1.1制造业和先进制造技术

第一章制造业与先进制造技术1-1 叙述制造、制造系统、制造业、制造技术等概念，比较广义制造与狭义制造的概念。

制造：把原材料加工成适用的产品。

制造系统：制造过程及其所涉及的硬件、软件和人员组成的一个将制造资源转变为产品（含半成品）的有机整体，称为制造系统。

制造系统还有以下三方面的定义：制造系统的结构定义；制造系统的功能定义；制造系统的过程定义。

制造业：是将制造资源（物料、能源、设备、工具、资金、技术、信息和人力等），通过制造过程，转化为可供人们使用与利用的工业品与生活消费品的行业。

它涉及到国民经济的许多部门，是国民经济和综合国力的支柱产业。

制造技术：是完成制造活动所需的一切手段的总和，制造技术已成为一个涵盖整个生产过程、跨多个学科、高度集成的高新技术。

狭义制造是产品的机械工艺过程或机械加工过程。

广义制造与狭义制造相比，制造的概念和内涵在范围和过程两方面大大拓展。

在范围方面，制造涉及的工业领域远非局限于机械制造，而是涉及机械、电子、化工、轻工、食品、军工等国民经济的大量行业。

在过程发面，广义制造不仅指集体的工艺过程，而是指包括市场分析、产品设计、计划控制、生产工艺过程、装配检验、销售服务和管理等产品整个生命周期的全过程。

1-2 试简述制造技术的发展历程。

制造技术的发展是由社会、政治、经济等多方面因素决定的。

纵观近两百年制造业的发展历程，影响其发展最主要的因素是技术的推动及市场的牵引。

人类科学技术的每次革命，必然引起制造技术的不断发展，也推动了制造业的发展。

另一方面，随着人类的不断进步，人类的需求不断变化，因而从另一方面推动了制造业的不断发展，促进了制造技术的不断进步。

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“少品种大批量的规模生产——多品种小批量生产——个性化弹性批量生产；在科技高速发展的推动下，制造业的资源配置沿着“劳动密集——设备与资金密集——信息密集——知识密集”的方向发展，与之相适应，制造业的资源配置沿着“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。

1.1 先进制造技术及其主要特点1.1.1 制造、制造技术、制造业与现代制造业背景制造(Manufacturing)是利用制造资源(设计方法、工艺、设备和人力等)将材料“转变”为有用的物品的过程。

制造是一个很大的概念，按制造的连续性可分为连续制造(如化工产品的制造)和离散制造(如家电产品的制造)；按行业又可分为机械制造、食品制造、化工制造、IT产品制造，等等。

当今，人们对制造的概念又加以扩充，将体系管理和服务等也纳入其中。

制造是人类所有经济活动的基石，是人类历史发展和文明进步的动力。

制造技术(Manufacturing Technology)是制造活动所涉及到的一系列技术的总称，是提高产品竞争力的关键，也是制造业赖以生存和发展的主体技术。

传统的制造技术仅强调工艺方法和加工设备。

现代的制造技术不仅重视工艺方法和设备，还注重设计方法、生产组织模式、制造与环境和谐统一、制造的可持续性以及制造技术与其它科学技术的交叉和融合，甚至还涉及制造技术与制造全球化、贸易自由化、军备竞争等内容制造技术发展的三阶段——用机器代替手工，从作坊形成工厂——从单件生产方式发展成大量生产方式——柔性化、集成化、智能化和网络化的现代制造技术制造业是以制造技术为主导技术进行产品制造的企业群体的总称，是工业的主体。

根据我国现行统计划分，工业由制造业、采掘业以及电力、燃气和水的生产供应业构成，制造系指第二产业中除采掘业、电力和燃气及其生产供应业、建筑业以外的所有行业，包括30个大类、169个中类、482个小类。

制造业－－我国经济发展的战略重点“十一五”重点发展方向之一工业化国家：60-80%的物质财富来源。

1、传统制造业生产和技术的特点1）单件：小作坊式生产+ 高度的个人制造技巧，大量：机械化刚性规模生产+ 一体化的组织生产模式，再加细化的专业分工。

2）制造技术的界限分明及其专业的相互独立。

3）制造技术一般仅指加工制造的工艺方法，即制造全过程中某一段环节的技术方法。

先进制造技术复习资料前⾔由于全球经济发展需求的快速增长，资源能源价格不断攀升，且在⾼位波动⽣态环境压⼒逐渐加⼤，全球⽓候变化备受关注，ICT技术突飞猛进(Information and Communications Technology，简称ICT，信息通信技术) 信息化、⽹络化、知识化快速发展，经济全球化和全球绿⾊、智能制造的发展趋势不可逆转。

我国经济总量已跃居全球第⼆位，已经成为全球制造⼤国，但是，也付出了巨⼤的资源和环境为代价。

新世纪下，资源环境“瓶颈”约束明显加⼤，关键核⼼技术的⾃主创新能⼒较弱，机械电⼦装备的关键材料和核⼼部件仍受制于⼈。

我国制造业及其产品的物耗、能耗、排放强度较⾼，信息化、智能化⽔平较低，仍然处于全球制造业产业链的中低端。

中国制造业亟需实现由⼤转强的历史跨越，绿⾊、智能制造应成为中国制造业发展的⽅向。

（1）地球上有限的不可再⽣资源决定了⼈类必须⾛⼀条资源节约型的发展之路未来20年，我国制造业如果单纯依靠数量增长，将是能源资源和环境所不能承受的。

因此，我们必须依靠科技进步，采⽤绿⾊制造技术，在提⾼产品质量和附加值的同时努⼒降低能源资源的消耗和排放。

我国的能源资源需求快速增长，总量巨⼤，结构不合理，对外依存度上升，能源利⽤效率较低，单位GDP能耗强度⾼，其中制造业耗能占据较⼤⽐重。

2009年，我国的总体能源利⽤效率为33%，较发达国家低10%左右，我国原油的对外依存度已达54.42%。

从各国的经验看，对外依存度50%是⼀条安全警戒线，预计10 年后将达到64.5%。

（2）地球上有限的⽣态环境承载能⼒决定了⼈类必须⾛⼀条⽣态环境友好、绿⾊低碳、⽆公害、可再⽣循环的制造发展之路可以说，中国制造业总体上仍处于⾼消耗、⾼排放、低综合利⽤率的粗放发展阶段。

我国⼆氧化硫排放量居世界第⼀，制造业是⽬前我国污染物排放⼤国，⼆氧化硫和⼆氧化碳排放分别占86%和37%。

改善⽣态环境必须减少排放、实施源头治理，依靠科技创新，发展绿⾊制造业。

先进制造技术名词解释：1、先进制造技术：制造业不断吸收机械、电子、信息、能源及现代系统管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、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，提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力的制造技术的系统。

主要内容：现代设计技术，现代制造工艺技术，制造自动化技术，现代管理技术，现代生产制造系统。

2、现代设计技术：现代设计技术是根据产品功能要求和市场竞争的需要，应用现代技术和科学知识，经过设计人员创造性思维，规划和决策，制定可以用于制造的方案并使方案付诸实施的技术。

3、可靠性：产品在规定的条件下和规定的时间区间内，完成规定功能的能力。

4、并行工程：并行工程是一种对产品及其相关过程（包括制造过程和支持过程）进行并行的和集成设计的系统化工作模式。

5、高压水射流切割：利用水或水中加添加剂的液体，经水泵至增压器，再经贮液蓄能器使高压液体流动平稳，最后由人造蓝宝石喷嘴形成300-900m/s的高速液体流速，喷射到工件表面，从而达到去除材料的加工目的。

6、超高速加工技术：是指采用超硬材料刀具磨具和能可靠地实现高速运动的高精度、高自动化、高柔性的制造设备。

以极大地提高切削速度来达到提高材料切除率、加工精度和加工质量的现代制造加工技术。

7、超高速切削理论（萨洛蒙曲线）：在常规切削速度范围内（A）切削温度随切削速度增加而提高，但是，当切削速度增大至某一数值Ve后，切削速度再增加切削温度反而降低, Ve值与工件材料有关，对每种工件材料，存在一个速度范围，在这个范围内，切削温度太高，任何刀具无法承受，称为“死谷”。

如果能够超过这个“死谷”而在超高速区进行工作，则有可能用现有的刀具进行超高速切削，从而大幅度地减少切削工时，成功地提高机床的生产率。

超精密加工：指加工精度和表面质量达到极高程度的精密加工工艺，从概念上讲具有相对性，随着加工技术的不断发展，超精密加工的技术指标也是不断变化的。

制造业及先进制造技术摘要：制造及制造技术发展迅速，制造业的水平是国家综合实力的体现。

先进制造技术成为制造业的关键，柔性制造系统、计算机集成制造系统、网络制造、智能制造、及时生产、精良生产、敏捷制造、绿色制造等，将以其先进的技术和观念，进入现代化生产。

几百年来，制造一直是由手工艺和体力劳动完成的。

工业革命以后，机器发挥着越来越重要的作用，使制造业出现了飞速发展，先进制造技术成为产品竞争的主要手段。

改革开放之后，我国已成为世界制造大国，但，要从中国制造逐步成为中国创造，必须依靠先进制造技术。

1 制造与制造业1.1 制造制造是人类所有经济活动的基石，是人类历史发展和文明进步的动力。

从狭义来看，制造是机电产品的机械加工工艺过程，从广义来看，是涉及制造工业中产品设计，生产相关活动的总称。

小制造指传统的机械制造，重点是加工和装配。

大制造指产品的生命周期中，从供应市场到需求市场整个供应链中的所有活动。

1.2 制造业只要是对各种各样的原材料进行加工处理，生产出用户所需要的最终产品，都可以归属于制造业的范畴。

产品可以是电视、飞机、汽车、计算机，也可以是制鞋、食品加工。

制造业不仅为人民键供衣食住行的基本条件，而且是国民经济、社会发展和国防建设的物质基础，是国家综合实力的重要标数。

在发达国家，制造业创造了约60%的社会财富、约45%的国民经挤收入，美国68%的社会财富来自于制造业。

1.3 我国的制造业现状随着WTO 的脚步，中国制造业融入了世界经挤之中，成为我国新阶段经济发展的主要增长点之一，在工业现代化中起到了主导作用。

改革开放20多年来，引进国外先进技术2500多项，占全国的1/3 以上。

近几年的新产品，50%达到80年代中后期的世界水平，一些重要产品的年生产能力已跃居世界前列，我国已成为世界最大的服装纺织品出口国，与日本、马来西亚和特国并称世界消费类电子产品四大生产国。

一些新产品已达世界领先或先进水平，如电主轴高速卧式加工中心、激光切割机床、并联构型机床、6000米水下机器人等。

第1章制造业与先进制造技术1.1简述制造、制造系统与制造业概念。

制造：利用合适的工具，采用有效的工艺方法，将原材料转变产品并投放市场的过程。

狭义制造：将原材料转变为成品的加工和装配的生产过程。

广义制造：包含产品设计、加工装配、生产管理、市场营销等整个产品生命周期的全过程。

制造系统：为实现制造目的所构建的物理型系统，包括制造过程、硬件、软件和相关人员等组成部分。

制造业：是将制造资源转化为可供人们使用和消费产品的行业，是所有与制造有关的生产和服务型企业群体的总称。

1.2制造业在国民经济中的地位和作用如何？制造业地位：制造业是一个国家经济发展的支柱，是国民经济收入的重要来源，不仅为现代工业社会提供物质基础，也为信息与知识社会提供先进装备和技术平台。

制造业作用：1)提高人们物质消费水平；2)实现经济稳定增长的物质保证；3)担当国际商品贸易的重要角色；4)是加强农业基础、支持服务业更快发展的物质保障和重要条件；5)是加快信息产业发展的物质基础；6)是劳动力就业的重要平台；7)是加快发展科学技术和教育事业的重要物质支撑；8)是实现军事现代化和保障国家基本安全的基本保证。

1.3简述制造技术发展历程。

在生产方式方面：经历了从单件/小批量生产--大批量生产--多品种小批量定制生产过程；在制造技术方面：经历了机械化--单机自动化--刚性自动化--柔性自动化--综合自动化过程；在资源配置方面: 经历了劳动密集型--设备密集型--技术密集型过程。

1.4试分析我国机械制造业的发展和面临的挑战。

我国机械制造业的发展：目前我国机械制造业产值超过了德国、日本和美国，跃居为世界第一，成为全球第一的机械制造大国。

我国机械制造业面临如下方面的挑战：1）西方发达工业国家回归实体经济；2）国外跨国集团公司技术优势；3）国内生产要素成本提高。

4）当前我国制造业面临工业发达国高技术和发展中国家低成本优势的双向挤压。

1.5先进制造技术在怎样背景下推出的，其内涵与特点如何？先进制造技术提出背景：1）社会经济背景：主题化、个性化和多样化社会消费需求；全球市场形成，加剧商品市场竞争。