【正文】 材料應(yīng)用與制造技術(shù)的界限。這種趨勢表現(xiàn)在生產(chǎn)上是專業(yè)車間的概念逐漸淡化，將多種不同專業(yè)的技術(shù)集成在一臺設(shè)備、一條生產(chǎn)線、一個工段或車間 三、制造科學(xué)與制造技術(shù)、生產(chǎn)管理的融合 制造科學(xué)是對制造系統(tǒng)和制造過程知識的系統(tǒng)描述。它包括制造系統(tǒng)和制造過程的數(shù)學(xué)描述、仿真和優(yōu)化，設(shè)計理論與方法以及相關(guān)的機構(gòu)運動學(xué)和動力學(xué)、結(jié)構(gòu)強度、摩擦學(xué)等。事實證明，技術(shù)和管理是制造系統(tǒng)的兩個輪子，由生產(chǎn)模式結(jié)合在一起，推動著制造系統(tǒng)向前運動。在計算機集成制造系統(tǒng)、敏捷制造、虛擬制造等模式中，管理策略和方法是這些新生產(chǎn)模式的靈魂。 四、綠色制造將成為制造業(yè)的重要特征 綠色制造是一種現(xiàn)代制造模式，其目標(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期中，對環(huán)境的負面影響最小、資源利用率最高，并使企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益最高。環(huán)境與資源的約束，使綠色制造業(yè)顯得越來越重要，它是 21世紀(jì)制造業(yè)的重要特征，并將獲得快速的發(fā)展。主要體現(xiàn)在綠色產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)、綠色制造技術(shù)、產(chǎn)品的回收和循環(huán)再制造。 五、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在制造業(yè)中獲得越來越多的應(yīng)用 虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要包括虛擬制造技術(shù)和虛擬企業(yè)兩個部分。虛擬制造技術(shù)將從根本上改變了設(shè)計、試制、修改設(shè)計、組織生產(chǎn)的傳統(tǒng)制造模式。在虛擬制造環(huán)境中可以用虛擬的產(chǎn)品原型代替真實樣品進行試驗，對其性能和可制造性進行預(yù)測和評價，從而縮短產(chǎn)品的設(shè)計與制造周期，降低產(chǎn)品的開發(fā)成本，提高系統(tǒng)快速響應(yīng)市場變化的能力。 虛擬企業(yè)則是為了快速響應(yīng)某一市場需求，通過信息高速公路，將產(chǎn)品涉及到的不同企業(yè)臨時組建成為一個沒有圍墻、超越空間約束、靠計算機網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系、統(tǒng)一指揮的合作經(jīng)濟實體。 六、制造全球化 先進制造技術(shù)的競爭正在導(dǎo)致制造業(yè)在全球范圍內(nèi)的重新分布和組合，新的制造模式將不斷出現(xiàn)，更加強調(diào)實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)。隨著制造產(chǎn)品、市場的國際化及全球通信網(wǎng)絡(luò)的建立，國際競爭與協(xié)作氛圍的形成， 2l世紀(jì)制造國際化是發(fā)展的必然趨勢。思考題n 11 什么是制造、制造系統(tǒng)、制造技術(shù)及制造業(yè)？n 12 簡述制造業(yè)的發(fā)展階段及其特點？n 13 簡述制造業(yè)的發(fā)展趨勢？結(jié)合自己的認識，談?wù)剬χ圃鞓I(yè)發(fā)展的展望？n 14 什么是先進制造技術(shù)？其特點有哪些？n 15 先進制造技術(shù)的發(fā)展趨勢是什么？先進制造技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展，對社會進步有哪些積極影響？ n 第一節(jié) 先進設(shè)計技術(shù)概述n 新產(chǎn)品的開發(fā)是一個技術(shù)創(chuàng)新和價值實現(xiàn)的過程，是一個復(fù)雜的智力勞動的 結(jié)晶。產(chǎn)品設(shè)計階段的工作產(chǎn)量約占產(chǎn)品全生命周期的 20％，但卻決定了產(chǎn)品 制造成本的 80％。因此，產(chǎn)品開發(fā)和工程設(shè)計的能力是企業(yè)的核心。n 一、概念n （ 1） 新產(chǎn)品 是采用新技術(shù)原理、新技術(shù)構(gòu)思研究生產(chǎn)的全新型產(chǎn)品，在結(jié) 構(gòu)、材質(zhì)、工藝等任一方面，比老產(chǎn)品有重大改進或顯著提高了產(chǎn)品性能、擴 大了使用功能的改進型產(chǎn)品。n n （ 2） 新產(chǎn)品開發(fā) 是一個技術(shù)創(chuàng)新和價值實現(xiàn)的過程，大致可分為市場分n 析、 產(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品制造和市場營銷四個階段。n n （ 3） 先進設(shè)計技術(shù) 是指以滿足市場產(chǎn)品的質(zhì)量、性能、時間、成本等綜合n 效益最優(yōu)為目的，以計算機輔助設(shè)計技術(shù)為主體，以知識為依托，以多種科學(xué)方 法和技術(shù)為手段，研究、改進、創(chuàng)造產(chǎn)品活動過程所用到的技術(shù)群體的總稱。 第二章 先進設(shè)計技術(shù)學(xué)習(xí)目標(biāo)： 通過學(xué)習(xí)，對先進的設(shè)計技術(shù)與設(shè)計方法有一個概括性的了解。n 二、先進設(shè)計技術(shù)的分類n 先進設(shè)計技術(shù)內(nèi)容廣泛，分支學(xué)科繁多，具體可分為成以下四個層次：n （ 1） 基礎(chǔ)技術(shù) 是指傳統(tǒng)的設(shè)計理論與方法，特別是運動學(xué)、靜力學(xué)與動力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、熱力學(xué)、電磁學(xué)、工程數(shù)學(xué)的基本原理與方法等。n （ 2） 主體技術(shù) 是指計算機輔助設(shè)計、智能 CAD、優(yōu)化設(shè)計、有限元分 析程序、模擬仿真、虛擬設(shè)計和工程數(shù)據(jù)庫等。n （ 3） 支撐技術(shù) 包含設(shè)計方法學(xué)、可信性設(shè)計技術(shù)及試驗設(shè)計技術(shù)。n （ 4） 應(yīng)用技術(shù) 是針對實用目的解決各類具體產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域的技術(shù)，如 機床、汽車、工程機械的設(shè)計等。n 三、先進設(shè)計技術(shù)的特點n 先進設(shè)計技術(shù)是在多種設(shè)計、制造技術(shù)的基礎(chǔ)上融合而成的一種具有鮮明優(yōu)勢的設(shè)計方法。其特點為：n 1）是多學(xué)科交叉融合的產(chǎn)物，是傳統(tǒng)設(shè)計技術(shù)的繼承、延伸和發(fā)展。n 2）正在向集成化、智能化、并行化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、微型化和生態(tài)化方向發(fā)展。n 3）逐步成為相對獨立、平臺共享的新型產(chǎn)業(yè)，為現(xiàn)代制造的發(fā)展提供新的基礎(chǔ)和支撐。n 先進設(shè)計方法學(xué)主要是指并行設(shè)計、系統(tǒng)設(shè)計、功能設(shè)計、模塊化設(shè)計、價值工程、質(zhì)量功能配置、模糊設(shè)計、工業(yè)造型設(shè)計、綠色設(shè)計、面向?qū)ο蟮脑O(shè)計、反求工程等。這里只介紹：質(zhì)量功能配置、工業(yè)造型設(shè)計、面向?qū)ο蟮脑O(shè)計及反求工程技術(shù)。第二節(jié) 先進設(shè)計方法學(xué)先進設(shè)計方法學(xué) : 主要是指并行設(shè)計、系統(tǒng)設(shè)計、功能設(shè)計、 模塊化設(shè)計、價值工程、質(zhì)量功能配置、模糊設(shè)計、工業(yè)造型設(shè)計、綠色設(shè)計、面向?qū)ο蟮脑O(shè)計、反求工程等。n 一、質(zhì)量功能配置n （ 1）質(zhì)量功能配置 (Quality Function Deployment， QFD) 它是一種面向市場顧客的包括產(chǎn)品開發(fā)工作中的管理、方案設(shè)計、 零部件設(shè)計、制造工藝計劃以及生產(chǎn)組織等一系列過程有機協(xié)調(diào)的系統(tǒng) 化方法，是現(xiàn)代管理和質(zhì)量工程的核心技術(shù)之一。n （ 2） QFD的基本思想 是面向市場顧客，把市場顧客的需求盡可能準(zhǔn)確地反映在產(chǎn)品開發(fā)的管理組織、方案設(shè)計、制造工藝計劃、生產(chǎn)組織的各個環(huán)節(jié)，而產(chǎn)品 開發(fā)各階段的進展和協(xié)調(diào)則由市場顧客的需求驅(qū)動，以此來盡可能地保 證滿足市場需求。最大限度地滿足用戶需求。這種系統(tǒng)化的方法較充分 地體現(xiàn)了顧客需求至上的原則。n 二、工業(yè)造型設(shè)計 是以科技的手段，用藝術(shù)的表現(xiàn)，對工業(yè)產(chǎn)品在材料、結(jié)構(gòu)、工n 藝、形態(tài)、表面處理及裝飾等方面進行綜合處理，使其具有實用、經(jīng)n 濟、美觀的優(yōu)良品質(zhì)的一種設(shè)計方法。它是科學(xué)技術(shù)、藝術(shù)、經(jīng)濟、n 社會諸因素的有機結(jié)合，涉及到應(yīng)用物理、工藝學(xué)、價值工程學(xué)、系n 統(tǒng)工程學(xué)、銷售學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)、人機工程學(xué)、行為學(xué)、生物n 學(xué)、美學(xué)、社會學(xué)以及歷史文化研究等多種學(xué)科。n 三、面向?qū)ο蟮脑O(shè)計n 基本原則：面向?qū)ο蟮脑O(shè)計 (0bject Oriented Design,OOD) 傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析方法往往使分析與數(shù)據(jù)之間產(chǎn)生分歧，難以統(tǒng) 一，給問題的解決帶來了很大困難。為解決這一問題而出現(xiàn)了面向?qū)? 象方法 (Object Oriented Paradigm，簡稱 OO方法 )。 主要是利用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)建立能夠集成產(chǎn)品設(shè)計和制造信息的 產(chǎn)品定義模型，即面向?qū)ο蟮漠a(chǎn)品定義模型，在該模型的基礎(chǔ)上實現(xiàn) 系統(tǒng)的設(shè)計。n 四、反求工程技術(shù)n 反求工程技術(shù)是消化吸收并改進國內(nèi)外先進技術(shù)的一系列工作方法和技術(shù)的總和。隨著科技的快速發(fā)展，新的科技成果層出不窮，充分地、合理地利用這些科技成果，可以獲得最佳的技術(shù)成果和經(jīng)濟效益。n 1．階段劃分n （ 1）應(yīng)用階段 一般只考慮購買國外先進的機器設(shè)備，在這一階段，引進工作的主要目的是利用這些設(shè)備在生產(chǎn)過程中發(fā)揮作用。n （ 2）消化階段 在引進國外先進的機器設(shè)備或產(chǎn)品時對引進設(shè)備或產(chǎn)品進行深入的分析研究，以科學(xué)的理論和先進的測試設(shè)備對其性能進行研究，這一階段的主要目的是仿制引進的先進設(shè)備或產(chǎn)品。n （ 3）創(chuàng)新階段 在綜合消化引進技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用各種設(shè)計制造手段，對原有技術(shù)進行改進創(chuàng)新，以求設(shè)計制造出在技術(shù)、性能等方面更好、市場競爭能力更強的產(chǎn)品。n 面向 X的設(shè)計 (Design For X， DFX)n DFX中的 X可代表產(chǎn)品生命周期中的各種活動，包括制造、裝配、拆n 卸、檢測、維護、服務(wù)等。 （ 1）面向裝配的設(shè)計（ Design For Assembly， DFA） 其主要作用是制定裝配工藝規(guī)劃，考慮裝配的可行性；優(yōu)化裝配路 徑；在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，通過裝配過程仿真避免裝配干涉。 （ 2）面向加工的設(shè)計（ Design For Manufacturing， DFM） 其主要思想是在產(chǎn)品設(shè)計時不但要考慮功能和性能的要求，而且要 同時考慮 制造的可能性、高效性和經(jīng)濟性，即產(chǎn)品的可制造性。其目 標(biāo)是在保證功能和性能的前提下使制造成本最低。 反求工程的設(shè)計程序n 反求工程技術(shù)是消化吸收并改進國內(nèi)外先進技術(shù)的一系列工作方法和技術(shù)的總和。隨著科技的快速發(fā)展，新的科技成果層出不窮，充分地、合理地利用這些科技成果，可以獲得最佳的技術(shù)成果和經(jīng)濟效益。n 2．研究對象n （ 1）實物類 主要是指先進產(chǎn)品設(shè)備的實物本身。n （ 2）軟件類 包括先進產(chǎn)品設(shè)備的圖樣、程序、技術(shù)文件等。n （ 3）影像類 包括先進產(chǎn)品設(shè)備的圖片、照片或以影像形式出現(xiàn)的資料。n 3．研究內(nèi)容n 包括對所引進產(chǎn)品設(shè)備設(shè)計理論、生產(chǎn)制造工程、管理工程等諸多方面的研究。從設(shè)計角度而言，反求工程技術(shù)的研究內(nèi)容主要包括對引進產(chǎn)品的設(shè)計指導(dǎo)思想、功能和原理方案、結(jié)構(gòu)、形體尺寸、精度、材料、工作性能、造型設(shè)計、工藝、使用和維修、包裝技術(shù)等分析。n 5．應(yīng)用典范n 第二次世界大戰(zhàn)后日本制定了 “吸收性戰(zhàn)略 ”的基本國策，應(yīng)用反求工程技術(shù)消化、吸收、創(chuàng)新其引進技術(shù)，給戰(zhàn)后的日本國民經(jīng)濟注入了活力，推動了日本經(jīng)濟的高速發(fā)展，使日本國民經(jīng)濟從 20世紀(jì) 50年代落后先進國家二三十年，到 70、 80年代迅速成為世界第二號經(jīng)濟強國。n 一、基本概念n 可信性是產(chǎn)品質(zhì)量特性的重要內(nèi)涵。按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB／ T 3187—94的定義，可信性 是描述可用性和它的影響因素：可靠性、維修性及維修保障性的集合性術(shù)語。它一般用于非定量描述的場合。n 可信性是廣義可靠性概念的新發(fā)展。第三節(jié) 可信性設(shè)計技術(shù)可信性的重要性n 可信性技術(shù)已成為現(xiàn)代企業(yè)在競爭中獲取市場份額的有力工具。美國一些人士認為，今后能通過競爭留存于市場上的只是那些能掌握住自己產(chǎn)品的 可信性 的企業(yè)。日本的一些人士也認為今后世界市場上競爭的焦點是 可信性 。n 社會和政府的干預(yù)也有力地推動了可信性技術(shù)的發(fā)展。社會對服務(wù) (如運輸、電力、通信和信息服務(wù) )的依賴日益增加，導(dǎo)致了用戶對服務(wù)質(zhì)量有更高的要求和期望。 n 資源的缺乏，對安全和環(huán)境的關(guān)注，以及對產(chǎn)品壽命周期費用的高度重視，都需強調(diào)可信性要求及其保證。n 二、可信性設(shè)計技術(shù)的內(nèi)容n 面對國內(nèi)外劇烈的市場競爭，機械工業(yè)的企業(yè)界必須認真對待用戶的可信性要求。雖然可信性本身沒有定量的指標(biāo)。但組成可信性概念的可用性、可靠性、維修性和維修保障性都有具體的內(nèi)涵和定量指標(biāo)。n 可信性設(shè)計技術(shù)主要指 可靠性 與 安全性 設(shè)計、動態(tài)分析與設(shè)計、防斷裂設(shè)計、抗疲勞設(shè)計、耐腐蝕設(shè)計、減摩和耐磨損設(shè)計、健壯設(shè)計、耐環(huán)境設(shè)計、維修性設(shè)計、人機工程設(shè)計 等。n 一、概念n 新產(chǎn)品出廠投入使用之前，必須經(jīng)產(chǎn)品性能試驗，以檢查其各方面n 的性能是否達到設(shè)計要求。如功能試驗、強度試驗、可靠性試驗、耐腐n 蝕、耐磨損、振動噪聲、溫度壓力、環(huán)保性能試驗、人機工程試驗等。n 用來檢查產(chǎn)品質(zhì)量，為設(shè)計人員提供修改設(shè)計依據(jù)的手段，是降低 新產(chǎn)品試制成本，提高設(shè)計一次成功率的得力措施。n 二、產(chǎn)品試驗的種類n 產(chǎn)品試驗大致可分為以下五類。n （ 1） 原型試驗 是對產(chǎn)品實物的鑒定、驗收等。n （ 2） 仿真試驗 是對實物模型或數(shù)字模型進行仿真，進而評價產(chǎn)品性能的一種試驗方法。n （ 3） 虛擬試驗 借助于虛擬現(xiàn)實技術(shù)，以虛擬的三維實體為對象，通過視覺、聽覺、嗅覺等感官使人近似地 感到 處于一個 “ 真實 ” 的試驗環(huán)境中，去操作、控制整個試驗過程，并記錄試驗結(jié)果供今后分析之用。 第四節(jié) 設(shè)計試驗技術(shù)（ 4） 可靠性試驗 是為了分析、評價、提高或保證產(chǎn)品的可靠性水平而進行的試驗。根據(jù)產(chǎn)品可靠性試驗的功能側(cè)重不同，具體又可分為可靠性測定、可靠性增長、可靠性篩選、可靠性接收、可靠性驗證與鑒定試驗等。n 1） 可靠性測定試驗 產(chǎn)品的研制者通過試驗獲得產(chǎn)品設(shè)計、鑒定所需的可靠性數(shù)據(jù)。n 2） 可靠性增長試驗 通過試驗暴露產(chǎn)品缺陷，改進設(shè)計并獲得可靠性增長信息。 3） 可靠性篩選試驗 產(chǎn)品的制造者通過試驗剔除零件中的不合格品或暴露整機缺陷，消除早期故障。n 4） 可靠性接收試驗 產(chǎn)品使用者通過驗證產(chǎn)品批次可靠性水平以保證接收的產(chǎn)品批次達到規(guī)定要求。n 5） 可靠性測定、驗證、鑒定試驗