先进制造技术先进制造技术概述.pptx
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1、先进制造技术先进制造技术概述概述2121世纪科学技术发展的总趋势世纪科学技术发展的总趋势中国制造业成就及其重大意义中国制造业成就及其重大意义中国制造业成就及其重大意义中国制造业成就及其重大意义2 2 1 3 34 4制造业面临的竞争和挑战制造业面临的竞争和挑战制造业面临的竞争和挑战制造业面临的竞争和挑战制造技术的发展制造技术的发展制造技术的发展制造技术的发展制造的概念制造的概念5 5先进制造技术先进制造技术先进制造技术先进制造技术6 61.1 1.1 1.1 1.1 概念概念概念概念 制造制造:是人类所有经济活动的基石,是人类历史发展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。和
2、文明进步的动力。狭义狭义:为机电产品的机械加工工艺过程:为机电产品的机械加工工艺过程广义广义:国际生产工程学会:国际生产工程学会19901990年:年:制造是涉及制造工业中产品设计、物料选择、制造是涉及制造工业中产品设计、物料选择、生产计划、生产过程、质量保证、经营管理、市生产计划、生产过程、质量保证、经营管理、市场销售和服务的一系列相关活动和工作的总称。场销售和服务的一系列相关活动和工作的总称。1 1、制造的概念、制造的概念 制造技术(制造技术(制造技术(制造技术(Manufacturing Technology)Manufacturing Technology)Manufacturing
3、Technology)Manufacturing Technology)按照人们所需的目的,运用知识和技能,利用客观按照人们所需的目的,运用知识和技能,利用客观物资工具,将原材料物化为人类所需产品的工程技术。物资工具,将原材料物化为人类所需产品的工程技术。即:使原材料成为产品而使用的一系列技术的总称。即:使原材料成为产品而使用的一系列技术的总称。制造过程制造过程制造过程制造过程 产品从设计、生产、使用、维修、报废、回收等的产品从设计、生产、使用、维修、报废、回收等的全过程,也称为产品生命周期。全过程,也称为产品生命周期。制造业制造业制造业制造业 将制造资源(物料、能源、设备、工具、资金、信将制
4、造资源(物料、能源、设备、工具、资金、信息、人力等)利用制造技术,通过制造过程,转化为供息、人力等)利用制造技术,通过制造过程,转化为供人们使用或利用的工业品或生活消费品的行业。人们使用或利用的工业品或生活消费品的行业。1 1、制造的概念、制造的概念1.2 1.2 1.2 1.2 制造系统制造系统制造系统制造系统 制造系统是制造业的基本组成实体。制造系统是制造业的基本组成实体。n结构:结构:是制造过程所涉及的硬件(物料、设备、工具、是制造过程所涉及的硬件(物料、设备、工具、能源等)、软件(制造理论、工艺、信息等)、人员所能源等)、软件(制造理论、工艺、信息等)、人员所组成的具有特定功能的有机整
5、体。组成的具有特定功能的有机整体。n 功能:功能:输入制造系统的资源(原材料、能源、信息、输入制造系统的资源(原材料、能源、信息、人力人力.)通过制造过程输出产品)通过制造过程输出产品n过程:过程:制造生产的运行过程,包括市场分析、产品设计、制造生产的运行过程,包括市场分析、产品设计、工艺规划、制造装配、检验出厂、产品销售、售后服务、工艺规划、制造装配、检验出厂、产品销售、售后服务、报废、回收、再利用等。报废、回收、再利用等。1 1、制造的概念、制造的概念2.1 2.1 制造创造了人类制造创造了人类2.2 2.2 制造业发展历程制造业发展历程2.3 2.3 制造业发展的教训制造业发展的教训2.
6、4 2.4 制造业产业革命的生力军制造业产业革命的生力军2 2、制造技术的发展、制造技术的发展1 1)人从猿进化而来)人从猿进化而来,人猿分离人猿分离,是由于人学会双足行走和是由于人学会双足行走和用手制造并使用工具。用手制造并使用工具。2 2)中国的元谋人()中国的元谋人(170170万年前的南方古猿)、非洲人早在万年前的南方古猿)、非洲人早在160160万年前即开始用火,石料开采和加工,形成了原始万年前即开始用火,石料开采和加工,形成了原始制造业。饮食改善促进了脑的发展。制造业。饮食改善促进了脑的发展。200200万年前的猿人万年前的猿人 脑容量约为脑容量约为700700毫升,毫升,1001
7、00万年前的直立人脑容量约为万年前的直立人脑容量约为10001000毫升,毫升,5050万年前增加到万年前增加到12001200毫升,毫升,19291929年发现的年发现的5757万年前的北京(直立)猿人为万年前的北京(直立)猿人为10501050毫升,毫升,而现代人的而现代人的脑容量平均为脑容量平均为14501450毫升,现代人的大脑皮层褶皱面积为毫升,现代人的大脑皮层褶皱面积为 1700-22001700-2200平方厘米,是黑猩猩的平方厘米,是黑猩猩的3 3倍。倍。3 3)恩格斯指出:)恩格斯指出:“直立和劳动创造了人类,而劳动是从制直立和劳动创造了人类,而劳动是从制造工具开始的。动物所
8、做到的最多是收集造工具开始的。动物所做到的最多是收集,而人则从事而人则从事生产。生产。”2.1 2.1 制造业创造了人类制造业创造了人类1 1)用机器代替手工,从作坊形成工厂)用机器代替手工,从作坊形成工厂 1919世纪机器在英国诞生,先后传人法国、德国和美国。世纪机器在英国诞生,先后传人法国、德国和美国。2 2)从单件生产方式发展成大量生产方式)从单件生产方式发展成大量生产方式 泰勒:以劳动分工和计件工资制为基础的科学管理。泰勒:以劳动分工和计件工资制为基础的科学管理。福特:零件互换技术,福特:零件互换技术,19131913年建立了具有划时代意义的年建立了具有划时代意义的汽车装配生产线汽车装
9、配生产线3 3)柔性化、集成化、智能化和网络化的现代)柔性化、集成化、智能化和网络化的现代制造技术制造技术 柔性制造系统、计算机集成制造系统、网络化制造、智柔性制造系统、计算机集成制造系统、网络化制造、智能制造系统、及时生产、精良生产、敏捷制造能制造系统、及时生产、精良生产、敏捷制造2.2 2.2 制造业发展的历程制造业发展的历程一、美国的教训一、美国的教训1)1)上个世纪上个世纪7070年代年代,美国不重视制造业美国不重视制造业,把制造业称为把制造业称为“夕阳工业夕阳工业”,结果导致美国结果导致美国8080年代的经济衰退。年代的经济衰退。2)802)80年代后期,美国的一些国会议员、政府要员
10、纷纷要求政府出面,年代后期,美国的一些国会议员、政府要员纷纷要求政府出面,协调和支持制造产业的发展,协调和支持制造产业的发展,19911991年,布什政府期间,美国白宫年,布什政府期间,美国白宫科学技术政策办公室发表了总数为科学技术政策办公室发表了总数为2222项的美国国家关键技术,其项的美国国家关键技术,其中制造技术占中制造技术占4 4项,标志着美国科技政策的转变。项,标志着美国科技政策的转变。3)3)克林顿上台后,对制造业大力支持,他把先进制造技术列为六大国克林顿上台后,对制造业大力支持,他把先进制造技术列为六大国防关键技术之首。结果美国在机械工业、汽车工业、航空工业及防关键技术之首。结果
11、美国在机械工业、汽车工业、航空工业及信息产业等方面取得了明显的进展,使美国的经济连续信息产业等方面取得了明显的进展,使美国的经济连续8 8年取得了年取得了2-3%2-3%的增长率,而且还同时保持低通胀率和低失业率。这就是克的增长率,而且还同时保持低通胀率和低失业率。这就是克林顿虽发生丑闻而未被弹劾的主要原因。林顿虽发生丑闻而未被弹劾的主要原因。2.3 2.3 制造业发展的教训制造业发展的教训二、日本的经验二、日本的经验1 1)在上个世纪)在上个世纪70-8070-80年代,日本非常重视制造业,年代,日本非常重视制造业,特别大抓了汽车制造和微电子制造,结果日本特别大抓了汽车制造和微电子制造,结果
12、日本的汽车和家用电器占领了全世界的市场,特别的汽车和家用电器占领了全世界的市场,特别是大举进入了美国市场。是大举进入了美国市场。2 2)日本的微电子芯片成为美国高技术产品的关键)日本的微电子芯片成为美国高技术产品的关键元件。元件。19911991年海湾战争结束后,日本人说美国年海湾战争结束后,日本人说美国赢得这场战争是依靠的日本的芯片,是赢得这场战争是依靠的日本的芯片,是“日本日本的芯片打败了伊拉克的钢片的芯片打败了伊拉克的钢片”。2.3 2.3 制造业发展的教训制造业发展的教训三、东南亚经济危机的启示三、东南亚经济危机的启示1 1)19981998年爆发的东南亚经济危机,从另一个侧面年爆发的
13、东南亚经济危机,从另一个侧面反映了一个国家发展制造业的重要。一个国家,反映了一个国家发展制造业的重要。一个国家,如果把经济的基础放在股票、旅游、金融、房如果把经济的基础放在股票、旅游、金融、房地产、服务业上,而无自己的制造业,这个国地产、服务业上,而无自己的制造业,这个国家的经济就容易形成泡沫经济,一有风吹草动家的经济就容易形成泡沫经济,一有风吹草动就会产生经济危机。就会产生经济危机。2 2)新加坡、台湾都有自己的制造业,因此受经济)新加坡、台湾都有自己的制造业,因此受经济危机的影响小一些。危机的影响小一些。2.3 2.3 制造业发展的教训制造业发展的教训四、四、瑞士依靠什么使人均产值居世界第
14、一?瑞士依靠什么使人均产值居世界第一?1 1)瑞士是一个仅)瑞士是一个仅700700万人口的小国,但瑞士的制万人口的小国,但瑞士的制造业十分发达,瑞士的精密机械产品的出口量造业十分发达,瑞士的精密机械产品的出口量是我国的是我国的8 8倍,瑞士的手表世界第一,连小小的倍,瑞士的手表世界第一,连小小的军刀,也风靡全世界。军刀,也风靡全世界。2 2)现在瑞士的年人均国民生产总值达到)现在瑞士的年人均国民生产总值达到4.34.3万美万美元以上元以上,居世界第一。居世界第一。2.3 2.3 制造业发展的教训制造业发展的教训2.4 2.4 制造业是产业革命的主力军制造业是产业革命的主力军一、一、第一次产业
15、革命:第一次产业革命:1733-18781)又称为:蒸汽革命。)又称为:蒸汽革命。2)产业革命的标志:瓦特发明的蒸汽机。)产业革命的标志:瓦特发明的蒸汽机。3)英国的制造业孕育和实现了瓦特的发明)英国的制造业孕育和实现了瓦特的发明4)制造业和瓦特的发明推动了热力学理论)制造业和瓦特的发明推动了热力学理论 的诞生。的诞生。2.4 2.4 制造业是产业革命的主力军制造业是产业革命的主力军二、第二次产业革命:二、第二次产业革命:1879-19451 1)又称为:电气革命。)又称为:电气革命。2 2)产业革命的标志:电灯(爱迪生)、电话(贝尔)、电)产业革命的标志:电灯(爱迪生)、电话(贝尔)、电机(
16、西门子)等电气化产品。机(西门子)等电气化产品。3 3)制造业肇始了电的应用,而后才有麦克斯韦电动力学理)制造业肇始了电的应用,而后才有麦克斯韦电动力学理论的诞生。论的诞生。4 4)麦克斯韦电动力学理论推动了)麦克斯韦电动力学理论推动了2020世纪初开始的无线电、世纪初开始的无线电、微波、雷达、合成孔径、微波成像、卫星通信、宇宙微微波、雷达、合成孔径、微波成像、卫星通信、宇宙微波探测等技术的发展。波探测等技术的发展。5 5)牛顿力学和电动力学又为量子力学的发展指引了道路,)牛顿力学和电动力学又为量子力学的发展指引了道路,导致了量子场论的创立。导致了量子场论的创立。2.4 2.4 制造业是产业革
17、命的主力军制造业是产业革命的主力军三、第三次产业革命:三、第三次产业革命:1945-19721 1)又称为:电子(原子)革命。)又称为:电子(原子)革命。2 2)产业革命的标志:原子弹()产业革命的标志:原子弹(19451945)、电子计算机()、电子计算机(19461946)、)、晶体管(晶体管(19481948)、集成电路、微电子技术等。)、集成电路、微电子技术等。3 3)微电子制造技术开创了全新的信息时代。)微电子制造技术开创了全新的信息时代。2.4 2.4 制造业是产业革命的主力军制造业是产业革命的主力军四、第四次产业革命:四、第四次产业革命:1973-1 1)又称为:高新技术产业革命
18、。)又称为:高新技术产业革命。2 2)产业革命的标志:众多高新技术产品,如微电子产品、电)产业革命的标志:众多高新技术产品,如微电子产品、电脑、新一代通信产品、新一代汽车、磁悬浮列车、新一代脑、新一代通信产品、新一代汽车、磁悬浮列车、新一代飞机、机器人、生物工程产品、新一代药物、绿色食品、飞机、机器人、生物工程产品、新一代药物、绿色食品、转基因产品等等。转基因产品等等。3 3)微器件制造工艺,如拉单晶、掺杂、扩散、离子注入、外)微器件制造工艺,如拉单晶、掺杂、扩散、离子注入、外延、溅射、化学沉积(延、溅射、化学沉积(CVDCVD)、光刻、表面贴装、自动化组)、光刻、表面贴装、自动化组装、进而到
19、纳米器件制造工艺将把高新技术产业革命推向装、进而到纳米器件制造工艺将把高新技术产业革命推向顶峰。顶峰。3 3、二十一世纪科学技术发展的总趋势、二十一世纪科学技术发展的总趋势3.1 中心科学技术的转移中心科学技术的转移1 1)信息科学技术)信息科学技术目前是发展高峰期,预计其中心科学技术的地目前是发展高峰期,预计其中心科学技术的地位还可持续四十年。位还可持续四十年。2 2)生命科学技术)生命科学技术 现在已开始注重其发展与应用,预计现在已开始注重其发展与应用,预计2121世纪世纪3030年代开始逐步转变为中心科学技术。年代开始逐步转变为中心科学技术。3 3)认知科学技术)认知科学技术智能化趋势现
20、已显露,预计智能化趋势现已显露,预计2121世纪世纪7070年代开始年代开始将成为科学技术发展的中心将成为科学技术发展的中心3 3、二十一世纪科学技术发展的总趋势、二十一世纪科学技术发展的总趋势3.2 3.2 世界科技中心(地区或国家)的转移世界科技中心(地区或国家)的转移 中国中国 (公元(公元3 3世纪世纪公元公元1313世纪世纪)意大利意大利(15401540年年16101610年)年)英国英国 (16601660年年17301730年)年)法国法国 (17701770年年18301830年)年)德国德国 (18101810年年19201920年)年)美国美国 (19201920年年 )
21、可能转向东方(日本、中国)可能转向东方(日本、中国)3.3 3.3 高技术及其产业领域高技术及其产业领域(1)(1)信息科学技术(包括微电子、光电子科学技术)信息科学技术(包括微电子、光电子科学技术)(2)(2)生物科学技术(包括生命科学技术)生物科学技术(包括生命科学技术)(3)(3)新能源科学技术(包括核能科学技术)新能源科学技术(包括核能科学技术)(4)(4)新材料科学技术(包括纳米科学技术)新材料科学技术(包括纳米科学技术)(5)(5)环境科学技术(包括地球科学技术)环境科学技术(包括地球科学技术)(6)(6)航空航天科学技术(包括军事科学技术)航空航天科学技术(包括军事科学技术)(7
22、)(7)海洋科学技术(包括地球科学技术)海洋科学技术(包括地球科学技术)(8)(8)先进制造科学技术(包括微机电系统科学技术)先进制造科学技术(包括微机电系统科学技术)(9)(9)管理科学技术(包括软科学技术)管理科学技术(包括软科学技术)(10)(10)认知科学技术(包括人脑和智能系统科学技术)认知科学技术(包括人脑和智能系统科学技术)3 3、二十一世纪科学技术发展的总趋势、二十一世纪科学技术发展的总趋势从科学发现到技术发明从科学发现到技术发明科学发明科学发明年份年份技术发明技术发明年份年份孕育过程孕育过程(年)年)电磁感应原理电磁感应原理1831发电机发电机187241内燃机原理内燃机原理
23、1862汽油内燃机汽油内燃机188321电磁波通讯原理电磁波通讯原理1895公众广播电台公众广播电台192126喷气推进原理喷气推进原理1906喷气发动机喷气发动机193529雷达原理雷达原理1925制出雷达制出雷达193510青霉素原理青霉素原理1928制出青霉素制出青霉素194315铀核裂变铀核裂变1938制出原子弹制出原子弹19457发现半导体发现半导体1948半导体收音机半导体收音机19546集成电路设计思想集成电路设计思想1952单片集成电路单片集成电路19597光纤通信原理光纤通信原理1966光纤电缆光纤电缆19704无线移动通信设想无线移动通信设想1974蜂窝移动电话蜂窝移动电话
24、19784多媒体设想多媒体设想1987多媒体电脑多媒体电脑19914新一代设计芯片新一代设计芯片90年代新一代芯片新一代芯片90年代1.53 3、二十一世纪科学技术发展的总趋势、二十一世纪科学技术发展的总趋势4 4、中国制造业的成就及其重大意义、中国制造业的成就及其重大意义4.1 2001年中国工程院的调查结论年中国工程院的调查结论:1)中国制造业占国民生产总值的)中国制造业占国民生产总值的1/3 2)占整个工业生产的)占整个工业生产的4/53)为国家财政提供)为国家财政提供1/3以上的收入以上的收入4)贡献出口总额的)贡献出口总额的90%5)就业人员)就业人员8043万万4.2 4.2 制造
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