先进制造技术AMT产生背景

7.1先进制造技术(AMT)第三十一讲背景概述1。在过去的20年里，市场环境发生了巨大的变化。一方面，消费需求日益主题化、个性化和多样化；另一方面，全球工业结构调整的步伐加快了。计算机、微电子、信息、自动化等技术的渗透、衍生和应用，极大地推动了制造技术在宏观(制造系统的建立)和微观(精密和超精密加工)两个方向的蓬勃发展，极大地改变了现代制造业的产品结构、生产方式、生产过程和设备以及生产组织体系，使现代制造业成为一个技术创新能力强、技术密集甚至知识密集的快速发展产业。可持续发展战略联合国大会第四十二届会议提出的“可持续发展”的概念被定义为既能满足当代人的需求，又不危及子孙后代生存环境以满足其需求的发展。也就是说，建立一个产生很少废物和污染物的过程或技术系统。社会经济发展模式应该从粗放式管理和掠夺式发展转变为集约式可持续发展。4.先进制造技术最早是由美国在20世纪80年代末提出的。20世纪70年代，一群美国学者继续主张美国已经进入“后工业化社会”，制造业是“夕阳产业”，经济重心应该从制造业转移到高科技和第三产业。结果，美国的经济竞争力下降，贸易逆差急剧增加，日本家用电器和汽车涌入并占领了美国市场。(20世纪60年代，美国汽车产量占全球汽车总产量的2/3，但在20世纪80年代降至不到1/3)。第七章先进制造技术导论第三十一章20世纪80年代，美国政府开始意识到问题的严重性。白宫的一份报告称，“美国经济衰退威胁到了国家安全”，麻省理工学院的一份报告写道，“经济竞争最终是制造技术和制造能力之间的竞争”。“一个国家要想生活得好，就必须生产得好”，这表明美国知识界和政府之间已经达成共识。1988年，美国政府对“21世纪制造企业战略”进行了大规模研究。此后不久，提出了“先进制造技术”的发展目标，并于1991年制定实施了“先进制造技术计划”和“制造技术中心计划”。白宫科技政策办公室发布了一份关于“美国关键技术”的报告，并重新确立了制造业的地位。第31章，先进制造技术简介，第7章，7 . 1 . 2先进制造技术的内涵和体系结构。1.定义先进制造技术(AMT)是制造技术的总称，它不断吸收信息技术和现代管理技术的成果，并将其应用于产品设计、加工、测试、管理、销售、使用、服务甚至回收的整个制造过程，以实现高质量、高效率、低消耗、清洁和灵活的生产，提高对动态变化的市场的适应性和竞争力。要点：要提高制造企业对市场的适应性和竞争力，重点应放在信息技术、现代管理技术和制造技术的有机结合上。信息技术和现代管理技术应全面应用于整个制造过程。第一个层次是质量、高效、低耗和清洁的基础制造技术。包括精密冲裁、精密塑料成型、精密铸造、精密加工、精密测量、毛坯强韧化、精密热处理、优质高效连接技术、功能性防护涂层和各种基础设计相关技术，以及各种现代管理技术。第二个层次是新的制造单元技术。例如制造自动化单元技术、极限加工技术、质量和可靠性技术、系统管理它是应用信息技术和系统管理技术，通过网络和数据库将上述两个层次的技术集成在一起，如柔性制造系统、CIMS、信息管理系统和虚拟制造技术。第七章先进制造技术概论先进制造技术是一门综合性技术先进制造技术不是一门具体的技术，而是运用系统工程的思想和方法将各种相关技术结合起来。它特别强调计算机技术、信息技术和现代管理技术在整个制造过程中的综合应用，特别强调人的主体作用以及人、技术和管理的有机结合。先进制造技术是一种动态技术，先进制造技术没有固定的模式，应该结合企业的具体情况。同时，主动管理不是静态的，而是动态的。要不断吸收和利用各种高科技成果，并渗透到制造系统的各个环节和整个过程中，使之不断完善。第七章先进制造技术简介先进制造技术是一种面向工业应用的技术，具有明显的需求导向特征，注重实效，不追求高技术。先进制造技术是一项面向全球竞争的技术，通过提高企业的综合效益和快速响应市场的能力来实现提高竞争力的目标。先进制造技术是面向21世纪的技术，是制造技术发展的新阶段。先进制造技术保留了传统制造技术的有效元素，吸收并充分利用了所有高新技术，实现了质的飞跃。先进制造技术强调环保技术，符合可持续发展战略。信息技术在先进制造技术的发展中发挥着越来越重要的作用。信息技术是各种先进制造技术的重要支撑。信息技术在制造技术中的注入和集成必将推动先进制造技术的不断发展。现代设计技术将快速发展并不断完善，包括CAD、CAE、DFX、稳健设计、优化设计、智能设计、逆向工程、面向生命周期的设计等。材料成形向精密、低耗、清洁方向发展材料成形技术将使毛坯从接近零件形状向精密成形或净成形方向发展，直接制造工件。根据国际机械加工技术协会的预测，在本世纪初，塑性成形和磨削的结合将取代大多数中小型零件的切削。利用改性技术，可以在降低能耗、消除污染的同时，获得各种具有特殊性能要求的表面(涂层)。21世纪，绿色制造将成为制造业的一个重要特征，包括：绿色产品设计技术(产品在整个生命周期内满足环保、人体健康、低能耗和高资源利用率的要求)。绿色制造技术(在整个制造过程中，对环境的负面影响最小，废物和有害物质的排放最小，资源利用效率最高)；产品的回收和再循环(例如汽车等产品的拆解和再循环技术、生态工厂的再循环技术等)。)。虚拟制造将被广泛应用。首先，在虚拟制造环境中生成一个软原型来代替传统的硬原型进行测试，并对其性能和可制造性进行预测和评估，从而缩短产品的设计和制造周期，降低成本，提高系统快速响应市场变化的能力。7.2先进制造技术的内容7.2.1现代设计技术1)现代设计方法。包括模块化设计、系统设计、价值工程、模糊设计、面向对象设计、逆向工程、并行设计、绿色设计、工业设计等。31、现代设计技术是根据产品功能的要求，应用现代技术和科学知识，设计计划并付诸实施的技术，其重要性在于使产品设计建立在科学的基础上，促进产品从低级向高级的转化，促进产品功能的不断完善，产品质量不断提高。现代的可信性设计包括可靠性设计、安全性设计、动态分析与设计、抗断裂设计、抗疲劳设计、抗环境设计、稳健设计、维修设计和维修保障设计。先进制造技术是先进制造技术的核心和基础，是将各种原材料和半成品加工成产品的方法和过程。先进制造技术包括高效精密成形技术、高精度切削加工技术、特种加工和表面改性技术。(3)设计自动化技术。它指的是使用计算机软件和硬件工具来帮助完成设计任务和过程的技术。它包括产品建模设计、工艺设计、工程图生成、有限元分析、优化设计、仿真虚拟设计、工程数据库等。第7章先进制造技术介绍，7.2.2先进制造技术，1)高效精密成形技术。它是生产部分或全部无余量半成品的统称，包括精密清洁铸造成型工艺、精密高效塑性成型工艺、优质高效焊接切割技术、优质低耗清洁热处理技术、快速成型制造技术等。制造自动化是指用机电设备和工具代替或扩大一个人的体力，甚至代替和扩大一个人的部分智能，以自动完成特定的操作，包括材料的储存、运输、加工、装配和检验以及其他生产环节的自动化。制造过程自动化技术涉及数控技术、工业机器人技术、柔性制造技术、传感技术、自动检测技术、信号处理和识别技术等。第七章先进制造技术介绍2)高效高精度加工技术。包括精密和超精密加工、高速切削和磨削、复杂轮廓的数控加工、自由磨粒的高效加工等。3)现代特种加工技术。指不属于常规加工范畴的加工技术，如高能束加工(电子束、离子束、激光束)、电加工(电解和电火花)、超声波加工、高压水射流加工、多能复合加工、纳米技术和微加工。7.2.3制造自动化技术，第31讲，第7章先进制造技术介绍，1)机床数控技术。数字控制技术是指利用数字和字符发出命令并实现自动控制的技术。它是制造业实现自动化、柔性化和集成化生产的基础技术。由于计算机应用技术的成熟，所有的数控系统都采用计算机数控(简称CNC)，以区别于传统的数控。数控机床是利用计算机通过数字信息自动控制加工的机器。它是一台集计算机应用技术、自动控制、精密测量、微电子技术和机械加工技术于一体的机器。它是一种高效率、高精度、高灵活性、高自动化的光机电一体化数控设备。第七章先进制造技术简介2)工业机器人技术机器人技术是一门高新技术，它融合了计算机、控制论、机械学、信息与传感技术、人工智能、仿生学等学科。工业机器人由机械手(机体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置组成。它是一种机电一体化自动化生产设备，具有仿人操作、自动控制、可重复编程和在三维空间完成各种操作的能力。特别适合多品种、多批次的柔性生产。从简单的意义上来说，机器人并没有取代体力劳动，而是拟人化的电子和机械设备，结合了人类的专业知识和机器的专业知识。它们不仅能够对环境条件做出快速反应、分析和判断，而且能够长期连续工作，精确度高，能够抵抗恶劣环境。从某种意义上说，机器人也是产品柔性制造系统是一种自动化制造系统，它利用计算机控制系统和物料输送系统将多个设备连接起来，形成一个没有固定加工顺序和节拍的自动化制造系统。加工一批特定工件后，可以自动切换到另一个工件，无需停止调整。其主要特点是：(1)高柔性(2)高效率(3)高自动化柔性制造系统一般可分为三种类型：柔性制造单元、柔性制造系统和柔性制造生产线。第七章先进制造技术简介FMS应用第三十一章先进制造技术简介7.2.4先进生产管理技术是指制造企业从市场开发、产品设计、生产制造、质量控制到销售服务的一系列生产经营活动。为了优化和充分利用制造资源(材料、设备、能源、技术、信息和人力资源)的整体配置，提高企业的综合效益(质量、成本和交货时间)，采用了各种计划、组织、控制和协调的方法和技术。它是先进制造技术系统的重要组成部分，包括现代管理信息系统、物流系统管理、工作流管理、产品数据管理、质量保证系统等。7.3先进制造模式，7.3.1概述，第31节，制造模式是指企业制度、经营、管理、生产组织和技术体系的形式和运行方式。制造模式可以理解为“制造系统实现生产的典型方式”。先进制造模式(AMM)是应用先进制造技术的生产组织和技术体系的形式和运行模式。它以获得生产效率为首要目标，以快速有效地整合制造资源为基本原则，以人、组织和技术的结合为实践途径，使制造系统获得精益、敏捷、优质和高效的特性，以满足市场在时间、质量、成本、服务和环境等方面变化的新要求。第7章先进制造技术简介第31章先进制造技术简介第7章7.3.2计算机集成制造(CIM)这个词是由哈灵顿博士于1973年首次提出的，它的两个基本观点如下：1)企业生产活动的各个方面，从市场分析、产品设计、加工制造、经营管理到售后服务，都是一个统一的、不可分割的整体。2)整个生产过程可以看作是数据收集、传输和处理的过程，最终产品可以看作是数据的物化表达。CIM概念提出后，并没有立即被接受。直到20世纪80年代初，各种单元技术(计算机辅助设计、计算机数控、计算机辅助工艺设计、管理信息系统、柔性制造、柔性制造系统等)才开始出现。)得到充分发展，形成了自动化的“孤岛”。在这种情况下，为了取得更大的经济成果，这些“孤岛”需要整合。计算机集成制造的概念得到了重视和实施。为了提高制造企业的生产率和响应能力，我们将在第7章“自动化孤岛”中引入先进制造技术，在图7-5中引入串行和并行方法，在第7章“自动化孤岛”中引入先进制造技术，在图31中引入串行和并行方法，在图7-6中引入“自动化孤岛”，在第7章中引入先进制造技术，在图7-7中引入串行和并行方法，在图31中简要介绍先进制造技术，CIM是人及其管理知识和能力与信息技术和制造技术的综合应用。企业的所有人员、职能、信息、组织和管理都是整体的组成部分。CIM与CIMSCIM是一种哲学、理念和方法。CIMS是CIM哲学的具体体现。CIMS是一个由计算机控制的闭环反馈系统。它的输入是产品的需求和概念，它的输出是合格的产品。第7章先进制造技术简介第31章先进制造技术简介第7.3.3章并行工程(ce)是一种产品和相关过程(包括制造过程和支持过程)的并行和集成设计的系统工作模式这种工作模式试图让开发人员从一开始就考虑产品整个生命周期中的所有因素(从概念形成到产品报废)，包括质量、成本、进度和用户需求。注：支持流程包括对制造流程的支持(原材料采购、中间产品库存、流程设计、生产计划.)和使用过程支持(产