第1章 先进制造系统总论

1、1第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统 先进制造系统先进制造系统第第 1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论第第 2 章章 先进制造系统基本原理先进制造系统基本原理第第 3 章章 先进制造模式先进制造模式 第第 4 章章 先进设计技术先进设计技术第第 5 章章 先进制造装备及技术先进制造装备及技术 第第 6 章章 先进制造工艺技术先进制造工艺技术 第第 7 章章 绿色设计与制造绿色设计与制造第第 8 章章 典型产品的制造系统典型产品的制造系统 第第 9 章章 制造系统展望制造系统展望 2第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统

2、第第1章章 先进制造系统总论先进制造系统总论1.1 1.1 制造制造与制造业的概念与制造业的概念1.2 1.2 制造业的发展与作用制造业的发展与作用1.3 1.3 我国制造业的现状我国制造业的现状1.5 1.5 先进制造系统的概念先进制造系统的概念 1.6 1.6 先进制造模式的概念先进制造模式的概念 1.7 1.7 先进制造技术的概念先进制造技术的概念 3第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.1.1 制造的内涵制造的内涵 1.1.制造的制造的原意原意制造的英文为制造的英文为manufacture， manufacturing。该词起源于拉丁文词根该词起源于

3、拉丁文词根 manu（手）和（手）和facere（做）。（做）。 这说明几百年来人们把制造理解为用手来做。这说明几百年来人们把制造理解为用手来做。随着社会进步和制造活动的发展随着社会进步和制造活动的发展, ,制造的概念制造的概念不断进化。不断进化。 4第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.1.1 制造的内涵制造的内涵 2.2.制造的含义制造的含义（1 1）狭义制造）狭义制造 制作过程（机械工艺过程或机械加工过程）制作过程（机械工艺过程或机械加工过程） 原材料原材料 产品产品 物理、化学变化物理、化学变化（2 2）广义制造）广义制造 指产品的整个生命周期过程指

4、产品的整个生命周期过程5第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统图1-14 产品全生命周期产品生产产品设计产品计划产品销售产品报废产品使用产品市场产品开发社会环境自然环境6第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统制造本质：制造本质： 将原有资源（如物料、能量、资金、人员、将原有资源（如物料、能量、资金、人员、信息等）按照社会需求转变为有更高实用信息等）按照社会需求转变为有更高实用价值的新资源（如有形的产品和无形的软价值的新资源（如有形的产品和无形的软件、服务）的过程。件、服务）的过程。7第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先

5、进制造系统先进制造系统制造资源更高价值的新资源社会需求物料能量资金人员信息有形的产品无形的软件无形的服务8第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.1.3 制造业的内涵及构成制造业的内涵及构成1. 1. 制造业的内涵制造业的内涵所有与制造有关的企业生产机构的总体。所有与制造有关的企业生产机构的总体。对原材料加工或再加工以及对零部件装配工业对原材料加工或再加工以及对零部件装配工业的总称。的总称。v分类分类： 消费品、资本品（即装备）消费品、资本品（即装备） 轻型、重型轻型、重型 民用、军工民用、军工 传统、现代传统、现代 9第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系

6、统总论先进制造系统先进制造系统1.1.3 制造业的内涵及构成制造业的内涵及构成美国美国NRCNRC将制造企业分为两大类：将制造企业分为两大类： 物质企业物质企业：把原材料和可重复利用的毛坯件转变成分立：把原材料和可重复利用的毛坯件转变成分立的半成品和最终物件的企业。的半成品和最终物件的企业。v 物质企业所用的制造系统一般被组织在物质企业所用的制造系统一般被组织在供应链网络供应链网络之中，之中，许多以供应商的身份出现于市场。许多以供应商的身份出现于市场。 产品企业产品企业：把分立的半成品和物件转变或装配成整机产：把分立的半成品和物件转变或装配成整机产品的企业。品的企业。v 产品企业要求有众多的物

7、质企业支持，在产品企业要求有众多的物质企业支持，在供应链网络供应链网络支支持下完成最终产品的制造与装配。这类企业的制造系统持下完成最终产品的制造与装配。这类企业的制造系统主要是某些关键部件（如汽车发动机、车体等）的制造主要是某些关键部件（如汽车发动机、车体等）的制造和总装系统。和总装系统。 10第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.2.1 制造业的发展制造业的发展从世界范围来看，从世界范围来看， 制造业的发展可以分为制造业的发展可以分为3 3个时代：个时代：1. 1. 古代制造业的发展古代制造业的发展2. 2. 近代制造业的发展近代制造业的发展3. 3. 现

8、代制造业的发展现代制造业的发展11第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.2.1 制造业的发展制造业的发展图图1-31-3弓形钻是公元前弓形钻是公元前30003000年以前（史前期）的重要工具。它由燧石钻年以前（史前期）的重要工具。它由燧石钻头、钻杆、窝座和弓弦等组成。可用来钻孔、扩孔和取火。弓形钻后头、钻杆、窝座和弓弦等组成。可用来钻孔、扩孔和取火。弓形钻后来又发展成为弓弦钻床（图来又发展成为弓弦钻床（图1-41-4）和弓弦车床（图）和弓弦车床（图1-51-5）。）。 图1-4 弓弦钻床图1-3 弓形钻图1-5 弓弦车床12第第1 章章 先进制造系统总论先进

9、制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.2.1 制造业的发展制造业的发展公元公元953953年年我国已能铸我国已能铸造重达造重达4040吨吨的特大型铸的特大型铸件，如图件，如图1-1-6 6所示所示, ,河北河北沧州铁狮子，沧州铁狮子，长长5.35.3米，米，高高5.45.4米，米，宽宽3 3米多。米多。图1-6 沧州铁狮子（公元953年）13第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.2.1 制造业的发展制造业的发展近代中国规模近代中国规模最大的制造系最大的制造系统是江南制造统是江南制造局（图局（图1-71-7），），从从18651865年成立年成立到到1891

10、1891年已拥年已拥有有1313个工厂，个工厂，它制造了中国它制造了中国第一艘近代兵第一艘近代兵轮，炼出中国轮，炼出中国第一炉钢水，第一炉钢水，并最早引进国并最早引进国外先进技术。外先进技术。 图1-7 江南制造局的机器厂（1865年）14第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.2.1 制造业的发展制造业的发展图图1-81-8和图和图1-91-9是我国是我国19851985年引进的第一条柔性制造系统，可加工年引进的第一条柔性制造系统，可加工直流伺服电动机的直流伺服电动机的4 4大类（轴、盘、壳、架）大类（轴、盘、壳、架）1414种零件。种零件。 图1-8 我国

11、引进的首条柔性制造系统（1985年）15第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.2.1 制造业的发展制造业的发展图图1-81-8和图和图1-91-9是我国是我国19851985年引进的第一条柔性制造系统，可加工年引进的第一条柔性制造系统，可加工直流伺服电动机的直流伺服电动机的4 4大类（轴、盘、壳、架）大类（轴、盘、壳、架）1414种零件。种零件。 图1-9 柔性制造系统中的两台加工中心16第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.2.1 制造业的发展制造业的发展4. 制造业在社会历史中的发展特征制造业在社会历史中的发展特征 人

12、类历史已经走过了原始社会、农业社会、工业社会人类历史已经走过了原始社会、农业社会、工业社会等大的社会阶段，正在迈向信息社会的新阶段，等大的社会阶段，正在迈向信息社会的新阶段，纵观历纵观历史，制造业经历了史，制造业经历了工具化、机械化、电气化、自动化、工具化、机械化、电气化、自动化、信息化、知识化信息化、知识化。农业社会原始社会工业社会信息社会未来社会工具化机械化电气化自动化信息化知识化17第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.2.1 制造业的发展制造业的发展v 工具化工具化从原始经济到农业经济节省了人的体力。从原始经济到农业经济节省了人的体力。v 机械化机械

13、化由机械动力取代或放大了人的体力。由机械动力取代或放大了人的体力。v 电气化电气化利用电力减轻体力并提高效率。利用电力减轻体力并提高效率。v 自动化自动化通过自动控制设备节省体力和脑力。通过自动控制设备节省体力和脑力。v 信息化信息化增加时效，减少错误，使人与环境和谐发展。增加时效，减少错误，使人与环境和谐发展。v 知识化知识化是指从工业经济全面转变到知识经济。是指从工业经济全面转变到知识经济。 18第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.2.2 世界制造中心的三次转移世界制造中心的三次转移1）世界制造中心的产生）世界制造中心的产生 17601850年，英国年

14、，英国（第一次技术革命和产业革命）（第一次技术革命和产业革命）2）世界制造中心的第一次转移）世界制造中心的第一次转移 18511900年，德国年，德国 （哲学革命带动了科学革命）（哲学革命带动了科学革命）3）世界制造中心的第二次转移）世界制造中心的第二次转移 18791930年，美国年，美国 （电力技术革命）（电力技术革命）4）世界制造中心的第三次转移）世界制造中心的第三次转移 20世纪世纪70年代中后期，日本年代中后期，日本 19第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.2.2 世界制造中心的三次转移世界制造中心的三次转移5 5）世界制造中心三次转移的分析）世

15、界制造中心三次转移的分析 随着技术革命和经济全球化进程的加快，世界制造中心转移随着技术革命和经济全球化进程的加快，世界制造中心转移呈现加速的趋势。呈现加速的趋势。 英国保持约英国保持约7070年，德国年，德国5050年，美国年，美国4040年，日本年，日本2020年。年。 世界制造中心转移并不总伴随世界科技中心的转移世界制造中心转移并不总伴随世界科技中心的转移。 要保持世界制造强国的地位，首先要保持世界制造业科学技要保持世界制造强国的地位，首先要保持世界制造业科学技术的领先地位，否则世界制造中心的地位很难保住。（日术的领先地位，否则世界制造中心的地位很难保住。（日本本 ）世界制造中心的转移使一

16、些国家经济实现了跨越式发展，美世界制造中心的转移使一些国家经济实现了跨越式发展，美国用国用4747年的时间人均年的时间人均GDPGDP翻了一番，德国为翻了一番，德国为4343年，日本为年，日本为3434年，并都发展成为世界经济强国。年，并都发展成为世界经济强国。 20第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.2.2 制造业的作用制造业的作用1.制造业制造业对人类文明发展有极为重要影响对人类文明发展有极为重要影响2.制造业制造业是创造社会财富的支柱产业是创造社会财富的支柱产业3.制造业制造业是发展高新技术的载体和动力是发展高新技术的载体和动力21第第1 章章 先进

17、制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.2.2 制造业的作用制造业的作用制造业制造业v是现代文明的支柱之一，是现代文明的支柱之一，v是工业的主体，是工业的主体，v是国民经济持续发展的基础，是国民经济持续发展的基础，v是技术进步的主要舞台，是技术进步的主要舞台，v是工业化、现代化建设的动力源，是工业化、现代化建设的动力源，v是在国际竞争中取胜的法宝，是在国际竞争中取胜的法宝，v是国防安全的保障。是国防安全的保障。 因此，制造业不能被称之为因此，制造业不能被称之为“夕阳产业夕阳产业”22第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.3 1.3 我国制造业

18、的现状我国制造业的现状1.3.1 我国制造业的成就我国制造业的成就1.3.2 我国制造业的问题我国制造业的问题1.3.2 我国制造业的目标我国制造业的目标23第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.3.1 我国制造业的成就我国制造业的成就1. 我国制造业已成为国家的命脉我国制造业已成为国家的命脉2. 我国已跻身世界制造大国行列我国已跻身世界制造大国行列24第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.3.1 我国制造业的成就我国制造业的成就1.我国我国制造业已成为国家的命脉制造业已成为国家的命脉（1）制造业是）制造业是我国我国国民经

19、济的产业主体和物质基础国民经济的产业主体和物质基础v 2001年制造业增加值占工业生产总值的年制造业增加值占工业生产总值的77.61%。（2）制造业是带动我国经济高速增长的发动机）制造业是带动我国经济高速增长的发动机v 19521998年制造业增长率年制造业增长率比比国民生产总值增长率高出约国民生产总值增长率高出约38个百分点。个百分点。（3）制造业是我国吸纳劳动就业的重要市场）制造业是我国吸纳劳动就业的重要市场v 2001年制造业从业人员年制造业从业人员占全国工业从业人员的占全国工业从业人员的90.13%。（4）制造业是我国扩大出口的关键产业）制造业是我国扩大出口的关键产业v 2001200

20、1年制造业出口创汇年制造业出口创汇占全国外贸出口总额的占全国外贸出口总额的89.78%89.78%。 25第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.3.1 我国制造业的成就我国制造业的成就2. 我国我国已跻身世界制造大国行列已跻身世界制造大国行列v 我国制造业已具有世界制造大国的规模和水平。我国制造业已具有世界制造大国的规模和水平。v 我国制造业已为全球制造和供应基地奠定了坚实的我国制造业已为全球制造和供应基地奠定了坚实的基础。基础。v 许多经济学家预测我国将成为继英美日之后的许多经济学家预测我国将成为继英美日之后的 “世界工厂世界工厂”。其显著标志体现为：其显

21、著标志体现为： 1）提供重大装备能力不断提高）提供重大装备能力不断提高2）制造业总体规模已居世界第四位）制造业总体规模已居世界第四位3）各具特色的装备制造业集中地逐渐形成）各具特色的装备制造业集中地逐渐形成26第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.3.1 我国制造业的成就我国制造业的成就1）提供重大装备能力不断提高）提供重大装备能力不断提高 v 葛洲坝枢纽工程葛洲坝枢纽工程170170兆瓦、转轮直径兆瓦、转轮直径11.311.3米轴流式米轴流式水电水电机组机组；v 300300兆瓦兆瓦秦山秦山核电机组核电机组；v 华能沁北华能沁北600600兆瓦超临界兆瓦超

22、临界火电机组火电机组；v 500500千伏交流千伏交流输变电成套设备输变电成套设备；v 宝钢三期工程宝钢三期工程250250吨氧气转炉、吨氧气转炉、v 14501450毫米毫米板坯连铸机板坯连铸机和和15501550毫米毫米冷连轧板机冷连轧板机；v 年产年产500500万吨级万吨级井下矿采掘成套设备井下矿采掘成套设备；v 大秦线大秦线重载列车装备重载列车装备；v 年产年产5050万吨万吨腈纶大型化工成套设备腈纶大型化工成套设备；27第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.3.1 我国制造业的成就我国制造业的成就1）提供重大装备能力不断提高）提供重大装备能力不断

23、提高 v 60006000米电驱动米电驱动沙漠钻机沙漠钻机；v 1.21.2万吨自由锻造万吨自由锻造水压机水压机；v 水下机器人水下机器人；v 北京正负北京正负电子对撞机电子对撞机；v 激光照排设备激光照排设备；v 国产先进的国产先进的CPUCPU芯片芯片；v 联想的升腾、曙光联想的升腾、曙光巨型计算机巨型计算机；v 飞豹飞豹轰炸机轰炸机；核动力潜艇核动力潜艇；原子弹原子弹；氢弹氢弹；v 人造人造卫星卫星；v 神舟系列神舟系列载人飞船载人飞船，探月计划启动探月计划启动。 28第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.3.1 我国制造业的成就我国制造业的成就2 2

24、）制造业总体规模已居世界第四位）制造业总体规模已居世界第四位v按工业增加值计算，按工业增加值计算，19981998年我国制造业排位年我国制造业排位仅次于美国、日本、德国。仅次于美国、日本、德国。v我国有我国有100100多种重要产品产量在世界上已占居多种重要产品产量在世界上已占居首位，例如：拖拉机、小型柴油机、农用车、首位，例如：拖拉机、小型柴油机、农用车、摩托车、自行车、集装箱、电视机、空调器、摩托车、自行车、集装箱、电视机、空调器、冰箱、微波炉、洗衣机、太阳能热水器、程冰箱、微波炉、洗衣机、太阳能热水器、程控交换机、控交换机、VCDVCD机、机、DVDDVD机，以及钢、水泥、机，以及钢、水

25、泥、合成氨、化纤、纱布、服装等。合成氨、化纤、纱布、服装等。v中国制造的产品遍布五洲四海。中国制造的产品遍布五洲四海。 29第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.3.1 我国制造业的成就我国制造业的成就3）各具特色的装备制造业集中地逐渐形成）各具特色的装备制造业集中地逐渐形成珠江三角洲已珠江三角洲已成为全球重要的家用电器、电子及通信设成为全球重要的家用电器、电子及通信设备和计算机制造集中地；备和计算机制造集中地；以上海为中心的以上海为中心的长江三角洲长江三角洲汽车和汽车零部件制造集中汽车和汽车零部件制造集中地；地；东北东北重大成套设备制造集中地；重大成套设备

26、制造集中地；西部西部（包括四川、重庆、陕西等）国防装备制造集中地（包括四川、重庆、陕西等）国防装备制造集中地等跨地区的制造中心。等跨地区的制造中心。 30第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.3.2 我国制造业的问题我国制造业的问题我国制造业与发达国家有阶段性差距。根据我国制造业与发达国家有阶段性差距。根据中国工程院中国工程院20012001年组织年组织2525位院士和位院士和4040多位专多位专家对我国制造业调查研究的结果，我国制造家对我国制造业调查研究的结果，我国制造业总体规模尚不到世界的业总体规模尚不到世界的5%5%，仅相当于美国，仅相当于美国的的1/

27、51/5、日本的、日本的1/41/4。v1. 制造系统制造系统的问题的问题v2. 制造模式制造模式的问题的问题v3. 制造技术制造技术的问题的问题31第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.3.2 我国制造业的问题我国制造业的问题制造系统制造系统的问题的问题1）劳动生产率及工业增加值率低）劳动生产率及工业增加值率低v我国制造业的劳动生产率远远落后于发达国家，仅为美国的我国制造业的劳动生产率远远落后于发达国家，仅为美国的1/22，日本的，日本的1/25，德国的，德国的1/18。v我国制造业我国制造业2000年工业增加值仅为年工业增加值仅为1998年美国的年美国的

28、26%，1998年日本的年日本的42%。2）低水平生产能力严重过剩，高水平生产能力不足）低水平生产能力严重过剩，高水平生产能力不足v有些高技术含量和高附加价值的工业制品已形成了依赖性进有些高技术含量和高附加价值的工业制品已形成了依赖性进口。口。19991999年全社会固定资产投资中设备投资的年全社会固定资产投资中设备投资的2/32/3依赖进口。依赖进口。 32第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.3.2 我国制造业的问题我国制造业的问题3）技术创新能力十分薄弱）技术创新能力十分薄弱v 据对我国约据对我国约2000种机械新产品的抽样调查，产品种机械新产品的抽样

29、调查，产品开发周期平均开发周期平均18个月。个月。 （美国在（美国在1990年就实现了新产品设计周期年就实现了新产品设计周期3个星期，试个星期，试制周期仅为制周期仅为3个月）个月）4）制造业的结构不尽合理）制造业的结构不尽合理v 我国制造业总体结构偏轻，装备制造业薄弱。我国制造业总体结构偏轻，装备制造业薄弱。33第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.3.2 我国制造业的问题我国制造业的问题2. 制造模式制造模式的问题的问题（1）企业体制的不适应。）企业体制的不适应。 （2）经营理念的不适应。）经营理念的不适应。 （3）生产管理手段的不适应。）生产管理手段的不

30、适应。 （4）企业组织结构的不适应。）企业组织结构的不适应。 产生上述问题的原因是企业缺乏科学的制造模式。产生上述问题的原因是企业缺乏科学的制造模式。因此只有引入科学的制造模式，采用先进的管理手段，因此只有引入科学的制造模式，采用先进的管理手段，才能使企业在竞争激烈的市场中立于不败之地。才能使企业在竞争激烈的市场中立于不败之地。 34第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.3.2 我国制造业的问题我国制造业的问题3. 制造技术制造技术的问题的问题1）设计技术。）设计技术。我国具有自主知识产权的原创性技术极少；我国具有自主知识产权的原创性技术极少；设计基础数据缺

31、乏；用设计基础数据缺乏；用CAD技术开展创造性设计的工作技术开展创造性设计的工作较少。较少。2）制造工艺与装备。）制造工艺与装备。我国优质、高效、低耗工艺的普及率我国优质、高效、低耗工艺的普及率不足不足10%；只有较少企业开始采用先进加工技术。只有较少企业开始采用先进加工技术。 3）制造过程自动化。）制造过程自动化。我国企业仍处于单机自动化、刚性自我国企业仍处于单机自动化、刚性自动化阶段；采用柔性自动化技术、机器人技术的企业极动化阶段；采用柔性自动化技术、机器人技术的企业极少。少。（工业发达国家已实现柔性集成化生产，并向智能化方向发展）35第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造

32、系统先进制造系统1.3.3 我国制造业的目标我国制造业的目标将我国由制造大国建成制造强国将我国由制造大国建成制造强国v产品开发能力与市场开拓能力是我国企业目产品开发能力与市场开拓能力是我国企业目前最迫切需要建立和增强的前最迫切需要建立和增强的v我国企业采用我国企业采用先进制造模式先进制造模式是比纯技术和装是比纯技术和装备的革新备的革新更为迫切更为迫切的问题的问题36第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.5 1.5 先进制造系统的基本概念先进制造系统的基本概念1.5.1 系统的定义与特性系统的定义与特性1.5.2 制造系统的含义制造系统的含义1.5.3 先进制

33、造系统的定义先进制造系统的定义1.5.4 先进制造系统的演化先进制造系统的演化 1.5.5 先进制造系统的特点先进制造系统的特点 37第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.5.1 系统的定义与特性系统的定义与特性1. 1. 系统的定义系统的定义系统系统（systemsystem）是具有特定功能的、由）是具有特定功能的、由若干相互联系的要素组成的一个整体。若干相互联系的要素组成的一个整体。v例例 机床、夹具、刀具、工件和操作人员机床、夹具、刀具、工件和操作人员组成一个机械加工系统，其功能是改变工组成一个机械加工系统，其功能是改变工件形状和尺寸。件形状和尺寸。

34、38第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.5.2 制造系统的含义制造系统的含义1.1.制造系统的制造系统的3个个定义定义国际生产工程学会（国际生产工程学会（CIRPCIRP）19901990年年华中理工大学李培根教授华中理工大学李培根教授19981998年年本书定义：本书定义：是由制造过程所涉及的硬件、软件和人是由制造过程所涉及的硬件、软件和人员所组成的、通过资源转换以最大生产率而增值的、员所组成的、通过资源转换以最大生产率而增值的、经历产品生命周期过程的一个有机整体。经历产品生命周期过程的一个有机整体。 39第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先

35、进制造系统先进制造系统1.5.2 制造系统的含义制造系统的含义2.2.理解理解制造系统的制造系统的3方面方面功能：功能：过资源转换以最大生产率而使资源增值过资源转换以最大生产率而使资源增值的输入输出系统的输入输出系统. .结构结构：由制造过程所涉及的硬件、软件和人员：由制造过程所涉及的硬件、软件和人员所组成的有机整体，图所组成的有机整体，图1-161-16。 过程过程：制造活动所经历的产品生命周期的全过：制造活动所经历的产品生命周期的全过程，图程，图1-171-17。 40第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.5.2 制造系统的含义制造系统的含义3. 3.

36、制造单元制造单元制造单元制造单元是指具有某一制造功能的单元，组成是指具有某一制造功能的单元，组成制造系统的基本要素。制造系统的基本要素。制造单元的制造单元的类型类型：装配、加工、储存、：装配、加工、储存、 传输、检测、控制。传输、检测、控制。制造单元的制造单元的3 3个个特点特点： 独立性（独立运行）独立性（独立运行） 并行性（并行决策）并行性（并行决策） 灵活性（分布控制、快速响应和适应调整）灵活性（分布控制、快速响应和适应调整）41第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.5.3 先进制造系统的定义先进制造系统的定义 先进制造系统（先进制造系统（Advanc

37、ed Manufacturing System，AMS）的先进性是相对的，它会随）的先进性是相对的，它会随着时代与科技的发展而变化。着时代与科技的发展而变化。 制造系统制造系统常规制造模式常规制造模式常规制造技术常规制造技术先进制造先进制造模式模式先进制造先进制造技术技术常规制造系统常规制造系统先进制造先进制造系统系统图图1-18 制造系统的层次制造系统的层次42第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.5.3 先进制造系统的定义先进制造系统的定义1. 1. 先进制造系统先进制造系统 的定义的定义 （Advanced Manufacturing SystemAd

38、vanced Manufacturing System，AMSAMS） 先进制造系统先进制造系统 是在时间、质量、成本、服是在时间、质量、成本、服务和环境诸方面很好地满足市场需求，采用务和环境诸方面很好地满足市场需求，采用了先进制造技术和先进制造模式，协调运行，了先进制造技术和先进制造模式，协调运行，获取系统资源投入的最大增值，具有良好社获取系统资源投入的最大增值，具有良好社会效益，达到整体最优的制造系统。会效益，达到整体最优的制造系统。43第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.5.5 先进制造系统的特点先进制造系统的特点 2. 2. 先进制造系统的特点先进

39、制造系统的特点 时间第一时间第一 满意质量满意质量 分集并存分集并存 以人为本以人为本 扁平组织扁平组织 柔性更高柔性更高 模块拼合模块拼合 关注环境关注环境44第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.6 1.6 先进制造模式的概念先进制造模式的概念1.6.1 制造模式的概念制造模式的概念1.6.2 制造模式的演化制造模式的演化1.6.3 先进制造模式的定义先进制造模式的定义1.6.4 先进制造模式的特点先进制造模式的特点45第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.6.1 制造模式的概念制造模式的概念模式的含义模式的含义模式模

40、式（mode）是某种事物的标准形式或使人可以照着做）是某种事物的标准形式或使人可以照着做的标准样式。的标准样式。制造模式制造模式（Manufacturing mode）是指企业体）是指企业体制、经营、管理、生产组织和技术系统的形态和制、经营、管理、生产组织和技术系统的形态和运作的模式。运作的模式。46第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.6.2 制造模式的演化制造模式的演化图图1-19 制造模式的发展过程制造模式的发展过程 1800 1831 1900 1950 1970 1987 1991 2000 年份制造系统的性能手工生产刚性制造柔性柔性快速重构制造并

41、行工程精益生产敏捷制造柔性制造集成制造未来制造生产率生产率绿色制造虚拟制造47第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.6.2 制造模式的演化制造模式的演化2. 2. 制造模式的发展特点制造模式的发展特点 动态性，它是不断发展更新的；动态性，它是不断发展更新的；继承性，新的制造模式是在旧模式的基础上发展形成继承性，新的制造模式是在旧模式的基础上发展形成的；的；多样性，在同一历史时期可能会存在多种制造模式；多样性，在同一历史时期可能会存在多种制造模式；重叠性，同一时期并存的各种制造模式具备许多相同重叠性，同一时期并存的各种制造模式具备许多相同或类似的概念、原理和技

42、术或类似的概念、原理和技术。 48第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.6.2 制造模式的演化制造模式的演化3. 制造模式的影响因素制造模式的影响因素(1(1）社会生产力的水平）社会生产力的水平 (2(2）AMT的应用的应用 (3(3）市场需求的变化）市场需求的变化 (4(4）社会需求的变化）社会需求的变化 49第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.6.3 先进制造模式的定义先进制造模式的定义定义定义一一 应用先进制造技术的生产组织和技术系统的形态应用先进制造技术的生产组织和技术系统的形态和运作的方和运作的方式。它以获取生

43、产有效性为首要目标，以制造资源快速有效集成为基本式。它以获取生产有效性为首要目标，以制造资源快速有效集成为基本原则，以人组织技术相互结合为实施途径，使制造系统获得精益、原则，以人组织技术相互结合为实施途径，使制造系统获得精益、敏捷、优质与高效的特征，以适应市场变化对时间、质量、成本、服务敏捷、优质与高效的特征，以适应市场变化对时间、质量、成本、服务和环境的新要求。和环境的新要求。 定义定义二二 作用于制造系统的具有相似特点的一类先进方式方法的总作用于制造系统的具有相似特点的一类先进方式方法的总称称。50第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.6.4 先进制造模

44、式的特点先进制造模式的特点 现有的模式情况：现有的模式情况：v已投入生产使用，产生了可观的经济效益的模已投入生产使用，产生了可观的经济效益的模式：如式：如 精益生产、柔性制造、集成制造精益生产、柔性制造、集成制造等等v尚未成熟，在制造业有一定影响的模式：尚未成熟，在制造业有一定影响的模式： 如如 并行工程、智能制造并行工程、智能制造、敏捷制造敏捷制造等等v正在探索，有未来应用前景的模式：正在探索，有未来应用前景的模式： 如如 生物制造、绿色制造生物制造、绿色制造、网络制造网络制造等等51第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.7 先进制造技术的概念先进制造技术

45、的概念1.7.1 制造技术的定义制造技术的定义1.7.2 先进制造技术的定义先进制造技术的定义1.7.4 先进制造技术的基本内容先进制造技术的基本内容52第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.7.1 制造技术的定义制造技术的定义制造技术制造技术（Manufacturing technology） 是根据人们的需求使原材料成为产品所运用是根据人们的需求使原材料成为产品所运用的一系列技术的总称，是制造业赖以生存和的一系列技术的总称，是制造业赖以生存和进步的主体技术。进步的主体技术。 狭义制造技术狭义制造技术 是指把原材料经济有效地加工成最终产品的是指把原材料经济有效地加工成最终产品的手段。手段。广义制造技术广义制造技术 是完成制造活动所需的一切手段的总和。是完成制造活动所需的一切手段的总和。53第第1 章章 先进制造系统总论先进制造系统总论先进制造系统先进制造系统1.7.2 先进制造技术的定义先进制造技术的定义定义一定义一 先进制造技术是根据市场需求，使原材先进制造技术是根据市场需求，使原材料成为产品所运用的一系列先进技术的总称。料成为产品所运用的一系列先进技术的总称。定义定义二二 是传统制造技术不断吸收机械、电子、是传统制造技术不断吸收机械、电子、信息、