并行工程敏捷制造-NumberTainment课件.ppt

1、临沂大学临沂大学 汽车学院汽车学院 赵琳赵琳 1.1 制造、制造系统和制造业制造、制造系统和制造业 1.2 先进制造技术的发展先进制造技术的发展 1.3 先进制造技术的内涵和体先进制造技术的内涵和体系结构系结构不仅包括了具体的工艺过程，还包括市场不仅包括了具体的工艺过程，还包括市场 分析、产品设计、质量控制、生产过程管理分析、产品设计、质量控制、生产过程管理、营销、售、营销、售 后服务直至产品报废处理等在内后服务直至产品报废处理等在内的整个产品寿命周期的全过程的整个产品寿命周期的全过程。原材料原材料产品产品工艺工艺 能源能源知识知识 技能技能 工具工具制造制造生产过程从原材料生产过程从原材料成

2、品直接起成品直接起作用的那部分工作内容。作用的那部分工作内容。狭义制造狭义制造广义制造广义制造1.1.1 制造、制造系统和制造业制造、制造系统和制造业1.1 制造、制造系统和制造业制造、制造系统和制造业 蒸汽机制造技术的问世带来了工业革命和大工业生产，引蒸汽机制造技术的问世带来了工业革命和大工业生产，引领了人类社会的工业文明；领了人类社会的工业文明；内燃机制造技术的出现和发展形成了汽车、火车和舰船；内燃机制造技术的出现和发展形成了汽车、火车和舰船；喷气涡轮发动机技术促进了现代飞机的发展；喷气涡轮发动机技术促进了现代飞机的发展；集成电路制造技术的进步左右了现代计算机的水平；集成电路制造技术的进步

3、左右了现代计算机的水平；纳米技术的出现开创了微型机械的先河。纳米技术的出现开创了微型机械的先河。可以说，人类社会的发展就是一个不断运用各种制造可以说，人类社会的发展就是一个不断运用各种制造技术创造物质财富的制造过程，是一个制造技术不断进步技术创造物质财富的制造过程，是一个制造技术不断进步的过程。的过程。1.1 制造、制造系统和制造业制造、制造系统和制造业 制造系统制造系统具有特定功能的有机整体具有特定功能的有机整体制造过程制造过程硬件硬件制造过程软件硬件人员经营规划、开发研制、加工制造和经营规划、开发研制、加工制造和控制管理等过程控制管理等过程生产设备、工具和材料、能源以及生产设备、工具和材料

4、、能源以及各种辅助装置各种辅助装置软件软件制造理论、制造工艺和方法、各种制造理论、制造工艺和方法、各种制造信息等制造信息等图1-2 制造系统功能结构经营管理信息流生产管理信息流技术信息流物质流用户、市 场 与 外 部 环 境经营管理市场与销售研究与开发资源管理财务生产管理工程设计采购车间制造（加工、装配、检验、输送、存储 ）质量控制主要从技术角度出发，如何使转变过程更有效进行。获取阶段转变阶段分配阶段图1-4 制造系统的物质流原材料供应者原材料库存零件加工零件库存装配成品库存最终用户压力加工油漆车身装配内部装饰驱动桥装配变速箱装配轮胎装配底盘装配 车身安装 最后试验发动机装配发动机试验机械加工

5、热处理锻造熔化造型浇铸压铸油漆机械加工自动线热处理图1-5 汽车生产物流示意图误差流物流资金流规划控制需求信息流实施（车间或现场）原材料产品与服务能源能量流制造系统的五种流表表1.1 我国制造业的分类我国制造业的分类序号序号行业名称行业名称序号序号行业名称行业名称13农副食品加工业农副食品加工业28化学纤维制造业化学纤维制造业14食品制造业食品制造业29橡胶制品业橡胶制品业15饮料制造业饮料制造业30塑料制品业塑料制品业16烟草制造业烟草制造业31非金属矿物制品业非金属矿物制品业17纺织业纺织业32黑色金属冶炼及压延加工业黑色金属冶炼及压延加工业18纺织服装、鞋、帽制造业纺织服装、鞋、帽制造业

6、33有色金属冶炼及压延加工业有色金属冶炼及压延加工业19皮革、毛皮、羽毛（绒）制造业皮革、毛皮、羽毛（绒）制造业34金属制品业金属制品业20木材加工及木、竹、藤、棕、草制木材加工及木、竹、藤、棕、草制造业造业35通用设备制造业通用设备制造业21家具制造业家具制造业36专用设备制造业专用设备制造业22造纸及纸制品业造纸及纸制品业37交通运输设备制造业交通运输设备制造业23印刷业和记录媒介的复制印刷业和记录媒介的复制38电气机械及器材制造业电气机械及器材制造业24文教体育用品制造业文教体育用品制造业39通信设备、计算机及其它电子设备制通信设备、计算机及其它电子设备制造业造业25石油加工、炼焦及核燃

7、料加工业石油加工、炼焦及核燃料加工业40仪器仪表及文化、办公用机械制造业仪器仪表及文化、办公用机械制造业26化学原料及化学制品制造业化学原料及化学制品制造业41工艺品及其它制造业工艺品及其它制造业27医药制造业医药制造业42废弃资源和废旧材料回收加工业废弃资源和废旧材料回收加工业制造业制造业以制造技术为主导技术进行产品制造的以制造技术为主导技术进行产品制造的行业，是所有与制造有关的企业群体行业，是所有与制造有关的企业群体类别类别 构成比例构成比例类别类别 构成比例构成比例 类别类别 构成比例构成比例 金属制品金属制品3.3953.395食品工业食品工业15.33515.335化化 工工15.5

8、8615.586一般机械一般机械8.6258.625纺纺 织织7.1937.193建建 材材7.2997.299运输机械运输机械6.4246.424服服 装装5.0185.018黑色冶金黑色冶金6.9086.908电器设备电器设备5.1255.125家家 具具1.5421.542有色冶金有色冶金2.1202.120电子设备电子设备4.5884.588文教用品文教用品4.2924.292其他制造其他制造1.6811.681仪器仪表仪器仪表0.9980.998油油 加加 工工3.8703.870我国制造分类和构成第一产业农业林业渔业畜牧业矿业采石业石油业第二产业（52%）制造业（45%）航天航空纺

9、织、服装汽车、装备、重型机械冶金、钢铁、金属制品食品、饮料化工、石油精炼计算机、半导体、电器建筑、建材日用消费品玻璃、陶瓷、造纸制药橡胶、塑料制品能源、电力第三产业银行、金融服务、保险通讯、资讯教育、医疗、保健娱乐、旅馆、餐饮、旅游政府法律机构房地产修理与维护商业（零售、批发）交通、运输 表1.1 第一、二、三产业的划分1.1 制造、制造系统和制造业制造、制造系统和制造业 一个国家经济发展的一个国家经济发展的国民经济收入的国民经济收入的工业经济年代经济增长的工业经济年代经济增长的“”一个国家经济强大、经济腾飞的一个国家经济强大、经济腾飞的制造业制造业地位地位1.1 制造、制造系统和制造业制造、

10、制造系统和制造业 世界现代制造业的发展世界现代制造业的发展:在在20世纪世纪60年代以规模效益放在首位；年代以规模效益放在首位；70年代以成本和价格取胜；年代以成本和价格取胜；80年代则以质量赢得用户；年代则以质量赢得用户；90年代则以响应速度适应市场；年代则以响应速度适应市场；进入进入21世纪，技术创新将成为竞争的焦点，谁技术创世纪，技术创新将成为竞争的焦点，谁技术创新领先，谁就会成为赢家。新领先，谁就会成为赢家。制造业的技术水平、生产规模和生产能力，决定了一制造业的技术水平、生产规模和生产能力，决定了一个国家的产品竞争能力，决定其是否成为一个工业大个国家的产品竞争能力，决定其是否成为一个工

11、业大国和强国，并进一步决定其经济实力和国防实力。国和强国，并进一步决定其经济实力和国防实力。实现实现军事现代化和国家安全的军事现代化和国家安全的保障保障v现代武器装备是先进制造技术的载体；现代武器装备是先进制造技术的载体；v尖端制造技术和装备一直是西方国家技术封锁尖端制造技术和装备一直是西方国家技术封锁和限制的重点和限制的重点;v保证就业率稳定，缓解就业压力，保障社会稳保证就业率稳定，缓解就业压力，保障社会稳定。定。例：例：东芝事件东芝事件(1982.12(1982.121983.6)1983.6)考克斯报告考克斯报告(90(90年代年代)控制高技术机床出口控制高技术机床出口(2000)(20

12、00)制造业的作用制造业的作用 多轴数控机床改进核潜艇性能1983年，日本东芝公司卖给年，日本东芝公司卖给前苏联前苏联几台五轴几台五轴联动数控铣床，前苏联将其用于制造核潜艇推联动数控铣床，前苏联将其用于制造核潜艇推进螺旋桨，由于加工精度提高，使得进螺旋桨，由于加工精度提高，使得螺旋桨在螺旋桨在水中转动时候噪声大为下降水中转动时候噪声大为下降，以至于，以至于美国美国的声的声纳无法侦测到前苏联核潜艇的动向，苏军潜艇纳无法侦测到前苏联核潜艇的动向，苏军潜艇能很好的隐藏在海底下。能很好的隐藏在海底下。该数控机床的销售，也使得苏联的装备制造业该数控机床的销售，也使得苏联的装备制造业上了一个档次，时至今日

13、，美军的声纳也难以上了一个档次，时至今日，美军的声纳也难以监听到俄军的潜艇了。监听到俄军的潜艇了。苏日联手苏日联手 借道挪威借道挪威 在当时冷战的背景下，对社会主义国家的出口，要受到在当时冷战的背景下，对社会主义国家的出口，要受到“巴黎统巴黎统筹委员会筹委员会”(简称简称“巴统巴统”，由除冰岛以外的北约国家与日本等国，由除冰岛以外的北约国家与日本等国组成组成)的限制的限制。“五轴联动数控机床五轴联动数控机床”在当时属于最先进的工业技在当时属于最先进的工业技术产品，苏联根本无法自行设计制造。由于该设备可用于加工军术产品，苏联根本无法自行设计制造。由于该设备可用于加工军用舰艇的螺旋桨，大大减少舰艇

14、的噪音，明显属于被用舰艇的螺旋桨，大大减少舰艇的噪音，明显属于被“巴黎统筹巴黎统筹委员会委员会”禁止向苏联出口的机械设备。禁止向苏联出口的机械设备。东芝和克格勃都非常清楚这种限制，因此，在商业谈判完成后，东芝和克格勃都非常清楚这种限制，因此，在商业谈判完成后，双方就开始考虑，如何把电脑工作母机顺利运往苏联。双方就开始考虑，如何把电脑工作母机顺利运往苏联。莫斯科很快指示，把莫斯科很快指示，把挪威挪威作为转运地。东芝先将数控机床出口到作为转运地。东芝先将数控机床出口到挪威，挪威也是北约国家，这样做不违反挪威，挪威也是北约国家，这样做不违反“巴统巴统”规定。实际上，规定。实际上，挪威早就向苏联提供了

15、火炮自动瞄准计算机，而这种计算机也是挪威早就向苏联提供了火炮自动瞄准计算机，而这种计算机也是“巴统巴统”严格禁止向苏联出口的。可见，苏联和挪威之间早就建严格禁止向苏联出口的。可见，苏联和挪威之间早就建立了送交特殊货物的秘密渠道。立了送交特殊货物的秘密渠道。合作进程合作进程根据合同，东芝公司必须负责根据合同，东芝公司必须负责4部母机的安部母机的安装、调试，直到正常运转。同时，还要训装、调试，直到正常运转。同时，还要训练苏方的技术人员，直到他们能完全操作练苏方的技术人员，直到他们能完全操作为止。苏方扣下为止。苏方扣下10的价款，直到东芝完的价款，直到东芝完成合同所规定的条款后才给付这笔尾款。成合同

16、所规定的条款后才给付这笔尾款。但苏联军方后来临时改变主意，只要求东但苏联军方后来临时改变主意，只要求东芝公司安装两台机械，剩下的两部坚持由芝公司安装两台机械，剩下的两部坚持由他们自己的技术人员来处理。他们自己的技术人员来处理。合作进程合作进程在安装第一部机器的时候，日本的技术人员很在安装第一部机器的时候，日本的技术人员很快发现，参加安装工作的苏联技术人员，常常快发现，参加安装工作的苏联技术人员，常常一大早就疲态百出，这令他们觉得非常蹊跷。一大早就疲态百出，这令他们觉得非常蹊跷。几天后，体格强壮的苏联工人眼眶发黑，整个几天后，体格强壮的苏联工人眼眶发黑，整个人几乎都要累垮了。后来，日本的技术人员

17、才人几乎都要累垮了。后来，日本的技术人员才知道，这些苏联技术人员，白天帮日本人装机知道，这些苏联技术人员，白天帮日本人装机器，晚上还要挑灯夜战，凭白天学到的方法去器，晚上还要挑灯夜战，凭白天学到的方法去装配另一部机器。装配另一部机器。合作进程合作进程苏联的技术人员对操作程序还不够了解，又不敢完全信赖日苏联的技术人员对操作程序还不够了解，又不敢完全信赖日本人，便展开了对负责转运这本人，便展开了对负责转运这4部机器的挪威部机器的挪威康克斯佩鲁克康克斯佩鲁克公司派到苏联的电脑技师公司派到苏联的电脑技师波路斯塔特波路斯塔特的的“争取争取”工作。这工作。这位出身于挪威乡下位出身于挪威乡下30岁的技师，由

18、于天生木讷，外貌也算不岁的技师，由于天生木讷，外貌也算不上英俊，曾被女人骗过好几次，以至于对天底下所有的女人上英俊，曾被女人骗过好几次，以至于对天底下所有的女人都有强烈的不信任感。但是，当波路斯塔特来到苏联后，很都有强烈的不信任感。但是，当波路斯塔特来到苏联后，很快就遇到了快就遇到了“迟到的春天迟到的春天”，不到两个月，他就跟一位美丽，不到两个月，他就跟一位美丽的苏联女性结婚了。的苏联女性结婚了。这位挪威技师的婚姻，显然是这位挪威技师的婚姻，显然是克格勃克格勃导演的导演的“作品作品”。苏联。苏联人想以美色牵住这位在情场上很不得志的技师。当然，这项人想以美色牵住这位在情场上很不得志的技师。当然，

19、这项“人色交易人色交易”事先必须得到波路斯塔特的宣誓效忠，因为苏事先必须得到波路斯塔特的宣誓效忠，因为苏联人不会干联人不会干“赔了夫人又折兵赔了夫人又折兵”的事。在波路斯塔特的结婚的事。在波路斯塔特的结婚典礼上，有许多苏联的高官前来捧场，东芝公司的人还被蒙典礼上，有许多苏联的高官前来捧场，东芝公司的人还被蒙在鼓里，显然，其中有不方便让日本人知道的事。在鼓里，显然，其中有不方便让日本人知道的事。技术突飞猛进终于招致怀疑技术突飞猛进终于招致怀疑 东芝的这些巨型自动化数控机床制作出来的产品，除了精密之外，东芝的这些巨型自动化数控机床制作出来的产品，除了精密之外，还有制作时间极短的特点。这是苏联的机械

20、难以比拟的地方。这还有制作时间极短的特点。这是苏联的机械难以比拟的地方。这4部高科技的数控机床可使他们的新型舰艇建造技术部高科技的数控机床可使他们的新型舰艇建造技术“脱胎换脱胎换骨骨”，代价却不足，代价却不足2000万美元万美元!而这些设备和技术生产出来的军而这些设备和技术生产出来的军舰和潜艇，后来也有相当部分加入了直接面对日本的苏联红旗太舰和潜艇，后来也有相当部分加入了直接面对日本的苏联红旗太平洋舰队。平洋舰队。本来，东芝公司和苏联的交易确实做得相当漂亮，包括日本在内本来，东芝公司和苏联的交易确实做得相当漂亮，包括日本在内的西方国家，无一发现从日本装运出去的机械竟然对苏联舰艇的的西方国家，无

21、一发现从日本装运出去的机械竟然对苏联舰艇的制造技术起到了巨大的推动作用。但是，从上世纪制造技术起到了巨大的推动作用。但是，从上世纪80年代中期年代中期开始，北约各国的海军纷纷报告，苏联潜艇和军舰螺旋桨的噪声开始，北约各国的海军纷纷报告，苏联潜艇和军舰螺旋桨的噪声明显下降，跟踪难度加大，这使得美国开始怀疑，苏联是否获得明显下降，跟踪难度加大，这使得美国开始怀疑，苏联是否获得了什么先进的技术，但是却苦于没有什么证据。一直到了什么先进的技术，但是却苦于没有什么证据。一直到1985年，年，东芝公司负责该项目的熊古独因被公司解雇，他向东芝公司负责该项目的熊古独因被公司解雇，他向“巴统巴统”总部总部报告了

22、这一事件，西方国家才展开对此事的调查。报告了这一事件，西方国家才展开对此事的调查。技术突飞猛进终于招致怀疑技术突飞猛进终于招致怀疑1986年，西方国家正式确认东芝公司违反了年，西方国家正式确认东芝公司违反了“巴统巴统”限制，秘限制，秘密向苏联出口限制级设备的事实经过。这次事件的后果非常严重。密向苏联出口限制级设备的事实经过。这次事件的后果非常严重。在日本东芝公司的帮助下，苏联海军舰艇开始具有了逃避美国海在日本东芝公司的帮助下，苏联海军舰艇开始具有了逃避美国海军军“火眼金睛火眼金睛”的能力。北约和美国在这件事情上结结实实地栽的能力。北约和美国在这件事情上结结实实地栽了一个大跟头，此后进一步加强了

23、对敏感设备和技术出口的监督了一个大跟头，此后进一步加强了对敏感设备和技术出口的监督和管制。俄罗斯提供给中国海军的基洛潜艇被称为和管制。俄罗斯提供给中国海军的基洛潜艇被称为“大洋黑洞大洋黑洞”。在过去十年，美国海军可以举出多个现代柴电潜艇对美国舰只构在过去十年，美国海军可以举出多个现代柴电潜艇对美国舰只构成严重威胁的例子。法国的成严重威胁的例子。法国的“鲉鱼鲉鱼”级潜艇、德制级潜艇、德制209型潜艇、型潜艇、瑞典科林斯潜艇瑞典科林斯潜艇(南非、智利和澳大利亚都分别装备了这些潜艇南非、智利和澳大利亚都分别装备了这些潜艇)都曾潜航至可对航母实施模拟鱼雷攻击的阵位。俄罗斯和中国的都曾潜航至可对航母实施

24、模拟鱼雷攻击的阵位。俄罗斯和中国的潜艇现在都具备制造这种静音潜艇的技术。潜艇现在都具备制造这种静音潜艇的技术。在在1982年的马岛战年的马岛战争中，阿根延的一艘德制争中，阿根延的一艘德制209型潜艇曾成功地逃过英国舰队型潜艇曾成功地逃过英国舰队 长长达一个月的追杀。达一个月的追杀。技术突飞猛进终于招致怀疑技术突飞猛进终于招致怀疑目前目前40多个国家共拥有多个国家共拥有300艘柴电潜艇，大多数国家要么是美艘柴电潜艇，大多数国家要么是美国的盟国，要么使用着一些老式的高噪声柴电潜艇，但国的盟国，要么使用着一些老式的高噪声柴电潜艇，但朝鲜、朝鲜、中国和伊朗中国和伊朗都正从俄罗斯过去二十年所取得的技术突

25、破中获益。都正从俄罗斯过去二十年所取得的技术突破中获益。美国海军在过去五十年里忽视了潜艇的威胁。美国海军在过去五十年里忽视了潜艇的威胁。美国海军在同一时期知道盟国海军的柴电潜艇非常难以追踪。美国海军在同一时期知道盟国海军的柴电潜艇非常难以追踪。中国正试图解决潜艇艇员训练质量的问题。因此中国的潜艇在中国正试图解决潜艇艇员训练质量的问题。因此中国的潜艇在未来战争中可能会令世人感到震惊。中国的静音潜艇未来战争中可能会令世人感到震惊。中国的静音潜艇(中国正在中国正在接收俄罗斯的基洛级潜艇接收俄罗斯的基洛级潜艇)加之训练有素的艇员将轻易终结美国加之训练有素的艇员将轻易终结美国航母的舰载空中力量。航母的舰

26、载空中力量。考克斯报告考克斯报告1999 年初年初,美国少数政客炮制所谓美国少数政客炮制所谓的的考克斯报告考克斯报告,攻击中国盗窃美攻击中国盗窃美国核技术、导弹技术等军事机密国核技术、导弹技术等军事机密,美国美国的对华技术出口管制也被列入攻击的的对华技术出口管制也被列入攻击的重点。在这股反华潮流的影响下重点。在这股反华潮流的影响下,美美国国会在国国会在“2000 财年国防授权法财年国防授权法”中提出了多项旨在强化和监控对华技中提出了多项旨在强化和监控对华技术出口的规定。术出口的规定。控制高技术机床出口控制高技术机床出口法案法案 如果掌握不了机器本身的生产，也就是制造产生如果掌握不了机器本身的生

27、产，也就是制造产生工业产品的机器工业产品的机器-装备制造业，一切都是虚的，装备制造业，一切都是虚的，就像是建在沙滩上的大厦。机器是母体，有机器就像是建在沙滩上的大厦。机器是母体，有机器才有产品。这是基础与枝节的关系。装备制造业才有产品。这是基础与枝节的关系。装备制造业被喻为工业的母机。大量进口装备产品，就意味被喻为工业的母机。大量进口装备产品，就意味着用别人的装备生产终端消费品，我们只能赚到着用别人的装备生产终端消费品，我们只能赚到劳力钱。劳力钱。技术装备常被各国用于控制或干扰其他国家经济技术装备常被各国用于控制或干扰其他国家经济运行，如运行，如2000年美国就通过了针对中国的年美国就通过了针

28、对中国的控制控制高技术机床出口高技术机床出口法案法案 制造业是国家的战略性产业制造业是国家的战略性产业高度发达的制造业，是实现工业化的必备高度发达的制造业，是实现工业化的必备条件条件高度发达的制造业，是衡量国家国际竞争高度发达的制造业，是衡量国家国际竞争力的重要标志力的重要标志高度发达的制造业，是决定国家在经济全高度发达的制造业，是决定国家在经济全球化进程中国际分工地位的关键因素球化进程中国际分工地位的关键因素1.2 先进制造技术的发展先进制造技术的发展 1.2.1 先进制造技术产生背景先进制造技术产生背景先进制造技术先进制造技术(Advanced Manufacturing Technolo

29、gyAMT)的产生不仅是科学技术范的产生不仅是科学技术范畴的事情，而且也是人类历史发展和文明进步的畴的事情，而且也是人类历史发展和文明进步的必然结果。无论是发达国家、新兴工业国家还是必然结果。无论是发达国家、新兴工业国家还是发展中国家，都将制造业的发展作为提高竞争力，发展中国家，都将制造业的发展作为提高竞争力，振兴国家经济的战略手段来看待，先进制造技术振兴国家经济的战略手段来看待，先进制造技术应运而生。先进制造技术的产生和发展有其自身应运而生。先进制造技术的产生和发展有其自身的社会经济、科学技术以及可持续发展的根源和的社会经济、科学技术以及可持续发展的根源和背景。背景。1.1.社会经济发展背景

30、社会经济发展背景消费需求：消费需求：主题化、个性化和多样化，产品寿命主题化、个性化和多样化，产品寿命周期缩短周期缩短全球性产业结构调整：全球性产业结构调整：制造商之间既有激烈竞争，制造商之间既有激烈竞争，又有基于实力的合作。又有基于实力的合作。快速响应市场：快速响应市场：满足已有和潜在顾客需求，主动满足已有和潜在顾客需求，主动适应市场，引导市场，是赢得竞争，获取最大利适应市场，引导市场，是赢得竞争，获取最大利润的关键润的关键1.2.1 先进制造技术产生背景先进制造技术产生背景制造技术制造技术在向宏观在向宏观(制造系统制造系统)和微观和微观(超精密加超精密加工工)两个方向发展两个方向发展现代制造

31、业现代制造业成为技术密集、知识密集型产业成为技术密集、知识密集型产业信 息信 息 成 为 制 造 业 决 定 性 因 素，成 为 制 造 业 决 定 性 因 素，Intranet/InternetIntranet/Internet对制造业产生重大影响对制造业产生重大影响2.2.科学技术发展背景科学技术发展背景1.2.1 先进制造技术产生背景先进制造技术产生背景资源匮泛，污染严重资源匮泛，污染严重环境问题不能以牺牲今后几代人的利益为代价环境问题不能以牺牲今后几代人的利益为代价由粗放经营、掠夺式开发向集约型、可持续发由粗放经营、掠夺式开发向集约型、可持续发展转变展转变3.3.可持续发展战略可持续发

32、展战略1.2.1 先进制造技术产生背景先进制造技术产生背景1.2 先进制造技术的发展先进制造技术的发展 传统的制造技术已变得越来越不适应当今快速变化的形势，传统的制造技术已变得越来越不适应当今快速变化的形势，而先进的制造技术，尤其是计算机技术和信息技术在制造业而先进的制造技术，尤其是计算机技术和信息技术在制造业中的广泛应用，使人们正在或已经摆脱传统观念的束缚，使中的广泛应用，使人们正在或已经摆脱传统观念的束缚，使人类跨人制造业的新纪元。人类跨人制造业的新纪元。先进制造技术作为一个专用名词的出现，却是在先进制造技术作为一个专用名词的出现，却是在20世纪世纪80年代末由美国根据本国制造业面临的挑战

33、与机遇，对其制造年代末由美国根据本国制造业面临的挑战与机遇，对其制造业存在的问题进行深刻反省，为了加强其制造业的竞争力和业存在的问题进行深刻反省，为了加强其制造业的竞争力和促进本国国民经济的增长而提出来的。先进制造技术的提出促进本国国民经济的增长而提出来的。先进制造技术的提出是制造业新技术发展实际进程的反映，它一经提出，立即得是制造业新技术发展实际进程的反映，它一经提出，立即得到欧洲各国、日本、以及亚洲新兴工业化国家的响应。到欧洲各国、日本、以及亚洲新兴工业化国家的响应。1.2 先进制造技术的发展先进制造技术的发展 1.2.2 制造技术的进步和发展制造技术的进步和发展 制造技术是制造业所使用的

34、一切生产技术的总称，是制造技术是制造业所使用的一切生产技术的总称，是将原材料和其他生产要素经济合理地转化为可直接使用将原材料和其他生产要素经济合理地转化为可直接使用的具有较高附加值的成品（半成品）和技术服务的技术的具有较高附加值的成品（半成品）和技术服务的技术群。制造技术的发展是由社会、政治、经济等多方面因群。制造技术的发展是由社会、政治、经济等多方面因素决定的。素决定的。纵观近两百年制造业的发展历程，影响其发展最主纵观近两百年制造业的发展历程，影响其发展最主要的因素是：要的因素是：技术的推动：技术的推动：人类科学技术的每次革命必然引起制造技人类科学技术的每次革命必然引起制造技术的不断发展；术

35、的不断发展；市场的牵引：市场的牵引：随着人类的不断进步，人类的需求不断产随着人类的不断进步，人类的需求不断产生变化，因而也推动了制造业的不断发展，促进了制造生变化，因而也推动了制造业的不断发展，促进了制造业的不断进步。业的不断进步。1.2 先进制造技术的发展先进制造技术的发展 近两百年来，在市场需求不断变化的驱动下，近两百年来，在市场需求不断变化的驱动下，制造业的生产规模沿着制造业的生产规模沿着“小批量小批量少品种少品种大批量大批量多品种变批量多品种变批量”的方向发展。的方向发展。在科学技术高速发展的推动下，制造业的资源配置沿在科学技术高速发展的推动下，制造业的资源配置沿着着“劳动密集劳动密集

36、设备密集设备密集信息密集信息密集知识密集知识密集”的的方向发展。方向发展。制造技术的生产方式沿着制造技术的生产方式沿着“手工手工机械化机械化单机自动单机自动化化刚性流水自动化刚性流水自动化柔性自动化柔性自动化智能自动化智能自动化”的的方向发展。方向发展。自自18世纪以来，制造技术的发展经历了五个发展时期。世纪以来，制造技术的发展经历了五个发展时期。工场式生产时期工场式生产时期 1818世纪七十年代，以蒸汽机和纺纱机世纪七十年代，以蒸汽机和纺纱机的诞生，引发第一次工业革命，从手工业作坊式生产到以的诞生，引发第一次工业革命，从手工业作坊式生产到以机械加工和分工原则为中心的工厂生产，机器代替手工。机

37、械加工和分工原则为中心的工厂生产，机器代替手工。特点特点：工厂组织和管理结构分散工厂组织和管理结构分散。例如，单件小批制作汽车时，汽车。例如，单件小批制作汽车时，汽车大部分零件都是采用协作方式制造的，由许多小的机械作坊来进大部分零件都是采用协作方式制造的，由许多小的机械作坊来进行的。装配厂的企业主与所有的有关方面，包括顾客、雇员、协行的。装配厂的企业主与所有的有关方面，包括顾客、雇员、协作者直接联系。装配工厂内部也没有系统的管理制度和管理方法。作者直接联系。装配工厂内部也没有系统的管理制度和管理方法。要求工人知识全面，技巧娴熟要求工人知识全面，技巧娴熟。这些工匠通晓和掌握设计、机。这些工匠通晓

38、和掌握设计、机械加工和装配等方面的知识和操作技能。大多数人都是从学徒开械加工和装配等方面的知识和操作技能。大多数人都是从学徒开始经过勤学苦练得来的本领，其中有不少人本人就是业主。始经过勤学苦练得来的本领，其中有不少人本人就是业主。采用通用机床或简单通用的工具采用通用机床或简单通用的工具进行各种加工工序，没有或很进行各种加工工序，没有或很少专用机床或工具。少专用机床或工具。产品零部件之间没有互换性。产品零部件之间没有互换性。例如，在单件生产汽车时，不采例如，在单件生产汽车时，不采用标准的计量系统，制造出来的汽车零件只能达到近似要求的用标准的计量系统，制造出来的汽车零件只能达到近似要求的规格，组装

39、时，需要熟练的装配工进行选配或加以修整。由于规格，组装时，需要熟练的装配工进行选配或加以修整。由于单件生产技术必然导致各种差异，即使在按同一设计制作的汽单件生产技术必然导致各种差异，即使在按同一设计制作的汽车中，也没有两辆是完全相同的，不仅增加制造困难，还会导车中，也没有两辆是完全相同的，不仅增加制造困难，还会导致维修困难。致维修困难。产量低，成本高，质量难以保证。产量低，成本高，质量难以保证。产品质量不仅取决于产品设产品质量不仅取决于产品设计和零件的制造水平，还取决于工人的技艺高低及现场发挥。计和零件的制造水平，还取决于工人的技艺高低及现场发挥。生产成本也不会随着产品产量的增加而下降。由于制

40、造出来的生产成本也不会随着产品产量的增加而下降。由于制造出来的每个产品（例如汽车）实际上都是一个样品，因而可靠性和一每个产品（例如汽车）实际上都是一个样品，因而可靠性和一致性也不能得到保证。致性也不能得到保证。例如：例如：汽车的生产汽车的生产 在美国，早在在美国，早在1893年杜里埃兄弟就已经制造出了美国的第一辆汽车。年杜里埃兄弟就已经制造出了美国的第一辆汽车。经过经过5年的发展，到了年的发展，到了1898年，约有年，约有39家厂商从事汽车的生产，但家厂商从事汽车的生产，但总共只生产了总共只生产了2500辆汽车，且造价昂贵，一般老百姓都消费不起，辆汽车，且造价昂贵，一般老百姓都消费不起，工业化

41、规模生产时期工业化规模生产时期 1919世纪电气技术得到发展，由于电气技世纪电气技术得到发展，由于电气技术与其他制造技术的融合，开辟了崭新的电气化新时代，制造业术与其他制造技术的融合，开辟了崭新的电气化新时代，制造业得到了飞速发展，制造技术实现了批量生产、工业化规范生产的得到了飞速发展，制造技术实现了批量生产、工业化规范生产的新局面。与此同时，互换性原理和公差制度应运而生。新局面。与此同时，互换性原理和公差制度应运而生。刚性自动化发展时期刚性自动化发展时期 20世纪初，内燃机的发明，引起了制造世纪初，内燃机的发明，引起了制造业的革命，流水生产线和泰勒式工作制及其科学管理方法得到了业的革命，流水

42、生产线和泰勒式工作制及其科学管理方法得到了应用。特别是第二次世界大战期间，以大批量生产为模式，以降应用。特别是第二次世界大战期间，以大批量生产为模式，以降低成本为目的的刚性自动化制造技术和科学管理方式得到了很大低成本为目的的刚性自动化制造技术和科学管理方式得到了很大发展。福特汽车制造公司用大规模刚性生产线代替手工作业，使发展。福特汽车制造公司用大规模刚性生产线代替手工作业，使汽车的价格在几年内降低到原价格的汽车的价格在几年内降低到原价格的1/8，促进了汽车进入家，促进了汽车进入家庭。庭。“汽车大王汽车大王”亨利亨利福特福特1903年创建了第一家大规模的汽车生年创建了第一家大规模的汽车生产厂，产

43、厂，1914首次使用装配线生产汽车，大大提高了生产率。首次使用装配线生产汽车，大大提高了生产率。流水装配线流水装配线 福特生产方式：福特生产方式：2020世纪世纪2020年代，福特公司创造性地建立年代，福特公司创造性地建立了用于大量生产廉价的了用于大量生产廉价的 T T型汽车的专用流水线。型汽车的专用流水线。图为图为1946年年4月月15日，日，底特律出现交通堵塞，底特律出现交通堵塞，街道上行驶的几乎所街道上行驶的几乎所有车都是福特。有车都是福特。20世纪世纪50年代，年代，底特律的人口达到底特律的人口达到顶峰，拥有顶峰，拥有185万万规模的人口，成为规模的人口，成为美国第四大都美国第四大都市

44、。市。免去装配前的挫削修整工作；免去装配前的挫削修整工作；高度的专业分工。高度的专业分工。用熟练的工序工人替代技艺高超的工匠。用熟练的工序工人替代技艺高超的工匠。不论在装配线上还是在机床旁边，新雇来的工人，经过几不论在装配线上还是在机床旁边，新雇来的工人，经过几分钟的培训，就能学会操作。只要能遵守纪律，跟上总装分钟的培训，就能学会操作。只要能遵守纪律，跟上总装线的速度就行。福特不但使零件完全可以互换，而且使工线的速度就行。福特不但使零件完全可以互换，而且使工人也可以随便调换。一旦出现怠工或其它原因就可以象汽人也可以随便调换。一旦出现怠工或其它原因就可以象汽车上的零件那样，随时把他替换掉。这样，

45、就可以极大地车上的零件那样，随时把他替换掉。这样，就可以极大地提高生产效率和降低劳动成本。提高生产效率和降低劳动成本。纵向一体化的组织结构。纵向一体化的组织结构。福特把一切与制造轿车相关的工福特把一切与制造轿车相关的工作都归并到厂内自制，包括从最基本的原材料开始。由于作都归并到厂内自制，包括从最基本的原材料开始。由于福特公司比协作厂先掌握大量生产方式技术，每件工作都福特公司比协作厂先掌握大量生产方式技术，每件工作都由自己来完成，能够大幅度地降低成本。在这以后的几十由自己来完成，能够大幅度地降低成本。在这以后的几十年时间里，随着汽车零部件制造业的发展，这种纵向一体年时间里，随着汽车零部件制造业的

46、发展，这种纵向一体化的制度逐渐被突破，但自制率高仍是大量生产方式的主化的制度逐渐被突破，但自制率高仍是大量生产方式的主要特征。要特征。产品极大地方便用户，便于维修。产品极大地方便用户，便于维修。为了吸引中等消费者为了吸引中等消费者这个市场目标，福特在设计汽车时，对汽车的使用和这个市场目标，福特在设计汽车时，对汽车的使用和维护提供了前所未有的方便。维护提供了前所未有的方便。T型车的使用手册只有型车的使用手册只有64页，以问答方式告诉了车主如何用简单的工具解决页，以问答方式告诉了车主如何用简单的工具解决T型车可能出现的型车可能出现的140个问题。个问题。例如，发动机气缸盖内和活塞顶部的积碳会引起爆

47、例如，发动机气缸盖内和活塞顶部的积碳会引起爆震，并降低发动机的功率。这时，车主只要把紧固气震，并降低发动机的功率。这时，车主只要把紧固气缸盖的缸盖的15个螺钉松开，就可以卸下气缸盖，并用一柄个螺钉松开，就可以卸下气缸盖，并用一柄油灰刀当做刮刀把这些积碳除去。对于福特油灰刀当做刮刀把这些积碳除去。对于福特T型车来说，型车来说，不需要什么修配工作。不需要什么修配工作。图图1-2 T型车的售价变化（美元）型车的售价变化（美元）（资料来源：陈友芳亨利福特的（资料来源：陈友芳亨利福特的T型车与亨利福特的悲剧型车与亨利福特的悲剧 自然辨自然辨依法研究依法研究2001年第年第3期。）期。）大规模生产方式在大

48、规模生产方式在1955年的美国达到鼎盛期。这年的美国达到鼎盛期。这一年，美国的汽车销售量第一次超过了一年，美国的汽车销售量第一次超过了700万辆。万辆。三大企业三大企业福特、通用和克莱斯勒，它们的销售福特、通用和克莱斯勒，它们的销售量占销售总量的量占销售总量的95，而，而6种车型的销售量占销售种车型的销售量占销售总量的总量的80。第二次大战后，福特首创的汽车大规模生产方式在第二次大战后，福特首创的汽车大规模生产方式在汽车的发源地欧洲得到了众多汽车厂商的学习，主汽车的发源地欧洲得到了众多汽车厂商的学习，主要的汽车厂商名开始了自己的大规模生产方式尝试：要的汽车厂商名开始了自己的大规模生产方式尝试：

49、雪铁龙、雷诺、菲亚特、奥斯汀、罗孚雪铁龙、雷诺、菲亚特、奥斯汀、罗孚 大批量制造模式面临的挑战大批量制造模式面临的挑战生产组织方面：生产组织方面：以少品种大批量方式组织生产的以少品种大批量方式组织生产的“刚性刚性”制造系制造系统统(以刚性流水线为典型代表以刚性流水线为典型代表)虽然有着高效率、低成本的优势，虽然有着高效率、低成本的优势，但由于生产组织和生产过程但由于生产组织和生产过程“硬化硬化”难以适应频繁的市场变化，难以适应频繁的市场变化，刚性生产过程不易调整，决定了产品的品种较少而且固定，也不刚性生产过程不易调整，决定了产品的品种较少而且固定，也不可能快速变化。可能快速变化。管理组织方面：

50、管理组织方面：传统的层级结构同样缺乏快速响应市场的能力。传统的层级结构同样缺乏快速响应市场的能力。组织的分工越细，管理队伍越庞大，用在协调与信息传递上的成组织的分工越细，管理队伍越庞大，用在协调与信息传递上的成本就越高，而且对外界的反应就越迟缓。另一方面的问题是一线本就越高，而且对外界的反应就越迟缓。另一方面的问题是一线人员的劳动日趋简单化，难以发挥员工的积极性。人员的劳动日趋简单化，难以发挥员工的积极性。企业间的关系：企业间的关系：竞争比较激烈，各个企业的人、财、物和信息很竞争比较激烈，各个企业的人、财、物和信息很难共享。企业包括大企业集团，其内部关系是一种刚性很大的、难共享。企业包括大企业