先进制造技术电子教案

先进制造技术电子教案（共8篇）

篇1：先进制造技术电子教案

先进电子制造实习一:实习目的

1、学习焊接电路板的有关知识,熟练焊接的具体操作。

2、看懂收音机的原理电路图,了解收音机的基本原理,学会动手组装和焊接收音机。

3、学会调试收音机,能够清晰的收到电台。

二、实习器材介绍:(1电烙铁:由于焊接的元件多,所以使用的是外热式电烙铁,功率为30w ,烙铁头是铜制。

(2螺丝刀、镊子等必备工具。

(3松香和锡,由于锡它的熔点低,焊接时,焊锡能迅速散步在金属表面焊接牢固,焊点光亮美观。(4两节5号电池。

三、收音机工作原理

电路的核心是单片收音机集成电路SC1088。它采用特殊的低中频(70KHZ 技术,外围电路省去了中频变压器和陶瓷滤波器,使电路简单可靠,调试方便。电路的核心是单片收音机集成电路SC1088。它采用特殊的低中频(70KHz技术,外围电路省去了中频变压器和陶瓷滤波器,使电路简单可靠,调试方便。SC1088采用SOT16脚封装,表2.2.4是引脚功能,图2.2.3是电原理图。FM 信号的输入

如图所示调频信号由耳机线馈入经C

14、C

13、C 15和L 1的输入电路进入IC 的11、12脚混频电路。此处的FM 信号没有调谐的调频信号,即所有调频电台信号均可进入。本振调谐电路

本振电路中关键元器件是变容二极管,它是利用PN 结的结电容与偏压有关的特性制成的“可变电容”。

图2.2.1.外观图 图2.2.2 变容二极管 + _ Ud Cd(PF(a(b

图2.2.3 原理图

如图2.2.2,变容二极管加反向电压Ud,其结电容Cd与Ud的特性如图2.2.2所示,是非线性关系。这种电压控制的可变电容广泛用于电调谐、扫频等电路。本电路中,控制变容二极管V1的电压由IC第16脚给出。当按下扫描开关S1时, IC内部的RS触发器打开恒流源,由16脚向电容C9充电,C9两端电压不断上升, V1电容量不断变化,由V1、C8、L4构成的本振电路的频率不断变化而进行调谐。当收到电台信号后,信号检测电路使IC内的RS触发器翻转,恒流源停止对C9充电,同时在AFC(automatic freguency control电路作用下,锁住所接收的广播节目频率,从而可以稳定接收电台广播,直到再次按下S1开始新的搜索。

当按下Reset开关S2时,电容C9放电,本振频率回到最低端。

3.电路的中频放大,限幅及鉴频电路的有源器件及电阻均在IC内。FM广播信号和本振电路信号在IC内混频器中混频产生70KHz的中频信号,经内部1dB放大器,中频限幅器,送到鉴频器检出音频信号,经内部环路滤波后由2脚输出音频信号。电路中1脚的C10为静噪电容,3脚的C11为AF(音频环路滤波电容,6脚的C6为中频反馈电容,7脚的C7为低通电容,8脚与9脚之间的电容C17为中频耦合电容,10脚 的C4为限幅器的低通电容,13脚的C12为中限幅器失调电压电容,C13为滤波电容。

4.耳机放大电路

由于用耳机收听,所需功率很小,本机采用了简单的晶体管放大电路,2脚输出的音频信号经电位器Rp调节电量后,由V3,V4组成复合管甲类放大。R1和C1组成音频输出负载,线圈L1和L2为射频与音频隔离线圈。这种电路耗电大小与有无广播信号以及音量大小关系不大,不收听时要关断电源。

四、实习步骤:(1 收音机的组装: 1 元器件的检测装机之前,对所使用的个元器件一一进行严格的检查,看看有没有遗漏或损坏的元件.2 元器件的安装先将滤波器按老师指点装在指定位置,然后按照电路图将剩余的电阻、电容、电感等元器件焊到指定位置。插元件时,要注意电解电容的极性以及三极管的管脚,防止插错。将电位器、耳机插孔安装在指定位置,并用烙铁焊好。要注意使电位器处于一个平面内。检查焊接是否正确。安装焊接完毕后,仔细对照电路图和电路板图核对每个元器件位置和引线极性,另外还要注意有无搭锡的地方。

(2焊接的技巧或注意事项

焊接是安装电路的基础,我们必须重视他的技巧和注意事项。

1、焊锡之前应该先插上电烙铁的插头,给电烙铁加热。

2、焊接时,焊锡与电路板、电烙铁与电路板的夹角最好成45度,这样焊锡与电烙铁夹角成90度。

3、焊接时,焊锡与电烙铁接触时间不要太长,以免焊锡过多或是造成漏锡;也不要过短,以免造成虚焊。

4、元件的腿尽量要直,而且不要伸出太长,以1毫米为好,多余的可以剪掉。

5、焊完时,焊锡最好呈圆滑的圆锥状,而且还要有金属光泽。

五、实习小结及心得: 在这个电装实习中,我进一步熟悉了焊接,能够识别电路图,搞清楚收音机的原理,了解的它的组装过程,并能对照电路图与印制电路图,弄明白各个元器件的作用。

收音机的装配并不难,只要仔细认真严格地按照所给的电路图进行焊接。注意焊接接点要圆、光、亮,各元件不要太高,特别是大元件,一定要贴着印制电路板,否则会影响收音机的外盖的合上。

如果电路板的铜片脱焊,可寻找最近同电位的焊接点,或轻轻地用小刀刮去铜板表面的绝缘层再镀锡焊接。

学会收音机出错后如何去调试,首先仔细查看元器件有没有未焊接好的地方;其次检查元器件有没有损坏,是不是在插入过程中将元器件的引线或针脚损坏;如果还不能改正的话,用万用表测量IC各针脚的电压并对照标准值,如果有错误的话,比照电路图,查寻从此针脚出发的元件,再对照装配图,仔细检查每个零件,找到所出现的错误。

调试时,要细心认真,每次旋转元件(同一方向很小一个角不宜太大。

在收音机电装实习中,应用前面的点焊技术,在能够识别电路图的基础上,搞清楚收音机的原理,了解的它的组装流水线的基础上,对照电路图组装收音机,然后检测收音机能否进行正常工作,在出现错误时进行调试,在调试时一定要仔细、耐心。虽然

在实习中会遇到难题,但是从中我学到了很多,使自己的动手能力也有所提高,我想在以后的理论学习中我就能够明白自己的学习方向,增进专业知识的强化。

《先进电子制造实践》报告 学院:信息科学与工程学院 班级:电信07-2班 学号:3071818235 姓名:刘一龙

篇2：先进制造技术电子教案

摘要：文章阐述了机械制造发展的精密化、自动化、信息化、柔性化、清洁化、集成化和智能化趋势，介绍了先进制造模式，并提出了我国目前存在的差距及发展策略。 随着科学技术的飞速发展和市场竞争日益激烈，越来越多的制造企业开始将大量的人力、财力和物力投……

关键词：先进制造技术论文

随着科学技术的飞速发展和市场竞争日益激烈，越来越多的制造企业开始将大量的人力、财力和物力投入到先进的制造技术和先进的制造模式的研究和实施策略之中。改革开放以来，我国制造科学技术有日新月异的变化和发展，确立了社会主义市场经济体制，但与先进的国家相比仍有一定差距，为了迎接新的挑战，必须认清制造技术的发展趋势，缩短与先进国家的差距，使我国的产品上质量、上效率、上品种和上水平，以增强市场竞争力，因此，对制造技术及制造模式的研究和实施是摆在我们面前刻不容缓的重要任务，以实现我国机械制造业跨入世界先进行列。

一、机械制造业的发展趋势

先进的制造业是将物料、能源、设备、资金、技术、信息和人力等制造资源通过先进的制造技术、先进的管理技术和先进的制造过程转变成人类需求产品的行业。行业追求的目标是：高质量、高效率、高柔性、低成本、低劳动力、低消耗、品种多和规格全的产品，因此，21世纪的机械制造技术的发展趋势体现在以下几个方面：

(一)精密化

精密加工、特种加工、超精密加工技术、微型机械是现代化机械制造技术发展的方向之一。精密和超精密加工技术包括精密和超精密切削加工、磨削加工、研磨加工以及特种加工和复合加工(如机械化学研磨、超声磨削和电解抛光等)三大领域。超精密加工技术己向纳米(lnm=10-3μm)技术发展。纳米技术己在纳米机械学、纳米电子学和纳米材料技术得到了应用。因此，它促进了机械科学、光学科学、测量科学和电子科学的发展。

(二)自动化

自动化技术自20世纪初出现以后，经历了由刚性自动化向柔性自动化的发展过程，自动化技术的成功应用，不但提高了效率，保证了产品质量，还可以代替人去完成危险场合的工作。对于批量较大的生产自动化，可通过机床自动化改装、应用自动机床、专用组合机床、自动生产线来完成。小批量生产自动化可通过NC、MC、CAM、FMS、CIM、IMS等来完成。在未来的自动化技术实施过程中，将更加重视人在自动化系统中的作用。

(三)信息化

信息、物质和能量是制造系统的三要素。产品制造过程中的信息投入，己成为决定产品成本的主要因素。制造过程的实质是对制造过程中各种信息资源的采集、输入、加工和处理过程，最终形成的产品可看作是信息的物质表现，因此可以把信息看作是一种产业，包括在制造之中。为此一些企业开始利用网络技术、计算机联网、信息高速公路、卫星传递数据等实现异地生产。使生产分散网络化，以适应高柔性生产的需要。

(四)柔性化

随着科学技术的飞速发展和人民生活水平不断提高，促使产品更新换代的速度不断加快，这就要求现代企业必须具备一定的生产柔性来满足市场多变的需要。所谓柔性，是指一个制造系统适应各种生产条件变化的能力，它与系统方案、人员和设备有关。系统方案的柔性是指加工不同零件的自由度。人员柔性是指操作人员能保证加工任务，完成数量和时间要求的适应能力。设备柔性是指机床能在短期内适应新零件的加工能力。

(五)集成化

集成是综合自动化的一个重要特征。集成的作用是将原来独立运行的多个单元系统集成一个能协调工作的和功能更强的新系统。集成不是简单的连接，是经过统一规划设计，分析原单元系统的作用和相互关系并进行优化重组而实现的。集成化的目的是实现制造企业的功能集成，系统运行的效果与企业经营思想、运行机制、管理模式都与人有关，因此在技术上集成的同时，还应强调管理与人的集成。

(六)智能化

智能化是制造技术的发展趋势之一。智能制造技术(IMT)是将人工智能融入制造过程的各个环节，在整个制造过程中贯彻智力活动，使系统柔性的方式集成起来，通过模拟人类专家的智能活动，取代或延伸制造系统中的部分脑力劳动，在制造过程中系统能自动监测其运行状态，在受到外界干扰或内部激励能自动调整其参数，以达到最佳状态和具备自组织能力。

二、先进的制造模式

机械制造业发展趋势表明，只有采用先进的.制造技术并能实施在相匹配的制造模式中才能符合上述的趋势。制造模式是指企业体制、经营、管理、生产组织和技术系统的形态和运作模式。

(一)精良生产(LP)

20世纪90年代美国麻省理工学院(MIT)提出精良生产(LP)概念。它的特征是：(1)重视客户需求，以最快的速度和适宜的价格提供质量优良的适销新产品去占领市场，并向客户提供优质服务。(2)重视人的作用，强调一专多能，推行小组自治工作制，赋予每个工段有一定的独立自主权，运行企业文化。(3)精简一切生产中不创造价值的工作，减少管理层次，精简组织结构，简化产品开发过程和生产过程，减少非生产费用，强调一体化质量保证。(4)精益求精、持续不断的改进生产、降低成本、零废品、零库存和产品品种多样化。

(二)集成制造与智能制造

美国哈林顿博士在“计算机和集成制造”一书中提出计算机和集成制造(CIM)的概念。集成制造的核心内容是：制造企业从市场预测、产品设计、加工制造、经营管理直至售后服务是一个不可分割的整体，需要统筹考虑。整个制造过程的实质是信息采集、传递和加工过程，最终生产的产品可看作是信息的物质表现。集成的目的在于制造企业组织结构和运行方式的合理化和最优化，以提高企业对市场变化的动态响应速度，并追求最高整体效益和长期效益。

智能制造(IM)是美国出版研究IM和IMS书籍中首先提出的。它的特征是：在制造工业的各个环节的高度柔性与高度集成的方式，通过计算机和模拟人类专家的智能活动，进行分析、判断、推理、构思和决策，旨在取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动，并对人类专家的制造智能进行收集、存储、完善、共享、继承与发展。

三、存在差距和实施策略

改革开放以来，通过技术改造和引进国外先进制造技术，使我国的制造工业有了长足的进步，但和先进国家相比还存在很大差距，表现在：技改投入相对不足，原有技术基础和研究开发能力薄弱，制造业产品落后，技术水平低，信息含量少，更新换代慢，以及市场营销、经营管理、人才素质相对落后，缺乏国际竞争能力。面对这样形势，发展先进制造技术、实施先进的制造模式已经到了刻不容缓的地步。为了使我国的制造业站在世界先进行列，必须采取相适应的措施和策略。

发展和推广先进的制造技术、实施先进的制造模式人才是关键。我国是社会主义市场经济体制，研究先进制造技术和先进的生产模式其根本目的是制造出有竞争力的产品去占领国内市场和国际市场，科技人员必须强化市场意识，因此人才的培养要注意市场导向。

篇3：先进制造技术电子教案

电子商务是一场颠覆传统商业模式的革命, 它利用计算机、网络通信等技术改变传统交易方式的同时也渗透着包括原材料采购、产品设计研发、生产、品牌宣传、产品销售、售前售后服务、人财物管理、客户关系管理等企业活动的各个环节, 它的优势也正逐步显现出来。

先进制造业是指广泛采用先进制造技术与管理技术的制造业。先进制造、管理技术是传统制造管理技术与现代信息技术、机械工程技术、电子技术、自动化技术、新型材料、新型能源、相互交叉融合而成的一种新型工业技术。

制造业电子商务是在制造业业务流程的各个环节充分利用信息通信技术, 形成电子化的业务流程, 建立一条“供应商一制造商一批发商一零售商一消费者”完整的电子化业务链, 改变传统制造业运作模式的低效率和对市场反应迟缓的弱点, 精简生产过程中一些不必要的环节和程序, 从而达到降低制造成本、提高企业盈利空间、提高经营效率、提高客户服务水平和企业竞争能力的目的。

西部作为我国重要的老工业基地, 是以国防科技工业为先导, 在工业领域主要靠发展装备制造业来支撑。作为丝绸之路经济带的起点应该抓住机遇, 通过电子商务这种新的贸易方式, 利用现代信息通信技术, 发展制造业电子商务, 加快制造业信息化进程, 对西部制造业发展乃至整个丝绸之路经济带的发展无疑具有重要的推动作用。

二、先进制造业电子商务及发展现状

(一) 我国先进制造业电子商务发展现状。我国的制造业已基本形成了一个较为完整的制造业体系, 制造业的总体规模已居世界第四位, 仅次于美国、日本和德国。我国制造业生产总值占国民生产总值的三分之一, 占整个工业生产总值的五分之四, 为国家财政创造了三分之一以上的收入。制造业就业人数高达八千多万。制造业在我国国民经济中具有举足轻重的地位和作用。但我国制造业的技术创新能力较低, 产业主体技术主要依靠国外, 新产品开发周期是国外先进水平的几十倍。

先进制造业电子商务经过近20年的发展与努力, 通过政府扶持、市场引导, 以及企业自身的建设, 在与电子商务融合的信息化建设中取得了长足的进步, 绝大多数企业在不同程度上实施了信息化项目, 为制造业电子商务系统的建设奠定了良好的基础。虽然制造业与电子商务融合的信息化进程己经开始全面启动, 但是其应用规模、范围、深度与经济发达国家相比还有差距。

(二) 西部先进制造业电子商务发展现状。西部先进制造企业与电子商务相结合的电子商务发展来说也存在这样的差距, 其差距的原因主要表现在企业组织模式和管理模式落后, 制造产品的生产过程信息化程度低, 信息技术含量低等;此外, 制造业与电子商务融合的信息化建设水平的差异比较悬殊:有实力的大中型企业每年的信息化建设投入巨大, 成果显著;一些效益较差的企业受到企业经营管理意识的限制, 资金、人才等方面的制约等, 信息化建设刚刚起步, 甚至还没有起步。从整个行业的现实来看, 只有占少数比例的企业有自己的电子商务平台或还只是借助互联网开展企业信息的交互, 属于电子商务应用的初级阶段。

三、电子商务对现代制造企业的影响

电子商务是一场实现商业交易方式的革命。电子商务的出现, 改变了制造企业的商务活动的方式、企业生产方式、企业竞争等方式, 给众多企业注入了新的能量, 给企业带来实实在在的效益。

(一) 电子商务改变企业营销方式。在电子商务环境下, 每一个企业都可以通过电子商务平台面向全球市场销售产品, 与来自全世界的竞争者竞争, 与全球范围内的伙伴合作, 这将大大扩展企业市场营销机会。尤其对于传统制造业来说, 可以通过电子商务平台直接面向全球的消费个人或企业, 传统的零售业和批发业开创了无店铺网上营销的新模式;极大地提高商务活动的效率, 减少不必要的中间商环节, 使得产品生命周期越来越短, 节省了传统商务营销环节的大量人力、物力、财力。

(二) 电子商务改变企业生产方式。电子商务利用计算机、网络通信等技术改变传统交易方式的同时也渗透着包括原材料采购、产品设计研发、生产、客户关系管理等企业活动的各个环节, 以在电子商务平台中提交的订单决定生产的模式, 使得“零库存”成为可能;面向全球的采购可以通过网络招投标等方式降低企业采购成本, 提高采购效率;传统的制造业藉此进入小批量、多品种的时代, 各种互联网线上服务为传统制造业提供了全新的服务方式。制造企业的产品设计环节可以通过电子商务平台集思广益使设计和生产的产品更符合用户个性化的产品需求。

(三) 电子商务改变企业的竞争方式。电子商务及信息技术改变了传统制造企业的竞争方式。信息技术与管理相结合发展的本质是实现高效率、自动化的流程管理, 以信息流动代替物质和能量的流动。从制造业的市场环境来看, 竞争正从产品性能竞争演变为配送能力竞争;从产品竞争演变为品牌、增值能力和营销模式的竞争;从市场份额的竞争演变为上市时间早晚的竞争;从投资规模的竞争演变为人力资本强弱的竞争;从企业间的竞争演变为联盟企业供应链之间的竞争。制造业正处于激烈竞争之中, 而强化电子商务的应用与发展在增强竞争力方面具有十分重要的作用。

四、先进制造业电子商务平台的搭建模式及对比分析

电子商务是一个复杂的系统工程, 其系统是否能够顺利的实施有赖于电子商务平台的建设, 现有制造业电子商务平台的建设有如下几种模式。

(一) 企业自主的电子商务平台。企业通过改变管理思想和经营模式, 重视并加大投入信息化基础设施建设, 搭建自己的电子商务平台, 这种模式一般较为适用于资金和技术力量雄厚、信息化基础设施相对较好、企业规模大、产品多、客户群广的企业。该电子商务平台的结构一般如图1所示:

(二) 依托第三方电子商务平台。第三方是独立于用户和企业的之外的, 以雄厚的资金及技术实力作为交易双方的信用保证电子商务参与方。第三方电子商务平台是第三方通过构建一个公共平台提供专业化的电子商务服务, 该平台为电子商务的开展提供一个良好的商业信用环境。依托第三方电子商务平台的搭建模式适合资金及技术力量缺乏的中小企业及个人进行电子商务活动。中小企业以及个人依托于第三方公共电子商务平台能快速、有效的享受该平台带来的安全、信用、支付、物流等服务。目前提供第三方平台的有阿里巴巴、腾讯、环球资源网等。该平台的基本结构如图2所示:

(三) 协同电子商务平台。协同电子商务平台是利用信息网络技术, 在企业及其合作伙伴之间建立起集成的电子商务平台, 实现信息共享、活动集成、工作协同的电子商务平台模式。特别是计算机网格技术的发展, 在技术层面使得企业间协同式的发展成为可能。这种电子商务平台的搭建方式, 能够有效的促进企业之间的信息协同、企业内外部的业务协同, 使得企业及整个产业价值链的上下游的参与者都能够协调配合起来, 实现价值链的高效化。协同电子商务平台模式技术上兼容性较强, 业务处理灵活度较高, 可以通过资源、技术、服务的共享, 有效地实现行业上、下游之间的协同发展, 便于企业进行全球范围内的供应链、客户关系、物流等的管理, 适合在一个区域范围内的特定行业内部搭建。协同电子商务平台的具体结构如图3所示:

五、结语

本文在对我国及西部先进制造业电子商务发展现状及问题了并通过对现有先进制造业电子商务平台搭建的模式及平台建设的优缺点进行对比分析, 对西部先进制造业发展模式的转变及电子商务平台建设提供了借鉴和参考。中国的制造业将因电子商务而开始全面的变革, 这种变革将以消费者需求为导向, 不仅影响到制造业的采购环节、生产环节、渠道推广方式等整个供应链, 还会影响到企业产品设计、物流配送、客户服务等环节, 这将是今后的研究的方向。

参考文献

[1]http://baike.baidu.com/view/2468404.htm

[2]盛革.面向制造业企业的协同电子商务模式研究.改革与战略[J].2008.8

篇4：我国先进制造技术发展趋势

关键字:机械制造;发展现状;趋势

中图分类号:TH16文献标识码:A

文章编号:1674-0432(2010)-05-0137-1

制造业对我国国民经济的贡献作用毋庸置疑,而先进制造技术是保障制造业高水平持续快速发展的基础。我国制造业产值占国民生产总值的40%,预计未来15年内制造业的年平均增长率将高于国民生产总值的年平均增长率。随着市场的全球化和多样化,制造业蓬勃发展必将成为振兴国家的经济、提高国家综合竞争力的根本动力。

一、先进制造技术的概念和内涵

先进制造技术(Advanced Manufactuing Technology), 就是指集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的总称。

(一)狭义说,它是指各种计算机辅助制造设备和计算机集成制造系统。如果将其与人作一个比拟的话,传统的制造业和自动化相当于人的四肢和体力,而以计算机辅助制造设备和计算机集成制造系统为主体的先进制造技术(AMT)则从某种意义上相当于人的大脑进行思维分析和判断,它也并将引领传统制造业进行一场前所未有的革命。

(二)广义说,先进制造技术包含两大方面:

1.计算机辅助设计和制造系统,如计算机辅助设计CAD、计算机辅助工程CAE以及计算机辅助制造CAM、计算机集成制造系统CIMS、柔性制造系统FMS、成组技术GT、准时化生产JIT等。

2.利用计算机进行生产任务和制造资源合理组织与调配的各种管理技术,如管理信息系统MIS、物料需求计划MRP、制造资源计划MRPII、企业资源计划ERP、工业工程IE、办公自动化OA、条形码技术BCT、产品数据管理PDM、全面质量管理TQM、电子商务EC、客户关系管理CRM等。

二、当前我国先进制造技术(AMT)的现状

制造业在一个国家的地位是不容忽视的。我国随着科学技术的不断发展和进步已经成为一个制造大国,但并非制造强国。主要体现在许多现代制造基础技术尚未掌握,许多重要装备不能自主制造,缺乏创新能力等。我国的制造技术和发达国家相比,还有一定的差距,主要体现在一下几方面:

(一)制造技术基础薄弱

设计技术、基础材料、基础制造装备等发展相对落后,限制了制造业的进步。多数企业开发能力不足,沦为外国公司的代工工厂,没有形成技术创新的主体。

(二)设计研发手段滞后

当前世界的现代设计理念已经形成体系,诸如全寿命设计、绿色设计等,将生产过程和环保等要素贯穿于设计始末,而我国大部分企业的设计还处在经验设计阶段,同时缺乏自主设计研发的能力。

(三)自主创新能力不强

许多关键技术,如航天、炼油等方面的自主创新虽有一定成绩,但与国外相比仍有较大差距;光纤设备、大型科学医疗设备主要依赖进口。

(四)产品的研发与生产过程严重脱节

长期以来,产品品种单调,竞争力不强,尤其是市场需求与企业技术创新上的矛盾。另一方面,科研、教育机构对企业的技术需求认识不足,许多科研成果仅仅停留在图纸上,锁在卷柜中,并没有认识到企业的迫切需求,最终导致产、学、研的脱节。

三、我国未来先进制造技术的发展趋势

(一)制造技术自动化

自动化的研究主要表现在制造系统中的集成技术和系统技术、人机一体化制造系统、制造单元技术、制造过程的计划和调度、柔性制造技术和适应现化生产模式的制造环境等方面。如采用自动送料装置的冷冲压模具,加工精度和生产效率均较高,而且长期效益明显。

(二)纳米制造科技

纳米制造技术作为纳米技术的中心之一,是融合其它各种学科的基本“艺术”,它不仅为纳米科学各个领域的研究和拓展提供强有力的支撑,而且是未来纳米产业的支柱。他的其中一个研究方面就是研究和发展极限紫外光刻技术。他有可能使线宽小于20纳米,由此将现有的半导体CMOS工艺推进至材料的极限。

(三)生物制造与仿生机械的科学与技术

模仿生物的形态、结构和控制原理设计制造出的功能更集中、效率更高并具有生物特征的机械。他是对传统制造技术理念上的突破和创造。

(四)绿色制造技术

其目的是使产品在设计、制造、装配、运输、销售及使用的整个过程中做到资源的优化利用、清洁生产和废弃物的最少化及综合利用。其中的重要组成部分就是实现切削加工的绿色化。其核心则是在加工中不使用切削液,这主要是因为切削液既污染环境和危害工人健康。目前,在欧洲的大批量机械加工中,有10%、15%的加工使用干切削和准干切削。

篇5：先进制造技术论文智能制造

作者：王玉石

湖北文理学院机械与汽车工程学院工业工程1311班 学号2013123106

摘要：介绍了智能制造提出的背景、主要研究内容和目标,人工智能与IMT、IM的关系,IMS和CIMS,智能制造的物质基础及理论基础,智能制造系统的特征及框架结构,并简要介绍了智能加工中心IMC,智能制造技木的发展趋势，以及智能制造系统研究成果及存在问题。

关键词：智能制造，IMS,IMC,IMT。1.主要研究内容和目标

智能制造在国际上尚无公认的定义。目前比较通行的一种定义是, 智能制造技术是指在制造工业的各个环节,以一种高度柔性与高度集成的方式,通过计算机来模拟人类专家的制造智能活动。因此,智能制造的研究开发对象是整个机械制造企业, 其主要研究开发目标有二: ①整个制造工作的全面智能化,它在实际制造系统中首次提出了以机器智能取代人的部脑力劳动作为主要目标,，强调整个企业生产经营过程大范围的自组织能力;②信息和制造智能的集成与共享, 强调智能型的集成自动化。目前,IMT和IMS的研究方向已从最初的人工智能在制造领域中的应用(AiM)发展到今天IMS,研究课题涉及的范围由最初仅一个企业内的市场分析、产品设计、生产计划、制造加工、过程控制、信息管理、设备维护等技术型环节的自动化,发展到今天的面向世界范围内的整个制造环境的集成化与自组织能力,包括制造智能处理技术、自组织加工单元、自组织机器人、智能生产管理信息系统、多级竞争式控制网络、全球通讯与操作网等。2.人工智能与IMT，IMS 人工智能的研究一开始就未能摆脱制造机器生物的思想,即“机器智能化”。这种以“自主”系统为目标的研究路线,严重地阻碍了人工智能研究的进展。许多学者已意识到这一点, Feigenbaum、Newell、钱学森从计算机角度出发,提出了人与计算机相结合的智能系统概念。目前国外对多媒体及虚拟技术研究进行大量投资,以及日本第五代智能计算机研制计划的搁浅等事例, 就是智能系统研究目标有所改变的明证。人工智能技术在机械制造领域中的应用涉及市场分析、产品设计、生产规划、过程控制、质量管理、材料处理、设备维护等诸方面。结果是开发出了种类繁多的面向特定领域的独立的专家系统、基于知识的系统或智能辅助系统,形成一系列的“智能化孤岛”。随着研究与应用的深入,人们逐渐认识到, 未来的制造自动化应是高度集成化与智能化的人—机系统的有机融合, 制造自动化程度的进一步提高要依赖于整个制造系统的自组织能力。如何提高这些“孤岛”的应用范围和在实际制造环境中处理问题的能力, 成为人们的研究焦点。在80 年代末和90年代初,一种通过集成制造自动化、新一代人工智能、计算机等科学技术而发展起来的新型制造工程—— IMT和新——代制造系统—— IMS 便脱颖而出。人工智能在制造领域中的应用与 IMT 和IMS 的一个重要区别在于, IMS 和 IMT 首次以部分取代制造中人的脑力劳动为研究目标, 而不再仅起“辅助和支持”作用,在一定范围还需要能独立地适应周围环境, 开展工作。四IMS和CIMS发展的道路不是一帆风顺的。今天,CIMS的发展遇到了不可逾越的障碍,可能是刚开始时就对CIMS提出了过高的要求,也可能是CIMS本身就存在某种与生俱来的缺陷,今天的CIMS在国际上已不像几年前那样受到极大的关注与广泛地研究。从CIMS的发展来看,众多研究者把重点放在计算机集成上,从科学技术的现状看,要完成这样一个集成系统是很困难的。CIMS作为一种连接生产线中的单个自动化子系统的策略,是一种提高制造效率的技术。它的技术基础具有集中式结构的递阶信息网络。尽管在这个递阶体系中有多个执行层次,但主要控制设施仍然是中心计算机。CIMS存在的一个主要问题是用于异种环境必须互连时的复杂性。在CIMS概念下,手工操作要与高度自动化或半自动化操作集成起来是非常困难和昂贵的。在CIMS深入发展和推广应用的今天,人们已经逐渐认识到,要想让CIMS真正发挥效益和大面积推广应用,有两大问题需要解决:①人在系统中的作用和地位;②在不作很大投资对现有设施进行技术改造的情况下亦能应用CIMS。现有的CIMS概念是解决不了这两个难题的。今天,人力和自动化是一对技术矛盾,不能集成在一起,所能做的选择,或是昂贵的全自动化生产线,或是手工操作,而缺乏的是人力和制造设备之间的相容性,人机工程只是一个方面的考虑,更重要的相容性考虑要体现在竞争、技能和决策能力上。人在制造中的作用需要被重新定义和加以重视。

3．智能制造的物质基础及理论基础

3.1.智能制造系统的物质基础主要有：

(1)数控机床和加工中心美国于1952年研制成功第一台数控铣床,使机械制造业发生一次技术革命。数控机床和加工中心是柔性制造的核心单元技术。(2)计算机辅助设计与制造提高了产品的质量和缩短产品生产周期,改变了传统用手工绘图、依靠图纸组织整个生产过程的技木管理模式。

(3)工业控制技术、微电子技术与机械工业的结合———机器人开创了工业生产的新局面,使生产结构发生重大变化,使制造过程更富于柔性扩展了人类工作范围。

(4)制造系统为智能化开发了面向制造过程

中特定环节、特定问题的“智能化孤岛”,如专家系统、基干知识的系统和智能辅助系统等。

(5)智能制造系统和计算机集成制造系统用计算机一体化控制生产系统,使生产从概念、设计到制造联成一体,做到直接面向市场进行生产,可以从事大小规模并举的多样化的生产;近年来,制造技术有了长足的发展和进步,也带来了很多新问题。数控机床、自动物料系统、计算机控制系统、=机器人等在工业公司得到了广泛的应用,越来越多的公司使用了“计算机集成制造系统(CIMS)”、“柔性制造系统(FMS)”、“工厂自动化(FA)”、“多目标智能计算机辅助设计(M1CAD)”、“模块化制造与工厂(MXMF)、并行工程(CE)”、“智能控制系统(ICS)”以及“智能制造(IM)”、“智能制造技术(IMT)”和“智能制造系统(IMS)”等等新术语。先进的计算机技术、控制技术和制造技术向产品、工艺和系统的设计师和管理人员提出了新的挑战,传统的设计和管理方法不能再有效地解决现代制造系统提出的问题了。要解决这些问题、需要用现代的工具和方法,例如人工智能(AI)就为解决复杂的工业问题提出了一套最适宜的工具。3.2.智能制造技术的理论基础

智能制造技术是采用一种全新的制造概念和实现模式。其核心特征强调整个制造系统的整体“智能化”或“自组织能力”与个体的“自主性”。“智能制造国际合作研究计划JIRPIMS”明确提出:“智能制造系统是一种在整个制造过程中贯穿智能活动,并将这种智能活动与智能机器有机融合,将整个制造过程从订货、产品设计、生产到市场销售等各个环节以柔性方式集成起来的能发挥最大生产力的先进生产系统“。基于这个观点,在智能制造的基础理论研究中,提出了智能制造系统及其环境的一种实现模式,这种模式给制造过程及系统的描述、建模和仿真研究赋予了全新的思想和内容,涉及制造过程和系统的计划、管理、组织及运行各个环节,体现在制造系统中制造智能知识的获取和运用,系统的智能调度等,亦即对制造系统内的物质流、信息流、功能决策能力和控制能力提出明确要求。作为智能制造技术基础,各种人工智能工具,及人工智能技术研究成果在制造业中的广泛应用,促进了智能制造技术的发展。而智能制造系统中,智能调度、智能信息处理与智能机器的有机融合而构成的复杂智能系统,主要体现在以智能加工中心为核心的智能加工系统的智能单元上。作为智能单元的神经中枢——智能数控系统,不仅需要对系统内部中各种不确定的因素如噪声测量、传动间隙、摩擦、外界干扰、系统内各种模型的非线性及非预见性事件实施智能控制,而且要对制造系统的各种命令请求做出智能反应。这种功能已远非传统的数控系统体系结构所能胜任,这是一个具有挑战性的新课题。对此有待研究解决的问题有很多,其中包括智能制造机理、智能制造信息、制造智能和制造中的计算几何等。总之,制造技术发展到今天,已经由一种技术发展成为包括系统论、信息论和控制论为核心的、贯穿在整个制造过程各个环节的一门新型的工程学科,即制造科学。制造系统集成与调度的关键是信息的传递与交换。从信息与控制的观点来看,智能制造系统是一个信息处理系统,由输入、处理、输出和反馈等部分组成。输入有物质(原料、设备、资金、人员)、能量与信息;输出有产品与服务;处理包括物料的处理与信息处理;反馈有产品品质回馈与顾客反馈。制造过程实质上是信息资源的采集、输入、加工处理和输出的过程,而最终形成的产品可视为信息的物质表现形式。4．结语

制造业是国家经济和综合国力的基础,被称为“立国之本”。而我国的制造工业与发达国家相比,差距很大,主要表现为自主开发能力和技术创新能力薄弱,核心技术、关键技术仍依赖进口。对此,我国已引起重视,在“九五”科技规划和15年科技发展规划中,将先进制造技术列为重点发展领域之一。进入21世纪,经济全球化的进程日益加快,制造业领域的竞争日益加剧,而竞争的核心是先进制造技术。在此环境下,我们只有抓住机遇,迎接挑战,利用先进制造技术改造传统产业,实现技术创新、机制创新、管理创新及人才创新,才能实现我国跻身世界制造强国的目标。

参考文献

篇6：先进制造技术3d打印技术

【摘要】：3D打印作为当今的先进的制造技术，它的应用面相当的广泛，而且现正逐渐用于一些产品的直接制造，这意味着这项技术正在普及。本文就以3D打印为何物、3D打印的基本原理与现有技术、3D打印为什么能火、3D打印的应用及3D打印离我们生活到底有多远这几个方面来探讨3D打印

【关键词】3D打印

应用面广泛引言

随着时代的进步，我们的生活水平日渐提升，同时，人口也在急剧的增长，我们需要越来越多的物品来满足物质生活条件。这就势必造成我们对物品的要求也会越来越高，做工精细、独特且非量产的物品会受广大人们的喜爱。如今，我们拥有了3D打印这一先进的技术，我们可以通过3D打印机来打印各种我们所需要的、想要的。3D打印技术应用面广，它可以用于医疗行业、科学研究、产品模型、建筑设计、制造业及食品等，前景广泛。3D打印究竟为何物

3D打印机，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造，意味着这项技术正在普及。基本原理与现有技术 3D打印机原理很简单，每一层的打印过程分为两步，首先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水，胶水液滴本身很小，且不易扩散。然后是喷洒一层均匀的粉末，粉末遇到胶水会迅速固化黏结，而没有胶水的区域仍保持松散状态。这样在一层胶水一层粉末的交替下，实体模型将会被打印成型。完成后，要处理掉物品周围沾满的粉末，这是可以循环利用的，再涂上增强硬度的胶水。

眼下3D打印机有两种类型，一种是堆叠法，一种是烧结。原理基本都是多层分片打印，而堆叠和烧结只是成型技术的区别。堆叠只能成型塑料、硅之类的材质，对固化反应速度有要求，而烧结可以利用激光的高温对金属粉末进行处理加工出金属材质的东西出来，实体可通过打磨、钻孔、电镀等方式进一步加工。所以3D打印机和普通打印机，最大的区别是“墨水”。3D打印为何能火

在欧美，注重创造力的发达国家，3D打印技术已经成功商用，尤其是消费电子业、航空业和汽车制造业。它们不光可以离开传统的大规模机床来制造小数量的部件，而且可以用不同方法来制造，比如单个制作喷气式飞机上的空气动力导管，而不再需要很多不同的元件来组装它。

用发展的眼光来看，3D打印首先会影响的是模具行业。即便在国内制造行业不景气的今天，模具行业仍然风景独好，一方面是对技术要求高，另一方面是市场有需求，在产品大规模生产之前，必须要进行多次打样和修改。3D打印机的出现，其实是消灭了模具反复打造的流程，能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，极大地缩短产品的研制周期，大幅减少成本投入，对于一些复杂而精细的造型，3D打印机表示毫无压力。

其次是会引发个性风潮。对一些小厂家来说，迫于模具制造的高成本，往往会采用公模来生产，虽然在功能上能满足用户的需求，但千篇一律的造型，很难迎合时下个性化的发展趋势，所以卖不出高价，只能靠低价来吸引消费者。在机械化和流水线盛行的年代，人们对于手工的东西有特别的亲切感，即便价格昂贵数倍，也不愁找不到买家，原因是手工制作不可能有相同的，而且品质有保证。3D打印机的出现，一方面满足人们对个性化产品的追求欲，完全可以量身定制，另一方面在大大提高生产效率的同时，还能降低成本。

第三是激发了人的想象力。极客牙医用它进行牙齿正畸和数字化种牙，减少风险和痛苦；外科医生更厉害，直接打印骨头，只不过把材料换成添加了硅和锌磷酸钙，用于临床手术；汽车维修公司用它来打印稀缺的汽车零部件，原先要等全球物流下2个月才到的一个东西，1个小时搞定了；英国科学家还在3D打印机的基础上成功改造，使用液态巧克力作为“油墨”，可以打印各种形状的巧克力，几乎所有人都相信，3D打印机会成为食品界杀手级工具。3D打印的应用

科学研究

美国德雷塞尔大学的研究人员通过对化石进行3D扫描，利用3D打印技术做出了适合研究的3D模型，不但保留了原化石有的外在特征，同时还做了比例缩减，更适合研究。

产品模型

比如微软的3D模型打印车间，在产品设计出来之后，通过3D打印机打印出来模型，能够让设计制造部门更好的改良产品，打造出更出色的产品。

汽车制造业

不是说你的车是3D打印机打印出来的(当然或许有一天这也有可能)，而是说汽车行业在进行安全性测试等工作时，会将一些非关键部件用3D打印的产品替代，在追求效率的同时降低成本。

建筑设计

在建筑业里，工程师和设计师们已经接受了用3D打印机打印的建筑模型，这种方法快速、成本低、环保，同时制作精美。完全合乎设计者的要求，同时又能节省大量材料。

食品产业

没错，就是“打印”食品。研究人员 已经开始尝试打印巧克力了。或许在不久的将来，很多看起来一模一样的食品就是用食品3D打印机“打印”出来的。当然，到那时可能人工制作的食品会贵很多倍。

饰品/工艺品

这是最广阔的一个市场。在未来不管是你的个性笔筒，还是有你半身浮雕的手机外壳，抑或是你和爱人拥有的世界上独一无二的戒指，都有可能是通过3D打印机打印出来的。甚至不用等到未来，现在就可以实现3D打印离我们的生活有多远

工业用的3D打印系统价格从1.5万美元左右起，最贵的要100多万美元。但是，普通的桌面3D打印机并不像大家想象的那么昂贵。3D打印机现在来看，在欧美国家已经形成了一种潮流和噱头，多为极客和高端用户服务。美国加利福尼亚州的Legacy Effect公司，利用Objet 3D打印机为电影特效片段制造3D模型和原型，为演员量身定制可以完全适合演员的脸、颈部和头部的道具，在电影《侏罗纪公园》、《阿凡达》、《钢铁侠》以及《复仇者联盟》中都有应用。

国内目前3D打印还有待普及，一方面是应用于工业的高端型号投入较大，行业投资人比较慎重，处于观望状态，另一方面，应用普及也就是从最近才开始，用户缺乏对3D打印有一个深入的认识，由于有些新闻在描述上运用了夸张的手法，大胆的预测，所以给人的感觉是电影中的情节。

业内人士介绍，和美国相比，中国缺少DIY和创意设计的习惯，所以3D打印机的最大优势往往得不到发挥，要成为主流的生产制造技术还需要3-5年时间。此外，国外3D打印机售价过高，而且有些限制出口，国产3D打印机在精度、速度和打印的尺寸上还无法满足商用的需求，在几何图形优化、描绘和材质贴图、对切割和中空部件做打印准备、支持任意三维软件生成的数据和对超大模型的自动分段等方面还需要进一步提升。不过，随着热度的提升，这块蓝海很快就会被发现，解决只是时间问题。

7.参考文献

[1]谢 锋 , 刘正士 先进制造技术学科发展趋势分析, 2000 [2]孙大涌，先进制造技术 机械工业出版社 , 19991

篇7：先进制造技术

集成制造系统

概述：综述先进制造技术的概念、内涵、特点、主要内容等，结合现代集成制造系统理解先进制造技术及其发展历程

1先进制造技术概述 2 先进制造技术的内涵 3 先进制造技术的特点 4现代集成制造系统

1先进制造技术概述

先进制造技术是系统的工程技术，可以划分为三个层次和四个大类。三个层次：一是优质、高效、低耗、清洁的基础制造技术。这一层次的技术是先进制造技术 的核心，主要由生产中大量采用的铸造、锻压、焊接、热处理、表面保护、机械加工等基础 工艺优化而成。二是新型的制造单元技术。这是制造技术与高技术结合而成的崭新制造技术。这是运用信息技术 和系统管理技术，对上述两个层次进行技术集成的结果，系统驾驭生产过程中的物质流、能 量流和信息流。如成组技术（CT）、系统集成技术（SIT）、独立制造岛（AMI）、计算机集 成制造系统（CIMS）等。四个大类：一是现代设计技术，是根据产品功能要求，应用现代技术和科学知识，制定方案 并使方案付诸实施的技术。它是门多学科、多专业相互交叉的综合性很强的基础技术。现代 设计技术主要包括：现代设计方法，设计自动化技术，工业设计技术等；二是先进制造工艺技术，主要包括精密和超精密加工技术、精密成刑技术、特种加工技术、表而改性、制模和 涂层技术；三是制造自动化技术，其中包括数控技术、工业机器人技术、柔性制造技术、计 算机集成制造技术、传感技术、自动检测及信号识别技术和过程设备工况监测与控制技术等； 四是系统管理技术，包括工程管理、质量管理、管理信息系统等，以及现代制造模式（如精 益生产、CIMS、敏捷制造、智能制造等）、集成化的管理技术、企业组织结构与虚拟公司等 生产组织方法。关于先进制造技术的体系结构。2先进制造技术的内涵

目前对先进制造技术尚没有一个明确的、一致公认的定义，经过近年来对发展先进制造 技术方面开展的工作，通过对其特征的分析研究，可以认为：先进制造技术是制造业不断吸 收信息技术和现代管理技术的成果，并将其综合应用于产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动 态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。3 先进制造技术的特点

先进制造技术最重要的特点在于，它是一项面向工业应用，具有很强实用性的新技术。与传统制造技术相比，先进制造技术更具有系统性、集成性、广泛性、高精度性。先进制造 技术虽然仍大量应用于加工和装配过程，但在其制造过程中还综合应用了设计技术、自动化 技术、系统管理技术等。先进制造技术比传统的制造技术更加重视技术与管理的结合，更加 重视制造过程组织和管理体制的简化以及合理化，从产生了一系列先进的制造模式，并能 实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产。先进制造技术主要有如下特征：

1）系统性 由于计算机技术，信息技术，传感技术，自动化技术，和先进管理等等技术的应用，并与传统的制造技术相结合，使先进制造技术成为能够驾驶在生产过程中的物质流，信息流，和能量流的系统工程

2）广泛性 传统制造技术通常只是将原材料变成成品的各种工艺加工，而先进制造技术贯穿了从生产设计，加工制造到产品销售及使用维修的整个过程，“成为市场——设计开发——加工制造——市场”的大系统

3）集成性 传统制造技术的学科专业单一，独立相互界限分明。而先进制造技术由于专业和学科的不断深入，交叉，融合其界限逐渐淡化和消失，技术系统化，集成化的现代交叉性制造系统工程。

4）动态性 先进制造技术是针对一定的应用目标不断吸收各种高新技术逐渐形成和发展起来的新技术因而其内涵不是绝对的和一成不变的。

5）实用性 先进制造技术的发展是针对某一具体的制造要而发展起来的先进实用技术，有着明确的需求方向 4现代集成制造系统

1）现代集成制造系统的含义与定位

现代集成制造系统是计算机集成制造系统新的发展阶段，在继承计算机集成制造系统优秀成果的基础上，它不断吸收先进制造技术中相关思想的精华，从信息集成、过程集成向企业集成方向迅速发展，在先进制造技术中处于核心地位。具体地说，它将传统的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术进行有机地结合，通过计算机技术使企业产品在全生命周期中有关的组织、经营、管理和技术有机集成和优化运行，在企业产品全生命周期中实现信息化、智能化、集成优化，达到产品上市快、服务好、质量优、成本低的目的，进而提高企业的柔性、健壮性和敏捷性，使企业在激烈的市场竞争中立于不败之地。从集成的角度看，早期的计算机集成制造系统侧重于信息集成，而现代集成制造系统的集成概念在广度和深度上都有了极大的扩展，除了信息集成外，还实现了企业产品全生命周期中的各种业务过程的整体优化，即过程集成，并发展到企业优势互补的企业之间的集成阶段。

现代集成制造系统的研究范围应该介于国家攀登计划和国家攻关计划之间。与攀登计划研究项目相比较，它更注重成果的应用性，尽可能将技术产业化，并推动我国制造业的现代化进程；与国家攻关计划相比较，它更注重解决我国制造业发展中的关键的共性问题、前瞻性问题和示范性问题。2）现代集成制造系统的技术构成

先进制造技术(AMT Advanced Manufacturing Technology)作为一个专有名词至今还没有一个明确的、一致公认的定义。通过对其内涵和特征的研究，目前共同的认识是：先进制造技术是传统制造技术不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产，并取得理想技术经济效果的制造技术的总称。它具有如下一些特点：

从以技术为中心向以人为中心转变，使技术的发展更加符合人类社会的需要；

从强调专业化分工向模糊分工、一专多能转变，使劳动者的聪明才智能够得到充分发挥；

从金字塔的多层管理结构向扁平的网络化结构转变，减少层次和中间环节；

从传统的顺序工作方式向并行工作方式转变，缩短工作周期，提高工作质量；

从按照功能划分部门的固定组织形式向动态的自主管理的小组工作方式转变。

通过对先进制造技术的定义和特点的分析发现，现代集成制造系统拥有先进制造技术的绝大部分特点，只不过先进制造技术所涉及的范围要比现代集成制造系统大，因此通过对先进制造技术的综合考察，提出了一个现代集成制造系统的技术构成模式。在先进制造技术中，现代集成制造系统在吸收计算机集成制造系统的优秀成果的基础上，继续推动并行工程、虚拟制造、敏捷制造和动态联盟的研究工作深入进行，并不断吸收先进制造技术中的成功经验和先进思想，将它们进行推广应用，由此使现代集成制造系统成为先进制造技术的核心。3）我国现代集成制造系统的发展策略

在市场竞争的推动下，先进制造技术发展十分迅速，新思想、新概念层出不穷，通过对现代集成制造系统与先进制造技术关系的分析，我们认为在制定我国现代集成制造系统的发展策略时，应该注重以人为本的思想，运用并行工程的哲理，使各种先进制造技术相互衔接、协调发展，并不断吸收先进制造技术的成熟成果，为先进制造技术在我国的广泛应用起到促进的作用。

目前，在美国并行工程已到了推广应用阶段，在虚拟制造方面也有商品化软件投入市场，在这方面我们存在巨大的差距，主要表现在：研究工作方面，科研经费紧缺，科研力量分散，科研成果难以推广应用，人才流失严重；企业方面，企业的整体素质不高，管理工作落后，科研能力薄弱，当面临国际竞争时大多难以为继，很难在现代集成制造系统方面花费过多，而且受企业人员素质的制约，一些先进的技术还不易取得立竿见影的效果，这些都挫伤了企业应用先进制造技术的热情；国家政策方面，虽然国家对制造业十分重视，但是，由于我国当前正处在改革过程中，多种机制同时运行，多方利益难以协调，在资金使用上往往顾此失彼，而且国家财政困难，也难以使用重金支持现代集成制造系统的研究。

篇8：先进制造技术及其发展

制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱,在国民经济建设、社会进步、科技发展与国家安全中占有重要战略地位,其生产总值一般占一个国家国内生产总值的20%～55%。世界各国经济实力的竞争,主要是先进制造技术的竞争,其竞争能力又体现在所生产产品的市场占有率上。随着经济的高速发展以及顾客需求和市场环境的不断变化,这种竞争日趋激烈,因而各国政府都非常重视对先进制造技术(advanced manufactuing technology, AMT)的研究。

1 AMT的概述

AMT,往往用AMT来概括由于微电子技术、自动化技术、信息技术等给传统制造技术带来的种种变化与新型系统。具体地说,AMT是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果,并将其综合应用于产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程,以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产,提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。

与传统的制造技术相比,当代的AMT以其高效率、高品质和对于市场变化的快速响应能力为主要特征。AMT是生产力的主要构成因素,是国民经济的重要支柱。它担负着为国民经济各部门和科学技术的各个学科提供装备、工具和检测仪器的重要任务,成为国民经济和科学技术赖以生存和发展的“土壤”。尤其是一些尖端科技,如航空、航天、微电子、光电子、激光、分子生物学和核能等技术的出现和发展,如果没有AMT作为基础,是根本不可能的。

2 AMT的体系结构

AMT主要包括以下3个技术群(图1):

a) 主体技术群:这是制造技术的核心,它包括两个基本部分:有关产品设计技术和工艺技术。

1) 面向制造的设计技术群。面向制造的设计技术群系指用于生产准备的工具群和技术群。设计技术对新产品开发生产费用、产品品质以及新产品上市时间都有很大影响。产品和制造工艺的设计可以采用一系列工具,例如计算机辅助设计(CAD)以及工艺过程建模和仿真等,生产设施、装备和工具,甚至整个制造企业都可以采用先进技术进行有效地设计。

2) 制造工艺技术群(制造技术环境)。制造工艺技术群是指用于物质产品生产的过程及设备。制造工艺技术群是有关加工和装配的技术,也是制造技术的传统领域。

b) 支撑技术群:支撑技术群是指支持设计和制造工艺两方面取得进步的基础性的核心技术。基本的生产过程需要一系列的支撑技术,如:测试和检验、物料搬运、生产计划的控制以及包装等。它们也是用于保证和改善主体技术的协调运行所需的技术,是工具、手段和系统集成的基础技术。支撑技术群包括:

1) 信息技术:接口和通信、数据库技术、集成框架、软件工程人工智能、专家系统和神经网络、决策支持系统;

2) 标准和框架:数据标准、产品定义标准、工艺标准、检验标准、接口框架;

3) 机床和工具技术;

4) 传感器和控制技术:单机加工单元和过程的控制、执行机构、传感器和传感器组合、生产作业计划;

5) 其他。

c) 制造技术基础设施:制造技术基础设施是指为了管理好各种适当的技术群的开发并鼓励这些技术在整个国家制造行业内推广应用而采取的各种方案和机制。制造技术的基础设施是使先进的制造技术与企业组织管理体制和使用技术的人员协调工作的系统工程,是AMT不可分割的一个组成部分。

3AMT的现状

AMT是现代技术和工业创新的集成和典范,是国家制造业水准的主要标志,是国家工业的基础和支柱。目前,世界各工业发达国家已充分认识到发展AMT的重要性和紧迫感,纷纷对此进行广泛深入的研究,展开了激烈的竞争。各种创新成果和先进技术不断涌现。它们主要包括:计算机集成制造系统(computer integrated manufacturing system, CIMS),敏捷制造(agile manufacturing, AM),并行工程(concurrent engineering, CE),虚拟制造(virtual manufacturing, VM)以及可持续发展技术等等。

a) CIMS是现代信息技术条件下的新一代制造系统。它以计算机来辅助制造系统的集成,以充分的、及时的信息交流或信息共享将企业的设计、工艺、生产车间以及供销和管理部门集成为一个有机的整体,使他们相互协调地运作,以提高产品品质,缩短产品开发周期,提高生产效率,确保企业的整体效益,提高企业的竞争能力和生存能力。

b) CE是对产品及其相关过程(包括制造过程和支持过程)进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式。在传统的串行开发过程中,设计中的问题或不足,要分别在加工、装配或售后服务中才能被发现,然后再修改设计,改进加工、装配或售后服务(包括维修服务)。而CE就是将设计、工艺和制造结合在一起,利用计算机互联网并行作业,大大缩短生产周期(图2)。

c) AM是指企业实现敏捷生产经营的一种制造哲理和生产模式。AM包括产品制造机械系统的柔性、员工授权、制造商和供应商关系、总体品质管理及企业重构。AM是借助于计算机网络和信息集成基础结构,构造有多个企业参加的“VM”环境,以竞争合作的原则,在虚拟制造环境下动态选择合作伙伴,组成面向任务的虚拟公司,进行快速和最佳生产。

d) VM是虚拟现实(virtual reality, VR)技术在制造中的应用。VM实际上是一种计算机科学技术,以信息技术、仿真技术、VR技术为支柱,在产品设计或制造系统的物理实现之前,就能使人体会到或感觉到未来产品的性能或者制造系统的状态,从而可以做出前瞻性的决策与优化实施方案。VM技术是对真实制造过程的动态模拟、仿真,是在计算机上制造数字化产品,在VM环境中生成软产品原型代替传统的硬样品进行试验,对其性能和可制造性进行预测和评价,从而缩短产品的设计与制造周期,降低产品的开发成本,提高系统快速响应市场变化的能力。VM技术是CE, AM,精益生产的支撑技术,是品质工程实现的有力保证。

e) 可持续设计是在生态哲学的指导下,将设计行为纳入“社会-经济-环境-人类”的系统中,既实现社会价值又保护人与自然的共同繁荣,旨在平衡环境、社会、经济三方面的设计实践和设计管理。可持续设计包含并超越了传统的产品设计,并代表了人类对传统产品设计的新思考,是产品设计学科的新的发展方向。目前可持续设计并不成熟,主要设计工具有生命周期评价(LCA);面向环境的设计(DFE);面向材料选择的设计(DFMS);面向拆装的设计(DFD);面向回收的设计(DFR)等,可持续设计可以说是人类文明的巨大进步。

4 先进制造的发展趋势

先进制造业追求的目标是:高品质、高效率、高柔性、低成本、低劳动力、低消耗、品种多和规格全的产品,因此,ATM的发展趋势应体现在以下几个方面:

a) 制造技术向自动化与智能化方向发展:随着电子技术、信息技术和计算机技术的发展,推动了制造技术向更深层次发展。基于CAD/CAM技术的CIMS是制造业自动化的一个重要方向。CIMS通过CAX(CAD,CAPP,CAE, CAM)系统和PDM系统,进行产品的数字化设计、仿真,并结合数字化制造设备,进行自动加工。并采用MRPII/ERP系统,对整个企业的物流、资金流、管理信息流和人力资源进行数字化管理。智能制造技术(IMT)是将人工智能融入制造过程的各个环节,通过模拟人类专家的智能活动,取代或延伸制造系统中的部分脑力劳动,在制造过程中系统能自动监测其运行状态,在外界干扰或内部激励下能自动调整其参数,以达到最佳状态和具备自组织能力。例如机器人加工就是将机床与机器人、传感器、控制器组合而成的智能制造系统,它具有信息处理和知觉反馈、决策能力,可同时控制指挥多种操作,从而能提高效率、保证品质和降低成本。

b) 精密成形与加工:精密加工、超精密加工技术、微型机械是AMT发展的方向之一。精密和超精密加工技术包括精密和超精密切削加工、磨削加工、研磨加工以及特种加工和复合加工(如机械化学研磨、超声磨削和电解抛光等)三大领域。超精密加工技术己向纳米技术发展。纳米技术已在纳米机械学、纳米电子学和纳米材料技术得到了应用。

c) 新型特种加工方法的形成:特种加工亦称“非传统加工”或“现代加工方法”,泛指用电能、光能、热能、电化学能、化学能、声能及特殊机械能等能量达到去除或增加材料的加工方法。它包括激光加工技术、电子束加工技术、离子束加工技术、等离子加工技术、电加工技术等。今后,特种加工将从实际出发,在融合传统技术和现代技术的基础上大力开发特种加工领域中的新方法,包括微细加工和复合加工。

d) 制造业中广泛应用VM技术和柔性制造技术:制造过程中的VM是指面向产品生产过程的模拟和检验。VM的核心是计算机仿真,通过仿真软件来模拟真实系统,以保证产品设计和产品工艺的合理性,保证产品制造的成功和生产周期,发现设计、生产中不可避免的缺陷和错误。所谓柔性,是指一个制造系统适应各种生产条件变化的能力,它与系统方案、人员和设备有关。系统方案的柔性是指加工不同零件的自由度。人员柔性是指操作人员能保证加工任务,完成数量和时间要求的适应能力。设备柔性是指机床能在短期内适应新零件的加工能力。

e) 网络化和全球化:随着网络通讯技术的迅速发展和普及,企业的产品设计、物料选择、零件制造、市场开拓与产品销售等都可以异地或跨越国界进行。此外,网络通讯技术的快速发展,加速技术信息的交流、加强产品开发的合作和经营管理的学习,推动了企业向着既竞争又合作的方向发展。因此制造业发展的必然是由网络化迅速向全球化迈进。

f) 实施无污染绿色制造:绿色制造是通过绿色生产过程、绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理等生产出绿色产品,产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。采用绿色制造能最大限度地减少制造对环境的负面影响,同时使原材料和能源的利用效率达到最高。对于目前世界资源紧张,环境恶化的现状以及人类的持续发展的要求来讲,绿色制造是必然的趋势。

5 结语

AMT充分体现了一个国家的生产技术水平和现代化程度,是国际间经济竞争和科技竞争的重要手段,发达国家都把它作为优先发展的领域。只有跟上发展AMT的世界潮流,将其放在战略优先地位,并以足够的力度予以实施,才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。

摘要：介绍了先进制造技术的概念以及先进制造技术的体系结构,包括:面向制造的设计技术群、制造工艺技术群和支撑技术群,分析了先进制造技术的发展现状,并对先进制造技术的发展趋势进行了预测和探究。

关键词：先进制造技术,发展趋势,绿色制造

参考文献

[1]周会娜,林滨,程应科.先进制造技术及其重点发展方向[J].精密制造与自动化,2006,4.

[2]王先逵.现代制造技术及其发展趋向[J].现代制造工程,2008,1.

[3]张世昌.先进制造技术[M].天津:天津大学出版社,2004.