第一篇：先進制造技術(shù)產(chǎn)生的背景

先進制造技術(shù)產(chǎn)生的背景

（天津理工大學(xué) 機械工程學(xué)院，天津）

摘 要：先進制造技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展有其自身的社會經(jīng)濟、科學(xué)技術(shù)以及可持續(xù)發(fā)展的根源和背景。社會經(jīng)濟發(fā)展的需要以及科學(xué)技術(shù)的進步，尤其是微電子技術(shù)、光電子技術(shù)、計算機技術(shù)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，推動制造技術(shù)發(fā)生著巨大而深刻的變革。

關(guān)鍵詞：先進制造技術(shù)；社會經(jīng)濟；科學(xué)技術(shù)；可持續(xù)發(fā)展；背景

Abstract: Advanced manufacturing technical generation and development has the source and background of its own social economic, science and technology and sustainable development.The demand of social economic development and the advancement of science and technology, especially the microelectronics technology, optoelectronic technology, computer technology has been widely applied, promote manufacturing technology having huge and profound changes.Keywords: Advanced manufacturing technology;social economic;science and technology;sustainable developmen;background

一、前言

傳統(tǒng)的機械制造已有很久的歷史，它對人類的生產(chǎn)和物質(zhì)文明起了極大的作用。但隨著科學(xué)技術(shù)和社會的發(fā)展，傳統(tǒng)的制造技術(shù)面臨著巨大的壓力：

(1)供貨方面的壓力——由于新興國家和地區(qū)，特別是環(huán)太平洋的國家和地區(qū)經(jīng)濟的迅速發(fā)展而加入到競爭行列，使得原來的世界市場份額分配格局不再維持，因而出現(xiàn)了重新分配國家市場份額的激烈競爭。

(2)用戶方面的壓力——隨著社會的進步，人們對產(chǎn)品多樣化的需求，因而產(chǎn)品的批量越來越小。用戶對產(chǎn)品的要求越來越高，多變的型號、低的價格、高的質(zhì)量、按期交貨和良好的服務(wù)等等。

(3)社會方面的壓力——人類要求一個更加安全和舒適的生存環(huán)境，因此無污染和無公害的綠色產(chǎn)品和清潔制造的呼聲日益高漲。

(4)技術(shù)進步方面的壓力——由于新技術(shù)的迅速出現(xiàn)，使得產(chǎn)品技術(shù)越來越復(fù)雜，產(chǎn)品的開發(fā)周期越來越長，而產(chǎn)品的生命周期則越來越短。

隨著社會的發(fā)展與新科學(xué)技術(shù)的產(chǎn)生，傳統(tǒng)的制造技術(shù)在巨大的壓力下逐步向先進制造技術(shù)轉(zhuǎn)變。

二、先進制造技術(shù)的提出

先進制造技術(shù)作為一個專用名詞出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代末，美國根據(jù)本國制造業(yè)面臨的挑戰(zhàn)和機遇，對其制造業(yè)存在的問題進行深刻的反省，為了加強其制造業(yè)的競爭力和促進國民經(jīng)濟的增長而提出來的，并得到充分重視。同時，以計算機為中心的新一代信息技術(shù)的發(fā)展，推動了制造技術(shù)的飛躍發(fā)展，逐步形成了先進制造技術(shù)的概念。

先進制造技術(shù)是在現(xiàn)代制造戰(zhàn)略的指導(dǎo)下，集制造技術(shù)、電子技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)、能源技術(shù)、材料科學(xué)以及現(xiàn)代管理技術(shù)等眾多技術(shù)的交叉、融合和滲透而發(fā)展起來的，涉及到制造業(yè)中的產(chǎn)品設(shè)計、加工裝配、檢驗測試、經(jīng)營管理、市場營銷等產(chǎn)品生命周期的全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)，提高對動態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭能力的一項綜合性技術(shù)，它是制造業(yè)為了適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)環(huán)境及市場的動態(tài)變化，在傳統(tǒng)制造技術(shù)基礎(chǔ)上通過不斷吸收科學(xué)技術(shù)的最新成果而逐漸發(fā)展起來的一個新興技術(shù)群。

三、先進制造技術(shù)產(chǎn)生背景

先進制造技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展有其自身的社會經(jīng)濟、科學(xué)技術(shù)以及可持續(xù)發(fā)展的根源和背景。

1.社會經(jīng)濟發(fā)展背景

近20多年來，市場環(huán)境發(fā)生了巨大的變化，一方面表現(xiàn)為消費需求日趨主題化、個性化和多樣化，消費行為更具有選擇性，傳統(tǒng)的相對穩(wěn)定的市場變成動態(tài)多變的市場，產(chǎn)品更新日益加快。生產(chǎn)模式則朝著多品種、小批量、單件化、柔性化、生產(chǎn)周期大幅度縮短等方面發(fā)展；另一方面全球性產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐加快。制造業(yè)的進步和發(fā)展，使更多的國家參與到世界經(jīng)濟發(fā)展中，形成全球性的大市場，生產(chǎn)能力在世界范圍內(nèi)迅速提高和擴散并形成全球性的激烈競爭格局，經(jīng)濟全球化正在將越來越多的國家?guī)нM世界經(jīng)濟范圍，隨著生產(chǎn)力的國際擴散，產(chǎn)業(yè)之間和產(chǎn)業(yè)內(nèi)部的國際分工已成為一股不可阻擋的發(fā)展趨勢。制造商著眼于全球市場激烈競爭的同時，著力于實力與信譽基礎(chǔ)上的合作和協(xié)作。

此外，制造業(yè)核心要素（質(zhì)量、成本、生產(chǎn)率）的內(nèi)涵發(fā)生了深刻的變化，具體表現(xiàn)為：（1）產(chǎn)品質(zhì)量觀發(fā)生了變化，現(xiàn)代質(zhì)量觀主要是指全面滿足用戶的程度，即不斷跟上用戶要求和及時響應(yīng)市場的變化，在適當(dāng)?shù)臅r間、適當(dāng)?shù)牡攸c滿足用戶的功能需求和非功能需求。（2）產(chǎn)品的成本不僅僅指制造成本，還包括用戶使用成本、維護成本以及社會環(huán)境成本。（3）快速響應(yīng)市場，滿足已有和潛在顧客需求，獲得更多定單，主動適應(yīng)市場，引導(dǎo)市場，快速開發(fā)產(chǎn)品，是贏得競爭，獲取最大利潤企業(yè)成敗的關(guān)鍵。產(chǎn)品質(zhì)量、成本(價格)和時間(生產(chǎn)率)已成為增加企業(yè)競爭力的三個決定性因素。

2.科學(xué)技術(shù)發(fā)展背景

傳統(tǒng)的機械制造是各種機械制造方法和過程的總稱，以機械制造中的加工工藝問題為研究對象的一門應(yīng)用技術(shù)學(xué)科。制造業(yè)從20世紀(jì)初開始逐漸走上科學(xué)發(fā)展的道路。近30年來，制造業(yè)不斷吸取機械、電子、信息、材料、能源以及現(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、制造、檢測、管理、售后服務(wù)等生產(chǎn)制造的全過程，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，取得了理想技術(shù)經(jīng)濟效果。與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，先進制造技術(shù)具有下列顯著的特點：

(1)以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高產(chǎn)品對動態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭力為目標(biāo)；

(2)不局限于制造工藝，而是覆蓋市場分析、產(chǎn)品設(shè)計、加工和裝配、銷售、維修、服務(wù)，以及回收再生的全過程；

(3)強調(diào)技術(shù)、人、管理和信息的四維集成，不僅涉及到物質(zhì)流和能量流，還涉及到信息流和知識流。(4)更加重視制造過程組織和管理的合理化和革新，它是硬件、軟件、人與組織的系統(tǒng)集成。

伴隨科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)發(fā)展而產(chǎn)生的高新技術(shù)，在推動傳統(tǒng)機械制造向先進制造技術(shù)轉(zhuǎn)變的同時，極大地促進了制造技術(shù)在宏觀和微觀（超精密加工）兩個方向上蓬勃發(fā)展，企業(yè)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)和國際互聯(lián)網(wǎng)得廣泛應(yīng)用，急劇地改變了現(xiàn)代制造業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式、生產(chǎn)工藝和設(shè)備及生產(chǎn)組織體系，使現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展為技術(shù)密集、知識密集型產(chǎn)業(yè)成為主宰制造業(yè)的決定性因素

3.可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略

工業(yè)經(jīng)濟時代，制造技術(shù)一味追求經(jīng)濟的高速增長，無暇顧及資源和生態(tài)環(huán)境。工業(yè)排放廢棄物的大量增加，能源的巨大消耗，使人類生存的地球生態(tài)環(huán)境日趨惡化。在經(jīng)歷一系列全球性生態(tài)環(huán)境問題帶來的影響和痛苦之后，人們不得不積極反思和總結(jié)傳統(tǒng)經(jīng)濟發(fā)展模式中的矛盾，探索新的發(fā)展戰(zhàn)略，從而達成共識即發(fā)展是一個多目標(biāo)函數(shù)，除經(jīng)濟增長外，還需要考慮到整個社會的協(xié)調(diào)，要考慮人們生活質(zhì)量的提高。從而領(lǐng)悟到了新的發(fā)展觀——可持續(xù)發(fā)展觀。

世界環(huán)境與發(fā)展委員會（WCED）于1987年向聯(lián)合國42屆大會遞交的報告《我們共同的未來》正式提出了“可持續(xù)發(fā)展”的思路，其定義是：既滿足當(dāng)代人的需求，有不對子孫后代滿足其需要之生存環(huán)境構(gòu)成危害的發(fā)展。世界資源研究所于1992年對可持續(xù)發(fā)展給出了更簡潔明確的定義：即建立極少產(chǎn)生廢料和污染物的工藝或技術(shù)系統(tǒng)。

先進制造技術(shù)應(yīng)是基于“可持續(xù)發(fā)展”戰(zhàn)略的。當(dāng)代人在創(chuàng)造和追求發(fā)展和消費的時候，不能以犧牲今后幾代人的利益為代價，而是依靠科技進步，建立極少產(chǎn)生廢料和污染物的工藝或技術(shù)系統(tǒng)，實現(xiàn)可持續(xù)長遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃；社會經(jīng)濟發(fā)展模式應(yīng)由粗放經(jīng)營、掠奪式開發(fā)向集約型、可持續(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)變。

鑒于上述社會經(jīng)濟、科學(xué)技術(shù)，以及環(huán)境資源保護的歷史背景下，各國政府和企業(yè)界都在尋求對策，以獲取全球范圍內(nèi)競爭優(yōu)勢，傳統(tǒng)的制造技術(shù)以變得越來越不適應(yīng)當(dāng)今快速變化的形勢，而先進的制造技術(shù)在制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用，使人們正在或已經(jīng)擺脫傳統(tǒng)觀念的束縛，使人類跨入制造業(yè)的新紀(jì)元。參考文獻：

1.吳良芹.先進制造技術(shù)及其發(fā)展.機械制造與自動化，2008,08（01）.2.楊叔子，吳波，李斌.先進制造技術(shù)及其發(fā)展趨勢.機械工程學(xué)報,2003（10）3.向大學(xué).先進制造技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向,2011,06 4.朱政紅，時曉蕾.21世紀(jì)先進制造技術(shù)的發(fā)展概況.工具技術(shù),2009,43(03)5.趙曉東.先進制造技術(shù)在我國發(fā)展?fàn)顩r的分析.裝備制造技術(shù),2010,02 6.顧新建，李曉.先進制造技術(shù)的發(fā)展趨勢.電子機械工程,2003,（19）1：1-5 7.宋天虎.先進制造技術(shù)的發(fā)展與未來.中國機械工程,1998,（9）4：2-6 8.王隆太.先進制造技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社，2003 9.陳志偉.先進制造技術(shù)與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略.常州師范專科學(xué)校學(xué)報,2003,21(4)

第二篇：先進制造技術(shù)產(chǎn)生的背景

天津理工大學(xué)

題目：先進制造技術(shù)產(chǎn)生的技術(shù)背景

學(xué)院： 機械工程學(xué)院 專業(yè)：機械制造及其自動化 學(xué)號： 153108301 姓名： 陳春城 教師： 牛興華 日期： 2015.12.21

先進制造技術(shù)產(chǎn)生的技術(shù)背景

陳春城

（天津理工大學(xué) 機械工程學(xué)院）

摘 要：近30 年來,隨著科學(xué)技術(shù)的進步,微電子技術(shù)、光電子技術(shù)、計算機技術(shù)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用,社會環(huán)境因素也發(fā)生了很大變化,這些都推動了傳統(tǒng)機械制造向先進制造技術(shù)轉(zhuǎn)變。目前,傳統(tǒng)制造技術(shù)已進入了一個巨大的變革時期。關(guān)鍵詞：先進制造技術(shù)；技術(shù)背景；綠色制造

Abstract：Recent 30 years, improvement of science and technology microelectronics technology, optoelectronic technology and computer technology have been widely applied.Also, great change has happened in social environment.All of these factors have pushed the transition from traditional mechanical manufacturing to advanced manufacturing technology.So far, traditional manufacturing technology has entered into the age of tremendous innovation.Key words: Advanced manufacturing technology;Technology background;Green manufacturing

一、前言

傳統(tǒng)的機械制造已有很久的歷史,它對人類的生產(chǎn)和物質(zhì)文明起了極大的作用。但隨著技術(shù)和社會的發(fā)展，傳統(tǒng)的制造技術(shù)面臨著巨大的壓力:(1)供貨方面的壓力

由于新興國家和地區(qū),特別是環(huán)太平洋的國家和地區(qū)經(jīng)濟的迅速發(fā)展而加入到競爭行列,使得原來的世界市場份額分配格局不再維持,因而出現(xiàn)了重新分配國家市場份額的激烈競爭。(2)用戶方面的壓力

隨著社會的進步,人們對產(chǎn)品多樣化的需求,因而產(chǎn)品的批量越來越小。用戶對產(chǎn)品的要求越來越高,多變的型號、低的價格、高的質(zhì)量、按期交貨和良好的服務(wù)等等。(3)社會方面的壓力

人類要求一個更加安全和舒適的生存環(huán)境,因此無污染和無公害的綠色產(chǎn)品和清潔制造的呼聲日益高漲。(4)技術(shù)進步方面的壓力

由于新技術(shù)的迅速出現(xiàn),使得產(chǎn)品技術(shù)越來越復(fù)雜,產(chǎn)品的開發(fā)周期越來越長,而產(chǎn)品的生命周期則越來越短。

隨著社會的發(fā)展與新科學(xué)技術(shù)的產(chǎn)生，傳統(tǒng)的制造技術(shù)在巨大的壓力下逐步向先進制造技術(shù)轉(zhuǎn)變。先進制造技術(shù)的提出和發(fā)展有其深刻的技術(shù)背景和社會背景。

二、社會發(fā)展的需求的牽引

隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的提高，市場環(huán)境發(fā)生了巨大變化：一方面表現(xiàn)為消費者需求日趨主體化、個性化和多樣化，另一方面則是制造廠商之間著眼于全球市場的激烈競爭。制造業(yè)面對一個變化迅速且無法預(yù)料的買方市場、企業(yè)的競爭優(yōu)勢已由成本、質(zhì)量、服務(wù)發(fā)展為時間。時間的概念原指按合同及時交貨．現(xiàn)逐漸演變?yōu)榭s短新產(chǎn)品開發(fā)時問，即對市場變化的快速反應(yīng)能力。因此，先進制造技術(shù)體系中，很多是針對市場快速反應(yīng)能力提出來的。具體由社會發(fā)展的變化如下幾點：(1)傳統(tǒng)市場變成動態(tài)多變市場

傳統(tǒng)的相對穩(wěn)定的市場變成動態(tài)多變的市場,產(chǎn)品生命周期不斷縮短,產(chǎn)品更新日益加快。產(chǎn)品質(zhì)量、成本(價格)和時間(交貨期)已成為增加企業(yè)競爭力的三個決定性因素。生產(chǎn)模式則朝著多品種、小批量、單件化、柔性化、生產(chǎn)周期大幅度縮短等方面發(fā)展。(2)逐漸形成全球性的大市場

制造業(yè)的進步和發(fā)展,使更多的國家參與到世界經(jīng)濟發(fā)展中,形成全球性的大市場。傳統(tǒng)的管理、生產(chǎn)方式、組織結(jié)構(gòu)和決策準(zhǔn)則都在經(jīng)歷新的變化。生產(chǎn)能力在世界范圍內(nèi)迅速提高和擴散并形成全球性的激烈競爭格局,市場經(jīng)濟化正在將越來越多的國家?guī)нM世界經(jīng)濟范圍,隨著生產(chǎn)力的國際擴散,產(chǎn)業(yè)之間和產(chǎn)業(yè)內(nèi)部的國際分工已成為一股不可阻擋的發(fā)展趨勢。由以上幾點可以看出，社會發(fā)展的需求牽引著傳統(tǒng)機械制造向先進制造技術(shù)轉(zhuǎn)變。

三、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展推動著制造業(yè)的轉(zhuǎn)變

傳統(tǒng)的機械制造是以機械制造中的加工工藝問題為研究對象的一門應(yīng)用技術(shù)學(xué)科。它是各種機械制造方法和過程的總稱。它是結(jié)合生產(chǎn)實際,利用各種基礎(chǔ)理論知識,為數(shù)學(xué)、物理、力學(xué)、機械原理和金屬切削原理等進行分析對比,找出客觀規(guī)律,解決生產(chǎn)制造工藝問題的學(xué)科。

傳統(tǒng)的機械制造具有一定的局限性,表現(xiàn)在以下方面:(1)傳統(tǒng)機械制造局限在加工工藝范圍,主要解決產(chǎn)品在制造過程的一些問題,如原材料、毛坯制造、機械加工(熱處理)、機器裝配等,學(xué)科單一。

(2)傳統(tǒng)機械制造的一些問題都是圍繞著企業(yè)的生產(chǎn)類型的不同而展開的。也就是受“批量法則”的制約。企業(yè)分成為大批大量生產(chǎn)的企業(yè)、成批生產(chǎn)的企業(yè)和單件、小批生產(chǎn)的企業(yè)。不同生產(chǎn)類型的企業(yè),它們在設(shè)計、制造和管理方面有著不同的特點,也是說它們的生產(chǎn)手段取決于生產(chǎn)類型。

(3)傳統(tǒng)機械制造比較多的注意先進的或能力齊全的機床和設(shè)備,而對于生產(chǎn)的組織與管理、組織與技術(shù)、人的創(chuàng)造性和人的作用等注意不夠。

(4)傳統(tǒng)機械制造的研究都是從產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率和成本三方面出發(fā)的,而對市場的競爭考慮較少以及如何盡快向市場提供產(chǎn)品、縮短生產(chǎn)周期和交貨期注意不夠。

由于傳統(tǒng)制造技術(shù)存在著上述的各方面問題, 已經(jīng)不適應(yīng)當(dāng)今制造技術(shù)發(fā)展的要求。近30年來,隨著科學(xué)技術(shù)的進步,微電子技術(shù)、光電子技術(shù)、計算機技術(shù)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用,這些新技術(shù)的產(chǎn)生和應(yīng)用推動了傳統(tǒng)機械制造向先進制造技術(shù)轉(zhuǎn)變。先進制造技術(shù)就是制造業(yè)不斷吸取機械、電子、信息、材料、能源以及現(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、制造、檢測、管理、售后服務(wù)等生產(chǎn)制造的全過程,實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)。

在眾多的現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，有的已經(jīng)相當(dāng)成熟，如計算機輔助設(shè)計／制造／-V藝設(shè)計／I程(CAD／CAM／CAPP／CAE)和計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)等；有的是近幾年才開始研究的，如并行工程(CE)、虛擬現(xiàn)實制造(VM)、企業(yè)資源計劃(ERP)和智能制造(IM)等；還有的則是剛剛提出研究設(shè)想的系統(tǒng)，如網(wǎng)絡(luò)合作制造(Network Collaborative Manufacturing)、合并制造(HM)、生物制造(BM，Biological Manufacturing)、綠色制造(GM，Green Manufacturing)、遙遠(yuǎn)制造(RM)、可重構(gòu)制造系統(tǒng)(RCMS)、全球制造(Global Manufacturing)和下一代制造系統(tǒng)(NGMS，Next Generation Manufacturing System)等。

四、可持續(xù)發(fā)展將成為制造業(yè)的重要特征 隨著環(huán)境的日趨惡化與資源的匱乏，綠色產(chǎn)品、綠色設(shè)計和綠色制造等新概念和新方法便在這遍及全球的浪潮中應(yīng)運而生，在當(dāng)今社會綠色制造業(yè)顯得越來越重要，它將是21世紀(jì)制造業(yè)的重要特征。

在先進制造技術(shù)中，綠色制造是一個綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式，其目標(biāo)是使得產(chǎn)品從設(shè)計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個產(chǎn)品生命周期中，對環(huán)境的影響為零或者極小，資源消耗盡可能小，并使企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益協(xié)調(diào)優(yōu)化。人類社會的發(fā)展必將走向人類社會與自然界的和諧。人與人類社會本質(zhì)上也是自然世界的一個部分，部分不能脫離整體，更不能對抗與破環(huán)整體。人類必須從各方面促使人與人類社會同自然界和諧一致，制造技術(shù)也不能例外。保護環(huán)境，就是保護生產(chǎn)力；改善環(huán)境，就是發(fā)展生產(chǎn)力。每發(fā)展與采用一項新技術(shù)時，必須充分考慮可持續(xù)發(fā)展，計及環(huán)境文明。制造必然要走向“綠色”制造。

參考文獻：

1．陳志偉.先進制造技術(shù)與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略.常州師范?？茖W(xué)校學(xué)報，2003,21(4)2．朱政紅，時曉蕾.21世界先進制造技術(shù)的發(fā)展概況.工具技術(shù) 2009年第43卷No3 3．王秀彥，費仁元.先進制造技術(shù)的發(fā)展趨勢綜述.鍛壓機械，1/2002 4．張伯鵬，汪勁松，鄭力等.先進制造技術(shù)基礎(chǔ)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.中國機械工程，1997年第8卷第2期

5．熊文平，孫宗禹.先進制造技術(shù)及其發(fā)展趨勢.機械研究與應(yīng)用，2003（9）第16卷第3期

6．楊叔子，吳波，李斌.先進制造技術(shù)及其發(fā)展趨勢.機械工程學(xué)報，2003（10）第39卷第10期

7．楊叔子，吳波，李斌.再論先進制造技術(shù)及其發(fā)展趨勢.機械工程學(xué)報，2006（1）第42卷第1期

8．范榮鑫，左繼成.先進機械制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢.機械設(shè)計與制造，2003（04）-0116-03

第三篇：先進制造技術(shù)

先進制造技術(shù)

定義:先進制造技術(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、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)乃至回收的全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高對動態(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: 1.動態(tài)性2.廣泛性3.實用性4.集成性5.系統(tǒng)性6.高效靈活性7.先進性

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)計技術(shù)（2）先進制造工藝技術(shù)（3）自動化技術(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

自動化技術(shù)

制造技術(shù)的自動化包括產(chǎn)品設(shè)計自動化、企業(yè)管理自動化、加工過程自動化和質(zhì)量控制過程自動化。制造系統(tǒng)的自動化 突出特點是采用信息技術(shù)，實現(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)已成為制造自動化研究中熱點問題；

2）更加注重研究制造自動化系統(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）制造過程的計劃和調(diào)度研究十分活躍，實用化的成果不多；

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、物料運儲裝置和計算機控制系統(tǒng)組成的自動化制造系統(tǒng),它包括多個柔性制造單元,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：（柔性和自動化）

（1）適應(yīng)市場需求，以利于多品種、中小批量生產(chǎn)。

（2）提高機床利用率，縮減輔助時間，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）提高自動化水平，以利于提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低勞動強度、改善生產(chǎn)環(huán)境。柔性制造系統(tǒng)一般由三個子系統(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)）、互補形式（串聯(lián)）和混合形式（并串聯(lián)）三種。常見的物料存儲裝置有立體倉庫、水平回轉(zhuǎn)型自動料架、垂直回轉(zhuǎn)型自動料架和緩沖料架。柔性制造系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)流,實質(zhì)上就是信息的流動.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.計算機集成制造

定義:基于企業(yè)資源的一種先進制造模式是計算機集成制造系統(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分為四個功能分系統(tǒng)和兩個支撐分系統(tǒng)。

四個功能系統(tǒng): 1）工程設(shè)計自動化分系統(tǒng)

2）管理信息分系統(tǒng)（MIS）

3）CIMS制造自動化分系統(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.使這些要求在實際生產(chǎn)的各環(huán)節(jié)得到實現(xiàn)。兩個支撐分系統(tǒng): 計算機網(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算機存儲器上形成的、能為多個用戶共享的、與應(yīng)用程序彼此獨立的一組相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。

先進制造工藝技術(shù)

特點: 具有優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、潔凈和靈活五個方面的顯著特點 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主要有：

①不是主要依靠機械能，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急劇熔化和氣化，并產(chǎn)生很強的沖擊波，使被熔化的物質(zhì)爆炸式地噴濺來實現(xiàn)材料去除地加工技術(shù)。

基本原理和特點：利用光能經(jīng)過透鏡聚焦后達到很高的能量密度，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：微米級

亞微米級

納米級

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：（1）可以制造任意復(fù)雜的三維幾何實體，不受傳統(tǒng)機械加工中刀具無法達到某些型面的限制。

（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 超高速切削機床 電主軸采用陶瓷滾動球軸承 磁懸浮軸承

PDM技術(shù)的發(fā)展可以分為以下三個階段：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

第四篇：先進制造技術(shù)

簡述先進制造技術(shù)及其現(xiàn)代

集成制造系統(tǒng)

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

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

1先進制造技術(shù)概述

先進制造技術(shù)是系統(tǒng)的工程技術(shù)，可以劃分為三個層次和四個大類。三個層次：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、機械加工等基礎(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)。這是運用信息技術(shù) 和系統(tǒng)管理技術(shù)，對上述兩個層次進行技術(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）、獨立制造島（AMI）、計算機集 成制造系統(tǒng)（CIMS）等。四個大類：一是現(xiàn)代設(shè)計技術(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，制定方案 并使方案付諸實施的技術(shù)。它是門多學(xué)科、多專業(yè)相互交叉的綜合性很強的基礎(chǔ)技術(shù)。現(xiàn)代 設(shè)計技術(shù)主要包括：現(xiàn)代設(shè)計方法，設(shè)計自動化技術(shù)，工業(yè)設(shè)計技術(shù)等；二是先進制造工藝技術(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)；三是制造自動化技術(shù)，其中包括數(shù)控技術(shù)、工業(yè)機器人技術(shù)、柔性制造技術(shù)、計 算機集成制造技術(shù)、傳感技術(shù)、自動檢測及信號識別技術(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)于先進制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)。2先進制造技術(shù)的內(nèi)涵

目前對先進制造技術(shù)尚沒有一個明確的、一致公認(rèn)的定義，經(jīng)過近年來對發(fā)展先進制造 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、加工、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)乃至回收的制造全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高對動 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 先進制造技術(shù)的特點

先進制造技術(shù)最重要的特點在于，它是一項面向工業(yè)應(yīng)用，具有很強實用性的新技術(shù)。與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，先進制造技術(shù)更具有系統(tǒng)性、集成性、廣泛性、高精度性。先進制造 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)計技術(shù)、自動化 技術(shù)、系統(tǒng)管理技術(shù)等。先進制造技術(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)生了一系列先進的制造模式，并能 實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)。先進制造技術(shù)主要有如下特征：

1）系統(tǒng)性 由于計算機技術(shù)，信息技術(shù)，傳感技術(shù)，自動化技術(shù)，和先進管理等等技術(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，而先進制造技術(shù)貫穿了從生產(chǎn)設(shè)計，加工制造到產(chǎn)品銷售及使用維修的整個過程，“成為市場——設(shè)計開發(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，獨立相互界限分明。而先進制造技術(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）動態(tài)性 先進制造技術(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）實用性 先進制造技術(shù)的發(fā)展是針對某一具體的制造要而發(fā)展起來的先進實用技術(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)是計算機集成制造系統(tǒng)新的發(fā)展階段，在繼承計算機集成制造系統(tǒng)優(yōu)秀成果的基礎(chǔ)上，它不斷吸收先進制造技術(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)、自動化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)進行有機地結(jié)合，通過計算機技術(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)有機集成和優(yōu)化運行，在企業(yè)產(chǎn)品全生命周期中實現(xiàn)信息化、智能化、集成優(yōu)化，達到產(chǎn)品上市快、服務(wù)好、質(zhì)量優(yōu)、成本低的目的，進而提高企業(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，早期的計算機集成制造系統(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展，除了信息集成外，還實現(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)該介于國家攀登計劃和國家攻關(guān)計劃之間。與攀登計劃研究項目相比較，它更注重成果的應(yīng)用性，盡可能將技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，并推動我國制造業(yè)的現(xiàn)代化進程；與國家攻關(guān)計劃相比較，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

先進制造技術(shù)(AMT Advanced Manufacturing Technology)作為一個專有名詞至今還沒有一個明確的、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)識是：先進制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造技術(shù)不斷吸收機械、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、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)的制造全過程，以實現(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)濟效果的制造技術(shù)的總稱。它具有如下一些特點：

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的需要；

從強調(diào)專業(yè)化分工向模糊分工、一專多能轉(zhuǎn)變，使勞動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態(tài)的自主管理的小組工作方式轉(zhuǎn)變。

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

在市場競爭的推動下，先進制造技術(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，應(yīng)該注重以人為本的思想，運用并行工程的哲理，使各種先進制造技術(shù)相互銜接、協(xié)調(diào)發(fā)展，并不斷吸收先進制造技術(shù)的成熟成果，為先進制造技術(shù)在我國的廣泛應(yīng)用起到促進的作用。

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)面臨國際競爭時大多難以為繼，很難在現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)方面花費過多，而且受企業(yè)人員素質(zhì)的制約，一些先進的技術(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，多種機制同時運行，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)的需求為動力，通過政府的政策和計劃的協(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：先進制造技術(shù)

一、簡述機械制造業(yè)的變革及挑戰(zhàn)。（10分）機械制造業(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，需耍改進和完善，這些 都給我們迅速趕超世界先進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，對外開放的不斷擴大，為我國機械制造業(yè)的振興和發(fā)展提供了前所未有的 良好條件機械制造業(yè)作為一個傳統(tǒng)的領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)展了很多年，積累了不少理論和實踐經(jīng)驗，但隨著社會的發(fā)展，人們的生活水平日益提高，各個方面的個性化需求越加強烈。作為已經(jīng)深入到各行各業(yè)并已成為基礎(chǔ)工業(yè)的機械制造業(yè)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。機械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢可以概括為：（1）機械制造自動化。（2）精密工程。（3）傳統(tǒng)加工方法的改進與非傳統(tǒng)加工方法的發(fā)展。機械制造自動化技術(shù)始終是機械制造中最活躍的一個研究領(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

計算機集成制造（CIMS）被認(rèn)為是21世紀(jì)制造企業(yè)的主要生產(chǎn)方式。CIMS作為一個由若干個相互聯(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.制造自動化分系統(tǒng)（MAS）

4． 質(zhì)量信息分系

5． 計算機網(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械和人類專家共同組成的人機一體化智能系統(tǒng)，該系統(tǒng)在制造過程中能進行智能活動，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)共同努力來增強整體競爭能力。為了達到快速應(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)時信息系統(tǒng)（Just-In-Time-Information）。

2． 柔性化、模塊化的產(chǎn)品設(shè)計方法。3． 高柔性、模塊化、可伸縮的制造系統(tǒng)。4． 為定單而設(shè)計、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)建模和計算機仿真技術(shù)為基礎(chǔ)，集現(xiàn)代制造工藝、計算機圖形學(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，是一項由多學(xué)科知識形成的綜合系統(tǒng)技術(shù)。虛擬制造利用信息技術(shù)、仿真計算機技術(shù)對現(xiàn)實制造活動中的人、物、信息及制造過程進行全面的仿真，以發(fā)現(xiàn)制造中可能出現(xiàn)的問題，在產(chǎn)品實際生產(chǎn)前就采取預(yù)防的措施，從而達到產(chǎn)品一次性制造成功，來達到降低成本、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，增強產(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。

清潔生產(chǎn)的兩個基本目標(biāo)是資源的綜合利用和環(huán)境保護。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)品整個生命周期的各個階段，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、生產(chǎn)、包裝、運輸、流通、銷售及報廢等，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。

機械制造業(yè)的挑戰(zhàn)： 面對21世紀(jì)世界經(jīng)濟一體化的挑戰(zhàn)，機械制造業(yè)存在的主要問題有以下幾個方面： 1．合資帶來的憂愁

改革開放以來，我國大量引進技術(shù)和技術(shù)裝備使機械制造業(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軍殺入國內(nèi)機械工業(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、通用機械和工程機械等領(lǐng)域，這幾個行業(yè)約占機械工業(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。機械制造業(yè)是一個國家的脊椎和脊柱，中國今后如果不把腰桿鍛煉硬了，挺直了，那么整個經(jīng)濟和國防都是虛弱的。機械制造業(yè)落后近30年

機械制造產(chǎn)業(yè)在我國還處于起步階段，但在歐美等發(fā)達國家，已經(jīng)成為整個產(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、性價比高等優(yōu)點，在西方發(fā)達國家應(yīng)用已經(jīng)比較普遍，但在我國機械市場中，機械制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展卻遇到了一系列現(xiàn)實挑戰(zhàn)。相比歐美等發(fā)達國家來說，我國的工程機械再制造產(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企業(yè)加強對資源的循環(huán)利用，但相關(guān)配套政策規(guī)定的不夠健全，使得工程機械制造產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)發(fā)展遭遇了現(xiàn)實尷尬。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)、自動化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)進行有機的結(jié)合，通過計算機技術(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)有機集成和優(yōu)化運行，在企業(yè)產(chǎn)品全生命周期中實現(xiàn)信息化、智能化、集成優(yōu)化達到產(chǎn)品上市快、服務(wù)好、質(zhì)量優(yōu)成本低的目的，進而提高企業(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、簡述先進制造技術(shù)的定義、特點和發(fā)展趨勢。（10分）定義：先進制造技術(shù)(Advanced Manufacturing Technology，簡稱為AMT）是指微電子技術(shù)、自動化技術(shù)、信息技術(shù)等先進技術(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，就是指集機械工程技術(shù)、電子技術(shù)、自動化技術(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：1.先進制造技術(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、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)濟效益和社會效益，是面向工業(yè)應(yīng)用的技術(shù)。

2.先進制造技術(shù)強調(diào)計算機技術(shù)、信息技術(shù)、傳感技術(shù)、自動化技術(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、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，先進制造技術(shù)要求具有世界先進水平，它的競爭已經(jīng)從提高勞動生產(chǎn)率轉(zhuǎn)變?yōu)橐詴r間為核心的時間、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：計算機技術(shù)、自動控制理論、數(shù)控技術(shù)、機器人、CAD/CAM技術(shù)、CIM技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等在內(nèi)的信息自動化技術(shù)的迅猛發(fā)展，為先進制造技術(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，實現(xiàn)自動控制的技術(shù)。服了傳統(tǒng)機械加工的缺點。

2.計算機輔助設(shè)計與制造（CAD/CAM），是計算機輔助設(shè)計依托強大軟件來完成產(chǎn)品設(shè)計中的建模、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)綜合自動化，信息技術(shù)、自動化技術(shù)、現(xiàn)代企業(yè)管理技術(shù)的有機結(jié)合。

1.機器人技術(shù)，計算機控制的可再編程的多功能操作器，又稱工業(yè)機器人。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)運而生。

3.柔性制造系統(tǒng)（FMS-Flexible Manufacturing System），是以計算機為控制中心實現(xiàn)自動完成工件的加工、裝卸、運輸、管理的系統(tǒng)。它具有在線編程、在線監(jiān)測、修復(fù)、自動轉(zhuǎn)換加工產(chǎn)品品種的功能。

柔性制造系統(tǒng)具有：高柔性，在線編程使計算機響應(yīng)進行控制高自動化設(shè)備工作；高效率，合理控制設(shè)備的切削用量實現(xiàn)高效加工。

（三）系統(tǒng)管理技術(shù)，制造業(yè)綜合自動化、過程工業(yè)綜合自動化、系統(tǒng)技術(shù)等綜合應(yīng)用于制造全過程，實現(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)濟效果。

1.并行工程（Concurrent Engineering），簡稱（CE）是對產(chǎn)品及其設(shè)計過程和制造過程進行并行、集成設(shè)計的一種系統(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）利用計算機技術(shù)、建模技術(shù)、信息處理技術(shù)、仿真技術(shù)對現(xiàn)實制造活動中的人、物、信息及制造過程進行全面的仿真模擬，以發(fā)現(xiàn)設(shè)計或制造中出現(xiàn)的問題，在產(chǎn)品實際生產(chǎn)前就改進完成，省略了產(chǎn)品的開發(fā)研制階段，達到降低設(shè)計和生產(chǎn)成本，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，增強產(chǎn)品競爭力的目的。

3.計算機集成制造系統(tǒng)（Computer Integrated Manufacturing Systen），簡稱（CIMS）是在自動化技術(shù)、信息技術(shù)及制造技術(shù)的基礎(chǔ)之上，通過計算機網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)庫，將分散的自動化系統(tǒng)有機的集成起來，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、高柔性的先進制造系統(tǒng)。

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

現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的核心因素：質(zhì)量、時間和成本。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、一次性安裝費用和經(jīng)常性維修費用。時間：設(shè)計開發(fā)的周期，供貨的時間、方式等方面的適應(yīng)能力?，F(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的特點：（1）系統(tǒng)性

強調(diào)用系統(tǒng)的觀點處理設(shè)計問題。整體上把握涉及對象，考慮對象與人、環(huán)境的聯(lián)系。

（2）動態(tài)性

要考慮產(chǎn)品的靜態(tài)特性，和實際工作狀態(tài)下的動態(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

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

（4）計算機化

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

（5）并行化、最優(yōu)化、虛擬化和自動化

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

在設(shè)計過程中，用優(yōu)化的理論與技術(shù)，對產(chǎn)品進行方案優(yōu)選、結(jié)構(gòu)優(yōu)選和參數(shù)優(yōu)選，達到整體優(yōu)化。自動化主要依靠計算機輔助設(shè)計技術(shù)和自動建模技術(shù)。

（6）主動性

現(xiàn)代設(shè)計在設(shè)計初期，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)了主動性。

主要設(shè)計技術(shù)方法：

1.并行設(shè)計

并行設(shè)計是一種對產(chǎn)品及其相關(guān)過程(包括設(shè)計制造過程和相關(guān)的支持過程)進行并行和集成設(shè)計的系統(tǒng)化工作模式。強調(diào)產(chǎn)品開發(fā)人員一開始就考慮產(chǎn)品從概念設(shè)計到消亡的整個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

在達到產(chǎn)品并行的目的以后，為了使產(chǎn)品一次設(shè)計成功，減少反復(fù)，往往會采用仿真技術(shù)，而對機電產(chǎn)品模型的建立和仿真又屬于是虛擬設(shè)計的范疇。虛擬設(shè)計能實現(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，并能對其進行修改和評審，以滿足不同客戶的要求。

三、綠色設(shè)計

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

四、可靠性設(shè)計

機電產(chǎn)品的可靠性設(shè)計可定義為:產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力?？煽啃栽O(shè)計是以概率論為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，從統(tǒng)計學(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變量與隨機變量發(fā)生的可能性(概率)之間的關(guān)系。

五、智能優(yōu)化設(shè)計

隨著與機電一體化相關(guān)技術(shù)不斷的發(fā)展，以及機電一體化技術(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)計手段。智能優(yōu)化設(shè)計突破了傳統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計的局限，它更強調(diào)人工智能在優(yōu)化設(shè)計中的作用。

六、計算機輔助設(shè)計

機械計算機輔助設(shè)計，是在一定的計算機輔助設(shè)計平臺上，對所設(shè)計的機械零、部件，輸入要達到的技術(shù)參數(shù)，由計算機進行強度，剛度，穩(wěn)定性校核，然后輸出標(biāo)準(zhǔn)的機械圖紙，簡化了大量人工計算及繪圖，效率比人工提高幾十倍甚至更多。

七、動態(tài)設(shè)計

動態(tài)設(shè)計法是在計算參數(shù)難以準(zhǔn)確確定、設(shè)計理論和方法帶有經(jīng)驗性和類比性時，根據(jù)施工中反饋的信息和監(jiān)控資料完善設(shè)計，是一種客觀求實、準(zhǔn)確安全的設(shè)計方法。動態(tài)設(shè)計通過建立監(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)計單位，以便調(diào)整完善設(shè)計。

八、模塊化設(shè)計

結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計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要素的可行性，從而在早期就預(yù)測到設(shè)計中可能會出現(xiàn)的矛盾，提高設(shè)計的可行性和可靠性，降低產(chǎn)品的成本。

九、計算仿真設(shè)計

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

十、人機學(xué)設(shè)計

應(yīng)用人體測量學(xué)、人體力學(xué)、勞動生理學(xué)、勞動心理學(xué)等學(xué)科的研究方法，對人體結(jié)構(gòu)特征和機能特征進行研究，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時的相互關(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、以及動作時的習(xí)慣等人體機能特征參數(shù)，分析人的視覺、聽覺、觸覺以及膚覺等感覺器官的機能特性；分析人在各種勞動時的生理變化、能量消耗、疲勞機理以及人對各種勞動負(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

摩擦學(xué)是研究相對運動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 疲勞就是材料、零件和構(gòu)件在循環(huán)加載下，在某點或某些點產(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、或使裂紋進一步擴展直到完全斷裂的現(xiàn)象。

十三、反求設(shè)計

反求設(shè)計（也稱逆向設(shè)計），是指設(shè)計師對產(chǎn)品實物樣件表面進行數(shù)字化處理(數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理)，并利用可實現(xiàn)逆向三維造型設(shè)計的軟件來重新構(gòu)造實物的CAD模型(曲面模型重構(gòu))，并進一步用CAD/CAE／CAM系統(tǒng)實現(xiàn)分析、再設(shè)計、數(shù)控編程、數(shù)控加工的過程。

十四、無障礙設(shè)計

無障礙設(shè)計強調(diào)在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展的現(xiàn)代社會，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，都必須充分考慮具有不同程度生理傷殘缺陷者和正?；顒幽芰λネ苏撸ㄈ鐨埣踩?、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，營造一個充滿愛與關(guān)懷、切實保障人類安全、方便、舒適的現(xiàn)代生活環(huán)境。

十五、共用性設(shè)計

共用性設(shè)計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)計過程。

十六、有限元法

以電子計算機為工具的一種現(xiàn)代數(shù)值計算方法。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)計中進行復(fù)雜結(jié)構(gòu)的靜態(tài)和動力分析, 并能準(zhǔn)確地計算形狀復(fù)雜零件的應(yīng)力分布和變形, 成為復(fù)雜零件強度和剛度計算的有力分析工具。

十七、機械系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)的觀點,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,取長補短來實現(xiàn)整個系統(tǒng)最佳的總功能。

十八、機械動態(tài)設(shè)計

根據(jù)產(chǎn)品的動載工況,以及對產(chǎn)品提出的動態(tài)性能要求與設(shè)計準(zhǔn)則,按動力學(xué)方法進行分析計算、優(yōu)化與試驗、并反復(fù)進行的一種設(shè)計方法。

十九、工業(yè)藝術(shù)造型設(shè)計

在保證產(chǎn)品實用功能的前提下,用藝術(shù)手段按照美學(xué)法則對工業(yè)產(chǎn)品進行造型活動,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)系等因素進行有機的綜合處理,從而設(shè)計出優(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，利用能可靠地實現(xiàn)高速運動的高精度、高自動化和高柔性的制造設(shè)備，以提高切削速度來達到提高材料切除率、加工精度和加工質(zhì)量的先進加工技術(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理研究，超高速主軸單元制造技術(shù)，超高速進給單元制造技術(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、聲能及特殊機械能等能量達到去除或增加材料的加工方法，從而實現(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

1、與加工對象的機械性能無關(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)點是什么？主要類型有哪些？（15分）

RP 技術(shù)的基本原理是：將計算機內(nèi)的三維數(shù)據(jù)模型進行分層切片得到各層截面的輪廓數(shù)據(jù)，計算機據(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微小厚度的片狀實體，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：

1.從制造角度出發(fā)，減少設(shè)計、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)計方案快速轉(zhuǎn)換為三維的實體模型或樣件。

2.從市場和用戶角度出發(fā)，減少風(fēng)險，可實時地根據(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)計驗證、功能驗證、外觀驗證、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)、計算機數(shù)控技術(shù)、精密伺服驅(qū)動技術(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)絲在移動頭中進行熔化，熔化后的材料在移動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、先進制造生產(chǎn)模式有哪些主要特點？主要的先進制造生產(chǎn)模式有哪些？（10分）

先進制造模式的先進性表現(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：通過對現(xiàn)代各種先進制造模式的研究分析，可以總結(jié)出它們具有如下幾個特點。(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：強調(diào)人一機協(xié)同、人一人協(xié)同因素的重要性，技術(shù)和管理是兩個平行推進的車輪。(4)動態(tài)性：與社會及其生產(chǎn)力發(fā)展水平相適應(yīng)的動態(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算機數(shù)控機床為主的制造設(shè)備來實現(xiàn)多品種小批量的生產(chǎn)，以增強制造業(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生產(chǎn)率且改進產(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，通過計算機模擬專家的智能活動，進行分析、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，并對人類專家的制造智能進行了完善、繼承和發(fā)展。因智能制造可實現(xiàn)決策自動化，實現(xiàn)“制造智能”和制造技術(shù)的“智能化”，進而實現(xiàn)制造生產(chǎn)的信息化和自動化。

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技術(shù)、熟練掌握的生產(chǎn)技能、有素質(zhì)的勞動力，以及促進企業(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)點進行比較、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踐在更高層次上的有機集成生產(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算機模擬和仿真來實現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計和研制的模式，即在計算機中實現(xiàn)的制造技術(shù)。它將從根本上改變設(shè)計、試制、修改設(shè)計、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）進行試驗，對其性能進行了預(yù)測和評估，從而大大縮短產(chǎn)品設(shè)計與制造周期、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)濟地投入、更有效地組織生產(chǎn)，從而實現(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)制造和強場（如強能量場）制造，例如：制造空天飛行器、超常規(guī)動力裝備、超大型冶金和石油化工裝備等極大尺寸和極強功能的重大裝備，制造微納電子器件、微納光機電系統(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：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)束時的材料處理循環(huán)再利用。

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

一、制造自動化系統(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，充分利用分布式計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，使制造自動化向柔性化、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)、機器人操作(Manipulation)四者一體化的智能系統(tǒng)，實現(xiàn)信息共享，促進建模、加工、測量、裝夾、操作的一體化，其目的是實現(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，需要在離散事件動態(tài)系統(tǒng)理論方面進一步突破。同時，由于實現(xiàn)各種先進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)時生產(chǎn)等，作為先進制造模式賴以實現(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)的實現(xiàn)有著最為直接的影響。

四、面向制造自動化的虛擬制造技術(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)、資源和人機集成實現(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)品的整個生命周期，充分考慮產(chǎn)品信息的繼承性，滿足并行設(shè)計的要求，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)實設(shè)計技術(shù)的研究．CAD／CAPP／CAM一體化技術(shù)一個重要研究內(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)平臺等。

六、面向制造自動化的數(shù)控技術(shù)的研究

數(shù)控技術(shù)是自動化技術(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用化方向發(fā)展。對數(shù)控技術(shù)的研究與開發(fā)重點是：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；計算機通信及數(shù)據(jù)庫技術(shù)的研究；計算機仿真技術(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)備的實時調(diào)度技術(shù)、物料儲運系統(tǒng)如AGV、立體倉庫等的控制技術(shù)。

八、機器人化制造技術(shù)的研究

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

九、先進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，并進行相應(yīng)補充，通過雙向通信，以一種可以理解和接受的格式及執(zhí)行機構(gòu)或控制器等與其他系統(tǒng)連接，對白身進行檢測式診斷，實現(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。