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先进制造技术概述清华大学制造工程研究所郁鼎文先进制造技术概述制造业面临的竞争与挑战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2 2 1 3 34 4先进制造技术的现状和发展趋势先进制造技术的现状和发展趋势先进制造技术的基本内容引言5 5知识环境下的先进制造技术知识环境下的先进制造技术6 6我国先进制造技术的对策我国先进制造技术的对策 7 1.1 回回顾：20世世纪是一个是一个伟大的世大的世纪 发明和明和发展了汽展了汽车、机床、机器人、机床、机器人、飞机、火机、火箭、芯片、箭、芯片、计算机、算机、电视机、手机、原子机、手机、原子弹等成等成千上万的机千上万的机电产品，极大地改品，极大地改变了人了人类的生的生产方方式和生活方式。式和生活方式。1.引言1.2 展望：制造展望：制造业在在21世世纪将出将出现奇迹奇迹l汽汽车:会跑，会会跑，会飞；l飞机机:更快、更安全；更快、更安全；l高速列高速列车和磁和磁悬浮列浮列车；l智能智能仪器装器装备和智能机器人和智能机器人:按照人按照人们的要求高的要求高效率、高效率、高质量地制造量地制造产品；品；l微型机器人微型机器人:能能进人血管清理垃圾、修人血管清理垃圾、修补心心脏；l分子分子组装技装技术:组装出理想性能的微器件装出理想性能的微器件；1.引言1.3 未来机械工程科学未来机械工程科学发展的展的总趋势l交叉、交叉、综合化；合化；l柔性、集成化；柔性、集成化；l智能、数字化；智能、数字化；l精密、微型化；精密、微型化；l高效、清高效、清洁化。化。1.引言2.1.1 制造技制造技术的演的演进 制造技制造技术定定义 是是制制造造业为国国民民经济建建设和和人人民民生生活活生生产各各种种必必须物物质（包包括括生生产资料料和和消消费品品）所所使使用用的的一一切切生生产技技术的的总称称，是是将将原原材材料料和和其其他他生生产要要素素经济合合理理地地转化化为可可直直接接使使用用的的具具有有较高高附附加加价价值的的成成品品半半成成品品和和技技术服服务的的技技术群群。2.先进制造技术的基本内容2.1 先进制造技术的提出、内涵及特点2、先进制造技术的基本内容2.1.1 制造技制造技术的演的演进l制造技制造技术的的发展是由社会、政治、展是由社会、政治、经济等多方面因等多方面因素而决定的。素而决定的。l影响其影响其发展最主要的因素展最主要的因素:技技术推推动和市和市场牵引。引。l制造制造业的的生生产规模模沿着沿着“小批量、少品种大批量、小批量、少品种大批量、多品种多品种变批量批量”的方向的方向发展。展。l制造制造业的的资源配置源配置沿着沿着“劳动密集、密集、设备密集、信密集、信息密集、知息密集、知识密集密集”的方向的方向发展。展。l制造技制造技术的的生生产方式方式沿着沿着“手工手工-机械机械-单机自机自动化化-刚性流水自性流水自动化化-柔性自柔性自动化化-智能自智能自动化化”的的方向方向发展。展。2.1 先进制造技术的提出、内涵及特点2、先进制造技术的基本内容l18世世纪后半叶：蒸汽机和工具机的后半叶：蒸汽机和工具机的发明。明。l19世世纪：电气技气技术发展，展，电气技气技术与制造技与制造技术融合。融合。l20世世纪初：内燃机初：内燃机发明，引明，引发了制造了制造业的革命。的革命。l二二战后：后：计算机、微算机、微电子、信息和自子、信息和自动化技化技术。形成了一。形成了一批新型先批新型先进制造制造单元技元技术，如，如NC技技术、CNC、柔性制造、柔性制造单元（元（FMC）、）、CADCAM等。等。l80年代：开拓了制造技年代：开拓了制造技术面向市面向市场生生产发展的新展的新阶段：材段：材料需求料需求规划（划（MRP-I）、制造）、制造资源源规划（划（MRPII）、全）、全面面质量控制（量控制（TQC）、）、CADCAM。l20世世纪末的最后末的最后10年：以信息年：以信息为主要特征，信息技主要特征，信息技术、人、人工智能技工智能技术的的发展提供了高效能的技展提供了高效能的技术手段。手段。2.1 先进制造技术的提出、内涵及特点2、先进制造技术的基本内容2.1.2 先先进制造技制造技术的提出的提出l制造技制造技术自自18世世纪后半叶后半叶发生的生的产业革命后革命后获得了得了飞速速发展，展，l先先进制造技制造技术作作为一个一个专用名用名词却是在却是在20世世纪80年代末期，由美国根据本国制造年代末期，由美国根据本国制造业面面临的挑的挑战与机遇；从技与机遇；从技术发展角度，以展角度，以计算机算机为中心的新一代信息技中心的新一代信息技术的的发展，全面推展，全面推进了制造技了制造技术的的飞跃发展。展。2.1 先进制造技术的提出、内涵及特点美国是世界上头号工业强国,也是制造业头号强国l70年代开始美国科技年代开始美国科技优势和和经济竞争力衰退争力衰退:“后工后工业化社会化社会”，“夕阳工夕阳工业”，l80年代后期，国会年代后期，国会议员、政策咨、政策咨询和研究机构和研究机构纷纷要求政府支持和重要求政府支持和重视产业技技术的的发展，展，l1991年，美国白年，美国白宫发表了表了美国国家关美国国家关键技技术的的报告，明确将柔性告，明确将柔性计算机集成制造、智能加工算机集成制造、智能加工设备、微米微米级和毫米和毫米级制造以及系制造以及系统管理技管理技术等，作等，作为制制造技造技术领域，列入域，列入总数数为22项的国家关的国家关键技技术中。中。2、先进制造技术的基本内容2.1 先进制造技术的提出、内涵及特点1993年年2月，克林月，克林顿在硅谷提出了促在硅谷提出了促进先先进制造技制造技术发展的六点行展的六点行动l加加大大资助助，开开发新新一一代代汽汽车、新新建建筑筑技技术、智智能能控控制制和和传感感器器技技术、快快速速原原型型设计及及考考虑环境境的的制制造造技技术；l支持灵活制造；支持灵活制造；l建立全国制造技建立全国制造技术推广中心网；推广中心网；l促促进本地区技本地区技术联盟的建立；盟的建立；l促促进制造工程教育的制造工程教育的发展；展；l促促进考考虑环境的制造技境的制造技术的的发展。展。美国是世界上头号工业强国,也是制造业头号强国2、先进制造技术的基本内容2.1 先进制造技术的提出、内涵及特点美国先美国先进制造技制造技术计划和制造技划和制造技术中心中心计划划l先先进制制造造技技术计划划：1994年年度度拨款款14亿美美元元，三三个个重重点点领域域：下下一一代代“智智能能”制制造造系系统、为产品品、工工艺过程程和和整整个个企企业的的设计提提供供集集成成的的工工具具、基基础设施工作。施工作。l制制造造技技术中中心心计划划（MTC）：又又称称合合作作伙伙伴伴计划划，指指政政府府和和企企业在在发展展制制造造技技术上上进行行密密切切合合作作。在在全全国国建建立立170家家制制造造技技术中中心心，帮帮助助企企业通通过技技术进步步节约。先进制造技术得到重视2、先进制造技术的基本内容2.1 先进制造技术的提出、内涵及特点欧共体欧共体ERECA、ESPRIT、BRITE计划划lERECA（尤里卡）（尤里卡）计划：划：1988年年拨款款5亿美美元元资助助16个个欧欧洲洲国国家家600家家企企业的的165个合作个合作项目。目。lESPRIT（欧洲信息技（欧洲信息技术研究研究发展展战略）略）计划：划：13个成个成员国向国向5500名研究人名研究人员提供提供资助。助。lBRITE（欧洲工（欧洲工业基基础研究）研究）计划：划：重重点点资助助材材料料、制制造造加加工工、设计以以及及工工厂厂系系统运运作等方面的研究。作等方面的研究。先进制造技术得到重视2、先进制造技术的基本内容2.1 先进制造技术的提出、内涵及特点日本的政策和智能制造技日本的政策和智能制造技术（IMS）计划划日本日本产业技技术政策政策:从从重重视应用用研研究究转向向加加强基基础研研究究，以以便便彻底底摆脱脱“美美国国出出创新概念，日本出新概念，日本出创新新产品品”的局面。的局面。日本模式日本模式:技技术引引进-自自主主开开发-独独创性性的的自自主主开开发-个个性性化化、创造造性性的自主开的自主开发-加加强基基础研究的技研究的技术发展道路。展道路。国国际共同研究共同研究计划。划。目目标：要要全全面面展展望望21世世纪制制造造技技术的的发展展趋势，致致力力于于全全球制造信息、制造技球制造信息、制造技术的的体系化体系化、标准化准化。1995年年1月正式启月正式启动，为期期10年，年，总投投资40亿美元。美元。先进制造技术得到重视2、先进制造技术的基本内容2.1 先进制造技术的提出、内涵及特点韩国的先国的先进制造系制造系统计划划1991年年底底韩国国提提出出了了“高高级先先进技技术国国家家计划划”，通通常称常称为G7计划。划。目目标：到到2000年年把把韩国国的的技技术实力力提提高高到到世世界界第第一一流流工工业发达国家的水平。达国家的水平。已达到已达到。G7计划划包包括括七七项先先进技技术及及七七项基基础技技术。投投资62亿美元。美元。共共性性基基础技技术、下下一一代代加加工工系系统、集集成成技技术、智智能能技技术。先进制造技术得到重视2、先进制造技术的基本内容2.1 先进制造技术的提出、内涵及特点我国我国对先先进制造技制造技术的的发展展给予充分重予充分重视 1995年年：“九九五五”计划划和和2010年年远景景目目标的的建建议中明确要大力采用先中明确要大力采用先进制造技制造技术。l国家各国家各类攻关攻关计划划l国家国家计委重委重视：如数控系：如数控系统及装及装备研究等。研究等。l国家自然科学基金会。国家自然科学基金会。lS863，973计划。划。l“十十五五”规划划中中，先先进制制造造技技术是是国国家家重重点点发展展的的第四关第四关键领域。域。先进制造技术得到重视2、先进制造技术的基本内容2.1 先进制造技术的提出、内涵及特点国家中国家中长期科技期科技规划划16个重大个重大专项 1.1.核心电子器件、高端适用芯片及基础软件产品核心电子器件、高端适用芯片及基础软件产品 2.2.极大规模集成电路制造装备及成套工艺极大规模集成电路制造装备及成套工艺 3.3.新一代宽带无线移动通信网新一代宽带无线移动通信网 4.4.高档数控机床与基础制造装备高档数控机床与基础制造装备 5.5.大型油气田及煤层气开发大型油气田及煤层气开发 6.6.大型先进压水堆及高温气冷堆核电站大型先进压水堆及高温气冷堆核电站 7.7.水体污染的控制与治理水体污染的控制与治理 8.8.转基因生物新品种培育转基因生物新品种培育先进制造技术得到重视2、先进制造技术的基本内容2.1 先进制造技术的提出、内涵及特点国家中国家中长期科技期科技规划划16个重大个重大专项 9.9.重大新药创制重大新药创制 10.10.艾滋病和病毒性肝炎等重大传染病防治艾滋病和病毒性肝炎等重大传染病防治 11.11.大型飞机大型飞机 12.12.中国第二代卫星导航系统中国第二代卫星导航系统 13.13.高分辨率对地观测系统高分辨率对地观测系统 14.14.载人航天与探月工程载人航天与探月工程 15.15.高超声速飞行器科技工程高超声速飞行器科技工程 16.16.惯性约束核聚变点火惯性约束核聚变点火先进制造技术得到重视2、先进制造技术的基本内容2.1 先进制造技术的提出、内涵及特点国家中国家中长期科技期科技规划划5大大战略略 抓住未来若干年内信息技术更新换代和新材料技术迅猛发展的难得机遇，把获取装备制造业和信息产业核心技术的自主知识产权，作为提高我国产业竞争力的突破口；先进制造技术得到重视2、先进制造技术的基本内容2.1 先进制造技术的提出、内涵及特点2.1.3 先先进制造技制造技术内涵内涵l先先进制制造造技技术是是制制造造业不不断断吸吸收收信信息息技技术和和现代代管理管理技技术的成果，的成果，l并并将将其其综合合应用用于于产品品设计、加加工工、检测、管管理理、销售售、使使用用、服服务乃乃至至回回收收的的制制造造全全过程，程，l以以实现优质、高高效效、低低耗耗、清清洁、灵灵活活生生产，l提提高高对动态多多变的的市市场的的适适应能能力力和和竞争争能力的制造技能力的制造技术的的总称称。2、先进制造技术的基本内容2.1 先进制造技术的提出、内涵及特点2.1.4 先先进制造技制造技术特点特点l先先进制造技制造技术的的实用性用性l先先进制造技制造技术应用的用的广泛性广泛性l先先进制造技制造技术的的动态特征特征l先先进制造技制造技术的的集成性集成性：制造工程：制造工程l先先进制制造造技技术的的系系统性性：物物质流流、能能量量流流和和信信息流的系息流的系统工程。工程。l实现优质、高高效、效、低低耗、耗、清清洁、灵灵活的生活的生产l提高提高对产品市品市场的适的适应能力和能力和竞争争能力能力2、先进制造技术的基本内容2.1 先进制造技术的提出、内涵及特点一、定一、定义:在传统制造技术基础上不断吸收机械在传统制造技术基础上不断吸收机械.电子电子.信息信息.材料材料.能源和现代管理等方面能源和现代管理等方面的成果的成果,并将其综合应用于产品设计并将其综合应用于产品设计.制造制造.检测检测.管理管理.销售销售.使用使用.服务的制造全过服务的制造全过程程,以实现优质以实现优质.高效高效.低耗低耗.清洁清洁.灵活的灵活的生产生产,提高对动态多变的市场的适应能力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总称和竞争能力的制造技术总称,也是取得理也是取得理想技术经济效果的制造技术的总称想技术经济效果的制造技术的总称.2、先进制造技术的基本内容2.2 先进制造技术的体系面向制造的设计技术群 产品/工艺设计 计算机辅助设计 工艺过程建模和仿真 工艺规程设计 系统工程基础 快速成型技术 并行工程制造工艺技术群 材料生产工艺 加工工艺 联接与装配 测试和检测 环保技术 维修技术 其他 信息技术 接口技术 集成技术 人工智能 数据库 软件工程 决策支持 标准和框架 数据标准 工艺标准 接口框架 产品定义和标准 检验标准 机床和工具技术 传感器和控制技术 质量管理 用户/供应商交互作用 工作人员培训和教育 全国监督和基准评测 技术获取和利用主体技术群支撑技术群制造基础设施环境二 体系结构(1)2、先进制造技术的基本内容2.2 先进制造技术的体系二 体系结构(2)2、先进制造技术的基本内容2.2 先进制造技术的体系三 先进设计技术l设计方法方法现代化代化l产品品动态分析和分析和设计l产品可靠性品可靠性l可可维护性及安全性及安全设计l产品品优化化设计l快速响快速响应设计l创新新设计l智能智能设计l仿真与虚仿真与虚拟设计l价价值工程工程设计l模模块化化设计n设计手段计算机化l有限元法l优化设计l计算机辅助设计l反求工程技术lCAD/CAM一体化技术l工程数据库n向全寿命周期设计发展n由单纯考虑技术因素转向综合考虑技术、经济和社会因素2、先进制造技术的基本内容2.2 先进制造技术的体系四、先四、先进制造工制造工艺技技术l精密、超精密加工技精密、超精密加工技术l精密加工：精度精密加工：精度为30.3m Ra0.30.03 ml超精密加工：精度超精密加工：精度为0.30.03m Ra0.30.005 ml纳米加工：精度高于米加工：精度高于0.03m Ra小于小于0.30.005 mn精密成型制造技术l从制造工件的毛坯、从接近零件形状向直接制成工件的方向发展n特种加工技术l高能束流加工（电子束、离子束、激光束、双光子）l电加工（电解和电火花)l超声波加工l高压水加工l多种能源的组合加工2、先进制造技术的基本内容2.2 先进制造技术的体系五、制造自五、制造自动化技化技术l数控技数控技术l数控装置数控装置l进给系系统l主主轴系系统lNC程序程序编制制l工工业机器人机器人l机器人操作机机器人操作机l控制系控制系统l传感器感器l生生产线总线控制控制n柔性制造系统l加工系统l物流系统l调度与控制l故障诊断n自动检测与信号识别技术l信号识别l数据获取l数据处理l特征提取与识别n过程设备工况监测与控制l过程监视系统l在线反馈质量控制2、先进制造技术的基本内容2.2 先进制造技术的体系世界出现了多级化的新格局：政治冷战经济热战国际竞争和对抗的焦点：由军备竞赛转向全球范围内的以科技为先导，经济为基础、军事为后盾的综合国力的较量；产业技术和经济实力成为政治对抗的重要资本；不计生产成本和代价的军品生产模式不适于新形势下的生产；“战略伙伴”关系中经济色彩突出 提高制造业产品竞争能力，发展高技术，尤其是独具知识产权的产业技术成为未来抢占经济制高点、振兴国家经济的焦点3、制造业面临的竞争与挑战3.1 国际形势的变化来源来源:Bullinger:Bullinger 78 80 828486 88 90 92 9 94 962时间46810平均产品寿命 TL平均开发时间 TDTD TL年数1）知识技术产品更新的周期更短3、制造业面临的竞争与挑战3.2 制造业市场竞争的新特点2 2）产品批量）产品批量 更小；更小；汽车生产：大批量生产汽车生产：大批量生产大批量定制生产；大批量定制生产；3 3）顾客对产品功能、性能、质量的要求）顾客对产品功能、性能、质量的要求 更高；更高；4 4）能参与全球竞争的企业）能参与全球竞争的企业 更多；更多；5 5）跨国公司的垄断性）跨国公司的垄断性更明显；更明显；6 6）企业的兼并重组）企业的兼并重组更激烈、更动荡；更激烈、更动荡；7 7）一般水平的产品及制造能力）一般水平的产品及制造能力 严重过剩；严重过剩；8 8）人口老龄化）人口老龄化更严重；更严重；9 9）环保意识、绿色制造呼声）环保意识、绿色制造呼声更强。更强。3、制造业面临的竞争与挑战3.2 制造业市场竞争的新特点3、制造业面临的竞争与挑战3.2 制造业市场竞争的新特点0255075100低高扰动程度80年代90年代54503027252236546045382836554651415363535251633964644154627640555674/质量意识价格意识服务水平对替代品的脆弱性产品生命周期经济循环依赖水平流行 时尚意识竞争强度消费者需求及欲望的变化程度购买者能力技术变化率饱和水平愿望的一致程度需求水平稳定性需求及消费者欲望的确定性必需品 奢侈品价格竞争 产品的差异性市场影响因素的变化&Pine和 B.Joseph II “Mass Customization,The New Frontier in Business Competition.”Boston:Harvard Business School Press,3、制造业面临的竞争与挑战3.2 制造业市场竞争的新特点“中心”的变化以产品为中心以顾客为中心以市场为中心3、制造业面临的竞争与挑战3.2 制造业市场竞争的新特点消费观念的变化消费者的行为更具选择性 顾客化产品：批量生产的产品逐步被个性化、多样化产品所代替 制造业“服务”：产品生产与产品服务的界限越来越模糊 不满足感增加：“新三年、旧三年、缝缝补补又三年”的观念逐步消失对生产及产品的影响 产品订货批量下降，单件、小批 产品寿命周期减短：5-10年-3-5年甚至更短 产品生产周期缩短3、制造业面临的竞争与挑战3.2 制造业市场竞争的新特点企业的竞争优势竞争核心竞争核心产品发展战略技术方面的重点过程方面的重点组织方面的重点利润利润市场份额市场份额有竞争优势的产品有竞争优势的产品的市场规模的市场规模产品上市时间产品创新较低的成本生产力数据共享知识管理串行的设计过程并行工程企业间合作面向部门面向过程虚拟企业Source:Gartner Group3、制造业面临的竞争与挑战3.2 制造业市场竞争的新特点3、制造业面临的竞争与挑战3.3 21世纪制造业面临的挑战 美国国家科学研究委员会组建“制造业挑战展望委员会”，对2020年制造业所面临的形势提出6项挑战：1、快速响应市场的挑战 2、打破传统经营所面临的组织、地域和时间壁垒的挑战 3、信息时代的挑战 4、有限资源和日益增长的环保压力的挑战 5、技术创新的挑战 6、制造全球化和贸易自由化的挑战快速响应市场能力的挑战3、制造业面临的竞争与挑战3.3 21世纪制造业面临的挑战 并行制造将显著缩短产品从概念到实现的时间打破传统经营所面临的组织、地域和时间壁垒的挑战3、制造业面临的竞争与挑战3.3 21世纪制造业面临的挑战 技术资源的集成信息时代的挑战3、制造业面临的竞争与挑战3.3 21世纪制造业面临的挑战 信息向知识的转变有限的资源和日益增长的环保压力的挑战3、制造业面临的竞争与挑战3.3 21世纪制造业面临的挑战 可持续发展技术创新的挑战3、制造业面临的竞争与挑战3.3 21世纪制造业面临的挑战 全新制造工艺和产品开发原因：原因：世界自由贸易体制进一步完善全球交通运输进一步完善全球通讯网络建立国际经济合作与交往日益紧密导致：导致：全球产业界结构大调整世界逐步形成一个统一的大市场使得：使得：供应与需求国家化、国际化，不同时间、地区、国家，市场需求有波动对于同一用户、同一产品，可供选择的市场和竞争国际化 任何国家、地区，不论实行怎样的社会制度，不可能离开世界市场而独立谋求发展;制造业发展应该进入国家目标层次，才能促进经济增长3、制造业面临的竞争与挑战3.3 21世纪制造业面临的挑战制造全球化和贸易自由化的挑战 跨国公司的生产总值占工业化国家生产总值的 跨国公司的贸易占世界贸易总值的 跨国公司的工业研制费占世界总值的 跨国公司操纵了世界技术转让的 跨国公司操纵了对发展中国家技术贸易的40%50%80%75%90%3、制造业面临的竞争与挑战3.3 21世纪制造业面临的挑战制造全球化和贸易自由化的挑战4、中国制造业的成就及其重大意义先进工业化国家，国民经济总收入60，就业人口的25；中国2002年的调查结论:中国制造业占国民生产总值的1/3 占整个工业生产的4/5 为国家财政提供1/3以上的收入 贡献出口总额的90%就业人员8043万改革开放20多年来中国制造业的进步：1）引进国外先进技术2500多项，占全国的1/3以上。近几年发展的新产品，50%达到80年代中后期的世界水平。2）一些重要产品的年生产能力已跃居世界前列，如汽车280万辆以上（其中轿车120万辆以上），大中型发电设备1200万千瓦以上（火电1000万千瓦，水电200万千瓦），大中型拖拉机11万台以上，金切机床10万台以上。3）我国已成为世界最大的服装纺织品出口国；与日本、马来西亚和韩国并称世界消费类电子产品四大生产国。4）成功开发生产了运七、运八、新舟60等支线飞机。5）一些新产品的技术水平已达世界领先或先进水平，如沈阳机床集团的电主轴高速卧式加工中心、激光切割机床，沈阳变压器厂的50万伏超高压变压器，黎明航发集团的中国第一台拥有完全知识产权的航空发动机、燃气轮机，沈阳新松机器人自动化有限公司的6000米水下机器人等产品，清华大学制造工程研究所研制开发的并联构型机床。4、中国制造业的成就及其重大意义存在差距 与国际先进水平比较，总体上差距20年。1）产品档次低，高水平产品所占比例小 当代国际先进水平小于5，90年代25，80年代40。2）创新开发能力差，新产品贡献率低 产品平均生命周期：我国10年，美国34年 新产品贡献率：我国6（97年），美国52（95年）3）专业化生产水平低 基础零部件、产品配套、基础工艺专业化4）生产管理技术水平落后 计划经济，手工管理，4、中国制造业的成就及其重大意义世界上7080以上的产品是制造出来的：如美国、瑞士。高科技的发展需要先进制造技术，特别是精密制造技术：火箭、导弹等。信息技术的发展，给机械制造技术带来了新的活力：柔性制造技术、集成制造系统、并行工程 等。必须将基础科学研究与工程研究更紧密结合起来。必须从实际出发：如CIMS的经验。5、先进制造技术的现状与发展趋势5.1 国际现状5.2 国内现状传统机械仍占主导位置。先进制造系统与技术的研究，总体上看尚处在跟踪阶段，创新不多。5、先进制造技术的现状与发展趋势5.2 国内现状信息技术与制造技术的融合。科学技术的综合是当前技术发展的一个重要特点。如：仿生学研究。绿色制造是近年来发展最快的重点研究领域之一。加强对机械制造学科的基础规律、机理的研究。测量在现代制造技术中占有极重要的地位。如：虚拟测量技术。“可重组的制造系统”提出了一个值得注意的问题。5、先进制造技术的现状与发展趋势5.3 国际发展趋势微加工技术、绿色制造技术网络制造技术（E-manufacturing）制造技术与信息技术的集成大批量定制生产纳米技术、机器人数字化（工厂：CAX/PDM）知识化：技术创新；产品及企业模块化微小化、绿色化、智能化5、先进制造技术的现状与发展趋势5.3 国际发展趋势21世纪的企业面临“管理革命”（1）分散网络化制造：以订单为纽带进行资源重组，企业间动态联盟。如：香港。（2）“中场产业”的兴起（3）企业间从单纯竞争走向既有竞争、又有结盟之路绿色制造将成为21世纪制造技术重要特征。以提高对市场快速反应能力为目标的制造技术得到超速发展和应用：并行工程，快速原型制造技术。虚拟制造技术将广泛应用。5、先进制造技术的现状与发展趋势5.4 国内发展趋势制造业信息化：制造技术和制造业是一切技术的载体和“物化”手段，当然包括信息技术，但现代制造业的发展离不开信息技术。含义：生产过程的自动化和信息化，制造业的企业管理信息化；包括数字化设计、数字化加工、数字化装备、数字化管理，形成数字化企业。5、先进制造技术的现状与发展趋势5.4 国内发展趋势n60年代全世界的各种刊物、书籍或各种媒体所发布的知识、信息为72万亿字符。n80年代猛增加到500万亿字符。n1995年发布的知识、信息总量则为1985年的2400倍。即1995年平均每天产生的信息量就等于十年前全年产生信息量的6.57倍。n2005年我国网页总数约为24.0亿个，同期相比增幅为269%，网页字节总数约为67,300GB，一年内增长46,763GB，同期相比增长率达到227.7%。6、知识经济下的先进制造技术6.1 知识爆炸n1996年全球信息产业的总投资额为6100亿美元。n知识经济的产业基础正在形成。全美有4万多家软件公司与300多家芯片公司。n1996年美国新增产值中，估计有13是由信息产业创造的。n86-96年间，美国上市公司投资回报率最高的17家公司几乎全是计算机软件开发、芯片制造和生物、医药方面的公司。n1986-1997的12年期间，生产CPU的英特尔公司的股价上升了2950%。n2001年，在美国约1/4的人口从事制造业，70-80%的物质财富来自制造业。而我国制造业仅占工业总产值的42.75%。6、知识经济下的先进制造技术6.2 高新技术产业发展迅速从科学发现到技术发明科学科学发明明年份年份技技术发明明年份年份孕育孕育过程程(年）年）电磁感磁感应原理原理1831发电机机187241内燃机原理内燃机原理1862汽油内燃机汽油内燃机188321电磁波通磁波通讯原理原理1895公众广播公众广播电台台192126喷气推气推进原理原理1906喷气气发动机机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铀核裂核裂变1938制出原子制出原子弹19457发现半半导体体1948半半导体收音机体收音机19546集成集成电路路设计思想思想1952单片集成片集成电路路19597光光纤通信原理通信原理1966光光纤电缆19704无无线移移动通信通信设想想1974蜂蜂窝移移动电话19784多媒体多媒体设想想1987多媒体多媒体电脑19914新一代新一代设计芯片芯片90年代新一代芯片新一代芯片90年代1.56、知识经济下的先进制造技术6.3 从科学到技术的距离缩短n创造：发达国家用于研究和开发的经费已占其GDP的2.8。n传输：信息高速公路。n利用：现代生产设备，如数控机床、柔性制造系统等处理信息与知识的能力很强。6、知识经济下的先进制造技术6.4 创造、传输和处理知识能力空前增强n世界富豪的交椅逐渐由石油大王、汽车皇帝向电脑奇才或芯片专家转移。靠知识致富的比尔盖茨已经连续五年荣登世界富豪的榜首。n世界人才市场所青睐的是具有与高新技术相关的专门技能和知识、受过良好教育的人员，而对于非技术人员或仅能从事一般重复性操作的人员的需求量则明显减小。n在泰勒时代，10名工人中有9名是干体力活的，到90年代则只有两名在干体力活，预计到2010年将只有一名干体力活。n世界各发达国家都在认真地发展教育，尤其是高等教育和职业教育。6、知识经济下的先进制造技术6.5 知识正在成为最主要的社会财富n知识经济的发展主要依赖于知识（或信息）的创造、传输与应用，自然资源的投入只起次要的作用。n创新和发明是知识经济的灵魂。n创新包括：原始创新、集成创新、引进消化再创新 案例：海尔、华为、奇瑞6、知识经济下的先进制造技术6.6 知识经济的关键是创新“十一五”期间，863计划将以信息技术、生物和医药技术、新材料技术、先进制造技术、先进能源技术、资源环境技术、海洋技术、现代农业技术、现代交通技术和地球观测与导航技术等关键高技术领域为重点。科技部网址：863计划网址： 7.我国先进制造技术发展的对策 863计划先进制造技术领域以瞄准先进制造技术发展的前沿，结合国民经济和国防建设的重大需求，从提高设计、制造和集成能力入手，研究先进制造的关键技术、单元产品与集成系统为指导思想。以推进制造业信息化、自动化，发展节能、降耗、环保、高效制造业，用高新技术和先进适用技术改造制造业，整体提升我国先进制造技术的研发水平和自主创新能力为主要目标。7.我国先进制造技术发展的对策n专题一、现代制造集成技术专题 离散制造业n智能设计方法与技术 n产品数字化定义及数据管理技术n产品性能驱动的优化设计技术 n制造系统建模与优化 n工艺规划与制造过程仿真 n制造质量预测与控制 n业务驱动的协同管理技术 n异构数字化系统的集成方法与技术n复杂产品协同设计仿真平台 n基于实时信息的制造系统 n业务驱动的多企业信息系统集成 7.我国先进制造技术发展的对策n专题一、现代制造集成技术专题 流程工业n传感器信息处理及软测量技术 n过程数据校正与挖掘利用技术 n先进过程控制与优化技术 n生产过程智能计划与调度技术 n流程过程性能监测与预警技术 n面向节能降耗目标的优化控制技术 n全流程多尺度综合自动化集成应用平台技术 n以节能降耗为目标的典型行业生产过程集成控制应用 7.我国先进制造技术发展的对策n专题二、智能机器人技术专题 n机器人智能技术 n新型机构与驱动技术 n交互与网络遥操作技术 n仿生机器人技术 n微机器人与微操作机器人技术 n多机器人协调技术 n仿人机器人技术 n特殊环境应用的机器人技术 7.我国先进制造技术发展的对策n专题三、极端制造技术专题 n微纳设计与工具技术 n微纳米加工技术 n微纳测试技术n微纳制造设备技术 n新型微纳器件与系统 n生化检测微纳系统 n人体植入与介入医用微系统 n汽车车载微传感器 7.我国先进制造技术发展的对策专题四、重大产品和重大设施寿命预测技术专题 n寿命和可靠性设计与分析技术 n寿命和可靠性试验方法与评估技术 n故障诊断与维修决策技术 n风险控制与安全分析技术 7.我国先进制造技术发展的对策