先进制造技术的发展趋势（4）发展的条件“自动化”自动化是先进制造技术发展的前提条件。目前，“自动化”已从自动控制、自动调节、自动补偿、自动辨识等发展到自学习、自组织、自维护、自修复等更高的自动化水平。今天自动控制的内涵与水平已今非昔比，控制理论（如多Agent系统的理论与方法、基于网络的控制理论、复杂系统的控制理论）、控制技术（如智能化检测、多媒体信息检测）、控制系统（如网络控制系统、复杂系统）、控制元件（如具有生物特征的传感元件），都有极大发展。,五、先进制造技术及其发展趋势,2、先进制造技术的发展趋势（5）发展的方法“集成化”集成化涉及以下几个主要方面：现代技术的集成。以机电一体化为例，其关键是检测传感技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服传动技术、精密机械技术、系统总体技术。这些技术又同许多学科有关。加工技术的集成，这是现代技术集成的一个特殊部分。特种加工技术及其装备是个典型，如增材制造（即快速原型）、激光加工、高能束加工、电加工等。企业集成，即管理集成，也是管理与技术的集成，包括：生产信息、功能、过程的集成；生产过程的集成、全寿命周期过程的集成；企业内部的集成，企业外部的集成。如并行工程、敏捷制造、精益生产、CIMS等。,五、先进制造技术及其发展趋势,2、先进制造技术的发展趋势（5）发展的方法“集成化”从长远看，有一点值得注意，即由生物技术与制造技术集成而成的“微制造的生物方法”，或所谓的“生物制造”。这种技术依据生物是由内部生长而成“器件”，而非一般制造技术那样由外加作用以增减材料而成“器件”。可以预期，这是一个崭新的充满着活力的领域，其作用难以估量。,五、先进制造技术及其发展趋势,2、先进制造技术的发展趋势（6）发展的道路“网络化”制造技术的网络化是先进制造技术发展的必由之路。在制造技术网络化中，值得关注的是电子商务的应用。电子商务是将业务数据数字化，并将数字信息的使用和计算机的业务处理同Internet进行集成，成为一种全新的业务操作模式。在电子商务的网络化制造中，供应链管理、客户关系管理和产品生命周期管理共同构成了制造的增值链，对降低成本、加快流通、提高效率和增加商业机会大有益处。,五、先进制造技术及其发展趋势,2、先进制造技术的发展趋势（6）发展的道路“网络化”制造技术网络化的发展会导致一种新的制造模式，即虚拟制造组织，这是由地理上异地分布的、组织上平等独立的多个企业，在谈判协商的基础上，建立密切合作关系，形成动态的“虚拟企业”或动态的“企业联盟”。动态联盟环境下，各企业致力于自己的核心业务，实现优势互补，实现资源优化动态组合与共享。,五、先进制造技术及其发展