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1、目录目录 1.1.制造业与制造技术的重大意义制造业与制造技术的重大意义 2.2.以微见著以微见著 精密化是机械制造发展的核心精密化是机械制造发展的核心3.3.以综见著以综见著 自动化是机械制造发展的途径自动化是机械制造发展的途径4.4.以网见著以网见著 信息化是机械制造发展的急需信息化是机械制造发展的急需5.5.以智见著以智见著 智能化是机械制造发展的方向智能化是机械制造发展的方向6.6.制造业与制造技术的创新制造业与制造技术的创新7.7.从制造大国走向制造强国从制造大国走向制造强国12/28/20221制造业与制造技术制造业与制造技术的重大意义的重大意义12/28/20222制造业创造了人类
2、制造业创造了人类1)人)人从猿从猿进化而来进化而来,人猿分离人猿分离,是由于人学会双足行走是由于人学会双足行走和和 用手制造并使用工具。用手制造并使用工具。2)中国的元谋人()中国的元谋人(170万年前的南方古猿)、非洲人早万年前的南方古猿)、非洲人早 在在160万年前即开始用火,石料开采和加工,形成了万年前即开始用火,石料开采和加工,形成了 原始制造业。饮食改善促进了脑的发展。原始制造业。饮食改善促进了脑的发展。200万年前万年前 的猿人的猿人 脑容量约为脑容量约为700毫升,毫升,100万年前的直立人脑万年前的直立人脑 容量约为容量约为1000毫升,毫升,50万年前增加到万年前增加到120
3、0毫升,毫升,1929 年发现的年发现的57万年前的北京(直立)猿人为万年前的北京(直立)猿人为1050毫升,毫升,而现代人的脑容量平均为而现代人的脑容量平均为1450毫升,现代人的大脑皮毫升,现代人的大脑皮 层褶皱面积为层褶皱面积为 1700-2200平方厘米,是黑猩猩的平方厘米,是黑猩猩的3倍。倍。3)恩格斯指出:)恩格斯指出:“直立和劳动创造了人类,而劳动是从直立和劳动创造了人类,而劳动是从 制造工具开始的。制造工具开始的。”12/28/20223制造业不是夕阳工业制造业不是夕阳工业(1)(1)1.1.美国的教训美国的教训1)1)上个世纪上个世纪7070年代年代,美国不重视制造业美国不重
4、视制造业,把制造业称为把制造业称为“夕阳工业夕阳工业”,结果导致美国结果导致美国8080年代的经济衰退。年代的经济衰退。2)802)80年代后期,美国的一些国会议员、政府要员纷纷要求政府出年代后期,美国的一些国会议员、政府要员纷纷要求政府出 面,协调和支持制造产业的发展,面,协调和支持制造产业的发展,19911991年,布什政府期间,美年,布什政府期间,美 国白宫科学技术政策办公室发表了总数为国白宫科学技术政策办公室发表了总数为2222项的美国国家关键项的美国国家关键 技术,其中制造技术占技术,其中制造技术占4 4项,标志着美国科技政策的转变。项,标志着美国科技政策的转变。3)3)克林顿上台后
5、,对制造业大力支持,他把先进制造技术列为六克林顿上台后,对制造业大力支持,他把先进制造技术列为六 大国防关键技术之首。结果美国在机械工业、汽车工业、航空大国防关键技术之首。结果美国在机械工业、汽车工业、航空 工业及信息产业等方面取得了明显的进展,使美国的经济连续工业及信息产业等方面取得了明显的进展,使美国的经济连续 8 8年取得了年取得了2-3%2-3%的增长率,而且还同时保持低通胀率和低失业的增长率,而且还同时保持低通胀率和低失业 率。这就是克林顿虽发生丑闻而未被弹劾的主要原因。率。这就是克林顿虽发生丑闻而未被弹劾的主要原因。12/28/20224制造业不是夕阳工业制造业不是夕阳工业(2)(
6、2)2.2.日本的经验日本的经验1 1)在上个世纪)在上个世纪70-8070-80年代,日本非常重视制造业年代,日本非常重视制造业 特别大抓了汽车制造和微电子制造,结果日特别大抓了汽车制造和微电子制造,结果日 本的汽车和家用电器占领了全世界的市场,本的汽车和家用电器占领了全世界的市场,特别是大举进入了美国市场。特别是大举进入了美国市场。2 2)日本的微电子芯片成为美国高技术产品的关)日本的微电子芯片成为美国高技术产品的关 键元件。键元件。19911991年海湾战争结束后,日本人说年海湾战争结束后,日本人说 美国赢得这场战争是依靠的日本的芯片,是美国赢得这场战争是依靠的日本的芯片,是 “日本的芯
7、片打败了伊拉克的钢片日本的芯片打败了伊拉克的钢片”。12/28/20225制造业不是夕阳工业制造业不是夕阳工业(3)(3)3.3.东南亚经济危机的启示东南亚经济危机的启示1 1)19981998年爆发的动南亚经济危机,从另一个侧年爆发的动南亚经济危机,从另一个侧 面反映了一个国家发展制造业的重要。一个面反映了一个国家发展制造业的重要。一个 国家,如果把经济的基础放在股票、旅游、国家,如果把经济的基础放在股票、旅游、金融、房地产、服务业上,而无自己的制造金融、房地产、服务业上,而无自己的制造 业,这个国家的经济就容易形成泡沫经济,业,这个国家的经济就容易形成泡沫经济,一有风吹草动就会产生经济危机
8、。一有风吹草动就会产生经济危机。2 2)新加坡、台湾都有自己的制造业,因此受经)新加坡、台湾都有自己的制造业,因此受经 济危机的影响小一些。济危机的影响小一些。12/28/20226制造业不是夕阳工业制造业不是夕阳工业(4)(4)4.4.瑞士依靠什么使人均产值瑞士依靠什么使人均产值 居世界第一?居世界第一?1 1)瑞士是一个仅)瑞士是一个仅700700万人口的小国,但瑞士的制万人口的小国,但瑞士的制 造业十分发达,瑞士的精密机械产品的出口造业十分发达,瑞士的精密机械产品的出口 量是我国的量是我国的8 8倍,瑞士的手表世界第一,连小倍,瑞士的手表世界第一,连小 小的军刀,也风靡全世界。小的军刀,
9、也风靡全世界。2 2)现在瑞士的年人均国民生产总值达到)现在瑞士的年人均国民生产总值达到4.34.3万美万美 元以上元以上,居世界第一。居世界第一。12/28/20227制造业是产业革命的主力军(制造业是产业革命的主力军(1 1)第一次产业革命:第一次产业革命:1733-18781)又称为:蒸汽革命。)又称为:蒸汽革命。2)产业革命的标志:瓦特发明的蒸汽机。)产业革命的标志:瓦特发明的蒸汽机。3)英国的制造业孕育和实现了瓦特的发明)英国的制造业孕育和实现了瓦特的发明4)制造业和瓦特的发明推动了热力学理论)制造业和瓦特的发明推动了热力学理论 的诞生。的诞生。12/28/20228制造业是产业革命
10、的主力军(制造业是产业革命的主力军(2 2)第二次产业革命:第二次产业革命:1879-19451)又称为:电气革命。)又称为:电气革命。2)产业革命的标志:电灯(爱迪生)、电话(贝尔)、)产业革命的标志:电灯(爱迪生)、电话(贝尔)、电机(西门子)等电气化产品。电机(西门子)等电气化产品。3)制造业肇始了电的应用,而后才有麦克)制造业肇始了电的应用,而后才有麦克 斯韦电动力学斯韦电动力学 理论的诞生。理论的诞生。4)麦克斯韦电动力学理论推动了)麦克斯韦电动力学理论推动了20世纪初开始的无线电、世纪初开始的无线电、微波、雷达、合成孔径、微波成像、卫星通信、宇宙微波、雷达、合成孔径、微波成像、卫星
11、通信、宇宙 微波探测等技术的发展。微波探测等技术的发展。5)牛顿力学和电动力学又为量子力学的发展指引了道路,)牛顿力学和电动力学又为量子力学的发展指引了道路,导致了量子场论的创立。导致了量子场论的创立。12/28/20229制造业是产业革命的主力军(制造业是产业革命的主力军(3 3)第三次产业革命:第三次产业革命:1945-19721945-19721 1)又称为:电子(原子)革命。)又称为:电子(原子)革命。2 2)产业革命的标志:原子弹()产业革命的标志:原子弹(19451945)、电子计)、电子计算机(算机(19461946)、晶体管)、晶体管(1948(1948)、集成电路、微)、集成
12、电路、微电子技术等。电子技术等。3 3)微电子制造技术开创了全新的信息时代。)微电子制造技术开创了全新的信息时代。12/28/202210制造业是产业革命的主力军(制造业是产业革命的主力军(4 4)第四次产业革命:第四次产业革命:1973-1)又称为:高新技术产业革命。)又称为:高新技术产业革命。2)产业革命的标志:众多高新技术产品,如微电子产)产业革命的标志:众多高新技术产品,如微电子产 品、电脑、新一代通信产品、新一代汽车、磁悬浮品、电脑、新一代通信产品、新一代汽车、磁悬浮 列车、新一代飞机、机器人、生物工程产品、新一列车、新一代飞机、机器人、生物工程产品、新一 代药物、绿色食品、转基因产
13、品等等。代药物、绿色食品、转基因产品等等。3)微器件制造工艺,如拉单晶、掺杂、扩散、离子注)微器件制造工艺,如拉单晶、掺杂、扩散、离子注 入、外延、溅射、化学沉积(入、外延、溅射、化学沉积(CVD)、)、光刻、表面光刻、表面 贴装、自动化组装、进而到纳米器件制造工艺将把贴装、自动化组装、进而到纳米器件制造工艺将把 高新技术产业革命推向顶峰。高新技术产业革命推向顶峰。12/28/2022112121世纪科学技术发展总趋势世纪科学技术发展总趋势(1)(1)一、中心科学技术的转移一、中心科学技术的转移 1.1.信息科学技术信息科学技术 目前是发展高峰期,预计其中心科学技术目前是发展高峰期,预计其中心
14、科学技术 的地位还可持续四十年。的地位还可持续四十年。2.2.生命科学技术生命科学技术 现在已开始注重其发展与应用,预计现在已开始注重其发展与应用,预计2121世世 纪纪3030年代开始逐步转变为中心科学技术。年代开始逐步转变为中心科学技术。3.3.认知科学技术认知科学技术 智能化趋势现已显露,预计智能化趋势现已显露,预计2121世纪世纪7070年代年代 开始将成为科学技术发展的中心。开始将成为科学技术发展的中心。12/28/2022122121世纪科学技术发展总趋势世纪科学技术发展总趋势(2)(2)二、世界科技中心(地区或国家)的转移二、世界科技中心(地区或国家)的转移 中国中国 (公元(公
15、元3 3世纪世纪公元公元1313世纪世纪)意大利意大利(15401540年年16101610年)年)英国英国 (16601660年年17301730年)年)法国法国 (17701770年年18301830年)年)德国德国 (18101810年年19201920年)年)美国美国 (19201920年年 )可能转向东方(日本、中国)可能转向东方(日本、中国)12/28/20221321世纪改变人类的科学与技术世纪改变人类的科学与技术 科学科学 技术技术 物质科学物质科学 信息技术信息技术 生命科学生命科学 生物技术生物技术 纳米技术纳米技术 能源技术能源技术 12/28/202214以微见著以微见
16、著精密化是机械制造发展的核心精密化是机械制造发展的核心12/28/20221520世纪的三个重大科学成就世纪的三个重大科学成就都是都是“以微见著以微见著”(1)1.1.量子力学量子力学 19001900年,普朗克依据黑体辐射实验而提出量子假说,后与玻尔、年,普朗克依据黑体辐射实验而提出量子假说,后与玻尔、薛定谔等人于薛定谔等人于19251925年建立量子力学。解决了波粒二重性问题:在年建立量子力学。解决了波粒二重性问题:在原子尺度下,粒子的能量与波动的频率成正比,动量与波长成反原子尺度下,粒子的能量与波动的频率成正比,动量与波长成反比。比。2.2.相对论相对论 1 1)狭义相对论狭义相对论:1
17、9051905年,爱因斯坦在迈克尔逊测量光速的基础上,年,爱因斯坦在迈克尔逊测量光速的基础上,提出了狭义相对论,预示了原子能的巨大潜力:提出了狭义相对论,预示了原子能的巨大潜力:E=mcE=mc2 2 E E 能量,能量,m m 质量,质量,c c 光速光速 2)2)广义相对论广义相对论:19151915年提出广义相对论,揭示了时间、空间、物质年提出广义相对论,揭示了时间、空间、物质和运动的普遍规律。和运动的普遍规律。12/28/20221720世纪的三个重大科学成就世纪的三个重大科学成就都是都是“以微见著以微见著”(2)3.DNA3.DNA(脱氧核糖核酸)双螺旋结构脱氧核糖核酸)双螺旋结构
18、1)19531)1953年沃森和克里克发现生物大分子是由年沃森和克里克发现生物大分子是由DNADNA组成,其组成,其结构是双螺旋结构,遗传密码存在于结构是双螺旋结构,遗传密码存在于DNADNA中(称为中(称为 基因基因)。)。2)19732)1973年美国的科恩和博耶演示了世界上第一例年美国的科恩和博耶演示了世界上第一例DNADNA分分子重组子重组,打开了理解生命奥秘的大门,打开了理解生命奥秘的大门,19731973年成为人年成为人类进入信息时代的标志。类进入信息时代的标志。3)19973)1997年英国成功地用体细胞年英国成功地用体细胞克隆技术克隆技术培养出羊培养出羊“多莉多莉”,第一次实现
19、了生命的复制。,第一次实现了生命的复制。12/28/202218现代超精密机械对精度的要求现代超精密机械对精度的要求12/28/202219以综见著以综见著自动化是机械工程发展的途径自动化是机械工程发展的途径12/28/202220以综见著以综见著综合化是机械工程发展的途径综合化是机械工程发展的途径1.1.自动化是机械工程综合化的核心和目标自动化是机械工程综合化的核心和目标2.2.机机电电一一体体化化工工程程(MechatronicMechatronic EngineeringEngineering)是高技术装备的基础是高技术装备的基础3.3.先进制造系统以综合(集成、整合)为手段先进制造系统
20、以综合(集成、整合)为手段4.4.特种加工技术与装备是典型的综合特种加工技术与装备是典型的综合技术与装备技术与装备12/28/202221制造中的自动化技术制造中的自动化技术1.CAD/CAM技术技术(包括包括CAT/CAE/-CAX)2.数字控制技术数字控制技术3.机电一体化技术机电一体化技术(包括光、液、气包括光、液、气)4.传感器与测试技术传感器与测试技术5.伺服驱动系统技术伺服驱动系统技术6.自动机技术自动机技术(包括输送、存储、装卸及机器人包括输送、存储、装卸及机器人)7.加工、装配和检验中的自动化技术加工、装配和检验中的自动化技术8.制造系统技术制造系统技术9.管理信息化技术管理信
21、息化技术10.回收与维修中的自动化技术回收与维修中的自动化技术结论:制造自动化技术的基础是数字技术结论:制造自动化技术的基础是数字技术12/28/202222机电一体化工程是机电一体化工程是高技术装备的基础高技术装备的基础1.微电子芯片制造微电子芯片制造2.光电子器件制造光电子器件制造3.自动化设备制造自动化设备制造4.仪器仪表、医疗、生物、仪器仪表、医疗、生物、环保环保 等高技术设备等高技术设备5.新型机械设备新型机械设备12/28/202223特种加工技术与装备特种加工技术与装备是典型的综合技术与装备是典型的综合技术与装备1.电火花加工电火花加工2.电化学加工电化学加工3.激光加工激光加工
22、4.高能束加工高能束加工5.其它特种加工其它特种加工(喷丸加工、喷射水喷丸加工、喷射水 加工、表面喷涂、电铸、光刻等加工、表面喷涂、电铸、光刻等)6.增材制造(包括快速成形)增材制造(包括快速成形)12/28/202224以网见著以网见著信息化是机械工程发展的急需信息化是机械工程发展的急需12/28/202225 “网”就是网络化。制造技术的网络化是先进制造技术发展的必由之路。必由之路。制造业在市场竞争中,面临多方的压力:采购成本不断提高,产品更新速度加快,市场需求不断变化,全球化所带来的冲击日益加强等等。企业要避免这一系列问题,就必须在生产组织上实行某种深刻的变革,抛弃传统的“小而全”与“大
23、而全”的“夕阳技术”,把力量集中在自己最有竞争力的核心业务上。科学技术特别是计算机技术、网络技术的发展,使这种变革的需要成为可能。制造技术的网络化会导致一种新的制造模式,即虚拟制造组织,这是由地理上异地分布的、组织上平等独立的多个企业,在谈判协商的基础上,建立密切合作关系,形成动态的“虚拟企业”或动态的“企业联盟”。此时,各企业致力于自己的核心业务,实现优势互补,实现资源优化动态组合与共享12/28/202226网络经济的特点网络经济的特点1.1.没有旧经济的衰退和通货膨胀的周期性;没有旧经济的衰退和通货膨胀的周期性;2.2.知识分子将成为新经济时代的主体,社会结构发生变化;知识分子将成为新经
24、济时代的主体,社会结构发生变化;3.3.企业发展将是知识资本重于物质资本;企业发展将是知识资本重于物质资本;4.4.人才是知识资本的核心;人才是知识资本的核心;5.5.企业的利润主要来自于科技创新;企业的利润主要来自于科技创新;6.6.虚拟企业、敏捷制造、企业动态联盟、供应链等迅速发虚拟企业、敏捷制造、企业动态联盟、供应链等迅速发 展,企业对市场的响应越来越快;展,企业对市场的响应越来越快;7.7.经营具有全球性,电子商务成为经营的主要形式;经营具有全球性,电子商务成为经营的主要形式;8.8.商品质量越来越高、价格越来越低、服务越来越好;商品质量越来越高、价格越来越低、服务越来越好;9.9.顾
25、客参与设计与制造,商品个性化;顾客参与设计与制造,商品个性化;10.10.人们生活方式变化,消费结构变化:由吃、穿为主转为人们生活方式变化,消费结构变化:由吃、穿为主转为 住、用、休闲,非物质消费占总消费的住、用、休闲,非物质消费占总消费的50%50%以上。以上。12/28/202227以智见著以智见著智能化是机械工程发展的方向智能化是机械工程发展的方向12/28/2022284“智智”即指即指“智能化智能化”。“智能化智能化”将使制造过程具将使制造过程具有处理大量信息与不完整信息、错误信息的能力,具有处理大量信息与不完整信息、错误信息的能力,具有强大的自诊断、自修复和自组织能力,主动协调与有
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