第一篇：氣墊船原理及先進(jìn)制造水平

氣墊船工作原理及先進(jìn)制造水平

(張媛媛20121676孫建 20121678劉超杰20121701許杉20121729)

摘要： 氣墊船是一種以空氣在船只底部襯墊,利用船底與水面間的高壓氣墊作用,讓船體部分或全部提升,能夠快速水上行進(jìn)的運(yùn)載工具。本文主要對氣墊船的工作原理、世界上氣墊船的最先進(jìn)制作技術(shù)以及我國氣墊船的研究和制造水平進(jìn)行了概要論述。

關(guān)鍵詞：氣墊船 工作原理 最新技術(shù) 研究和制造水平

前言： 作為一種理想的海洋登陸運(yùn)載工具,氣墊船自誕生之日起就受到了人們的重視。它是一種以空氣在船只底部襯墊,利用船底與水面間的高壓氣墊作用,讓船體部分或全部提升,能夠快速水上行進(jìn)的運(yùn)載工具,人們稱之為氣墊船或者氣墊登陸艇。由于氣墊船不是排水型艦船,航行時(shí)不需要利用水的浮力支持船體,因此除了可以在水面航行,還可以在沼澤地、濕地以及較為平坦的陸地上行駛。這些功能是其他水面艦船所不具備的優(yōu)勢,因此可作為江河湖海的運(yùn)載工具,廣泛用于運(yùn)輸大型貨物,在那些淺水急流、江河上游險(xiǎn)灘、沼澤地帶、淺海灘涂、河口近岸以及冰雪地段航行更能夠體現(xiàn)出氣墊船的使用價(jià)值。

一、氣墊船分類及工作原理

氣墊船按照墊升方式可分為全墊升式和部分墊升式[1]。全墊升式氣墊船又稱為全浮式氣墊船,是在船底四周設(shè)有柔性橡膠圍裙,約束空氣形成,使得整個(gè)船體在壓縮的空氣作用下升離水面,使用空氣螺旋槳推進(jìn),用空氣舵控制方向（如圖1）;而部分墊升式氣墊船,也稱為側(cè)壁氣墊船[2],是在船體兩側(cè)設(shè)置剛性側(cè)壁,而在船首和船尾下螺旋槳或噴水裝置,其能航行于水面,航行速度高于普通船只,但是低于全墊升式氣墊船。顯然全墊升式氣墊船是一種很好的登陸工具。

工作原理：

氣墊船是利用高壓空氣在船底和水面（或地面）間形成氣墊，使船體全部或部分墊升，從而大大減小船體航行時(shí)的阻力，實(shí)現(xiàn)高速航行的船只。氣墊是用大功率鼓風(fēng)機(jī)將空氣壓入船底下，由船底周圍的柔性圍裙或剛性側(cè)壁等氣封裝置限制其逸出而形成的。（如圖1）

氣墊船風(fēng)機(jī)提供有效升力和推力，使得氣墊船安全的行進(jìn)。通過控制手柄的操縱改變風(fēng)扇后面的垂直舵來產(chǎn)生風(fēng)扇舵效應(yīng)使之氣墊船轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向也可以通過體重控制位移來實(shí)現(xiàn)。

二、先進(jìn)制造技術(shù)

我國氣墊船的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)艱難曲折的原理研究、模型試驗(yàn)、中間試驗(yàn)和試用的過程[3]。

近20年來,國外研制和開發(fā)的中、大型重載氣墊船,都獲得了成功應(yīng)用。這首先是氣墊船具有全天候應(yīng)用的優(yōu)勢,可以在那些淺水急流、沼澤地帶、淺海深灘以及冰雪凍土地帶行駛,特別是在環(huán)境苛刻的水路、陸路行駛,顯示出了普通船只不可比擬的優(yōu)勢。美國、俄羅斯、英國、法國等國家都成功地研制出了一系列氣墊船,其主要應(yīng)用情況如下。[4]

美國

從上個(gè)世紀(jì)70年代開始,美國就開始了大型氣墊登陸艇的研制工作。美海軍以JEFF(B)型試驗(yàn)艇作為繼續(xù)研制的基礎(chǔ),最終發(fā)展成LCAC大型氣墊登陸艇。

LCAC采用了開放式甲板構(gòu)型,以一個(gè)扁平的鋁合金箱型主承力結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),箱體上平面是主甲板,箱體內(nèi)部則配置燃油箱、水密隔艙、風(fēng)道等。底部是允許直接接觸地面的加強(qiáng)結(jié)構(gòu),箱體四周安裝有氣墊圍裙。在非氣墊充氣狀態(tài),浮力由箱體直接提供;在氣墊充氣工作狀態(tài),則從墊升風(fēng)扇輸送的高壓氣體,經(jīng)過風(fēng)道進(jìn)入氣墊船的下方,依靠產(chǎn)生的壓力將整個(gè)氣墊船托起,升離水面。在主箱體頂部兩側(cè)中部,對稱布置著左、右機(jī)艙,每個(gè)機(jī)艙橫向布置燃?xì)廨啓C(jī),一臺(tái)用于驅(qū)動(dòng)墊升風(fēng)扇,另一臺(tái)用于驅(qū)動(dòng)空氣螺旋槳。LCAC系統(tǒng)總體布置見圖5。

LCAC氣墊登陸船具有理想的快速性、良好的通過性和兩棲行駛性,大幅度減少了因潮汐、水深、雷區(qū)、登陸障礙和近海岸坡度等對登陸行動(dòng)的限制。這種LCAC氣墊登陸艇可以在全世界70%以上的海岸實(shí)施登陸行動(dòng)。資料顯示,LCAC稍作改動(dòng)即可執(zhí)行諸如掃雷、反潛和導(dǎo)彈攻擊等軍事任務(wù)。LCAC氣墊登陸艇是美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)進(jìn)行登陸作戰(zhàn)的利器,可實(shí)施美軍人“不沾水“的登陸,以最快的速度把登陸部隊(duì)送上敵方灘頭。海灣戰(zhàn)爭中,美海軍2個(gè)兩棲編隊(duì)攜帶17艘LCAC氣墊登陸艇,頻頻進(jìn)行兩棲登陸佯動(dòng),對伊軍起到威脅和牽制作用。在索馬里、海地危機(jī)以及孟加拉抗洪救災(zāi)行動(dòng)中,LCAC都有成功的應(yīng)用記錄,被譽(yù)為現(xiàn)代登陸艇中的佼佼者。美軍LCAC裝備數(shù)量已經(jīng)超過80艘。LCAC氣墊登陸艇不但現(xiàn)在是,而且在未來較長一段時(shí)間內(nèi)依然是美海軍以及海軍陸戰(zhàn)隊(duì)必須配置的裝備。同時(shí)它也被歐洲[5]及其盟國采用。

英國

英國是最早研制氣墊船的國家, 1959年英國建造了第一艘氣墊船,在橫渡英吉利海峽的航行試驗(yàn)中,它在諾曼底附近僅用2個(gè)小時(shí)零5分鐘就橫穿了海峽,并直接沖上法國諾曼底海岸的沙灘。氣墊船的性能給英國軍方留下深刻印象,隨即英國海軍組建了氣墊船試驗(yàn)分隊(duì),并用于水面掃雷、兩棲登陸、導(dǎo)彈發(fā)射等軍事科目試驗(yàn)。[6]

俄羅斯

俄羅斯從上個(gè)世紀(jì)70年代就開始了大型氣墊船的研制工作。俄羅斯現(xiàn)在服役的是新一代“野?！贝笮蜌鈮|登陸艇。野牛氣墊登陸艇是目前世界上最大的氣墊登陸艇。[7] “野?！睔鈮|登陸艇采用有利于長時(shí)間海上航行的遮蔽式甲板構(gòu)型,主動(dòng)力裝置M70型燃?xì)廨啓C(jī)是一款專門設(shè)計(jì)的第三代艦用燃?xì)廨啓C(jī),已成為一種成熟、可靠而又不失其先進(jìn)性的優(yōu)秀的艦用推進(jìn)動(dòng)力裝置。“野?！贝笮蜌鈮|登陸艇是體現(xiàn)俄羅斯運(yùn)載工具粗獷風(fēng)格的杰作,由于運(yùn)載能力強(qiáng)大,可達(dá)到150 t，幾乎所有俄羅斯海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的裝備都可以輕易搭載。只需少量的“野牛”就可以在同一登陸點(diǎn)集結(jié)強(qiáng)大的兵力,對敵軍岸防造成重大威脅,可以說“野?！奔?jí)大型氣墊登陸艇引起了人們廣泛的關(guān)注。該艇不僅裝備了俄羅斯海軍、烏克蘭海軍,還出口到了希臘。[8]

三、我國研究和制造水平

3.1 在改革開放政策的指導(dǎo)下，有關(guān)部門引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，經(jīng)過五年的努力，主要關(guān)鍵器材設(shè)備得到基本解決，氣墊艇的開發(fā)事業(yè)終于進(jìn)入實(shí)用化階段。主要經(jīng)歷過程：內(nèi)河用側(cè)壁式噴水推進(jìn)氣墊客艇、港灣河口用側(cè)壁式氣墊客艇、小型全墊升式“氣墊吉普”、沿海全墊升式氣墊交通艇和登陸艇[1]。

圖3 716型全墊升式氣墊交通艇

3.2 最近10多年來MAUIC（中國船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院）在氣墊船向中大型化發(fā)展的同時(shí),在以下幾項(xiàng)氣墊船的關(guān)鍵技術(shù)方面取得了突破性的進(jìn)展[9]。1)總體性能優(yōu)化技術(shù) 2)響應(yīng)圍裙系統(tǒng)

圍裙系統(tǒng)是與氣墊船阻力、穩(wěn)性與耐波性等總體性能密切相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)圍裙在氣墊力與水動(dòng)力聯(lián)合作用下的響應(yīng)能力,即在運(yùn)行中圍裙觸水后上抬或下拖,取決于其壓力幾何剛度比及水動(dòng)幾何剛度比的優(yōu)化設(shè)計(jì),或氣彈及水彈響應(yīng)度的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3)墊升流道系統(tǒng)

氣墊船的墊升系統(tǒng)流t壓頭從風(fēng)機(jī)出口到周邊圍裙大囊直到前后氣墊的分布,受到總體布t中風(fēng)機(jī)位t的約束,往往會(huì)造成囊壓比分布的不均勻,給圍裙系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)帶來較大難度。為提供縱穩(wěn)性,氣墊分割成前后氣室。為了抗低頭埋首,在保證前氣室足夠流t的前提下要求有比后氣室較高的囊壓比。為了在墊升流道系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中達(dá)到上述要求,應(yīng)用CFD的FLUENT軟件對氣囊流道的三維流動(dòng)特性進(jìn)行了數(shù)值模擬。4)導(dǎo)管空氣螺旋槳

氣墊船要在高海況高速運(yùn)行,其導(dǎo)管螺旋槳載荷很高,為了保證螺旋槳的推進(jìn)效率,高升力系數(shù)與高升阻比的槳葉設(shè)計(jì)成為螺旋槳的關(guān)鍵技術(shù)。國外在原航空NACA系列冀型的基礎(chǔ)上發(fā)展了ARAD系列,但其升阻比一般仍不超過100。為此通過翼型的優(yōu)化設(shè)計(jì)與風(fēng)洞試驗(yàn)研究發(fā)展了中國自己的新翼型系列。5)穩(wěn)性與安全性

氣墊船高速運(yùn)行于水氣界面,風(fēng)向風(fēng)速對縱傾角影響很大,當(dāng)航速達(dá)到50kn/s以上時(shí),順風(fēng)低頭很易造成脂部圍裙縮進(jìn)失穩(wěn),以及全船低頭埋首縱向失穩(wěn)的現(xiàn)象。根據(jù)廣泛的船模試驗(yàn)與對包括圍裙變形響應(yīng)、氣墊分割穩(wěn)性以及流量壓頭分布影響的縱穩(wěn)性理論分析,對提高高速縱向安全性提出了措施。6)操縱性及橫甩失穩(wěn) 氣墊船的操縱平面受縱橫傾角影響較大，同時(shí)由于其水動(dòng)與氣動(dòng)阻力相對于其慣性力較小，很容易發(fā)生側(cè)漂和甩尾現(xiàn)象。根據(jù)某艇四自由度操縱性試驗(yàn)與理論預(yù)報(bào)，氣墊船在阻力峰附近及以下低速時(shí)，不具備航向穩(wěn)定性，航速越高逆風(fēng)抬頭角越大，航向越穩(wěn)定性越好。7)自動(dòng)駕控系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)

為了提高氣墊船的操控品質(zhì)以及對各種航行條件下的安全邊界進(jìn)行預(yù)報(bào)普與控制,在對氣墊船操縱性與動(dòng)穩(wěn)性研究的基礎(chǔ)上,自主研發(fā)了氣墊船自動(dòng)駕控系統(tǒng)。氣墊船的控制面包括伺服空氣舵、變距螺旋槳與側(cè)風(fēng)門裝置,這些控制面通過自動(dòng)駕控系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)控制。該控制系統(tǒng)采用帶有航速控制的航向角與回轉(zhuǎn)率反饋控制系統(tǒng),能增加系統(tǒng)阻比,可實(shí)施自動(dòng)航向保持功能和自動(dòng)回轉(zhuǎn)率保持功能,控制律采用自適應(yīng)反步控制方法。該系統(tǒng)已通過氣墊船非線性操縱運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型的仿真試驗(yàn)。這些關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展為中國新一代的中大型全墊升氣墊船的設(shè)計(jì)奠定了扎實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

三、結(jié)束語

經(jīng)過40多年研制歷程，MARIC在高性能船舶,特別是在氣墊船、地效翼船研究設(shè)

[10]計(jì)方面取得了顯著成就。然而與國外相比，我國氣墊船制造技術(shù)水平處于弱勢階段，因此我國氣墊船技術(shù)在提高可靠性，改善經(jīng)濟(jì)性的大前提下，繼續(xù)朝著實(shí)用化、高速化、大型化、系列化的方向發(fā)展，為國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、交通運(yùn)輸和國防建設(shè)提供更多更優(yōu)質(zhì)的氣墊船。

參考文獻(xiàn)

[1]江軍.中國氣墊船的發(fā)展[J].中國海軍.2004.10 [2]彭桂華.側(cè)壁氣墊船的發(fā)展及其應(yīng)用[J].中國工業(yè)總公司第七0八研究所.1994(5)[3]林一平.我國氣墊船開發(fā)30年成就[J].航空知識(shí).1997(10)[4] 王維相等.國外氣墊船的應(yīng)用與發(fā)展.世界橡膠工業(yè).第35卷第12期 [5] 王帥,劉曉靜.基于GIS的目標(biāo)打擊評(píng)估作戰(zhàn)信息系統(tǒng)[J].火力與指揮控制, 2006, 31(增刊): 138~140 [6] 郭其順.世界軍用氣墊船發(fā)展現(xiàn)狀.船 舶.2001年2月

[7]王成龍等.全墊升氣墊船航向穩(wěn)定性研究.海軍工程大學(xué)學(xué)報(bào).第21卷 第1期

[8]周友紅.氣墊船及其軍事用途淺析.艦船電子工程.2008.02 [9] 馬濤.中國氣墊船技術(shù)的發(fā)展[C].中國船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院.2000.1.1 [10]彭桂華.氣墊船的回顧與展望[J].中國船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院.2001.2 附錄

世界氣墊船八大著名品牌

1.英國“格里芬”

英國格里芬氣墊船公司研究和制造氣墊船從1959年開始，原來是一家與氣墊船的發(fā)明者、世界氣墊船創(chuàng)始人—科克雷爾爵士共同聯(lián)合創(chuàng)建的氣墊船設(shè)計(jì)公司，擁有無與倫比的、國際領(lǐng)先的氣墊船技術(shù)基礎(chǔ)，是世界中大型氣墊船設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域的先驅(qū)者，世界氣墊船組織成員。

格里芬氣墊船是由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，可飛馳在土地、水雷、砂、泥、冰、雪、沙、巖石、雜草、原木、沼澤、雜物和急流之上，在全世界被廣泛應(yīng)用于軍事、準(zhǔn)軍事、商業(yè)和救援。在商業(yè)領(lǐng)域，格里芬氣墊船被廣泛用于客輪、物資運(yùn)輸、休閑旅游、調(diào)查工作、石油勘探、濕地保護(hù)、土木工程支持、海島氣象、水文勘測、移動(dòng)醫(yī)療診所、搜索及救援等。在軍事領(lǐng)域，格里芬氣墊船被海軍、陸軍和準(zhǔn)軍事客戶在全球使用，包括海岸警衛(wèi)隊(duì)的巡邏艇、兩棲攻擊艦、快速攻擊、排除地雷、消防救援、警務(wù)執(zhí)勤、海關(guān)輯私、物流后勤、醫(yī)療診所、緊急救援隊(duì)和突擊隊(duì)任務(wù)等。格里芬氣墊船還受到世界各地的救援服務(wù)機(jī)構(gòu)的歡迎，被用于機(jī)場救援、工程技術(shù)支持、破除冰凌、防洪搶險(xiǎn)和流動(dòng)醫(yī)療診所等。

2.美國“近代”

美國近代氣墊船公司成立于1960年，是世界上最原始和最有經(jīng)驗(yàn)的氣墊船制造商，是世界輕型氣墊船的創(chuàng)始者，世界氣墊船組織主席。

美國近代氣墊船公司集50余年輕型氣墊船的設(shè)計(jì)、開發(fā)和工程經(jīng)驗(yàn)之大成，所制造的救援、休閑、商業(yè)和軍事輕型氣墊船，被確認(rèn)為世界輕型氣墊船行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。近代氣墊船創(chuàng)新的反向推力系統(tǒng)，全球?qū)＠沟媒鷼鈮|船成為唯一有效的可剎車和倒退的氣墊船，是同行業(yè)中最輕和最安靜的氣墊船。

近代氣墊船創(chuàng)新的美觀設(shè)計(jì)，體現(xiàn)了所有的優(yōu)點(diǎn)和進(jìn)步：并排的座位，完全密封艙，高度發(fā)達(dá)的反向推力，制動(dòng)性和可操作性，更多的駕駛艙空間，增加推力、低凈重和高載重量等。

是集所有功能于一身的全季節(jié)休閑車，可順利飛行在任何深度的土地，水，砂，泥，草，沼澤，雪地，沙漠、冰或鹽淡水等地形；船體采用聚氨酯泡沫和玻璃纖維復(fù)合，比傳統(tǒng)玻璃鋼船體更加堅(jiān)固、更有浮力和更安全，而且比傳統(tǒng)船只更經(jīng)濟(jì)省油。

3.英國“比爾·貝克”

英國比爾·貝克氣墊船公司建于1973年，是世界氣墊船組織成員，專門制造可操作的氣墊船和氣墊船F(xiàn)1系列比賽用船。同時(shí)，比爾·貝克公司在英國氣墊船F(xiàn)1系列比賽中，提供比賽用氣墊船設(shè)計(jì)。比爾·貝克公司在賽車氣墊船設(shè)計(jì)方面持續(xù)成功，為世界的氣墊船俱樂部的賽車手們在更大的、所有形式的地形提供最滿意的比賽用氣墊船，這是在當(dāng)今世界上沒有其他氣墊船公司可以做的有效工作。

比爾·貝克公司還設(shè)計(jì)特種氣墊船，用于運(yùn)輸，測繪，污染監(jiān)測等。4.美國“通用”

美國通用氣墊船公司成立于1967年，由航空工程師創(chuàng)建，所生產(chǎn)的氣墊船，操作簡單，表現(xiàn)良好，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營成本低。通用氣墊船不斷投入研發(fā)資金，持續(xù)推進(jìn)氣墊船技術(shù)發(fā)展，帶給客戶世界上最創(chuàng)新的氣墊船。美國通用氣墊船公司是世界氣墊船組織成員。

美國通用氣墊船提供創(chuàng)新、高速氣墊船的設(shè)計(jì)和解決方案。在休閑娛樂、商業(yè)和救援氣墊船的設(shè)計(jì)方面，突出安全性和可靠性。四沖程的功率、安靜的運(yùn)作和效率是通用氣墊船的設(shè)計(jì)優(yōu)勢。新的混合創(chuàng)作，結(jié)合氣墊船和地效技術(shù)而設(shè)計(jì)制造的會(huì)飛氣墊船，在現(xiàn)在和未來，擴(kuò)大了會(huì)飛氣墊船和地面效應(yīng)工藝的應(yīng)用潛力。5.英國“海湃” 英國海湃氣墊船公司是世界氣墊船組織成員，在世界輕型氣墊船行業(yè)是后起之秀，經(jīng)過20多年的發(fā)展，在輕型氣墊船領(lǐng)域具有領(lǐng)先優(yōu)勢，是世界氣墊船海洋休閑標(biāo)準(zhǔn)的制定者和唯一執(zhí)行者，世界輕型氣墊船的領(lǐng)航者。

英國海湃氣墊船采用了最新的CAD設(shè)計(jì)、數(shù)控工程和和高密度聚乙烯船體的制造方法，導(dǎo)致更快的生產(chǎn)時(shí)間，并確保更短的交貨時(shí)間。海湃氣墊船的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)贏得了全世界的贊譽(yù)，比任何其他供應(yīng)商生產(chǎn)更多的氣墊船。海湃氣墊船是為心靈的海上安全而設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)器，非常方便和樂趣。海湃氣墊船非常適合于休閑、商業(yè)、救援和巡邏，是一種水陸兩棲氣墊飛船，它可以讓你懸停在任何平坦的表面，包括水、冰、雪、沙、泥和草。冰，雪，沙，泥和草。

6.美國“工藝”

美國工藝氣墊船公司成立于1984年，是世界氣墊船組織成員，其唯一業(yè)務(wù)是氣墊船、氣墊船拖車、相關(guān)配件及更換部件的設(shè)計(jì)，工程，制造和營銷。美國工藝氣墊船有從2人至10人，長度從3.2米至6.7米，發(fā)動(dòng)機(jī)功率從65匹至250匹的廣泛可選范圍，船體結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，內(nèi)襯高浮力材料，非?？煽俊９に嚉鈮|船可從陸地飛到水，過泥灘、沼澤、薄或厚的冰層，并可以用于休閑、救援、應(yīng)用環(huán)境、土地測量和更多方面。

7.澳大利亞“海馬”

澳大利亞氣墊船控股有限公司專注于設(shè)計(jì)和制造安靜的高速氣墊船與地面效應(yīng)船，有近30年的氣墊船和地效飛行船研發(fā)和制造經(jīng)驗(yàn)，地效飛行船技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位。

澳大利亞氣墊船公司的“海馬”系列全艙型氣墊船，有多種型號(hào)：速度

25、速度30、速度60、速度90等，載客從25人到90人，或者載重量從2.5噸到9噸，座椅很容易拆下來運(yùn)載貨物?！昂ｑR”系列氣墊船運(yùn)行平穩(wěn)，定向控制、操作簡單，非常安靜，裝飾豪華，外觀時(shí)尚，船身采用海洋級(jí)鋁合金制造，可以配備長程油箱、倉儲(chǔ)設(shè)施、廚房、衛(wèi)生間?！昂ｑR”系列氣墊船可探索任何的淺水區(qū)、珊瑚礁、沙、泥或雪，運(yùn)送兩岸旅客，適合旅游及商業(yè)用途，是世界上最先進(jìn)、最安靜的客輪。

8.加拿大“空中客車”

加拿大空中客車氣墊船公司是世界著名的高品質(zhì)中大型氣墊船制造商和供應(yīng)商，專注于設(shè)計(jì)和制造中大型氣墊船，有近40年的氣墊船研發(fā)和制造經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)水平處于世界領(lǐng)先地位。加拿大空中客車氣墊船公司生產(chǎn)多種型號(hào)商業(yè)氣墊船：海盜V12、先鋒V18、矢量V25、先鋒V40等，載客從16人到45人，廣泛應(yīng)用于商業(yè)、旅游、軍事等領(lǐng)域。加拿大空中客車氣墊船公司還為農(nóng)業(yè)、林業(yè)、礦業(yè)、石油業(yè)等行業(yè)定制重吊氣墊船，載重量從1噸到20噸以上。

第二篇：先進(jìn)制造技術(shù)

先進(jìn)制造技術(shù)

定義:先進(jìn)制造技術(shù)是制造業(yè)不斷吸收信息技術(shù)及現(xiàn)代化管理等方面的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)乃至回收的全過程，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高對動(dòng)態(tài)多變的產(chǎn)品市場的適應(yīng)能力和競爭能力的制造技術(shù)的總稱。特點(diǎn): 1.動(dòng)態(tài)性2.廣泛性3.實(shí)用性4.集成性5.系統(tǒng)性6.高效靈活性7.先進(jìn)性

構(gòu)成: 從內(nèi)層到外層分別為基礎(chǔ)技術(shù)、新型單元技術(shù)、集成技術(shù)。

分類:（1）現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)（2）先進(jìn)制造工藝技術(shù)（3）自動(dòng)化技術(shù)（4）產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù) 發(fā)展趨勢: 1.集成化2.智能化3.網(wǎng)絡(luò)化4.信息化5.自動(dòng)化6.柔性化7.數(shù)字化8.虛擬化

9.極端制造10.精密化11.綠色制造

自動(dòng)化技術(shù)

制造技術(shù)的自動(dòng)化包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)自動(dòng)化、企業(yè)管理自動(dòng)化、加工過程自動(dòng)化和質(zhì)量控制過程自動(dòng)化。制造系統(tǒng)的自動(dòng)化 突出特點(diǎn)是采用信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期中的信息集成，人、技術(shù)和管理三者的有效集成。

問: 制造自動(dòng)化技術(shù)的研究現(xiàn)狀?

答: 1）制造系統(tǒng)中的集成技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)已成為制造自動(dòng)化研究中熱點(diǎn)問題；

2）更加注重研究制造自動(dòng)化系統(tǒng)中人的作用的發(fā)揮；

3）單元系統(tǒng)的研究仍然占有重要的位置；

4）制造過程的計(jì)劃和調(diào)度研究十分活躍，實(shí)用化的成果不多；

5）柔性制造技術(shù)的研究向著深度和廣義發(fā)展；

6）適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)模式的制造環(huán)境的研究正在興起；

7）底層加工系統(tǒng)的智能化和集成化研究越來越活躍。

柔性制造系統(tǒng)定義: 我國國家軍用標(biāo)準(zhǔn) “柔性制造系統(tǒng)是由數(shù)控加工設(shè)備、物料運(yùn)儲(chǔ)裝置和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成的自動(dòng)化制造系統(tǒng),它包括多個(gè)柔性制造單元,能根據(jù)制造任務(wù)或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速進(jìn)行調(diào)整,適用于多品種、中小批量生產(chǎn)?！?/p>

柔性制造系統(tǒng)的特點(diǎn)：（柔性和自動(dòng)化）

（1）適應(yīng)市場需求，以利于多品種、中小批量生產(chǎn)。

（2）提高機(jī)床利用率，縮減輔助時(shí)間，以利于降低生產(chǎn)成本。

（3）縮短生產(chǎn)周期，減少庫存量，以利于提高市場響應(yīng)能力。

（4）提高自動(dòng)化水平，以利于提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、改善生產(chǎn)環(huán)境。柔性制造系統(tǒng)一般由三個(gè)子系統(tǒng)組成：加工系統(tǒng)、物流系統(tǒng)和控制與管理系統(tǒng)。加工系統(tǒng)的配置

互替形式（并聯(lián)）、互補(bǔ)形式（串聯(lián)）和混合形式（并串聯(lián)）三種。常見的物料存儲(chǔ)裝置有立體倉庫、水平回轉(zhuǎn)型自動(dòng)料架、垂直回轉(zhuǎn)型自動(dòng)料架和緩沖料架。柔性制造系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)流,實(shí)質(zhì)上就是信息的流動(dòng).數(shù)據(jù)類型:基本數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)。

柔性制造技術(shù)是在自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)及制造技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的.計(jì)算機(jī)集成制造

定義:基于企業(yè)資源的一種先進(jìn)制造模式是計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，簡稱CIMS。信息集成和總體優(yōu)化是集成制造系統(tǒng)與一般制造系統(tǒng)的最主要區(qū)別之一。

組成: 人與機(jī)構(gòu)、經(jīng)營、技術(shù)三要素。

從功能角度看，一般可以將CIMS分為四個(gè)功能分系統(tǒng)和兩個(gè)支撐分系統(tǒng)。

四個(gè)功能系統(tǒng): 1）工程設(shè)計(jì)自動(dòng)化分系統(tǒng)

2）管理信息分系統(tǒng)（MIS）

3）CIMS制造自動(dòng)化分系統(tǒng)(MAS)

4)CIMS質(zhì)量保證分系統(tǒng) 質(zhì)量保證分系統(tǒng)的目標(biāo): a.保證用戶對產(chǎn)品的需求；

b.使這些要求在實(shí)際生產(chǎn)的各環(huán)節(jié)得到實(shí)現(xiàn)。兩個(gè)支撐分系統(tǒng): 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng) , 數(shù)據(jù)庫分系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫：就是以一定的組織方式將相關(guān)的數(shù)據(jù)組織在一起存放在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器上形成的、能為多個(gè)用戶共享的、與應(yīng)用程序彼此獨(dú)立的一組相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。

先進(jìn)制造工藝技術(shù)

特點(diǎn): 具有優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、潔凈和靈活五個(gè)方面的顯著特點(diǎn) 特種加工技術(shù)

定義：是用非常規(guī)的切削加工手段，利用電、磁、聲、光、熱等物理及化學(xué)能量直接施加于被加工工件部位，達(dá)到材料去除、變形以及改變性能等目的的加工技術(shù)。

特種加工與傳統(tǒng)切削加工的不同特點(diǎn)主要有：

①不是主要依靠機(jī)械能，而是用其他的能量（如電能、熱能、光能、聲能以及化學(xué)能等）去除工件材料；

②工具的硬度可以低于被加工工件材料的硬度，有些情況下，例如在激光加工、電子束加 工、離于束加工等加工過程中，根本不需要使用任何工具； 激光加工

定義：激光加工是利用材料在激光聚焦照射下瞬時(shí)急劇熔化和氣化，并產(chǎn)生很強(qiáng)的沖擊波，使被熔化的物質(zhì)爆炸式地噴濺來實(shí)現(xiàn)材料去除地加工技術(shù)。

基本原理和特點(diǎn)：利用光能經(jīng)過透鏡聚焦后達(dá)到很高的能量密度，依靠光熱效應(yīng)加工各種材料。基本設(shè)備包括：激光器、電源、光學(xué)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及機(jī)械系統(tǒng)等。

激光加工技術(shù)的應(yīng)用：（1）激光打孔（2）激光切割(3)激光焊接(4)激光表面處理等加工制造領(lǐng)域。

電子束加工

離子束加工分為離子刻蝕、離子濺射沉積、離子鍍及離子注入 4類。

激光加工、電子束加工、離子束加工都是利用高能量密度的束流作為熱源，對材料或構(gòu)件進(jìn)行加工的技術(shù)，又稱為高能束加工。

超聲波加工 主要是磨粒的撞擊作用

超聲波加工 適合于加工硬脆材料，尤其是不導(dǎo)電的非金屬材料。(玻璃、陶瓷、石英、硅、瑪瑙、寶石)微細(xì)加工技術(shù) 是指微小尺寸零件的生產(chǎn)加工技術(shù)。

包括三級(jí)：微米級(jí)

亞微米級(jí)

納米級(jí)

快速原型制造技術(shù) 原理：基于“材料逐層堆積”的制造理念，將復(fù)雜的三維加工分解為簡單的材料二維添加的組合。

RPM技術(shù)的特點(diǎn)：（1）可以制造任意復(fù)雜的三維幾何實(shí)體，不受傳統(tǒng)機(jī)械加工中刀具無法達(dá)到某些型面的限制。

（2）成形過程中無人干預(yù)或較少干預(yù)，大大減少了對熟練技術(shù)工人的需求。

（3）任意復(fù)雜零件的加工只需在一臺(tái)設(shè)備上完成，也不需要專用的工裝、夾具和模具。

快速堆積成形

快速成形系統(tǒng)根據(jù)切片的輪廓和厚度要求，用片材、絲材、液體或粉末材料制成所要求的薄片，通過一片片的堆積，最終完成三維實(shí)體原型的制備。

選擇性激光燒結(jié)則使用粉末材料。

超高速加工技術(shù)

常用的刀具材料有：涂層刀具 金屬陶瓷刀具 立方氮化硼（CBN）刀具

聚晶金剛石（PCD）刀具 超高速切削機(jī)床 電主軸采用陶瓷滾動(dòng)球軸承 磁懸浮軸承

PDM技術(shù)的發(fā)展可以分為以下三個(gè)階段：配合CAD工具的PDM系統(tǒng)、專業(yè)PDM系統(tǒng) 產(chǎn)生和PDM的標(biāo)準(zhǔn)化階段。

PDM系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化包括:管理對象的標(biāo)準(zhǔn)化和管理過程的標(biāo)準(zhǔn)化

第三篇：先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域

附件7 “十二五”國家科技計(jì)劃先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域

2012預(yù)備項(xiàng)目征集指南

為深入貫徹《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》、科技發(fā)展“十二五”規(guī)劃和國家科技計(jì)劃管理改革的總體精神，促進(jìn)科技支撐傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，有效地組織實(shí)施“十二五”先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域國家科技計(jì)劃，做好2012年先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域預(yù)備項(xiàng)目庫建設(shè)工作，特制定本指南。

一、指南內(nèi)容

（一）基礎(chǔ)研究

1、綠色制造基礎(chǔ)理論與共性技術(shù)（1）綠色制造基礎(chǔ)理論

（2）產(chǎn)品壽命預(yù)測與安全服役基礎(chǔ)理論

2、智能制造

（3）智能裝備產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論（4）精密與超精密加工技術(shù)

3、服務(wù)機(jī)器人

（5）仿生材料與結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)（6）高功率密度能源動(dòng)力理論

（7）腦生肌電認(rèn)知與智能假肢控制理論

（二）前沿技術(shù)研究

1、綠色制造

（1）綠色制造基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫與標(biāo)準(zhǔn)

（2）基于全生命周期的產(chǎn)品設(shè)計(jì)工具應(yīng)用（3）綠色生產(chǎn)工藝關(guān)鍵技術(shù)與裝備（4）制造過程碳效優(yōu)化技術(shù)

（5）產(chǎn)品壽命預(yù)測與安全服役關(guān)鍵技術(shù)（6）低碳烯烴及衍生物關(guān)鍵工藝、技術(shù)及裝備

2、智能制造

（7）微納制造技術(shù)與應(yīng)用

（8）基于系統(tǒng)與裝備功能安全的新型控制系統(tǒng)（9）箱體類精密工作母機(jī)（10）新型太陽能產(chǎn)品制造成套裝備（11）半導(dǎo)體照明產(chǎn)品制造成套裝備（12）智能化工程機(jī)械成套裝備（13）高端傳感器、儀器儀表

3、服務(wù)機(jī)器人（14）仿人機(jī)器人

（15）機(jī)器人模塊化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)、平臺(tái)、標(biāo)準(zhǔn)與測試規(guī)范

4、面向制造業(yè)的核心軟件產(chǎn)品開發(fā)（16）產(chǎn)品設(shè)計(jì)平臺(tái)技術(shù)與系統(tǒng)（17）制造過程平臺(tái)技術(shù)與系統(tǒng)（18）經(jīng)營管理平臺(tái)技術(shù)與系統(tǒng)

（19）復(fù)雜產(chǎn)品全生命周期監(jiān)測與服務(wù)支持系統(tǒng)

（三）應(yīng)用開發(fā)及集成示范

1、綠色制造

（1）行業(yè)、區(qū)域綠色制造產(chǎn)業(yè)應(yīng)用示范

2、智能制造

（2）高端制造裝備重點(diǎn)行業(yè)技術(shù)集成與應(yīng)用示范（3）支撐區(qū)域支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展的裝備與自動(dòng)化生產(chǎn)線

3、服務(wù)機(jī)器人

（4）公共安全與救援機(jī)器人（5）醫(yī)療機(jī)器人

4、制造業(yè)信息化

（6）集團(tuán)企業(yè)數(shù)字化應(yīng)用示范（7）中小企業(yè)服務(wù)支撐平臺(tái)開發(fā)與應(yīng)用（8）RFID技術(shù)開發(fā)與系統(tǒng)集成應(yīng)用（9）制造過程物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用

（10）支撐行業(yè)、地方支柱產(chǎn)業(yè)的制造業(yè)信息化綜合應(yīng)用示范

5、機(jī)械產(chǎn)品數(shù)控化

（11）數(shù)控機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)工藝技術(shù)及應(yīng)用

（12）機(jī)械設(shè)備專用數(shù)控系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)裝置的研發(fā)及應(yīng)用

（13）機(jī)床、紡織、建材、印刷、包裝、木工機(jī)械行業(yè)設(shè)備數(shù)控化應(yīng)用示范（包括服務(wù)平臺(tái)、培訓(xùn)平臺(tái)和標(biāo)準(zhǔn)體系）（14）數(shù)控機(jī)械設(shè)備產(chǎn)業(yè)集群區(qū)域應(yīng)用示范

二、具體要求

（一）指南發(fā)布

預(yù)備項(xiàng)目推薦工作自本通知發(fā)布之日起開始，指南可從科技部網(wǎng)站（http://004km.cn

第四篇：先進(jìn)制造技術(shù)

簡述先進(jìn)制造技術(shù)及其現(xiàn)代

集成制造系統(tǒng)

概述：綜述先進(jìn)制造技術(shù)的概念、內(nèi)涵、特點(diǎn)、主要內(nèi)容等，結(jié)合現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)理解先進(jìn)制造技術(shù)及其發(fā)展歷程

1先進(jìn)制造技術(shù)概述 2 先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵 3 先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn) 4現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)

1先進(jìn)制造技術(shù)概述

先進(jìn)制造技術(shù)是系統(tǒng)的工程技術(shù)，可以劃分為三個(gè)層次和四個(gè)大類。三個(gè)層次：一是優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔的基礎(chǔ)制造技術(shù)。這一層次的技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù) 的核心，主要由生產(chǎn)中大量采用的鑄造、鍛壓、焊接、熱處理、表面保護(hù)、機(jī)械加工等基礎(chǔ) 工藝優(yōu)化而成。二是新型的制造單元技術(shù)。這是制造技術(shù)與高技術(shù)結(jié)合而成的嶄新制造技術(shù)。這是運(yùn)用信息技術(shù) 和系統(tǒng)管理技術(shù)，對上述兩個(gè)層次進(jìn)行技術(shù)集成的結(jié)果，系統(tǒng)駕馭生產(chǎn)過程中的物質(zhì)流、能 量流和信息流。如成組技術(shù)（CT）、系統(tǒng)集成技術(shù)（SIT）、獨(dú)立制造島（AMI）、計(jì)算機(jī)集 成制造系統(tǒng)（CIMS）等。四個(gè)大類：一是現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)，是根據(jù)產(chǎn)品功能要求，應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)和科學(xué)知識(shí)，制定方案 并使方案付諸實(shí)施的技術(shù)。它是門多學(xué)科、多專業(yè)相互交叉的綜合性很強(qiáng)的基礎(chǔ)技術(shù)?，F(xiàn)代 設(shè)計(jì)技術(shù)主要包括：現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)，工業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)等；二是先進(jìn)制造工藝技術(shù)，主要包括精密和超精密加工技術(shù)、精密成刑技術(shù)、特種加工技術(shù)、表而改性、制模和 涂層技術(shù)；三是制造自動(dòng)化技術(shù)，其中包括數(shù)控技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、柔性制造技術(shù)、計(jì) 算機(jī)集成制造技術(shù)、傳感技術(shù)、自動(dòng)檢測及信號(hào)識(shí)別技術(shù)和過程設(shè)備工況監(jiān)測與控制技術(shù)等； 四是系統(tǒng)管理技術(shù)，包括工程管理、質(zhì)量管理、管理信息系統(tǒng)等，以及現(xiàn)代制造模式（如精 益生產(chǎn)、CIMS、敏捷制造、智能制造等）、集成化的管理技術(shù)、企業(yè)組織結(jié)構(gòu)與虛擬公司等 生產(chǎn)組織方法。關(guān)于先進(jìn)制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)。2先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵

目前對先進(jìn)制造技術(shù)尚沒有一個(gè)明確的、一致公認(rèn)的定義，經(jīng)過近年來對發(fā)展先進(jìn)制造 技術(shù)方面開展的工作，通過對其特征的分析研究，可以認(rèn)為：先進(jìn)制造技術(shù)是制造業(yè)不斷吸 收信息技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)乃至回收的制造全過程，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高對動(dòng) 態(tài)多變的市場的適應(yīng)能力和競爭能力的制造技術(shù)的總稱。3 先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn)

先進(jìn)制造技術(shù)最重要的特點(diǎn)在于，它是一項(xiàng)面向工業(yè)應(yīng)用，具有很強(qiáng)實(shí)用性的新技術(shù)。與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，先進(jìn)制造技術(shù)更具有系統(tǒng)性、集成性、廣泛性、高精度性。先進(jìn)制造 技術(shù)雖然仍大量應(yīng)用于加工和裝配過程，但在其制造過程中還綜合應(yīng)用了設(shè)計(jì)技術(shù)、自動(dòng)化 技術(shù)、系統(tǒng)管理技術(shù)等。先進(jìn)制造技術(shù)比傳統(tǒng)的制造技術(shù)更加重視技術(shù)與管理的結(jié)合，更加 重視制造過程組織和管理體制的簡化以及合理化，從產(chǎn)生了一系列先進(jìn)的制造模式，并能 實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)。先進(jìn)制造技術(shù)主要有如下特征：

1）系統(tǒng)性 由于計(jì)算機(jī)技術(shù)，信息技術(shù)，傳感技術(shù)，自動(dòng)化技術(shù)，和先進(jìn)管理等等技術(shù)的應(yīng)用，并與傳統(tǒng)的制造技術(shù)相結(jié)合，使先進(jìn)制造技術(shù)成為能夠駕駛在生產(chǎn)過程中的物質(zhì)流，信息流，和能量流的系統(tǒng)工程

2）廣泛性 傳統(tǒng)制造技術(shù)通常只是將原材料變成成品的各種工藝加工，而先進(jìn)制造技術(shù)貫穿了從生產(chǎn)設(shè)計(jì)，加工制造到產(chǎn)品銷售及使用維修的整個(gè)過程，“成為市場——設(shè)計(jì)開發(fā)——加工制造——市場”的大系統(tǒng)

3）集成性 傳統(tǒng)制造技術(shù)的學(xué)科專業(yè)單一，獨(dú)立相互界限分明。而先進(jìn)制造技術(shù)由于專業(yè)和學(xué)科的不斷深入，交叉，融合其界限逐漸淡化和消失，技術(shù)系統(tǒng)化，集成化的現(xiàn)代交叉性制造系統(tǒng)工程。

4）動(dòng)態(tài)性 先進(jìn)制造技術(shù)是針對一定的應(yīng)用目標(biāo)不斷吸收各種高新技術(shù)逐漸形成和發(fā)展起來的新技術(shù)因而其內(nèi)涵不是絕對的和一成不變的。

5）實(shí)用性 先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展是針對某一具體的制造要而發(fā)展起來的先進(jìn)實(shí)用技術(shù)，有著明確的需求方向 4現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)

1）現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的含義與定位

現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)新的發(fā)展階段，在繼承計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)優(yōu)秀成果的基礎(chǔ)上，它不斷吸收先進(jìn)制造技術(shù)中相關(guān)思想的精華，從信息集成、過程集成向企業(yè)集成方向迅速發(fā)展，在先進(jìn)制造技術(shù)中處于核心地位。具體地說，它將傳統(tǒng)的制造技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)、管理技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)使企業(yè)產(chǎn)品在全生命周期中有關(guān)的組織、經(jīng)營、管理和技術(shù)有機(jī)集成和優(yōu)化運(yùn)行，在企業(yè)產(chǎn)品全生命周期中實(shí)現(xiàn)信息化、智能化、集成優(yōu)化，達(dá)到產(chǎn)品上市快、服務(wù)好、質(zhì)量優(yōu)、成本低的目的，進(jìn)而提高企業(yè)的柔性、健壯性和敏捷性，使企業(yè)在激烈的市場競爭中立于不敗之地。從集成的角度看，早期的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)側(cè)重于信息集成，而現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的集成概念在廣度和深度上都有了極大的擴(kuò)展，除了信息集成外，還實(shí)現(xiàn)了企業(yè)產(chǎn)品全生命周期中的各種業(yè)務(wù)過程的整體優(yōu)化，即過程集成，并發(fā)展到企業(yè)優(yōu)勢互補(bǔ)的企業(yè)之間的集成階段。

現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的研究范圍應(yīng)該介于國家攀登計(jì)劃和國家攻關(guān)計(jì)劃之間。與攀登計(jì)劃研究項(xiàng)目相比較，它更注重成果的應(yīng)用性，盡可能將技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，并推動(dòng)我國制造業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程；與國家攻關(guān)計(jì)劃相比較，它更注重解決我國制造業(yè)發(fā)展中的關(guān)鍵的共性問題、前瞻性問題和示范性問題。2）現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)成

先進(jìn)制造技術(shù)(AMT Advanced Manufacturing Technology)作為一個(gè)專有名詞至今還沒有一個(gè)明確的、一致公認(rèn)的定義。通過對其內(nèi)涵和特征的研究，目前共同的認(rèn)識(shí)是：先進(jìn)制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造技術(shù)不斷吸收機(jī)械、電子、信息、材料、能源和現(xiàn)代管理等方面的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)的制造全過程，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)，并取得理想技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的制造技術(shù)的總稱。它具有如下一些特點(diǎn)：

從以技術(shù)為中心向以人為中心轉(zhuǎn)變，使技術(shù)的發(fā)展更加符合人類社會(huì)的需要；

從強(qiáng)調(diào)專業(yè)化分工向模糊分工、一專多能轉(zhuǎn)變，使勞動(dòng)者的聰明才智能夠得到充分發(fā)揮；

從金字塔的多層管理結(jié)構(gòu)向扁平的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，減少層次和中間環(huán)節(jié)；

從傳統(tǒng)的順序工作方式向并行工作方式轉(zhuǎn)變，縮短工作周期，提高工作質(zhì)量；

從按照功能劃分部門的固定組織形式向動(dòng)態(tài)的自主管理的小組工作方式轉(zhuǎn)變。

通過對先進(jìn)制造技術(shù)的定義和特點(diǎn)的分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)擁有先進(jìn)制造技術(shù)的絕大部分特點(diǎn)，只不過先進(jìn)制造技術(shù)所涉及的范圍要比現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)大，因此通過對先進(jìn)制造技術(shù)的綜合考察，提出了一個(gè)現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)成模式。在先進(jìn)制造技術(shù)中，現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)在吸收計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的優(yōu)秀成果的基礎(chǔ)上，繼續(xù)推動(dòng)并行工程、虛擬制造、敏捷制造和動(dòng)態(tài)聯(lián)盟的研究工作深入進(jìn)行，并不斷吸收先進(jìn)制造技術(shù)中的成功經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)思想，將它們進(jìn)行推廣應(yīng)用，由此使現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)成為先進(jìn)制造技術(shù)的核心。3）我國現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展策略

在市場競爭的推動(dòng)下，先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展十分迅速，新思想、新概念層出不窮，通過對現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)與先進(jìn)制造技術(shù)關(guān)系的分析，我們認(rèn)為在制定我國現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展策略時(shí)，應(yīng)該注重以人為本的思想，運(yùn)用并行工程的哲理，使各種先進(jìn)制造技術(shù)相互銜接、協(xié)調(diào)發(fā)展，并不斷吸收先進(jìn)制造技術(shù)的成熟成果，為先進(jìn)制造技術(shù)在我國的廣泛應(yīng)用起到促進(jìn)的作用。

目前，在美國并行工程已到了推廣應(yīng)用階段，在虛擬制造方面也有商品化軟件投入市場，在這方面我們存在巨大的差距，主要表現(xiàn)在：研究工作方面，科研經(jīng)費(fèi)緊缺，科研力量分散，科研成果難以推廣應(yīng)用，人才流失嚴(yán)重；企業(yè)方面，企業(yè)的整體素質(zhì)不高，管理工作落后，科研能力薄弱，當(dāng)面臨國際競爭時(shí)大多難以為繼，很難在現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)方面花費(fèi)過多，而且受企業(yè)人員素質(zhì)的制約，一些先進(jìn)的技術(shù)還不易取得立竿見影的效果，這些都挫傷了企業(yè)應(yīng)用先進(jìn)制造技術(shù)的熱情；國家政策方面，雖然國家對制造業(yè)十分重視，但是，由于我國當(dāng)前正處在改革過程中，多種機(jī)制同時(shí)運(yùn)行，多方利益難以協(xié)調(diào)，在資金使用上往往顧此失彼，而且國家財(cái)政困難，也難以使用重金支持現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的研究。

綜上所述，發(fā)展我國的現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)應(yīng)該以企業(yè)的需求為動(dòng)力，通過政府的政策和計(jì)劃的協(xié)調(diào)，繼續(xù)深入開展并行工程、虛擬制造、敏捷制造和綠色制造的研究與應(yīng)用，并利用分布式網(wǎng)絡(luò)化研究中心，組織各地區(qū)的科研力量，集中突破與現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)密切相關(guān)的如STEP標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用、CORBA規(guī)范的推廣、企業(yè)過程重構(gòu)理論的研究等具有重大戰(zhàn)略意義的理論研究工作，逐步使現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)成為我國制造業(yè)的靈魂。

第五篇：先進(jìn)制造技術(shù)

一、簡述機(jī)械制造業(yè)的變革及挑戰(zhàn)。（10分）機(jī)械制造業(yè)的變革：

面對越來越激烈的國際市 場競爭，我國機(jī)械制造業(yè)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。我們在技術(shù)上已經(jīng)落后，加上資金不足，資源短缺，以及管理體制和周圍環(huán)境還存在許多問題，需耍改進(jìn)和完善，這些 都給我們迅速趕超世界先進(jìn)水平帶來極大的困難。但另一方面.隨著我國改革的不斷深人，對外開放的不斷擴(kuò)大，為我國機(jī)械制造業(yè)的振興和發(fā)展提供了前所未有的 良好條件機(jī)械制造業(yè)作為一個(gè)傳統(tǒng)的領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)展了很多年，積累了不少理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但隨著社會(huì)的發(fā)展，人們的生活水平日益提高，各個(gè)方面的個(gè)性化需求越加強(qiáng)烈。作為已經(jīng)深入到各行各業(yè)并已成為基礎(chǔ)工業(yè)的機(jī)械制造業(yè)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢可以概括為：（1）機(jī)械制造自動(dòng)化。（2）精密工程。（3）傳統(tǒng)加工方法的改進(jìn)與非傳統(tǒng)加工方法的發(fā)展。機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)始終是機(jī)械制造中最活躍的一個(gè)研究領(lǐng)域，也是制造企業(yè)提高生產(chǎn)率和贏得市場競爭的主要手段。

一、集成化

計(jì)算機(jī)集成制造（CIMS）被認(rèn)為是21世紀(jì)制造企業(yè)的主要生產(chǎn)方式。CIMS作為一個(gè)由若干個(gè)相互聯(lián)系的部分（分系統(tǒng)）組成，通常可劃分為5部分：

1.工程技術(shù)信息分系統(tǒng)

2.管理信息分系統(tǒng)（MIS）3.制造自動(dòng)化分系統(tǒng)（MAS）

4． 質(zhì)量信息分系

5． 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫分系統(tǒng)（Network & DB）

二、智能化

智能制造系統(tǒng)可被理解為由智能機(jī)械和人類專家共同組成的人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，該系統(tǒng)在制造過程中能進(jìn)行智能活動(dòng)，如分析、推理、判斷、構(gòu)思、決策等。在智能系統(tǒng)中，“智能”主要體現(xiàn)在系統(tǒng)具有極好的“軟”特性（適應(yīng)性和友好性）。

三、敏捷化 敏捷制造是以競爭力和信譽(yù)度為基礎(chǔ)，選擇合作者組成虛擬公司，分工合作，為同一目標(biāo)共同努力來增強(qiáng)整體競爭能力。為了達(dá)到快速應(yīng)變能力，虛擬企業(yè)的建立是關(guān)鍵技術(shù)，其核心是虛擬制造技術(shù)，即敏捷制造是以虛擬制造技術(shù)為基礎(chǔ)的。實(shí)現(xiàn)敏捷制造的技術(shù)基礎(chǔ)包括：

1． 大范圍的通訊基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，要求在全國范圍內(nèi)建立工廠信息網(wǎng)絡(luò)和準(zhǔn)時(shí)信息系統(tǒng)（Just-In-Time-Information）。

2． 柔性化、模塊化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法。3． 高柔性、模塊化、可伸縮的制造系統(tǒng)。4． 為定單而設(shè)計(jì)、制造的生產(chǎn)方式。5． 基于任務(wù)的組織與管理。6． 基于信任的雇傭關(guān)系。

四、虛擬化

虛擬制造”的概念于20世紀(jì)90年代初期提出。虛擬制造以系統(tǒng)建模和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)為基礎(chǔ)，集現(xiàn)代制造工藝、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、信息技術(shù)、并行工程、人工智能、多媒體技術(shù)等高新技術(shù)為一體，是一項(xiàng)由多學(xué)科知識(shí)形成的綜合系統(tǒng)技術(shù)。虛擬制造利用信息技術(shù)、仿真計(jì)算機(jī)技術(shù)對現(xiàn)實(shí)制造活動(dòng)中的人、物、信息及制造過程進(jìn)行全面的仿真，以發(fā)現(xiàn)制造中可能出現(xiàn)的問題，在產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)前就采取預(yù)防的措施，從而達(dá)到產(chǎn)品一次性制造成功，來達(dá)到降低成本、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，增強(qiáng)產(chǎn)品競爭力的目的。

五、清潔化

清潔生產(chǎn)是指：將綜合預(yù)防的環(huán)境戰(zhàn)略，持續(xù)應(yīng)用于生產(chǎn)過程和產(chǎn)品中，以便減少對人類和環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。

清潔生產(chǎn)的兩個(gè)基本目標(biāo)是資源的綜合利用和環(huán)境保護(hù)。對生產(chǎn)過程而言，清潔生產(chǎn)要求滲透到從原材料投入到產(chǎn)出成品的全過程，包括節(jié)約原材料和能源，替代有毒的原材料和短缺資源，二次能源和再生資源的利用，改進(jìn)工藝及設(shè)備，并將一切排放物的數(shù)量與毒性削減在離開生產(chǎn)過程之前。對于產(chǎn)品而言，清潔生產(chǎn)覆蓋構(gòu)成產(chǎn)品整個(gè)生命周期的各個(gè)階段，即從原材料的提取到產(chǎn)品的最終處理，包括產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、包裝、運(yùn)輸、流通、銷售及報(bào)廢等，合理利用資源，并最大限度地減少對人類和環(huán)境的不利影響。

機(jī)械制造業(yè)的挑戰(zhàn)： 面對21世紀(jì)世界經(jīng)濟(jì)一體化的挑戰(zhàn)，機(jī)械制造業(yè)存在的主要問題有以下幾個(gè)方面： 1．合資帶來的憂愁

改革開放以來，我國大量引進(jìn)技術(shù)和技術(shù)裝備使機(jī)械制造業(yè)有了長足的發(fā)展，但也給人們帶來了許多擔(dān)憂.20世紀(jì)90年代以來，大型跨國公司紛紛進(jìn)軍殺入國內(nèi)機(jī)械工業(yè)市場，主要集中在汽車、電工電器、文化辦公設(shè)備、儀器儀表、通用機(jī)械和工程機(jī)械等領(lǐng)域，這幾個(gè)行業(yè)約占機(jī)械工業(yè)外商直接投資金額的80％。存在著許多技術(shù)黑洞

中國的機(jī)械制造業(yè)除了面臨“外敵”之外，自身也存在著諸多問題。整個(gè)工業(yè)制造設(shè)備的骨干都是外國產(chǎn)品，這暴露了我國工業(yè)化的虛弱性。機(jī)械制造業(yè)是一個(gè)國家的脊椎和脊柱，中國今后如果不把腰桿鍛煉硬了，挺直了，那么整個(gè)經(jīng)濟(jì)和國防都是虛弱的。機(jī)械制造業(yè)落后近30年

機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)在我國還處于起步階段，但在歐美等發(fā)達(dá)國家，已經(jīng)成為整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈上重要的一環(huán)，由于其具有對資源的循環(huán)利用、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，在西方發(fā)達(dá)國家應(yīng)用已經(jīng)比較普遍，但在我國機(jī)械市場中，機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展卻遇到了一系列現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)。相比歐美等發(fā)達(dá)國家來說，我國的工程機(jī)械再制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要相對緩慢一些.國家扶持的支點(diǎn)偏離

業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為，技術(shù)黑洞的形成與國家的重視程度、投入密切相關(guān)。國家在過失的二十多年來忽視了發(fā)展機(jī)械行業(yè)，在政策、資金等方面都出現(xiàn)了偏差，從政策方面來看，國家大的政策是在鼓勵(lì)企業(yè)加強(qiáng)對資源的循環(huán)利用，但相關(guān)配套政策規(guī)定的不夠健全，使得工程機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)發(fā)展遭遇了現(xiàn)實(shí)尷尬。如制造產(chǎn)品被歸屬舊件回收，沒有增值稅發(fā)票，不能享受增值稅抵扣政策，也不能減免制造企業(yè)增值稅，這給企業(yè)的發(fā)展帶來較大的阻礙。

綜上所述，機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展方向是將傳統(tǒng)的制造技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)、管理技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)是企業(yè)產(chǎn)品在全生命周期中有關(guān)的組織、經(jīng)營、管理和技術(shù)有機(jī)集成和優(yōu)化運(yùn)行，在企業(yè)產(chǎn)品全生命周期中實(shí)現(xiàn)信息化、智能化、集成優(yōu)化達(dá)到產(chǎn)品上市快、服務(wù)好、質(zhì)量優(yōu)成本低的目的，進(jìn)而提高企業(yè)的柔性、健壯性和敏捷性，是企業(yè)在激烈的市場競爭中立于不敗之地。

二、簡述先進(jìn)制造技術(shù)的定義、特點(diǎn)和發(fā)展趨勢。（10分）定義：先進(jìn)制造技術(shù)(Advanced Manufacturing Technology，簡稱為AMT）是指微電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)給傳統(tǒng)制造技術(shù)帶來的種種變化與新型系統(tǒng)。具體地說，就是指集機(jī)械工程技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)等多種技術(shù)為一體所產(chǎn)生的技術(shù)、設(shè)備和系統(tǒng)的總稱。

特點(diǎn)：1.先進(jìn)制造技術(shù)涉及到產(chǎn)品從市場調(diào)研、產(chǎn)品開發(fā)及工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、加工制造、售后服務(wù)等產(chǎn)品壽命周期的所有內(nèi)容，它的目的是提高制造業(yè)的綜合經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，是面向工業(yè)應(yīng)用的技術(shù)。

2.先進(jìn)制造技術(shù)強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、新材料技術(shù)和現(xiàn)代系統(tǒng)管理技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和生產(chǎn)組織管理、銷售及售后服務(wù)等方面的應(yīng)用。它駕馭生產(chǎn)過程的物質(zhì)流、能量流和信息流，是生產(chǎn)過程的系統(tǒng)工程。

3.80年代以來，隨著全球市場競爭越來越激烈，先進(jìn)制造技術(shù)要求具有世界先進(jìn)水平，它的競爭已經(jīng)從提高勞動(dòng)生產(chǎn)率轉(zhuǎn)變?yōu)橐詴r(shí)間為核心的時(shí)間、成本和質(zhì)量的三要素的競爭，因此它是面向全球競爭的技術(shù)。

4.先進(jìn)制造技術(shù)的最新發(fā)展階段保持了過去制造技術(shù)的有效要素，同時(shí)吸收各種高新技術(shù)成果，滲透到產(chǎn)品生產(chǎn)的所有領(lǐng)域及其全部過程，從而形成了一個(gè)完整的技術(shù)群，具有面向21世紀(jì)新的技術(shù)領(lǐng)域。

發(fā)展趨勢：計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制理論、數(shù)控技術(shù)、機(jī)器人、CAD/CAM技術(shù)、CIM技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等在內(nèi)的信息自動(dòng)化技術(shù)的迅猛發(fā)展，為先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用提供了日益增多的高效能手段。

（一）工業(yè)應(yīng)用的技術(shù)，機(jī)械、電子、信息、材料及能源技術(shù)成果，綜合應(yīng)用于制造過程。

1.數(shù)控技術(shù)（Numerical Control），簡稱數(shù)控（NC），是用數(shù)字量及字符作為加工的指令，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的技術(shù)。服了傳統(tǒng)機(jī)械加工的缺點(diǎn)。

2.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM），是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)依托強(qiáng)大軟件來完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的建模、解算、分析、虛擬模擬、加工模擬、制圖、數(shù)控編程、編制工藝文件等工作。

3.特種加工技術(shù)，尺寸精度、表面粗糙度和某些特殊要求越來越高，工件材料越來越硬，加工表面越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)的加工方法已不能滿足生產(chǎn)的需要，人們探索利用電、磁、聲、光、化學(xué)等能量或?qū)⒍喾N能量組合施加在工件的被加工部位，實(shí)現(xiàn)材料去除、變形、改變性能或被鍍覆等非傳統(tǒng)加工方法，這些方法統(tǒng)稱為特種加工。

（二）制造業(yè)綜合自動(dòng)化，信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、現(xiàn)代企業(yè)管理技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。

1.機(jī)器人技術(shù)，計(jì)算機(jī)控制的可再編程的多功能操作器，又稱工業(yè)機(jī)器人。它能在三維空間內(nèi)完成多種操作。

2.成組技術(shù)，人們用大批量生產(chǎn)的組織形式以高效的生產(chǎn)設(shè)備、高效的工藝技術(shù)去制造單件小批的零件，降低生產(chǎn)成本，成組技術(shù)（Group Technology簡稱GT）就應(yīng)運(yùn)而生。

3.柔性制造系統(tǒng)（FMS-Flexible Manufacturing System），是以計(jì)算機(jī)為控制中心實(shí)現(xiàn)自動(dòng)完成工件的加工、裝卸、運(yùn)輸、管理的系統(tǒng)。它具有在線編程、在線監(jiān)測、修復(fù)、自動(dòng)轉(zhuǎn)換加工產(chǎn)品品種的功能。

柔性制造系統(tǒng)具有：高柔性，在線編程使計(jì)算機(jī)響應(yīng)進(jìn)行控制高自動(dòng)化設(shè)備工作；高效率，合理控制設(shè)備的切削用量實(shí)現(xiàn)高效加工。

（三）系統(tǒng)管理技術(shù)，制造業(yè)綜合自動(dòng)化、過程工業(yè)綜合自動(dòng)化、系統(tǒng)技術(shù)等綜合應(yīng)用于制造全過程，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，獲得理想技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

1.并行工程（Concurrent Engineering），簡稱（CE）是對產(chǎn)品及其設(shè)計(jì)過程和制造過程進(jìn)行并行、集成設(shè)計(jì)的一種系統(tǒng)化工作模式，這種模式使產(chǎn)品開發(fā)人員從一開始就考慮到從概念形成到產(chǎn)品報(bào)廢的全生產(chǎn)周期中的所有因素，包括加工的質(zhì)量、成本、進(jìn)度和產(chǎn)品的技術(shù)性能及使用性能需求等，減少加工制造中可能出現(xiàn)的問題，加速產(chǎn)品開發(fā)過程，縮短開發(fā)周期。

2.虛擬制造（Virtual Manufacturing），簡稱（VM）利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、建模技術(shù)、信息處理技術(shù)、仿真技術(shù)對現(xiàn)實(shí)制造活動(dòng)中的人、物、信息及制造過程進(jìn)行全面的仿真模擬，以發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)或制造中出現(xiàn)的問題，在產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)前就改進(jìn)完成，省略了產(chǎn)品的開發(fā)研制階段，達(dá)到降低設(shè)計(jì)和生產(chǎn)成本，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，增強(qiáng)產(chǎn)品競爭力的目的。

3.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（Computer Integrated Manufacturing Systen），簡稱（CIMS）是在自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)及制造技術(shù)的基礎(chǔ)之上，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)庫，將分散的自動(dòng)化系統(tǒng)有機(jī)的集成起來，完成從原材料采購到產(chǎn)品銷售的一系列生產(chǎn)過程的高效益、高柔性的先進(jìn)制造系統(tǒng)。

三、現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的核心因素及發(fā)展特點(diǎn)有哪些？ 列舉一些主要設(shè)計(jì)技術(shù)方法。（15分）

現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的核心因素：質(zhì)量、時(shí)間和成本。質(zhì)量：滿足用戶功能要求，符合有關(guān)法律、標(biāo)準(zhǔn)和生態(tài)環(huán)境要求，安全性、可靠性、合理壽命，方便使用和維護(hù)保養(yǎng)，用戶培訓(xùn)、質(zhì)量保證和維修服務(wù)。

成本：產(chǎn)品成本、合理利潤、一次性安裝費(fèi)用和經(jīng)常性維修費(fèi)用。時(shí)間：設(shè)計(jì)開發(fā)的周期，供貨的時(shí)間、方式等方面的適應(yīng)能力?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的特點(diǎn)：（1）系統(tǒng)性

強(qiáng)調(diào)用系統(tǒng)的觀點(diǎn)處理設(shè)計(jì)問題。整體上把握涉及對象，考慮對象與人、環(huán)境的聯(lián)系。

（2）動(dòng)態(tài)性

要考慮產(chǎn)品的靜態(tài)特性，和實(shí)際工作狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)特性，考慮與周圍環(huán)境的物資、能量及信息的交互。

（3）創(chuàng)造性

是建立在先進(jìn)的設(shè)計(jì)理論及工具，能充分發(fā)揮設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造性思維，運(yùn)用各種手段和方法，開發(fā)出創(chuàng)造性的產(chǎn)品。

（4）計(jì)算機(jī)化

計(jì)算機(jī)已滲透到產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，充分利用計(jì)算機(jī)的數(shù)值計(jì)算、嚴(yán)密的邏輯思維能力和巨大的信息存儲(chǔ)及處理能力：優(yōu)化設(shè)計(jì)、有限元分析和系統(tǒng)仿真等。

（5）并行化、最優(yōu)化、虛擬化和自動(dòng)化

強(qiáng)調(diào)的是設(shè)計(jì)過程。綜合考慮產(chǎn)品全生命周期中的所有因素，強(qiáng)調(diào)并行設(shè)計(jì)。

在設(shè)計(jì)過程中，用優(yōu)化的理論與技術(shù)，對產(chǎn)品進(jìn)行方案優(yōu)選、結(jié)構(gòu)優(yōu)選和參數(shù)優(yōu)選，達(dá)到整體優(yōu)化。自動(dòng)化主要依靠計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)和自動(dòng)建模技術(shù)。

（6）主動(dòng)性

現(xiàn)代設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)初期，就對產(chǎn)品全生命周期的各種可能做出準(zhǔn)確預(yù)測，減少故障的發(fā)生，體現(xiàn)了主動(dòng)性。

主要設(shè)計(jì)技術(shù)方法：

1.并行設(shè)計(jì)

并行設(shè)計(jì)是一種對產(chǎn)品及其相關(guān)過程(包括設(shè)計(jì)制造過程和相關(guān)的支持過程)進(jìn)行并行和集成設(shè)計(jì)的系統(tǒng)化工作模式。強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品開發(fā)人員一開始就考慮產(chǎn)品從概念設(shè)計(jì)到消亡的整個(gè)生命周期里的所有相關(guān)因素的影響，把一切可能產(chǎn)生的錯(cuò)誤、矛盾和沖突盡可能及早地發(fā)現(xiàn)和解決，以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低產(chǎn)品成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量。

二、虛擬設(shè)計(jì)

在達(dá)到產(chǎn)品并行的目的以后，為了使產(chǎn)品一次設(shè)計(jì)成功，減少反復(fù)，往往會(huì)采用仿真技術(shù)，而對機(jī)電產(chǎn)品模型的建立和仿真又屬于是虛擬設(shè)計(jì)的范疇。虛擬設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)在產(chǎn)品加工制造之前，建立產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)模型，并能對其進(jìn)行修改和評(píng)審，以滿足不同客戶的要求。

三、綠色設(shè)計(jì)

綠色設(shè)計(jì)是指以環(huán)境資源保護(hù)為核心概念的設(shè)計(jì)過程，其基本思想就是在設(shè)計(jì)階段就將環(huán)境因素和預(yù)防污染的措施納人產(chǎn)品設(shè)計(jì)之中，將環(huán)境性能作為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)目標(biāo)和出發(fā)點(diǎn)，力求使產(chǎn)品對環(huán)境的影響為最小。

四、可靠性設(shè)計(jì)

機(jī)電產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)可定義為:產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力?？煽啃栽O(shè)計(jì)是以概率論為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，從統(tǒng)計(jì)學(xué)的角度去觀察偶然事件，并從偶然事件中找出其某些必然發(fā)生的規(guī)律，而這些規(guī)律一般反映了在隨機(jī)變量與隨機(jī)變量發(fā)生的可能性(概率)之間的關(guān)系。

五、智能優(yōu)化設(shè)計(jì)

隨著與機(jī)電一體化相關(guān)技術(shù)不斷的發(fā)展，以及機(jī)電一體化技術(shù)的廣泛使用，我們面臨的將是越來越復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)。解決復(fù)雜系統(tǒng)的出路在于使用智能優(yōu)化的設(shè)計(jì)手段。智能優(yōu)化設(shè)計(jì)突破了傳統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)的局限，它更強(qiáng)調(diào)人工智能在優(yōu)化設(shè)計(jì)中的作用。

六、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

機(jī)械計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，是在一定的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)平臺(tái)上，對所設(shè)計(jì)的機(jī)械零、部件，輸入要達(dá)到的技術(shù)參數(shù)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行強(qiáng)度，剛度，穩(wěn)定性校核，然后輸出標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械圖紙，簡化了大量人工計(jì)算及繪圖，效率比人工提高幾十倍甚至更多。

七、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)

動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)法是在計(jì)算參數(shù)難以準(zhǔn)確確定、設(shè)計(jì)理論和方法帶有經(jīng)驗(yàn)性和類比性時(shí)，根據(jù)施工中反饋的信息和監(jiān)控資料完善設(shè)計(jì)，是一種客觀求實(shí)、準(zhǔn)確安全的設(shè)計(jì)方法。動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)通過建立監(jiān)測系統(tǒng)和信息反饋有利于控制施工安全，并不斷地將現(xiàn)場情況及變化反饋到設(shè)計(jì)單位，以便調(diào)整完善設(shè)計(jì)。

八、模塊化設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)主要是以功能化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，分解現(xiàn)有的產(chǎn)品，在分解中考慮到各個(gè)要素的可行性，從而在早期就預(yù)測到設(shè)計(jì)中可能會(huì)出現(xiàn)的矛盾，提高設(shè)計(jì)的可行性和可靠性，降低產(chǎn)品的成本。

九、計(jì)算仿真設(shè)計(jì)

根據(jù)工程機(jī)械不同的作業(yè)功能，在計(jì)算機(jī)上模擬各種作業(yè)過程，以分析和確定各種狀態(tài)下的作業(yè)參數(shù)，研究工程機(jī)械各系統(tǒng)主要部件的結(jié)構(gòu)合理性，借助數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)等方法預(yù)估工程機(jī)械的作業(yè)效果，從而可大大減少設(shè)計(jì)上的失誤，避免或減少走彎路。

十、人機(jī)學(xué)設(shè)計(jì)

應(yīng)用人體測量學(xué)、人體力學(xué)、勞動(dòng)生理學(xué)、勞動(dòng)心理學(xué)等學(xué)科的研究方法，對人體結(jié)構(gòu)特征和機(jī)能特征進(jìn)行研究，提供人體各部分的尺寸、重量、體表面積、比重、重心以及人體各部分在活動(dòng)時(shí)的相互關(guān)系和可及范圍等人體結(jié)構(gòu)特征參數(shù)；還提供人體各部分的出力范圍、以及動(dòng)作時(shí)的習(xí)慣等人體機(jī)能特征參數(shù)，分析人的視覺、聽覺、觸覺以及膚覺等感覺器官的機(jī)能特性；分析人在各種勞動(dòng)時(shí)的生理變化、能量消耗、疲勞機(jī)理以及人對各種勞動(dòng)負(fù)荷的適應(yīng)能力；探討人在工作中影響心理狀態(tài)的因素以及心理因素對工作效率的影響等。

十一、摩擦學(xué)設(shè)計(jì)

摩擦學(xué)是研究相對運(yùn)動(dòng)的作用表面間的摩擦、潤滑和磨損，以及三者間相互關(guān)系的理論與應(yīng)用的一門邊緣摩擦學(xué)系統(tǒng)過程研究學(xué)科。

十二、疲勞設(shè)計(jì) 疲勞就是材料、零件和構(gòu)件在循環(huán)加載下，在某點(diǎn)或某些點(diǎn)產(chǎn)生局部的永久性損傷，并在一定循環(huán)次數(shù)后形成裂紋、或使裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展直到完全斷裂的現(xiàn)象。

十三、反求設(shè)計(jì)

反求設(shè)計(jì)（也稱逆向設(shè)計(jì)），是指設(shè)計(jì)師對產(chǎn)品實(shí)物樣件表面進(jìn)行數(shù)字化處理(數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理)，并利用可實(shí)現(xiàn)逆向三維造型設(shè)計(jì)的軟件來重新構(gòu)造實(shí)物的CAD模型(曲面模型重構(gòu))，并進(jìn)一步用CAD/CAE／CAM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分析、再設(shè)計(jì)、數(shù)控編程、數(shù)控加工的過程。

十四、無障礙設(shè)計(jì)

無障礙設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)，一切有關(guān)人類衣食住行的公共空間環(huán)境以及各類建筑設(shè)施、設(shè)備的規(guī)劃設(shè)計(jì)，都必須充分考慮具有不同程度生理傷殘缺陷者和正?；顒?dòng)能力衰退者（如殘疾人、老年人）群眾的使用需求，配備能夠應(yīng)答、滿足這些需求的服務(wù)功能與裝置，營造一個(gè)充滿愛與關(guān)懷、切實(shí)保障人類安全、方便、舒適的現(xiàn)代生活環(huán)境。

十五、共用性設(shè)計(jì)

共用性設(shè)計(jì)UD(Universal Design)是指，在商業(yè)利潤的前提下河現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)條件下，產(chǎn)品（廣義的，包括器具﹑環(huán)境﹑系統(tǒng)和過程等）的設(shè)計(jì)盡可能使不同能力的使用者（例如殘疾人﹑老年人等），在不同的外界條件下能夠安全﹑舒適地使用的一種設(shè)計(jì)過程。

十六、有限元法

以電子計(jì)算機(jī)為工具的一種現(xiàn)代數(shù)值計(jì)算方法。它不僅能用于工程中復(fù)雜的非線行問題、非穩(wěn)態(tài)問題的求解, 還可用于工程設(shè)計(jì)中進(jìn)行復(fù)雜結(jié)構(gòu)的靜態(tài)和動(dòng)力分析, 并能準(zhǔn)確地計(jì)算形狀復(fù)雜零件的應(yīng)力分布和變形, 成為復(fù)雜零件強(qiáng)度和剛度計(jì)算的有力分析工具。

十七、機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的觀點(diǎn),研究內(nèi)外系統(tǒng)和各子系統(tǒng)之間的相互關(guān)系,通過各子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作,取長補(bǔ)短來實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)最佳的總功能。

十八、機(jī)械動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)

根據(jù)產(chǎn)品的動(dòng)載工況,以及對產(chǎn)品提出的動(dòng)態(tài)性能要求與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,按動(dòng)力學(xué)方法進(jìn)行分析計(jì)算、優(yōu)化與試驗(yàn)、并反復(fù)進(jìn)行的一種設(shè)計(jì)方法。

十九、工業(yè)藝術(shù)造型設(shè)計(jì)

在保證產(chǎn)品實(shí)用功能的前提下,用藝術(shù)手段按照美學(xué)法則對工業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行造型活動(dòng),對工業(yè)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)尺寸、體面形態(tài)、色彩、材質(zhì)、線條、裝飾及人際關(guān)系等因素進(jìn)行有機(jī)的綜合處理,從而設(shè)計(jì)出優(yōu)質(zhì)美觀的產(chǎn)品造型。

四、簡述超高速加工技術(shù)和超精密加工技術(shù)所涉及的主要關(guān)鍵技術(shù)問題有哪些？（20分）

超高速加工技術(shù)：超高速加工技術(shù)是指采用超硬材料刀具和磨具，利用能可靠地實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)的高精度、高自動(dòng)化和高柔性的制造設(shè)備，以提高切削速度來達(dá)到提高材料切除率、加工精度和加工質(zhì)量的先進(jìn)加工技術(shù)。

超高速加工技術(shù)的特征：切削力低、熱變形小、材料切除率高、高精度、減少工序。

超高速加工技術(shù)主要包括：超高速切削與磨削機(jī)理研究，超高速主軸單元制造技術(shù)，超高速進(jìn)給單元制造技術(shù)，超高速加工用刀具與磨具制造技術(shù)，超高速加工在線自動(dòng)檢測與控制技術(shù)等。

超精密加工技術(shù)當(dāng)前是指被加工零件的制造公差為0.30~0.03um，表面粗糙度值為Ra0.03~0.005um的加工。實(shí)現(xiàn)這些加工所采用的工藝方法和技術(shù)措施，則稱為超精密加工技術(shù)。

超精密加工技術(shù)主要包括：超精密加工的機(jī)理研究，超精密加工的設(shè)備制造技術(shù)研究，超精密加工工具及刃磨技術(shù)研究，超精密測量技術(shù)和誤差補(bǔ)償技術(shù)研究，超精密加工工作環(huán)境條件研究。

五、非傳統(tǒng)加工技術(shù)主要有哪些種類？ 非傳統(tǒng)加工技術(shù)的主要特點(diǎn)有哪些？（10分）非傳統(tǒng)加工亦稱為“特種加工”或“現(xiàn)代加工方法”，泛指用電能、熱能、光能、電化學(xué)能、化學(xué)能、聲能及特殊機(jī)械能等能量達(dá)到去除或增加材料的加工方法，從而實(shí)現(xiàn)材料被去除、變形、改變性能或被鍍覆等。

非傳統(tǒng)加工技術(shù)主要種類：化學(xué)加工(CHM)、電化學(xué)加工(ECM)、電化學(xué)機(jī)械加工(ECMM)、電火花加工(EDM)、電接觸加工(RHM)、超聲波加工(USM)、激光束加工(LBM)、離子束加工(IBM)、電子束加工(EBM)、等離子體加工(PAM)、電液加工(EHM)、磨料流加工(AFM)、磨料噴射加工(AJM)、液體噴射加工(HDM)及各類復(fù)合加工等。非傳統(tǒng)加工技術(shù)的主要特點(diǎn)

1、與加工對象的機(jī)械性能無關(guān)，有些加工方法，如激光加工、電火花加工、等離子弧加工、電化學(xué)加工等，是利用熱能、化學(xué)能、電化學(xué)能等，這些加工方法與工

2、非接觸加工，不一定需要工具，有的雖使用工具，但與工件不接觸，因此，工件不承受大的作用力，工具硬度可低于工件硬度，故使剛性極低元件及彈性元件得以加工。

3、微細(xì)加工，工件表面質(zhì)量高，有些特種加工，如超聲、電化學(xué)、水噴射、磨料流等，加工余量都是微細(xì)進(jìn)行，故不僅可加工尺寸微小的孔或狹縫，還能獲得高精度、極低粗糙度的加工表面。

4、不存在加工中的機(jī)械應(yīng)變或大面積的熱應(yīng)變，可獲得較低的表面粗糙度，其熱應(yīng)力、殘余應(yīng)力、冷作硬化等均比較小，尺寸穩(wěn)定性好。

5、兩種或兩種以上的不同類型的能量可相互組合形成新的復(fù)合加工，其綜合加工效果明顯，且便于推廣使用。

6、特種加工對簡化加工工藝、變革新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及零件結(jié)構(gòu)工藝性等產(chǎn)生積極的影響。

六、簡述快速原型制造技術(shù)工作原理、其優(yōu)點(diǎn)是什么？主要類型有哪些？（15分）

RP 技術(shù)的基本原理是：將計(jì)算機(jī)內(nèi)的三維數(shù)據(jù)模型進(jìn)行分層切片得到各層截面的輪廓數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)據(jù)此信息控制激光器（或噴嘴）有選擇性地?zé)Y(jié)一層接一層的粉末材料（或固化一層又一層的液態(tài)光敏樹脂，或切割一層又一層的片狀材料，或噴射一層又一層的熱熔材料或粘合劑）形成一系列具有一個(gè)微小厚度的片狀實(shí)體，再采用熔結(jié)、聚合、粘結(jié)等手段使其逐層堆積成一體，便可以制造出所設(shè)計(jì)的新產(chǎn)品樣件、模型或模具，簡單描述就是 “分層制造，逐層疊加” 類似于積分過程。如下圖：

快速原型制造技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：

1.從制造角度出發(fā)，減少設(shè)計(jì)、加工、檢查的工具，不需要任何刀具，模具及工裝卡具的情況下，可將任意復(fù)雜形狀的設(shè)計(jì)方案快速轉(zhuǎn)換為三維的實(shí)體模型或樣件。

2.從市場和用戶角度出發(fā)，減少風(fēng)險(xiǎn)，可實(shí)時(shí)地根據(jù)市場需求低成本地改變產(chǎn)品。模型或樣件可直接用于新產(chǎn)品設(shè)計(jì)驗(yàn)證、功能驗(yàn)證、外觀驗(yàn)證、工程分析、市場訂貨以及企業(yè)的決策等，非常有利于早找錯(cuò)早修改早優(yōu)化，提高了新產(chǎn)品開發(fā)的一次成功率，縮短了開發(fā)周期，降低了研發(fā)成本。

3.從設(shè)計(jì)和工程的角度出發(fā)，快速、準(zhǔn)確、以及制造復(fù)雜模型。

4.結(jié)合CAD/CAM 技術(shù)、激光技術(shù)、計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、精密伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及新材料技術(shù)。

主要類型為

（1）立體印刷技術(shù)（SLA）

SLA（Stereo lithograghy Apparatus)法，其工藝原理是：從最底層開始，激光在光敏樹脂表面掃描，在掃描過程中，激光的曝光量超過樹脂固化所需的閾值能量的地方才會(huì)發(fā)生聚合反應(yīng)形成固態(tài)。

（2）選擇性激光燒結(jié)（SLS）

SLS（Selective laser sintering)是利用激光所提供的能量有選擇性地融化熱塑性塑料以形成三維零件。

（3）熔融沉積成型（FDM）

FDM（Fused Deposition Modeling)是利用熱塑性細(xì)絲在移動(dòng)頭中進(jìn)行熔化，熔化后的材料在移動(dòng)的過程中被擠壓出來堆積零件。

（4）層壓物體制造技術(shù)（LOM）

LOM（Laminated Object Manufacturing)是通過逐層激光剪切薄紙材料制造零件的一種技術(shù)。

七、先進(jìn)制造生產(chǎn)模式有哪些主要特點(diǎn)？主要的先進(jìn)制造生產(chǎn)模式有哪些？（10分）

先進(jìn)制造模式的先進(jìn)性表現(xiàn)在企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)合理、管理手段得當(dāng)、制造技術(shù)領(lǐng)先、市場反應(yīng)快、客戶滿意度高、單位產(chǎn)品成本低等諸多方面。

主要特點(diǎn)：通過對現(xiàn)代各種先進(jìn)制造模式的研究分析，可以總結(jié)出它們具有如下幾個(gè)特點(diǎn)。(1)綜合性：是技術(shù)、管理方法和人的有效綜合和集成。(2)普適性：其概念、哲理和結(jié)構(gòu)，適用于不同企業(yè)，其核心思想和觀念具有普遍指導(dǎo)意義。(3)協(xié)同性：強(qiáng)調(diào)人一機(jī)協(xié)同、人一人協(xié)同因素的重要性，技術(shù)和管理是兩個(gè)平行推進(jìn)的車輪。(4)動(dòng)態(tài)性：與社會(huì)及其生產(chǎn)力發(fā)展水平相適應(yīng)的動(dòng)態(tài)發(fā)展過程。

柔性生產(chǎn)模式

由英國莫林斯（Molins）公司首次提出的柔性生產(chǎn)模式，在20世紀(jì)70年代末得到推廣應(yīng)用。該模式主要依靠有高度柔性的以計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床為主的制造設(shè)備來實(shí)現(xiàn)多品種小批量的生產(chǎn)，以增強(qiáng)制造業(yè)的靈活性和應(yīng)變能力，可縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，提高設(shè)備使用效率和員工勞動(dòng)生產(chǎn)率且改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量。智能制造模式該模式是在制造生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，應(yīng)用智能制造技術(shù)和系統(tǒng)，以一種高度柔性和高度集成的方式，通過計(jì)算機(jī)模擬專家的智能活動(dòng)，進(jìn)行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策，以便取代或延伸制造過程中人的部分腦力勞動(dòng)，并對人類專家的制造智能進(jìn)行了完善、繼承和發(fā)展。因智能制造可實(shí)現(xiàn)決策自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)“制造智能”和制造技術(shù)的“智能化”，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)制造生產(chǎn)的信息化和自動(dòng)化。

敏捷制造模式產(chǎn)生于20世紀(jì)80年代后期的敏捷制造模式與虛擬制造生產(chǎn)模式一起被美國政府作為具有劃時(shí)代意義的“21世紀(jì)制造企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略”。該模式是將柔性制造的先進(jìn)技術(shù)、熟練掌握的生產(chǎn)技能、有素質(zhì)的勞動(dòng)力，以及促進(jìn)企業(yè)內(nèi)部和企業(yè)之間的靈活管理三者集成在一起，利用信息技術(shù)對千變?nèi)f化的市場機(jī)遇做出快速響應(yīng)，最大限度地滿足顧客的要求。這種模式促進(jìn)了傳統(tǒng)的制造業(yè)發(fā)生根本性變化，以因特網(wǎng)為代表的信息技術(shù)導(dǎo)致制造企業(yè)的管理體制和生產(chǎn)模式發(fā)生根本變化。敏捷制造生產(chǎn)模式的新概念和新理論不斷出現(xiàn)，推動(dòng)著制造科學(xué)發(fā)展，例如分形制造、生物制造、全球制造、全能制造和智能制造等新概念的問世。

高效快速重組生產(chǎn)系統(tǒng)模式該模式是在對柔性生產(chǎn)、精益生產(chǎn)和敏捷制造這三種制造生產(chǎn)模式的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行比較、綜合和創(chuàng)新之后，于1995年提出的，目前已開始推廣應(yīng)用。高效快速重組生產(chǎn)系統(tǒng)模式是上述三種模式的理論和實(shí)踐在更高層次上的有機(jī)集成生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征是對市場的靈活快速反應(yīng)的制造資源的有效集成。

虛擬制造生產(chǎn)模式

虛擬制造生產(chǎn)模式是利用制造過程計(jì)算機(jī)模擬和仿真來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和研制的模式，即在計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)的制造技術(shù)。它將從根本上改變設(shè)計(jì)、試制、修改設(shè)計(jì)、規(guī)模生產(chǎn)的傳統(tǒng)制造模式。在產(chǎn)品真正制造出來之前，首先應(yīng)在虛擬制造環(huán)境中完成軟產(chǎn)品原型（Soft Prototype），代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硬樣品（Hard Prototype）進(jìn)行試驗(yàn)，對其性能進(jìn)行了預(yù)測和評(píng)估，從而大大縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造周期、降低產(chǎn)品開發(fā)成本，提高其快速響應(yīng)市場變化的能力，以便更可靠地決策產(chǎn)品研制，更經(jīng)濟(jì)地投入、更有效地組織生產(chǎn)，從而實(shí)現(xiàn)制造系統(tǒng)全面最優(yōu)的制造生產(chǎn)模式。

極端制造模式

制造技術(shù)正在從常規(guī)制造、傳統(tǒng)制造向非常規(guī)制造及極端制造發(fā)展，因而出現(xiàn)了極端制造模式。極端制造是指在極端條件或環(huán)境下，制造極端尺度或極高功能的器件和功能系統(tǒng)。當(dāng)前，極端制造已成為制造技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域，極端制造集中表現(xiàn)在微細(xì)制造、超精密制造、巨系統(tǒng)制造和強(qiáng)場（如強(qiáng)能量場）制造，例如：制造空天飛行器、超常規(guī)動(dòng)力裝備、超大型冶金和石油化工裝備等極大尺寸和極強(qiáng)功能的重大裝備，制造微納電子器件、微納光機(jī)電系統(tǒng)等極小尺度和極高精度的產(chǎn)品。

綠色制造模式

綠色制造是綜合運(yùn)用生物技術(shù)、“綠色化學(xué)”、信息技術(shù)和環(huán)境科學(xué)等方面的成果，使制造過程中沒有或極少產(chǎn)生廢料和污染物的工藝或制造系統(tǒng)的綜合集成生態(tài)型制造技術(shù)。綠色制造模式是實(shí)現(xiàn)制造業(yè)可持續(xù)長遠(yuǎn)發(fā)展的制造模式。

綠色制造主要體現(xiàn)在：

（1）綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)：使產(chǎn)品在生命周期內(nèi)都符合環(huán)保、健康、能耗低、資源利用率高的要求。

（2）綠色生產(chǎn)過程：在整個(gè)制造過程，對環(huán)境負(fù)面影響最小，廢棄物和有害物質(zhì)的排放最小，資源利用效率最高。綠色制造技術(shù)主要包含了綠色資源、綠色生產(chǎn)過程和綠色產(chǎn)品三方面的內(nèi)容。

（3）產(chǎn)品的回收和循環(huán)再利用：如生態(tài)工廠的循環(huán)式制造技術(shù)。它主要包括生產(chǎn)系統(tǒng)工廠－－致力于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和材料處理、加工及裝配等階段，恢復(fù)系統(tǒng)工廠－－對產(chǎn)品（材料使用）生命周期結(jié)束時(shí)的材料處理循環(huán)再利用。

八、現(xiàn)代化機(jī)械制造系統(tǒng)自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)主要有哪些？（10分）現(xiàn)代化機(jī)械制造系統(tǒng)自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)主要有：

一、制造自動(dòng)化系統(tǒng)開放式智能體系結(jié)構(gòu)

目標(biāo)是使制造系統(tǒng)具備自組織和并行作用的能力，充分利用分布式計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，使制造自動(dòng)化向柔性化、集成化、智能化和全球化方向發(fā)展。

二、智能4M系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)的研究

智能4M系統(tǒng)就是將建模(Modeling)、加工(Manufacturing)、測量(Measuring)、機(jī)器人操作(Manipulation)四者一體化的智能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息共享，促進(jìn)建模、加工、測量、裝夾、操作的一體化，其目的是實(shí)現(xiàn)快速制造、快速檢測、快速響應(yīng)和快速重組。

三、制造自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)化理論與調(diào)度方法

制造系統(tǒng)是一類離散事件動(dòng)態(tài)系統(tǒng)(Discrete Event Dynamic System，DEDS)，其物流、信息流以及各種資源的規(guī)則、調(diào)度和控制等有獨(dú)特的要求。對這類系統(tǒng)的更精確的描述、分析和控制，需要在離散事件動(dòng)態(tài)系統(tǒng)理論方面進(jìn)一步突破。同時(shí)，由于實(shí)現(xiàn)各種先進(jìn)的制造哲理和管理策略，如虛擬企業(yè)、敏捷制造、精益生產(chǎn)、準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)等，作為先進(jìn)制造模式賴以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)之一，生產(chǎn)組織與過程優(yōu)化中決策調(diào)度的成功與否對上述目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)有著最為直接的影響。

四、面向制造自動(dòng)化的虛擬制造技術(shù)研究

虛擬制造關(guān)鍵技術(shù)的研究可分為四個(gè)層次，即：虛擬制造哲理研究、虛擬制造技術(shù)層、虛擬制造原型系統(tǒng)層，虛擬制造集成開發(fā)平臺(tái)層。虛擬制造哲理的研究為制造企業(yè)敏捷制造提供指導(dǎo)思路，在信息集成基礎(chǔ)上，通過組織管理、技術(shù)、資源和人機(jī)集成實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的開發(fā)過程的集成。

五、CAD／CAPP／CAM一體化技術(shù)的研究

CAD／CAPP／CAM 一體化是一項(xiàng)綜合性的高新技術(shù)，當(dāng)前正朝著集成化、智能化，可視化和標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展．主要研究內(nèi)容有：CAD系統(tǒng)面向產(chǎn)品的整個(gè)生命周期，充分考慮產(chǎn)品信息的繼承性，滿足并行設(shè)計(jì)的要求，CAD與產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化相結(jié)合，產(chǎn)品模型的可轉(zhuǎn)換性，面向全國乃至全球的產(chǎn)品信息編碼系統(tǒng)等方面的研究：具有很好的可移植性和自組織性的軟件系統(tǒng)、智能化CAD系統(tǒng)的研究，虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)技術(shù)的研究．CAD／CAPP／CAM一體化技術(shù)一個(gè)重要研究內(nèi)容就是CAPP技術(shù)的研究，主要有；基于并行工程的CAPP技術(shù)；虛擬制造模式下CAPP技術(shù)：基于PDM的CAD／CAPP/CAM集成系統(tǒng)；面向CIMS／CAPP集成開發(fā)平臺(tái)等。

六、面向制造自動(dòng)化的數(shù)控技術(shù)的研究

數(shù)控技術(shù)是自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)及關(guān)鍵單元技術(shù)，又是精密、高效、高可靠性加工技術(shù)的支撐，它正朝著集成化和實(shí)用化方向發(fā)展。對數(shù)控技術(shù)的研究與開發(fā)重點(diǎn)是：開放性結(jié)

構(gòu)系統(tǒng)的發(fā)展，采用新元件、新工藝不斷改善和擴(kuò)展以高精、高速、高效為代表的功，改善和發(fā)展伺服技術(shù)，采用通信技術(shù)，研制開發(fā)超精數(shù)控系統(tǒng)等。

七、柔性制造技術(shù)和智能制造技術(shù)的研究

柔性制造系統(tǒng)的理論和技術(shù)所涉及領(lǐng)域很廣，主要包括：生產(chǎn)調(diào)度理論與算法的研究，主要涉及數(shù)學(xué)規(guī)劃、圖論、對策論、排隊(duì)論、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法、Petri網(wǎng)理論等應(yīng)用數(shù)學(xué) 理論及方法；計(jì)算機(jī)通信及數(shù)據(jù)庫技術(shù)的研究；計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的研究；生產(chǎn)組織及控制模式理論和技術(shù)的研究，主要涉及動(dòng)態(tài)邏輯單元重構(gòu)理論、多黑板結(jié)構(gòu)模型的智能單元控

制理論、系統(tǒng)擾動(dòng)及再調(diào)度理論和技術(shù)、JIT技術(shù)、開放式體系結(jié)構(gòu)等；制造資源控制管理理論和技術(shù)的研究，主要涉及刀具管理理論及技術(shù)、加工設(shè)備的實(shí)時(shí)調(diào)度技術(shù)、物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)如AGV、立體倉庫等的控制技術(shù)。

八、機(jī)器人化制造技術(shù)的研究

機(jī)器人是一種高度柔性化的自動(dòng)化設(shè)備，未來的典型制造工廠將是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制的包含多個(gè)機(jī)器人加工單元的分布式自主制造系統(tǒng)，工業(yè)機(jī)器人(IR)、智能加工中心(IMC)、坐標(biāo)測量機(jī)(CMM)、自動(dòng)導(dǎo)引小車(AGV)均被視為“智能機(jī)器”，這些智能機(jī)器依據(jù)不同的要求有機(jī)地組成機(jī)器人化制造單元，實(shí)現(xiàn)多元化產(chǎn)品生產(chǎn)。

九、先進(jìn)制造智能傳感與檢測的研究

智能傳感與檢測研究主要包括智能傳感器、智能傳感和檢測技術(shù)以及光纖傳感技術(shù)等方面的研究。

智能傳感器主要功能為：感知環(huán)境條件的變化，并進(jìn)行相應(yīng)補(bǔ)充，通過雙向通信，以一種可以理解和接受的格式及執(zhí)行機(jī)構(gòu)或控制器等與其他系統(tǒng)連接，對白身進(jìn)行檢測式診斷，實(shí)現(xiàn)智能決策。

光纖傳感技術(shù)主要研究內(nèi)容為：光波調(diào)制原理、調(diào)制光波信號(hào)檢測技術(shù)、多傳感器復(fù)用技術(shù)、多傳感器網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)、光纖傳感技術(shù)與光纖通信技術(shù)的結(jié)合原理和方法等。