2023年机械技术基础（教学课件）.ppt

第第9章章 现代现代机械制造技术机械制造技术 9.1 概述概述 9.2 数字化设计与制造技术数字化设计与制造技术 9.3 先进生产模式先进生产模式 9.4 自动化制造系统自动化制造系统 机械工程学院 机械制造根底 2 9.1 概述概述 先进制造技术：是将制造技术、信息技术、现代管理先进制造技术：是将制造技术、信息技术、现代管理技术综合应用于产品设计、加工、检测、管理、销售、技术综合应用于产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、效劳乃至回收的全过程，以实现优质、高效、使用、效劳乃至回收的全过程，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。应能力和竞争能力的制造技术的总称。美国美国2121世纪制造企业开展战略世纪制造企业开展战略 “当前正在发生的制造业的转变，对美国社会的影响“当前正在发生的制造业的转变，对美国社会的影响是深远的是深远的 。“全世界主要企业都要建立一个从大规模生产向敏“全世界主要企业都要建立一个从大规模生产向敏捷制造转变的模式，捷制造转变的模式，这种情况为美国恢复其在这种情况为美国恢复其在 7070年年代和代和 8080年代失去的领导地位提供了一次难得的时机年代失去的领导地位提供了一次难得的时机。美国“必须立即采取行动，夺回美国在制造业中的世美国“必须立即采取行动，夺回美国在制造业中的世界领导地位界领导地位。机械工程学院 机械制造根底 3 现代制造企业面临的全球竞争现代制造企业面临的全球竞争 经济和社会经济和社会 的开展的开展 科学和技术科学和技术 的进步的进步 消费需求多样化消费需求多样化 资源问题资源问题 环境问题环境问题 机械工程学院 机械制造根底 4 现代制造企业经营战略的变化现代制造企业经营战略的变化 7070年代以前：本钱年代以前：本钱(C)(C)7070年代年代 8080年代年代 ：质量：质量(Q)(Q)8080年代年代 9090年代初年代初 ：交货期：交货期(T)(T)9090年代年代 9090年代末年代末 ：效劳：效劳(S)(S)2121世纪：环境世纪：环境(E)(E)，知识创新，知识创新(K)(K)机械工程学院 机械制造根底 5 生产方式的演变生产方式的演变 大批量生产大批量生产 刚性制造线刚性制造线 多品种小批量多品种小批量 柔性制造柔性制造 大批量定制大批量定制 敏捷制造敏捷制造 信息化程度信息化程度 网络化网络化 设计制造设计制造 1960s 1980s 2000s 机械工程学院 机械制造根底 6 全面提升企业竞争力的五大要素全面提升企业竞争力的五大要素 高质量高质量(客户满意度高客户满意度高)低成本低成本 服务好服务好 对环境危害小对环境危害小 新产品上市快新产品上市快 Q Q C C T T E E S S 机械工程学院 机械制造根底 7 现代制造技术的开展现代制造技术的开展 新材料新技术：新材料新技术：高强度高性能合金、陶瓷、复合材料高强度高性能合金、陶瓷、复合材料 加工精密化：加工精密化：常规常规0.01mm1m0.1 m 0.01 m 1nm 高效自动化：高效自动化：自动化加工技术、高速加工、快速制造自动化加工技术、高速加工、快速制造 管理科学化与信息化：管理科学化与信息化：人才管理、质量管理、资源管人才管理、质量管理、资源管理、知识管理理、知识管理 机械工程学院 机械制造根底 8 9.2 数字化设计与制造数字化设计与制造 数字化设计与制造是指利用数字化技术完成产品设数字化设计与制造是指利用数字化技术完成产品设计和制造的全过程，包括了产品计和制造的全过程，包括了产品3D设计、虚拟装配、设计、虚拟装配、仿真、虚拟制造、虚拟检测和通过数字化机床加工出仿真、虚拟制造、虚拟检测和通过数字化机床加工出实际的产品。实际的产品。实施先进制造技术的首要目标是经济效益，现有条实施先进制造技术的首要目标是经济效益，现有条件那么是实施的根底，因此，先进一定要适用才能产件那么是实施的根底，因此，先进一定要适用才能产生效益。生效益。综观国内外先进制造技术的现状和开展可以看出，综观国内外先进制造技术的现状和开展可以看出，数字化设计与制造是先进制造技术的核心技术，是实数字化设计与制造是先进制造技术的核心技术，是实施其它先进制造技术的平台。施其它先进制造技术的平台。机械工程学院 机械制造根底 9 9.2 数字化设计与制造数字化设计与制造 数字化技术是指以计算机硬件、软件、信息存储、数字化技术是指以计算机硬件、软件、信息存储、通信协议、周边设备和互联网络等为技术手段，以信息通信协议、周边设备和互联网络等为技术手段，以信息科学为理论根底，包括信息离散化表述、扫描、处理、科学为理论根底，包括信息离散化表述、扫描、处理、存储、传递、传感、执行、物化、支持、集成和联网等存储、传递、传感、执行、物化、支持、集成和联网等领域的科学技术集合。领域的科学技术集合。数字化技术和各种专业技术相融合就形成了各种数数字化技术和各种专业技术相融合就形成了各种数字化专业技术，如数字化制造技术、数字化设计技术、字化专业技术，如数字化制造技术、数字化设计技术、数字化视听技术等。相对传统制造技术，数字化制造技数字化视听技术等。相对传统制造技术，数字化制造技术是一项融合数字化技术和制造技术，且以制造工程科术是一项融合数字化技术和制造技术，且以制造工程科学为理论根底的重大的制造技术革新，是先进制造技术学为理论根底的重大的制造技术革新，是先进制造技术的核心，有广阔的应用前景。的核心，有广阔的应用前景。机械工程学院 机械制造根底 10 国家“制造业信息化工程国家“制造业信息化工程：制造业占传统产业产值总量的制造业占传统产业产值总量的80；投资百亿元打；投资百亿元打造“制造业信息化工程造“制造业信息化工程 抓好抓好5个数字化，建个数字化，建2000个个数字化企业。数字化企业。制造业信息化的内涵是将信息技术、自动化技术、制造业信息化的内涵是将信息技术、自动化技术、现代管理技术与制造技术相结合，建造现代化的新兴现代管理技术与制造技术相结合，建造现代化的新兴制造业，全面提升我国制造业的国际竞争力。制造业，全面提升我国制造业的国际竞争力。我国“制造业信息化工程我国“制造业信息化工程将突出抓好将突出抓好5个数字化：个数字化：数字化设计、数字化生产、数字化装备、数字化管理、数字化设计、数字化生产、数字化装备、数字化管理、数字化企业。数字化企业。9.2 数字化设计与制造数字化设计与制造 机械工程学院 机械制造根底 11 数字化设计制造技术主要内涵数字化设计制造技术主要内涵 数字化技术和制造技术不断融合数字化技术和制造技术不断融合形成数字化制造技术：形成数字化制造技术：以以CAD CAE CAPPDFxVMRE RPCAM 以及成型和加工工艺仿真等为主体的以及成型和加工工艺仿真等为主体的上游骨上游骨干技术群干技术群。由由NCNGCMCCNCDNCFMCFMSWebbased制造制造、无图纸制造和机器人无图纸制造和机器人、物流物流系统等组成的系统等组成的下游数字控制制造技术群下游数字控制制造技术群。以以IGES、STEP、MRPII、ERP、MIS、PDM、TDM、工程数据库和因特网等为主体的工程数据库和因特网等为主体的制造信息支制造信息支持技术群持技术群 机械工程学院 机械制造根底 12 9.3 先进生产模式先进生产模式 生产模式是指企业的劳务生产模式是指企业的劳务、资源资源包括能源包括能源、物料物料、装备装备、技术技术、信息与知识信息与知识、资本金资本金、企业营销企业营销、企企业组织与生产管理等要素的存在状态及其动态运作方业组织与生产管理等要素的存在状态及其动态运作方式式。制造企业的生产模式也称为制造模式制造企业的生产模式也称为制造模式。先进生产模式的特点先进生产模式的特点 (1)注重管理体制的革新；注重管理体制的革新；(2)注重充分发挥人的作用；注重充分发挥人的作用；(3)特别强调计算机的应用等特别强调计算机的应用等。机械工程学院 机械制造根底 13 9.3 先进生产模式先进生产模式 先进生产模式开展的动因先进生产模式开展的动因 产品更新换代加快、交货期已成为主要的竞争因素产品更新换代加快、交货期已成为主要的竞争因素 用户需求的多样化和个性化逐渐成为世界的潮流用户需求的多样化和个性化逐渐成为世界的潮流 多品种小批量生产比例增大多品种小批量生产比例增大 大市场和大竞争大市场和大竞争 机械工程学院 机械制造根底 14 先进生产模式的形式先进生产模式的形式 标准化与互换性标准化与互换性 成组技术成组技术 柔性制造柔性制造 准时制生产准时制生产 精益生产精益生产 计算机集成制造计算机集成制造 敏捷制造敏捷制造 并行工程并行工程 网络制造网络制造 全球制造全球制造 智能制造智能制造 机械工程学院 机械制造根底 15 计算机集成制造系统计算机集成制造系统CIMS CIMS是根据是根据CIM理念研发的计算机化、信息化、理念研发的计算机化、信息化、智能化、集成优化的制造系统，称为计算机集成制造智能化、集成优化的制造系统，称为计算机集成制造系统，或现代集成制造系统。系统，或现代集成制造系统。CIMS是以系统工程理论为指导，强调信息集成和是以系统工程理论为指导，强调信息集成和适度自动化，以过程重组和机构精简为手段，在网络适度自动化，以过程重组和机构精简为手段，在网络和数据库支持下，将制造企业的全部要素和数据库支持下，将制造企业的全部要素(人、技术、人、技术、管理管理)和全部经营活动集成为一个有机的整体，实现和全部经营活动集成为一个有机的整体，实现以人为中心的柔性化生产，使企业在新产品开发、制以人为中心的柔性化生产，使企业在新产品开发、制造、质量、本钱、相关效劳、交货期和环境保护等方造、质量、本钱、相关效劳、交货期和环境保护等方面均取得整体最正确的效果。面均取得整体最正确的效果。机械工程学院 机械制造根底 16 精益生产精益生产LP 精益生产定义精益生产定义贯彻以人为中心的思想，通过贯彻以人为中心的思想，通过系统结构调整，精简生产过程中一切无用、多余的系统结构调整，精简生产过程中一切无用、多余的东西，使生产系统能很快适应用户需求的不断变化，东西，使生产系统能很快适应用户需求的不断变化，并能最终到达包括市场供销在内的生产的各方面最并能最终到达包括市场供销在内的生产的各方面最好的结果。好的结果。机械工程学院 机械制造根底 17 精益生产的体系结构精益生产的体系结构 把精益生产比做一座大厦，其根底是在计算机网络把精益生产比做一座大厦，其根底是在计算机网络支持下的、以小组化工作的并行工作方式。其支柱是：支持下的、以小组化工作的并行工作方式。其支柱是：(1)全面质量管理；全面质量管理；(2)准时生产和零库存；准时生产和零库存；(3)柔性成组技术；柔性成组技术；(4)企业重组，精简化；企业重组，精简化；(5)以人为中心，充分发挥人的主观能动性。以人为中心，充分发挥人的主观能动性。这座大厦的屋顶就是精益生产体系。这座大厦的屋顶就是精益生产体系。机械工程学院 机械制造根底 18 并行工程并行工程 并行工程是一种综合经营并行工程是一种综合经营、工程和管理的哲理工程和管理的哲理、指指导思想导思想、方法论和工作模式方法论和工作模式。美国国防分析研究所美国国防分析研究所(IDA)的定义：的定义：“并行工程是对产品及其相关过程并行工程是对产品及其相关过程(包括制造过程包括制造过程和支持过程和支持过程)进行并行进行并行、一体化设计的一种系统化的一体化设计的一种系统化的工作模式工作模式。这种模式力图使开发者从一开始就考虑这种模式力图使开发者从一开始就考虑到产品生命周期到产品生命周期(从概念形成到产品报废从概念形成到产品报废)中的所有因中的所有因素素，包括质量包括质量、本钱本钱、进度与用户需求等进度与用户需求等。机械工程学院 机械制造根底 19 串行过程和并行工程的比较串行过程和并行工程的比较 a串行开发