先进制造技术发展及体系结构

先进制造技术的发展及体系结构目录摘要 (3)关键词 (3)1 知识经济条件下制造业的发展 (3)1.1 制造系统的定义和内涵 (3)1.2 制造业的发展 (3)1.3 制造业的变革及挑战 (3)2 先进制造技术的技术构成及特点 (4)2.1 先进制造技术的定义 (4)2.2 先进制造技术的技术构成 (4)2.3 先进制造技术的特点 (4)3 先进制造技术的分类 (5)4 先进制造技术在国内外的发展 (5)4.1 发达国家制造业的发展 (5)4.2先进制造技术在我国的发展 (5)5 先进制造技术的发展趋势及技术前沿 (6)5.1 先进制造技术的发展趋势 (6)5.2 先进制造技术的技术前沿 (6)6总结 (6)参考文献 (7)先进制造技术的发展及体系结构摘要：介绍了什么是先进制造技术，阐述了在当今社会条件下先进制造技术的重要作用，综述了国内外先进制造技术的发展，讨论了先进制造技术的内涵、特点、体系结构及分类，指出我国先进制造技术的优先发展方向。

关键词：制造业；制造系统；先进制造技术1 知识经济条件下制造业的发展1.1 制造系统的定义和内涵制造系统是制造业的基本组成实体。

制造过程及其涉及的硬件、软件和人员组成的一个将制造资源转变成产品的有机整体，称为制造系统。

制造系统从结构、功能、过程三个方面又有各自不同的定义。

制造技术是完成制造活动所需的一切手段的总和。

1.2 制造业的发展在知识经济条件下，制造业正在发生质的飞跃，制造业成为参与市场竞争的主体，是国民经济的支柱产业。

知识经济对制造工业的影响表现在对产品和消费观念的改变，产品设计和制造过程的数字化和智能化，以及经营和制造活动的全球化等。

越来越多的人认识到一个没有工业基础和制造业的城市是没有根基的城市。

1.3 制造业的变革及挑战科学技术的发展和市场需求的不断变化，促进制造业生产规模沿着“小批量"少品种大批量"多品种变批量”方向发展，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，生产方式沿着“手工-机械化-刚性流水自动化-柔性自动化-智能自动化”方向发展。

先进制造技术的发展自第一次工业革命后，英国等西方国家的工业迅速崛起，拉动了国内工业生产，同时也带动了世界范围内工业生产的发展。

随着世界人口的增加，传统的制造技术已经不能满足庞大人口的需求，先进制造技术逐步兴起并日臻完善。

先进制造技术的核心是实现优质，高效，低耗，清洁，灵活生产的基础制造技术群，它的主体技术群包括产品的设计技术群和制造工艺技术群。

而支持设计和制造工艺两个方面取得可持续性进步的基础性技术是支撑技术群。

支撑技术群具体涉及信息技术，标准和框架，机床工具及传感器和控制技术。

制造技术基础设施则是使先进制造技术适用于具体企业的应用环境及充分发挥其功能和取得最佳效益的一系列措施。

先进制造技术主要包括现代设计技术，先进制造工艺技术，制造自动化技术，现代生产管理技术以及先进制造生产模式。

先进制造技术的概念源于20世纪80年代。

它是指在制造过程和制造系统中融合电子，信息和管理技术，以及新工艺，新材料等现代科学技术，使原材料转换为产品的过程更有效，成本更低，更及时满足市场需求的先进工程技术的总称。

几个有关制造业的基本概念：⒈制造系统是由制造过程及其所涉及的硬件，软件和人员等组成的有机整体。

这里所指的制造过程，是指产品的经营规划，开发研制，加工制造和控制管理的过程；所谓的硬件包括生产设备，工具和材料，能源以及各种辅助装置；而软件则包括制造理论，制造工艺和方法，以及各种制造信息等。

⒉制造业是所有与制造有关的企业机构的总称，是指以制造技术为主导技术进行产品制造的行业。

它是将制造资源通过制造过程，转化为可供人们使用和利用的工业品与生活消费品的行业，涉及国民经济的许多部门，是国民经济和综合国力的支柱产业。

⒊制造技术是制造业为国民经济建设和人民生活生产各类必需物资使用的所有生产技术的总称，是将原材料和其他生产要素等经济，合理和高效地转化为可直接使用的具有高附加值的成品或半成品和技术服务的技术群。

纵观200多年的制造技术的发展历程，影响其发展的主要因素是技术推动和市场牵引。

一．先进制造技术分类：现代设计技术，先进制造工艺，加工自动化技术，现代生产管理技术，先进制造生产模式及系统二．先进制造技术的发展趋势：1集合多学科成果形成一个完整的制造体系。

该体系保证：正确的信息或物料在正确的时间以正确的方式流向正确的地点，通过正确的人或设备对信息或物料进行正确地处理或决策，以达到最大限度地满足用户的要求并获得最大的市场占有率和经济效益。

2先进制造技术的动态发展过程。

3信息技术对先进制造技术的发展起着越来越重要的作用。

信息技术促进着设计技术的现代化，加工制造的精密化、快速化，自动化技术的柔性化、智能化，整个制造过程的网络化、全球化。

各种先进生产模式的发展，如CIMS 、并行工程、敏捷制造、虚拟企业与虚拟制造，也无不以信息技术的发展为支撑。

现代设计技术方面的发展趋势4设计技术不断现代化。

( l ）设计手段的计算机化在实现了计算机计算、绘图的基础上．当前突出反映在数值仿真或虚拟现实技术在设计中的应用，以及现代产品建模理论的发展上，并且向智能化设计方向发展。

( 2 ）新的设计方法设计思想不断出现如并行设计、面向“X”的设计（Design For X，DFX ）、健壮设计、优化设计、反求工程技术等。

( 3 ）向全寿命周期设计发展传统的设计只限于产品设计，全寿命周期设计则由简单的、具体的、细节的设计转向复杂的总体的设计和决策，要通盘考虑包括设计、制造、检测、销售、使用、维修、报废等阶段的产品的整个生命周期。

先进制造工艺方面的发展趋势5成型及改性制造技术向精密、精确、少能耗无污染方向发展。

成型制造技术正在从制造工件的毛坯、从接近零件形状向直接制成工件即精密成型或称净成型的方向发展；改性制造技术通过各种新型精密热处理和复合处理达到零件组织性能精确、形状尺寸精密以及获得各种特殊性能要求的表面（涂）层，同时大大减少能耗及完全消除对环境的污染。

6加工制造技术向超精密、超高速以及发展新一代制造装备技术发展：(1)超精密加工技术。

先进生产模式之智能制造一、先进制造技术的提出背景先进制造技术（Advanced Manufacturing Technology, AMT）首先是由美国于22世纪80年代末提出的。

以前，美国政府只对基础研究，卫生健康、国防技术等给予经费支持，而对产业技术不予支持，主张产业技术通过市场竞争，有企业自主发展。

其结果导致了美国在经济上竞争力下降，贸易逆差剧增，日本家电、汽车大量涌入并占领了美国市场。

20世纪80年代，美国政府开始认识到问题的严重性，于1988年开始投资进行大规模“21世纪制造企业战略”研究。

其后不久提出了先进制造技术发展目标，制定并实施了先进制造技术计划和制造技术中心计划。

1992年克林顿政府上台后，又提出先进制造技术为国家关键技术，在1994年财政年度预算中拨款14亿美元支持先进制造技术。

“先进制造技术”这个名词一经提出，立即获得欧洲各国、日本及亚洲新兴工业化国家的响应。

例如：日本与1995年1月正式启动为期19年，总投资40亿美元的智能制造系统。

先进制造技术是为了适应时代要求提高竞争能力，对制造技术不断优化及推陈出新而形成的。

它是一个相对的、动态的概念。

二，先进制造技术的内涵和特点先进制造技术是在传统制造技术的基础上不断地吸收机械、电子、信息、材料、能源、以及现代管理技术的成果，将其综合应用于产品设计、加工装配、检验测试、经营管理、售后服务乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产，提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。

先进制造技术的核心是优质、高效、低耗、清洁生产的基础制造技术，其目的是满足用户个体化、多样化的市场需求，提高制造业的综合经济效益，赢得激烈的市场竞争。

为此，先进制造技术比传统的制造技术更加重视技术与管理的结合，重视制造过程组织和管理体制的简化及合理化。

与传统的制造技术比较，先进制造技术具有以下的特征。

(1)系统性由于计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术和先进管理的技术的引入，并与传统技术的结合，使先进制造技术成为一个能驾驭生产过程中的物质流、信息流和能量流的系统工程；而传统制造技术一般只能驾驭成产过程中的物质流和能量流。

先进制造技术的内涵体系结构一、先进制造技术的内涵和特点先进制造技术是在传统制造技术基础上不断汲取机械、电子、信息、材料、能源、以及现代管理技术的成果，将其综合应用于产品设计、加工装配、检验测试、经营管理、售后服务乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗，清洁、敏捷的生产，提高对动态多变市场的适应力量和竞争力量的制造技术的总称。

先进制造技术具有如下的特征。

(1)系统性(2)广泛性(3)集成性(4)动态性先进制造技术是在针对肯定的应用目标，不断汲取各种高新技术渐渐形成和进展起来的新技术．(5)有用性先进制造技术的发屉是针对某一详细的制造莆隶面进展起来的先进、有用的技术二、先进-造技术的体蔡结构及其分类1．先进制造技术的体系结构先进制造技术包含三个技术群，即：①主体技术群②支撑技术群；③管理技术群。

(1)现代制造工程设计技术群包括全部与产品和工艺设计有关的技术．如CAX技术、DFX技术、牢靠性设计、动态设计、疲惫设计、智能优化设计、反求工程、系统建模与仿真、系统集成、并行设计、快速原型制造等。

(2)制造系统管理技术群包括与企业管理有关的各种技术，强调信息集成，企业的生产模式的创新，人、技术和管理的集成等，如成组技术、全面质量管理、制造资潭方案、准时生产、计售柳桌成制造、并行工程、精益生产、灵敏制造等。

(3)物料处理和设备技术群是讨论与物料处理过程和与物泣直接相关的各项技术，如材料生产工艺及设备、加工工艺及设备、少无切削加工、精密工程技术、超高速加工技术、特种加工技术、加工设备及其监控、质量掌握技术等。

(4)支撑技术群是制造工程科学的理论基础，是三大主体技术群鞍以生存并不断取得进步的相关技术，包括计算机技术、微电子技术、信息技术、自动化技术、系统工程、管理科学、材料科学等。

2．先进制造技术的分类先进制造技术归纳为如下几个大类。

(1)现代设计技术1)现代设计方法：包括有模块化设计、系统化设计、价值工程、模糊设计、面对对象的设计、反求工程、并行设计、绿色设计、工业设计等。

简述先进制造技术及其现代集成制造系统概述：综述先进制造技术的概念、内涵、特点、主要内容等，结合现代集成制造系统理解先进制造技术及其发展历程1先进制造技术概述2 先进制造技术的内涵3 先进制造技术的特点4现代集成制造系统1先进制造技术概述先进制造技术是系统的工程技术，可以划分为三个层次和四个大类。

三个层次：一是优质、高效、低耗、清洁的基础制造技术。

这一层次的技术是先进制造技术的核心，主要由生产中大量采用的铸造、锻压、焊接、热处理、表面保护、机械加工等基础工艺优化而成。

二是新型的制造单元技术。

这是制造技术与高技术结合而成的崭新制造技术。

这是运用信息技术和系统管理技术，对上述两个层次进行技术集成的结果，系统驾驭生产过程中的物质流、能量流和信息流。

如成组技术（CT）、系统集成技术（SIT）、独立制造岛（AMI）、计算机集成制造系统（CIMS）等。

四个大类：一是现代设计技术，是根据产品功能要求，应用现代技术和科学知识，制定方案并使方案付诸实施的技术。

它是门多学科、多专业相互交叉的综合性很强的基础技术。

现代设计技术主要包括：现代设计方法，设计自动化技术，工业设计技术等；二是先进制造工艺技术，主要包括精密和超精密加工技术、精密成刑技术、特种加工技术、表而改性、制模和涂层技术；三是制造自动化技术，其中包括数控技术、工业机器人技术、柔性制造技术、计算机集成制造技术、传感技术、自动检测及信号识别技术和过程设备工况监测与控制技术等；四是系统管理技术，包括工程管理、质量管理、管理信息系统等，以及现代制造模式（如精益生产、CIMS、敏捷制造、智能制造等）、集成化的管理技术、企业组织结构与虚拟公司等生产组织方法。

关于先进制造技术的体系结构。

2先进制造技术的内涵目前对先进制造技术尚没有一个明确的、一致公认的定义，经过近年来对发展先进制造技术方面开展的工作，通过对其特征的分析研究，可以认为：先进制造技术是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果，并将其综合应用于产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。

先进制造技术的发展及体系结构
近年来，随着产业生产的技术的发展，制造技术也在不断进步，进入
了先进制造技术的时代。

先进制造技术是指一个系统，由一系列的工艺、
技术、装备、方法、系统和理念所组成，用于制造客户满意的高质量产品，以满足他们的实际要求的技术系统。

自20世纪90年代以来，全球制造技
术的发展成果已经显着，表现为低成本有效的高速制造技术，其体系结构
及其特点如下。

首先，先进制造技术体系结构以制造过程为核心，确定制造技术的布局，在此基础上加入自动化技术，数据采集技术和信息管理技术，共同完
成产品的开发、制造和服务等。

其次，先进制造技术拥有自动化技术，可
以替代传统的人力操作，提高工人的生产效率，使生产流程变得简洁、高效。

其次，机器人技术可以替代人力，实现自动化，完成一系列复杂的加
工任务，节省大量的人力，减少工作负担。

此外，先进制造技术还推出了
信息管理系统，实现生产现场的网络化管理，使企业能够实时跟踪产品的
质量和生产情况，有效提高生产效率和质量。

总之，先进制造技术体系结构包括了自动化技术、机器人技术、数据
采集技术、信息管理技术等。

《先进制造技术》教学大纲Advanced Manufacturing Technology一、课程性质本课程为四年制本科工科类专业学生的一门专业技术课。

本课程适于非机类工业设计、农业电气化及其自动化、自动化等相关工科类专业的本科生专业选修课。

其先修课程有《机械制图》、《公差配合》、《机械制造基础》、《机械制造技术》、《电工电子学》、《计算机原理》、《机械制造加工工艺》等。

二、教学目的与要求本课程的主要教学目的是使学生学习先进制造技术的基本概念、原理及方法，培养学生了解和掌握先进制造技术的基本知识和最新技术成就，了解先进制造技术的理论和方法，以适应当前不断发展的先进制造技术。

使学生了解先进制造技术的发展及体系结构；了解现代设计技术的基本知识；了解先进制造工艺技术的基本知识；了解制造自动化技术的基本知识；了解现代生产管理技术和先进生产制造模式的基本知识。

通过本课程的教学应达到：使学生掌握先进制造技术的基本知识、基本原理以及应用，训练和培养学生创新的能力，重点加强先进制造技术应用，强化理论联系实际，以培养学生实际动手操作能力及应用书本知识解决生产实际问题能力。

通过本课程学习，要求学生会运用所学的知识，掌握先进制造技术与管理技术的基本技能，为学生今后从事先进制造技术与管理技术的应用打下基础。

三、教学内容及安排（一）课堂讲授部分（30学时）第一章先进制造技术的发展及体系结构（4学时）1.1知识经济条件下制造业的发展、制造业的变革及挑战1.2先进制造技术的提出及工业化国家制造业的发展战略1.3先进制造技术的内涵、技术构成及特点、体系结构及分类1.4先进制造技术发展趋势和技术前沿第二章现代设计技术（4学时）2.1现代设计技术概述2.2计算机辅助设计技术2.3现代设计方法第三章先进制造工艺技术（6学时）3.1先进制造工艺技术概述3.2材料受迫成形工艺技术3.3超精密加工技术3.4超高速加工技术3.5快速原型制造技术3.6微细加工技术3.7表面工程技术3.8现代特种加工技术第四章制造自动化技术（6学时）4.1制造自动化技术概述4.2数控技术4.3工业机器人4.4柔性制造技术和智能制造技术4.5自动化制造系统中的检测与监控技术第五章现代生产管理技术（4学时）5.1现代生产管理技术概述5.2现代生产管理信息系统5.3产品数据管理技术5.4物流系统管理5.5及时生产技术5.6现代质量保证技术第六章先进生产制造模式（6学时）6.1计算机集成制造（CIM）6.2并行工程（CE）6.3精益生产（LP）6.4敏捷制造（AM）6.5智能制造系统（IMS）五、教材与参考书（一）教材1.王隆太编，《先进制造技术》，机械工业出版社，2003年，第1版2.盛晓敏编，《先进制造技术》，机械工业出版社，2003年，第1版（二）参考书1.孙大涌编，《先进制造技术》，机械工业出版社，2002年，第1版2.颜永年编，《先进制造技术》，化学工业出版社，2003年，第1版。

先进制造技术的发展及体系结构目录摘要 (3)关键词 (3)1 知识经济条件下制造业的发展 (3)1.1 制造系统的定义和内涵 (3)1.2 制造业的发展 (3)1.3 制造业的变革及挑战 (3)2 先进制造技术的技术构成及特点 (4)2.1 先进制造技术的定义 (4)2.2 先进制造技术的技术构成 (4)2.3 先进制造技术的特点 (4)3 先进制造技术的分类 (5)4 先进制造技术在国内外的发展 (5)4.1 发达国家制造业的发展 (5)4.2先进制造技术在我国的发展 (5)5 先进制造技术的发展趋势及技术前沿 (6)5.1 先进制造技术的发展趋势 (6)5.2 先进制造技术的技术前沿 (6)6总结 (6)参考文献 (7)先进制造技术的发展及体系结构摘要：介绍了什么是先进制造技术，阐述了在当今社会条件下先进制造技术的重要作用，综述了国内外先进制造技术的发展，讨论了先进制造技术的内涵、特点、体系结构及分类，指出我国先进制造技术的优先发展方向。

关键词:制造业；制造系统；先进制造技术1 知识经济条件下制造业的发展1.1 制造系统的定义和内涵制造系统是制造业的基本组成实体。

制造过程及其涉及的硬件、软件和人员组成的一个将制造资源转变成产品的有机整体，称为制造系统.制造系统从结构、功能、过程三个方面又有各自不同的定义。

制造技术是完成制造活动所需的一切手段的总和。

1。

2 制造业的发展在知识经济条件下,制造业正在发生质的飞跃，制造业成为参与市场竞争的主体，是国民经济的支柱产业。

知识经济对制造工业的影响表现在对产品和消费观念的改变,产品设计和制造过程的数字化和智能化，以及经营和制造活动的全球化等。

越来越多的人认识到一个没有工业基础和制造业的城市是没有根基的城市。

1。

3 制造业的变革及挑战科学技术的发展和市场需求的不断变化,促进制造业生产规模沿着“小批量”少品种大批量”多品种变批量”方向发展，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，生产方式沿着“手工—机械化-刚性流水自动化-柔性自动化—智能自动化”方向发展。