先進(jìn)制造系統(tǒng) 課件全套 第1-5章 先進(jìn)制造系統(tǒng)- 先進(jìn)制造模式及其管理技術(shù)

121世紀(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)中國(guó)制造業(yè)取得的成就及其局限213421世紀(jì)制造業(yè)面臨的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境制造技術(shù)發(fā)展歷程5先進(jìn)制造技術(shù)概述6第一章先進(jìn)制造系統(tǒng)概述中國(guó)高技術(shù)研究計(jì)劃中的R&D2一.二十一世紀(jì)改變?nèi)祟惖目茖W(xué)與技術(shù)21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)1二.中心科學(xué)技術(shù)的轉(zhuǎn)移三.高技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域3與

"物質(zhì)科學(xué)"

相關(guān)的文獻(xiàn)總量年度變化規(guī)律圖科學(xué)：物質(zhì)科學(xué)；生命科學(xué)

技術(shù)：信息技術(shù)；生物技術(shù)納米技術(shù)一.二十一世紀(jì)改變?nèi)祟惖目茖W(xué)與技術(shù)21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)12009年8月29日，IBM公司蘇黎世實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家利用原子力顯微鏡成功拍攝了世界首張并五苯(pentacene)單分子成像圖。421世紀(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)二.中心科學(xué)技術(shù)的轉(zhuǎn)移1）信息科學(xué)技術(shù)目前是發(fā)展高峰期，預(yù)計(jì)其中心科學(xué)技術(shù)的地位還可持續(xù)四十年。2）生命科學(xué)技術(shù)現(xiàn)在已開(kāi)始注重其發(fā)展與應(yīng)用，預(yù)計(jì)21世紀(jì)30年代開(kāi)始逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橹行目茖W(xué)技術(shù)。3）認(rèn)知科學(xué)技術(shù)智能化趨勢(shì)現(xiàn)已顯露，預(yù)計(jì)21世紀(jì)70年代開(kāi)始將成為科學(xué)技術(shù)發(fā)展的中心。15三.高技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域(1)信息科學(xué)技術(shù)（包括微電子、光電子科學(xué)技術(shù)）(2)生物科學(xué)技術(shù)（包括生命科學(xué)技術(shù)）(3)新能源科學(xué)技術(shù)（包括核能科學(xué)技術(shù)）(4)新材料科學(xué)技術(shù)（包括納米科學(xué)技術(shù)）(5)環(huán)境科學(xué)技術(shù)（包括地球科學(xué)技術(shù)）(6)航空航天科學(xué)技術(shù)（包括軍事科學(xué)技術(shù)）

(7)海洋科學(xué)技術(shù)（包括地球科學(xué)技術(shù)）(8)先進(jìn)制造科學(xué)技術(shù)（包括微機(jī)電系統(tǒng)科學(xué)技術(shù)）(9)管理科學(xué)技術(shù)（包括軟科學(xué)技術(shù)）(10)認(rèn)知科學(xué)技術(shù)（包括人腦和智能系統(tǒng)科學(xué)技術(shù)）21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)162制造技術(shù)發(fā)展歷程二.制造業(yè)演變的關(guān)鍵階段一.制造業(yè)創(chuàng)造了人類－原始制造業(yè)三.制造業(yè)發(fā)展的教訓(xùn)72制造技術(shù)發(fā)展歷程一.制造業(yè)創(chuàng)造了人類－原始制造業(yè)人猿相揖別。

只幾個(gè)石頭磨過(guò)，

小兒時(shí)節(jié)。

銅鐵爐中翻火焰，

為問(wèn)何時(shí)猜得，

不過(guò)幾千寒熱。

人世難逢開(kāi)口笑，

上疆場(chǎng)彼此彎弓月。

流遍了，

郊原血。一篇讀罷頭飛雪，

但記得斑斑點(diǎn)點(diǎn)，

幾行陳?ài)E。

五帝三皇神圣事，

騙了無(wú)涯過(guò)客。

有多少風(fēng)流人物？

盜跖莊屩流譽(yù)后，

更陳王奮起揮黃鉞。

歌未竟，

東方白。石器時(shí)代：石器時(shí)代包含了人類進(jìn)化過(guò)程中的第一次科技的大范圍傳播。青銅時(shí)代：青銅鑄造術(shù)的發(fā)明與石器時(shí)代相比，具有劃時(shí)代意義

鐵器時(shí)代：鐵器時(shí)代指已經(jīng)能運(yùn)用很復(fù)雜的金屬加工來(lái)生產(chǎn)鐵器

毛澤東詞【賀新郎.讀史】81）用機(jī)器代替手工，由作坊形成工廠2制造技術(shù)發(fā)展歷程二.制造業(yè)演變的關(guān)鍵階段17世紀(jì)60年代，瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)，引發(fā)第一次工業(yè)革命，工業(yè)化大生產(chǎn)從此開(kāi)始。18世紀(jì)70年代，德國(guó)人奧托設(shè)計(jì)制造了第一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)，引發(fā)了制造業(yè)的又一次革命。19世紀(jì)，金屬加工機(jī)器首先在英國(guó)誕生，先后傳到了法國(guó)、德國(guó)和美國(guó)，并在美國(guó)率先形成了小型的機(jī)械工廠。92）從單件生產(chǎn)方式發(fā)展成大量生產(chǎn)方式2制造技術(shù)發(fā)展歷程二.制造業(yè)演變的關(guān)鍵階段科學(xué)管理思想，代表人物泰勒：科學(xué)管理的創(chuàng)始人，以勞動(dòng)分工和計(jì)件工資制為基礎(chǔ)的科學(xué)管理。大規(guī)模量生產(chǎn)的流水線，代表人物福特：流水線生產(chǎn)的創(chuàng)始人，提出了零件互換技術(shù)，1913年建立了具有劃時(shí)代意義的汽車裝配生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了以剛性自動(dòng)化為特征的大量生產(chǎn)方式。103）柔性化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的現(xiàn)代制造技術(shù)2制造技術(shù)發(fā)展歷程二.制造業(yè)演變的關(guān)鍵階段柔性化——生產(chǎn)模式由單一品種（少品種）大批量生產(chǎn)自動(dòng)化向多品種、中小批量生產(chǎn)自動(dòng)化轉(zhuǎn)變；該階段形成了一批新型的先進(jìn)制造單元技術(shù)：數(shù)控技術(shù)(NC)、計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)(CNC)、柔性制造單元(FMC)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/制造(CAD/CAM)等。同時(shí)涌現(xiàn)出了一批先進(jìn)生產(chǎn)管理技術(shù)：準(zhǔn)時(shí)制生產(chǎn)(JIT)、全面質(zhì)量管理(TQM)等。11集成化——單元技術(shù)的集成——CNC，F(xiàn)MC，機(jī)器人技術(shù)，自動(dòng)物料運(yùn)輸系統(tǒng)，AGV等單元技術(shù)走向集成以后，形成了自動(dòng)化的柔性制造系統(tǒng)（FMS）使系統(tǒng)中能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)交換和信息共享。3）柔性化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的現(xiàn)代制造技術(shù)2制造技術(shù)發(fā)展歷程二.制造業(yè)演變的關(guān)鍵階段人、技術(shù)、管理的集成——典型的代表性技術(shù)是計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的推廣和運(yùn)用，即CIMS。CIMS強(qiáng)調(diào)將企業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，即市場(chǎng)調(diào)研、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、加工裝配、銷售、以及售后服務(wù)等全過(guò)程作為一個(gè)不可分割的整體，從系統(tǒng)的觀點(diǎn)進(jìn)行協(xié)調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)全局優(yōu)化。12智能化——智能制造系統(tǒng)，是一種由智能機(jī)器和人類專家共同組成的人機(jī)一體化系統(tǒng)。它強(qiáng)調(diào)的是在制造的各個(gè)環(huán)節(jié)中，借助計(jì)算機(jī)來(lái)模擬人類專家的智能活動(dòng)，諸如：分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等；宗旨是通過(guò)人與智能機(jī)器的合作共事，來(lái)擴(kuò)大、延伸并部分地取代人類專家在制造過(guò)程中的腦力勞動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程的優(yōu)化。3）柔性化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的現(xiàn)代制造技術(shù)2制造技術(shù)發(fā)展歷程二.制造業(yè)演變的關(guān)鍵階段13網(wǎng)絡(luò)化——運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，應(yīng)運(yùn)而生的先進(jìn)制造技術(shù)主要有：并行工程（CE），計(jì)算機(jī)集成制造CIM，敏捷制造AM，虛擬制造VM等。3）柔性化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的現(xiàn)代制造技術(shù)2制造技術(shù)發(fā)展歷程二.制造業(yè)演變的關(guān)鍵階段14美國(guó)經(jīng)歷二戰(zhàn)世界大戰(zhàn)，躋身于制造大國(guó)，其轎車產(chǎn)量在上世紀(jì)60年代前在全世界名列第一。到上世紀(jì)50年代以后，美國(guó)逐漸放松了一般制造業(yè)。到70年代后期，美國(guó)國(guó)內(nèi)廣泛流傳“第三次浪潮論”，美國(guó)的一批學(xué)者提出：美國(guó)已經(jīng)進(jìn)入“后工業(yè)社會(huì)”，同時(shí)美國(guó)國(guó)內(nèi)也認(rèn)為制造業(yè)是正在走向沒(méi)落的“夕陽(yáng)工業(yè)”。制造技術(shù)倍受冷遇，相關(guān)研究課題減少。結(jié)果導(dǎo)致美國(guó)80年代的經(jīng)濟(jì)衰退。三.制造業(yè)發(fā)展的教訓(xùn)之一——美國(guó)2制造技術(shù)發(fā)展歷程1580年代后期，美國(guó)意識(shí)到忽視制造技術(shù)帶來(lái)的嚴(yán)重后果，公眾和輿論界意識(shí)到這種情況“危及了美國(guó)國(guó)家安全”。于是，美國(guó)開(kāi)始了他們的“帝國(guó)反擊戰(zhàn)”，政府和企業(yè)界投入巨資，進(jìn)行了大量的研究和分析，最終得出的結(jié)論是：（1）“振興美國(guó)經(jīng)濟(jì)的出路在于振興制造業(yè)”。（2）“經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)歸根到底是制造技術(shù)和能力的競(jìng)爭(zhēng)”。三.制造業(yè)發(fā)展的教訓(xùn)之一——美國(guó)2制造技術(shù)發(fā)展歷程16克林頓上臺(tái)后，把先進(jìn)制造技術(shù)列為六大國(guó)防關(guān)鍵技術(shù)之首。1993年2月，克林頓發(fā)表專題報(bào)告，提出要促進(jìn)“先進(jìn)制造技術(shù)”的發(fā)展，同時(shí)成立了從國(guó)家到地區(qū)以及大學(xué)、企業(yè)等各個(gè)層次的先進(jìn)制造技術(shù)研究中心，總結(jié)提出了一系列先進(jìn)制造技術(shù)的理論，如并行工程、敏捷制造等。1994年美國(guó)汽車制造水平大幅度提高，產(chǎn)量重新超過(guò)了日本。三.制造業(yè)發(fā)展的教訓(xùn)之一——美國(guó)2制造技術(shù)發(fā)展歷程17上世紀(jì)70-80年代，日本狠抓制造業(yè)，特別是汽車制造和微電子制造，結(jié)果日本的汽車和家用電器占領(lǐng)了全世界的市場(chǎng)，并大舉進(jìn)入美國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，到上世紀(jì)80年代，日本的汽車產(chǎn)量一躍成為世界第一。

日本的微電子芯片成為美國(guó)高技術(shù)產(chǎn)品的關(guān)鍵元件。三.制造業(yè)發(fā)展的教訓(xùn)之二——日本2制造技術(shù)發(fā)展歷程181）1998年爆發(fā)的東南亞經(jīng)濟(jì)危機(jī)，從另一個(gè)側(cè)面反映了一個(gè)國(guó)家發(fā)展制造業(yè)的重要。一個(gè)國(guó)家，如果把經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)放在股票、旅游、金融、房地產(chǎn)、服務(wù)業(yè)上，而無(wú)自己的制造業(yè)，這個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)就容易形成泡沫經(jīng)濟(jì)，一有風(fēng)吹草動(dòng)就會(huì)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)危機(jī)。2）新加坡、臺(tái)灣都有自己的制造業(yè)，因此受經(jīng)濟(jì)危機(jī)的影響小一些。三.制造業(yè)發(fā)展的教訓(xùn)之三——東南亞經(jīng)濟(jì)危機(jī)啟示2制造技術(shù)發(fā)展歷程191）瑞士是一個(gè)僅700萬(wàn)人口的小國(guó)，但瑞士的制造業(yè)十分發(fā)達(dá)，瑞士的精密機(jī)械產(chǎn)品的出口量是我國(guó)的8倍，瑞士的手表世界第一，連小小的軍刀，也風(fēng)靡全世界。2）現(xiàn)在瑞士的年人均國(guó)民生產(chǎn)總值達(dá)到4.3萬(wàn)美元以上,居世界第一。三.制造業(yè)發(fā)展的教訓(xùn)之四——瑞士人均產(chǎn)值為何居世界第一2制造技術(shù)發(fā)展歷程20321世紀(jì)制造業(yè)面臨的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境一.國(guó)際形勢(shì)的變化二.制造業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的新特點(diǎn)三.制造全球化和貿(mào)易自由化四.科技進(jìn)步與信息社會(huì)五.環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)與可持續(xù)發(fā)展21321世紀(jì)制造業(yè)面臨的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境一.國(guó)際形勢(shì)的變化1）國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)和對(duì)抗的焦點(diǎn)由軍備競(jìng)賽轉(zhuǎn)向以科技為先導(dǎo)、以經(jīng)濟(jì)為基礎(chǔ)、軍事為后盾的綜合國(guó)力的較量；2）提高制造業(yè)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力，發(fā)展高技術(shù)，尤其是獨(dú)具知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)業(yè)技術(shù)成為未來(lái)?yè)屨冀?jīng)濟(jì)制高點(diǎn)、振興國(guó)家經(jīng)濟(jì)的焦點(diǎn)；3）自美國(guó)提出“先進(jìn)制造技術(shù)”之后，日本、西歐以及亞洲各新興工業(yè)國(guó)家都相繼作出了響應(yīng)，將先進(jìn)制造技術(shù)列為國(guó)家的高新技術(shù)和優(yōu)先發(fā)展的項(xiàng)目。22來(lái)源:Bullinger

78

80

828486

88

90

92

94962時(shí)間46810平均產(chǎn)品壽命TL平均開(kāi)發(fā)時(shí)間TDTD>TL年數(shù)1）知識(shí)/技術(shù)/產(chǎn)品更新的周期——更短321世紀(jì)制造業(yè)面臨的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境二.制造業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的新特點(diǎn)23波音777的設(shè)計(jì)和制造全數(shù)字化定義——無(wú)紙化生產(chǎn)數(shù)字化預(yù)裝配——無(wú)金屬樣機(jī)的生產(chǎn)（虛擬制造的一部分）廣域網(wǎng)上的異地設(shè)計(jì)、異地制造基于STEP的數(shù)據(jù)交換協(xié)同工作小組Teamwork238個(gè)→設(shè)計(jì)制造周期大大縮短：4年(而波音757、767約9-10年)更大的利潤(rùn)，每架777，$1.4億基于分布式CAD/CAM系統(tǒng)在8臺(tái)IBM大型計(jì)算機(jī)ES/9000和IBM5080～5086圖形終端，發(fā)現(xiàn)零件干涉2500處，減少工程更改50％以上設(shè)計(jì)、工藝、制造、供應(yīng)商、潛在用戶的工作小組，7000人參加，采用并行工程的模式。Internet將發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)商GE、HP和諾依斯羅斯聯(lián)在一起。63M長(zhǎng)的波音777，裝配準(zhǔn)誤差僅0.58mm.二.制造業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的新特點(diǎn)2425研制周期交付周期研制周期01234567891070772773774775776777751596263727290年57646871828194.5(年)波音各種機(jī)型研制交付周期比較二.制造業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的新特點(diǎn)262)產(chǎn)品品種

更多；3）產(chǎn)品批量（大批量生產(chǎn)→大批量定制生產(chǎn)）

更?。?）顧客對(duì)產(chǎn)品功能、性能、質(zhì)量的要求

更高；5）能參與全球競(jìng)爭(zhēng)的企業(yè)

更多；6）跨國(guó)公司的壟斷性

更明顯；7）企業(yè)的兼并重組

更激烈、更動(dòng)蕩；8）一般水平的產(chǎn)品及制造能力

嚴(yán)重過(guò)剩；9）人口老齡化

更嚴(yán)重；10）環(huán)保意識(shí)、綠色制造呼聲

更強(qiáng)。321世紀(jì)制造業(yè)面臨的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境二.制造業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的新特點(diǎn)27321世紀(jì)制造業(yè)面臨的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境二.制造業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的新特點(diǎn)現(xiàn)代市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的內(nèi)容不斷變化280255075100低高擾動(dòng)程度80年代90年代54503027252236546045382836554651415363535251633964644154627640555674///質(zhì)量意識(shí)價(jià)格意識(shí)服務(wù)水平對(duì)替代品的脆弱性產(chǎn)品生命周期經(jīng)濟(jì)循環(huán)依賴水平流行時(shí)尚意識(shí)競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度消費(fèi)者需求及欲望的變化程度購(gòu)買(mǎi)者能力技術(shù)變化率飽和水平愿望的一致程度需求水平穩(wěn)定性需求及消費(fèi)者欲望的確定性必需品奢侈品價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品的差異性市場(chǎng)影響因素的變化

Pine和B.JosephII“MassCustomization,TheNewFrontierinBusinessCompetition.”Boston:HarvardBusinessSchoolPress,二.制造業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的新特點(diǎn)29“中心”的變化以產(chǎn)品為中心以顧客為中心以市場(chǎng)為中心二.制造業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的新特點(diǎn)30二.制造業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的新特點(diǎn)互聯(lián)網(wǎng)的巨大沖擊，網(wǎng)絡(luò)制造降低成本

開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)生產(chǎn)市場(chǎng)ABCA+C>70%所得利潤(rùn)31

消費(fèi)觀念的變化消費(fèi)者的行為更具選擇性顧客化產(chǎn)品：批量生產(chǎn)的產(chǎn)品逐步被個(gè)性化、多樣化產(chǎn)品所代替制造業(yè)“服務(wù)”：產(chǎn)品生產(chǎn)與產(chǎn)品服務(wù)的界限越來(lái)越模糊、不滿足感增加：“新三年、舊三年、縫縫補(bǔ)補(bǔ)又三年”的觀念逐步消失

對(duì)生產(chǎn)及產(chǎn)品的影響產(chǎn)品訂貨批量下降，單件、小批量產(chǎn)品壽命周期減短：5-10年-3-5年甚至更短產(chǎn)品生產(chǎn)周期縮短二.制造業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的新特點(diǎn)32三.制造全球化和貿(mào)易自由化原因：世界自由貿(mào)易體制進(jìn)一步完善全球交通運(yùn)輸進(jìn)一步完善全球通訊網(wǎng)絡(luò)建立國(guó)際經(jīng)濟(jì)合作與交往日益緊密導(dǎo)致：全球產(chǎn)業(yè)界結(jié)構(gòu)大調(diào)整世界逐步形成一個(gè)統(tǒng)一的大市場(chǎng)使得：供應(yīng)與需求國(guó)家化、國(guó)際化，不同時(shí)間、地區(qū)、國(guó)家，市場(chǎng)需求有波動(dòng)對(duì)于同一用戶、同一產(chǎn)品，可供選擇的市場(chǎng)國(guó)際化、競(jìng)爭(zhēng)國(guó)際化任何國(guó)家、地區(qū)，不論實(shí)行怎樣的社會(huì)制度，不可能離開(kāi)世界市場(chǎng)而獨(dú)立謀求發(fā)展;制造業(yè)發(fā)展應(yīng)該進(jìn)入國(guó)家目標(biāo)層次，才能促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)321世紀(jì)制造業(yè)面臨的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境33四.科技進(jìn)步與信息社會(huì)從微電子、信息（計(jì)算機(jī)與通信、控制理論、人工智能等）、新材料、系統(tǒng)科學(xué)所代表的新一代工程科學(xué)與技術(shù)的迅猛發(fā)展在制造領(lǐng)域中的廣泛滲透、應(yīng)用、衍生，極大的拓展了制造活動(dòng)的深度和廣度，急劇的改變了現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式、生產(chǎn)工藝、設(shè)備以及生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了一大批新的制造技術(shù)和制造模式。高新技術(shù)的綜合作用促進(jìn)了制造技術(shù)在宏觀(制造系統(tǒng)集成)和微觀(精密、超精密、微納米加工檢測(cè))兩個(gè)方向上的蓬勃發(fā)展，成為一門(mén)涵蓋整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)（市場(chǎng)分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、加工準(zhǔn)備、制造裝配、監(jiān)控檢測(cè)、質(zhì)量保證、生產(chǎn)管理、售后服務(wù)、回收再利用等）、包括人、機(jī)器、能量、信息等多種資源的組織、控制與管理，橫跨多個(gè)學(xué)科的集成技術(shù)。321世紀(jì)制造業(yè)面臨的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境34五.環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)與可持續(xù)發(fā)展環(huán)境問(wèn)題：大量消耗資源和破壞環(huán)境的傳統(tǒng)工業(yè)發(fā)展模式與工藝技術(shù)系統(tǒng)引起了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題可持續(xù)發(fā)展思想：

重視環(huán)境方面對(duì)制造業(yè)及其產(chǎn)品的制約，通過(guò)國(guó)家政策與經(jīng)濟(jì)立法手段建立循環(huán)經(jīng)濟(jì)與再制造工程結(jié)論:

面向可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)安全型和資源節(jié)約型的制造技術(shù)將是制造領(lǐng)域中亟待解決的一個(gè)重要問(wèn)題321世紀(jì)制造業(yè)面臨的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境35中國(guó)制造業(yè)取得的成就及其局限4一、制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要地位二、我國(guó)制造業(yè)取得的重大成就三、我國(guó)制造業(yè)存在的局限四、制造大國(guó)走向制造強(qiáng)國(guó)的途徑與措施36中國(guó)制造業(yè)取得的成就及其局限4制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要地位1）在發(fā)達(dá)國(guó)家中,制造業(yè)創(chuàng)造了約60%的社會(huì)財(cái)富、約45%的國(guó)民經(jīng)濟(jì)收入。2）據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)68%的社會(huì)財(cái)富來(lái)自于制造業(yè)。3）在國(guó)家生產(chǎn)力的構(gòu)成中，制造技術(shù)的作用一般占55%-65%。37宇航生物工程微電子光電子信息技術(shù)核技術(shù)空間技術(shù)制造業(yè)38中國(guó)制造業(yè)取得的成就及其局限4建國(guó)初期到1978年，我國(guó)科技人員成功爆破了原子彈和氫彈，成功發(fā)射了人造衛(wèi)星，在世界第一次人工合成牛胰島素結(jié)晶等一批舉世矚目的尖端技術(shù)。改革開(kāi)放以來(lái)，建成了正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)等重大科學(xué)工程，秦山、大亞灣核電站并網(wǎng)發(fā)電成功，銀河系列巨型計(jì)算機(jī)不斷升級(jí)并全部研制成功。建成當(dāng)今世界最大的水利樞紐工程――長(zhǎng)江三峽水利樞紐工程許多指標(biāo)都突破了世界水利工程的記錄。量子信息領(lǐng)域避錯(cuò)碼被國(guó)際公認(rèn)為量子信息領(lǐng)域“最令人激動(dòng)的成果”。王選的激光照排系統(tǒng)。來(lái)源：2009中華人民共和國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局39中國(guó)制造業(yè)取得的成就及其局限4我國(guó)自主研發(fā)的“嫦娥”一號(hào)繞月飛行成功，“神舟”系列航天飛船成功發(fā)射，“神舟”五號(hào)、六號(hào)、七號(hào)飛船載人航天飛行圓滿成功，標(biāo)志著我國(guó)成為世界上第三個(gè)獨(dú)立掌握空間出艙技術(shù)的國(guó)家，是我國(guó)空間技術(shù)發(fā)展具有里程碑意義的重大突破。高性能計(jì)算機(jī)曙光5000A躋身世界超級(jí)計(jì)算機(jī)前十位，首款64位高性能通用CPU芯片問(wèn)世。超級(jí)雜交水稻不斷取得重大突破，對(duì)提高我國(guó)水稻產(chǎn)量、確保糧食安全起了重要作用。來(lái)源：2009中華人民共和國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局40中國(guó)制造業(yè)取得的成就及其局限4一些新產(chǎn)品的技術(shù)水平已達(dá)世界領(lǐng)先或先進(jìn)水平：沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán)的電主軸高速臥式加工中心、激光切割機(jī)床；沈陽(yáng)變壓器廠的50萬(wàn)伏超高壓變壓器；黎明航發(fā)集團(tuán)的中國(guó)第一臺(tái)擁有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)；沈陽(yáng)新松機(jī)器人自動(dòng)化有限公司的6000米水下機(jī)器人等產(chǎn)品；清華大學(xué)制造工程研究所研制開(kāi)發(fā)的并聯(lián)構(gòu)型機(jī)床……41中國(guó)制造業(yè)取得的成就及其局限4工業(yè)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了從門(mén)類簡(jiǎn)單到齊全，從以輕工業(yè)為主到輕、重工業(yè)共同發(fā)展，從以勞動(dòng)密集型工業(yè)為主導(dǎo)，向勞動(dòng)、資本和技術(shù)密集型共同發(fā)展的轉(zhuǎn)變。目前我國(guó)已擁有39個(gè)工業(yè)大類、191個(gè)中類、525個(gè)小類，涵蓋了聯(lián)合國(guó)產(chǎn)業(yè)分類中所列的全部工業(yè)門(mén)類。來(lái)源：2009中華人民共和國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局42中國(guó)制造業(yè)取得的成就及其局限4我國(guó)由一個(gè)只能制造初級(jí)工業(yè)產(chǎn)品的國(guó)家發(fā)展成為世界制造業(yè)大國(guó)。根據(jù)聯(lián)合國(guó)工發(fā)組織資料，按照2000年不變價(jià)計(jì)算，我國(guó)制造業(yè)增加值占世界的份額由1995年的5.1%上升到2007年的11.4%。按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)分類，在22個(gè)大類中，我國(guó)制造業(yè)占世界比重在7個(gè)大類中名列第一，其中，煙草類占比49.8%，紡織品類占比29.2%，衣服、皮毛類占比24.7%，皮革、皮革制品、鞋類占比33.4%，堿性金屬占比23.8%，電力裝備占比28.2%，其他交通工具占比34.1%；有15個(gè)大類名列前三；除機(jī)動(dòng)車、拖車、半拖車一個(gè)大類外，其他21個(gè)大類所占份額均名列世界前六位。在發(fā)展中國(guó)家中，除機(jī)動(dòng)車、拖車、半拖車一個(gè)大類名列第十一位外，其他21個(gè)大類所占份額均名列第一位。來(lái)源：2009中華人民共和國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局43中國(guó)制造業(yè)取得的成就及其局限4我國(guó)制造工業(yè)雖然取得了巨大的成就，但是我國(guó)經(jīng)濟(jì)整體處于工業(yè)化中期，工業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程步入了從制造業(yè)大國(guó)向制造業(yè)強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變階段。中國(guó)工業(yè)發(fā)展需要完成兩次轉(zhuǎn)變，第一次是從規(guī)模增長(zhǎng)型向質(zhì)量進(jìn)步型轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變時(shí)間大約為2006年—2015年；第二次是從質(zhì)量進(jìn)步型向創(chuàng)新福利型轉(zhuǎn)變，時(shí)間大約為2015-2050年。中國(guó)經(jīng)濟(jì)可望在2030年前后全面完成新工業(yè)化和信息化。來(lái)源：2005年中國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)聯(lián)合會(huì)提出的《中國(guó)工業(yè)發(fā)展報(bào)告》44中國(guó)制造業(yè)取得的成就及其局限4我國(guó)制造業(yè)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，存在階段性的差距——產(chǎn)品質(zhì)量和水平不高，技術(shù)開(kāi)發(fā)能力不強(qiáng)，基礎(chǔ)元器件和基礎(chǔ)工藝不過(guò)關(guān)，生產(chǎn)率低下，科技投入嚴(yán)重不足。我國(guó)制造業(yè)大量的是來(lái)料加工，突出表現(xiàn)在電子等工業(yè)，許多產(chǎn)品、設(shè)計(jì)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)并不掌握在我們手里，附加值很低。我國(guó)制造業(yè)的主體技術(shù)依靠國(guó)外，有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品少，依附于國(guó)外企業(yè)的組裝業(yè)比重大，表現(xiàn)為工業(yè)增加值僅為美國(guó)的22.14％、日本的35.43％；我國(guó)制造業(yè)的勞動(dòng)生產(chǎn)率約為美國(guó)的4.38％、日本的4.07％、德國(guó)的5.56％，來(lái)源：2005年中國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)聯(lián)合會(huì)提出的《中國(guó)工業(yè)發(fā)展報(bào)告》45在制造技術(shù)領(lǐng)域，我國(guó)的發(fā)明專利數(shù)只有美國(guó)、日本的1/30，韓國(guó)的1/40。國(guó)務(wù)院發(fā)展研究中心報(bào)告顯示，中國(guó)的制造業(yè)經(jīng)濟(jì)總量占全球的6%，而研發(fā)投入僅占0.3%。中國(guó)研究與發(fā)展投入占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的比例為1%，遠(yuǎn)低于世界5%的平均水平裝備制造在制造業(yè)中的比例僅為26.5%(1999年),低于美國(guó)(41.9%)、日本(43.6%)、德國(guó)(46.4%)；中國(guó)制造業(yè)取得的成就及其局限4來(lái)源：2005年中國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)聯(lián)合會(huì)提出的《中國(guó)工業(yè)發(fā)展報(bào)告》46我國(guó)制造服務(wù)業(yè)的附加值普遍不高。在發(fā)達(dá)國(guó)家，服務(wù)業(yè)占GDP比重超過(guò)了70%，其中生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)又占服務(wù)業(yè)的70%。由此可見(jiàn)，生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)已經(jīng)占發(fā)達(dá)國(guó)家GDP的一半左右。全球500強(qiáng)企業(yè)中，從事服務(wù)行業(yè)的有281家，占500強(qiáng)的56%。全球跨國(guó)制造企業(yè)中，服務(wù)收入比例超過(guò)25%，兩成制造企業(yè)的服務(wù)收入超過(guò)總收入的50%。而在我國(guó)，2007年服務(wù)業(yè)實(shí)現(xiàn)增加值9.6萬(wàn)億元，比上年增長(zhǎng)11.4%，但占GDP比重僅為40%。其中，制造服務(wù)業(yè)在服務(wù)業(yè)中所占比例也不高。根據(jù)中國(guó)社科院財(cái)政與貿(mào)易經(jīng)濟(jì)研究所研究員裴長(zhǎng)洪的估算，在我國(guó)，金融與保險(xiǎn)、信息傳輸、計(jì)算機(jī)服務(wù)和軟件、科學(xué)研究和技術(shù)服務(wù)等新興服務(wù)業(yè)只占服務(wù)業(yè)總增加值的20%左右。中國(guó)制造業(yè)取得的成就及其局限4來(lái)源：2009中華人民共和國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局47中國(guó)制造業(yè)取得的成就及其局限4總之，我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展面臨資源能源和環(huán)境的嚴(yán)重制約，未來(lái)20年制造業(yè)的增長(zhǎng)，如果單純依靠數(shù)量增長(zhǎng)，這是資源能源和環(huán)境所不能承受的。因此我國(guó)必須依靠科技進(jìn)步，采取綠色制造技術(shù)，在提高產(chǎn)品質(zhì)量和附加值的同時(shí)，努力降低資源和能源消耗，這是未來(lái)制造業(yè)的發(fā)展方向。在我國(guó)從制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，自主創(chuàng)新是制造強(qiáng)國(guó)的核心支撐，同時(shí)要加快制造業(yè)信息化進(jìn)程和培養(yǎng)制造工程人才。485先進(jìn)制造技術(shù)概述先進(jìn)制造技術(shù)的相關(guān)概念與體系結(jié)構(gòu)先進(jìn)制造技術(shù)的學(xué)科內(nèi)容先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)49制造（Manufacturing)——制造是涉及制造工業(yè)中產(chǎn)品設(shè)計(jì)、物料選擇、生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)過(guò)程、質(zhì)量保證、經(jīng)營(yíng)管理、市場(chǎng)銷售和服務(wù)的一系列相關(guān)活動(dòng)和工作的總稱。(Manufacturingisseriesofinterrelatedactivitiesandoperationsinvolvingthedesign，planning，production，qualityassurance，managementandmarketingoftheproductsofthemanufacturingindustries。)1、先進(jìn)制造技術(shù)的相關(guān)概念50壓力加工油漆車身裝配內(nèi)部裝飾驅(qū)動(dòng)橋裝配變速箱裝配輪胎裝配底盤(pán)裝配車身安裝最后試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)裝配發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)機(jī)械加工熱處理鍛造熔化造型澆鑄壓鑄油漆機(jī)械加工自動(dòng)線熱處理汽車制造過(guò)程示意圖51先進(jìn)制造技術(shù)——“先進(jìn)制造技術(shù)”簡(jiǎn)稱為AMT（AdvancedManufacturingTechnology）在傳統(tǒng)制造技術(shù)基礎(chǔ)上不斷吸收機(jī)械、電子、信息、材料、能源和現(xiàn)代管理等方面的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)、管理、銷售、使用、服務(wù)的制造全過(guò)程，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變的市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力的制造技術(shù)總稱、也是取得理想技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的制造技術(shù)的總稱。52價(jià)值流物流資金流規(guī)劃控制需求信息流實(shí)施（車間或現(xiàn)場(chǎng)）原材料產(chǎn)品與服務(wù)能源能量流先進(jìn)制造系統(tǒng)的五種流53面向制造的設(shè)計(jì)技術(shù)群

產(chǎn)品/工藝設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工藝過(guò)程建模和仿真工藝規(guī)程設(shè)計(jì)系統(tǒng)工程基礎(chǔ)

快速成型技術(shù)并行工程制造工藝技術(shù)群

材料生產(chǎn)工藝加工工藝聯(lián)接與裝配測(cè)試和檢測(cè)環(huán)保技術(shù)維修技術(shù)其他

信息技術(shù)

接口技術(shù)集成技術(shù)人工智能

數(shù)據(jù)庫(kù)軟件工程決策支持

標(biāo)準(zhǔn)和框架

數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)工藝標(biāo)準(zhǔn)接口框架

產(chǎn)品定義和標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

機(jī)床和工具技術(shù)傳感器和控制技術(shù)

質(zhì)量管理用戶/供應(yīng)商交互作用工作人員培訓(xùn)和教育

全國(guó)監(jiān)督和基準(zhǔn)評(píng)測(cè)技術(shù)獲取和利用主體技術(shù)群支撐技術(shù)群制造基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境2、先進(jìn)制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)54設(shè)計(jì)方法現(xiàn)代化產(chǎn)品動(dòng)態(tài)分析和設(shè)計(jì)產(chǎn)品可靠性可維護(hù)性及安全設(shè)計(jì)產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)快速響應(yīng)設(shè)計(jì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)智能設(shè)計(jì)仿真與虛擬設(shè)計(jì)價(jià)值工程設(shè)計(jì)模塊化設(shè)計(jì)3、先進(jìn)制造技術(shù)的學(xué)科內(nèi)容設(shè)計(jì)手段計(jì)算機(jī)化有限元法優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)反求工程技術(shù)CAD/CAM一體化技術(shù)工程數(shù)據(jù)庫(kù)向全壽命周期設(shè)計(jì)發(fā)展由單純考慮技術(shù)因素轉(zhuǎn)向綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)因素（1）先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)55精密、超精密加工技術(shù)精密加工：精度為3～0.3μmRa0.3～0.03μm超精密加工：精度為0.3～0.03μmRa0.3～0.005μm納米加工：精度高于0.03μmRa小于0.3～0.005μm精密成型制造技術(shù)從制造工件的毛坯、從接近零件形狀向直接制成工件的方向發(fā)展特種加工技術(shù)高能束流加工（電子束、離子束、激光束）電加工（電解和電火花)超聲波加工高壓水加工多種能源的組合加工（2）先進(jìn)制造工藝技術(shù)56數(shù)控技術(shù)數(shù)控裝置進(jìn)給系統(tǒng)主軸系統(tǒng)NC程序編制工業(yè)機(jī)器人機(jī)器人操作機(jī)控制系統(tǒng)傳感器生產(chǎn)線總線控制柔性制造系統(tǒng)加工系統(tǒng)物流系統(tǒng)調(diào)度與控制故障診斷自動(dòng)檢測(cè)與信號(hào)識(shí)別技術(shù)信號(hào)識(shí)別數(shù)據(jù)獲取數(shù)據(jù)處理特征提取與識(shí)別過(guò)程設(shè)備工況監(jiān)測(cè)與控制過(guò)程監(jiān)視系統(tǒng)在線反饋質(zhì)量控制（3）制造自動(dòng)化技術(shù)57先進(jìn)制造生產(chǎn)模式計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS敏捷制造系統(tǒng)AMS智能制造系統(tǒng)IMS精良生產(chǎn)LP并行工程CE集成管理技術(shù)企業(yè)資源管理ERP基于作業(yè)的成本管理ABC現(xiàn)代質(zhì)量保障體系生產(chǎn)率工程制造資源快速有效集成生產(chǎn)組織方法虛擬公司理論與組織企業(yè)組織結(jié)構(gòu)的變革以人為本的團(tuán)隊(duì)建設(shè)企業(yè)重組工程（4）先進(jìn)制造模式58整體化精密化柔性化網(wǎng)絡(luò)化虛擬化智能化清潔化集成化全球化信息化4、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)集合多學(xué)科成果形成一個(gè)完整的制造體系——整體化傳統(tǒng)制造技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、先進(jìn)的管理科學(xué)相結(jié)合先進(jìn)制造技術(shù)的動(dòng)態(tài)發(fā)展過(guò)程——?jiǎng)討B(tài)化不斷地吸收各種高新技術(shù)逐漸形成，不同時(shí)期、不同區(qū)域有各自的重點(diǎn)和內(nèi)容。信息技術(shù)對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展影響深遠(yuǎn)——信息化CIMS、CE、AM、虛擬企業(yè)等。向超精微細(xì)領(lǐng)域擴(kuò)展——精密化微型機(jī)械，納米測(cè)量、微米/納米加工制造59制造過(guò)程集成化——集成化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、加工、檢測(cè)、物流、裝配過(guò)程一體化；CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM/ERP集成（淡化了學(xué)科界限）；快速原形制造技術(shù)，使得設(shè)計(jì)思想能夠快速轉(zhuǎn)化為物理原形，甚至能夠直接制成零件（淡化了設(shè)計(jì)與制造的界限）；機(jī)器人加工工作站及FMS的出現(xiàn)，使加工過(guò)程、檢驗(yàn)過(guò)程、物流過(guò)程融為了一體（淡化了專業(yè)界限）；整體化精密化柔性化網(wǎng)絡(luò)化虛擬化智能化清潔化集成化全球化信息化4、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)60制造科學(xué)與制造技術(shù)、生產(chǎn)管理的融合——集成化制造科學(xué)是制造系統(tǒng)和制造過(guò)程知識(shí)的系統(tǒng)描述，包括數(shù)字描述、仿真、優(yōu)化、設(shè)計(jì)理論和方法、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、摩擦學(xué)等；制造技術(shù)包含在制造科學(xué)之中，制造科學(xué)體現(xiàn)在制造技術(shù)里，技術(shù)和管理由生產(chǎn)模式結(jié)合在一起。綠色制造——清潔化、柔性化綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)；綠色制造技術(shù)；產(chǎn)品的回收和循環(huán)再制造整體化精密化柔性化網(wǎng)絡(luò)化虛擬化智能化清潔化集成化全球化信息化4、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)61虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)——虛擬化、智能化虛擬制造技術(shù)；虛擬企業(yè)；“虛擬”技術(shù)將會(huì)在數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化控制、數(shù)字化管理中貫穿始終。制造全球化——全球化、網(wǎng)絡(luò)化制造企業(yè)在世界范圍內(nèi)的重組與集成；制造技術(shù)信息和知識(shí)的協(xié)調(diào)、合作和共享；全球制造的體系結(jié)構(gòu)、制造產(chǎn)品及市場(chǎng)的分布及協(xié)調(diào)。數(shù)字化制造是制造技術(shù)與信息技術(shù)（包含計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)）等交叉、發(fā)展與應(yīng)用的結(jié)果，必將導(dǎo)致制造技術(shù)的重大發(fā)展與變革

整體化精密化柔性化網(wǎng)絡(luò)化虛擬化智能化清潔化集成化全球化信息化4、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)62制造業(yè)信息化，其核心是數(shù)字化整體化精密化柔性化網(wǎng)絡(luò)化虛擬化智能化清潔化集成化全球化信息化4、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)管理數(shù)字化設(shè)計(jì)數(shù)字化生產(chǎn)過(guò)程數(shù)字化制造裝備數(shù)字化企業(yè)數(shù)字化63

中國(guó)高技術(shù)研究計(jì)劃中的R&D6一、R&D的投入與GDP的關(guān)系二、S&T計(jì)劃的支持三、863計(jì)劃支持的先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域64一、R&D的投入與GDP的關(guān)系DataResource:ChinaSTS65近年世界主要國(guó)家R&D與GDP的比較國(guó)家日本美國(guó)法國(guó)英國(guó)韓國(guó)巴西印度中國(guó)R&D/GDP2.7-2.92.6-2.72.422.082.01.10.90.5-0.766二、S&T計(jì)劃的支持基礎(chǔ)研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室國(guó)家工程技術(shù)研究中心NKL&NEC

S&T工業(yè)化國(guó)家自然科學(xué)基金NSF火炬計(jì)劃Torch星火計(jì)劃Spark國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973）NKFP技術(shù)創(chuàng)新工程TVE中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基金SME應(yīng)用的R&D國(guó)家科技重大專項(xiàng)86367三、863計(jì)劃支持的先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域微電子高速信息交流新型藥物和疫苗制造業(yè)的信息技術(shù)新一代核反應(yīng)堆電動(dòng)汽車清潔煤主要軟件高技術(shù)產(chǎn)品的原型開(kāi)發(fā)68ERP電子商務(wù)數(shù)控機(jī)床試點(diǎn)應(yīng)用適應(yīng)對(duì)特殊工業(yè)網(wǎng)絡(luò)制造數(shù)字化設(shè)計(jì)在大型工業(yè)中的縱向應(yīng)用以網(wǎng)構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)制造平臺(tái)69內(nèi)部裝潢結(jié)構(gòu)系統(tǒng)引擎Branch-route飛機(jī)的數(shù)字化概念——實(shí)際原型70Source:ChinaAviationIndustryCorp.Branch-route飛機(jī)的數(shù)字化概念——實(shí)際原型

71火車制造的實(shí)際原型Source：NorthernChinaRailwayLocomotiveGroup,DalianRailwayCollege,TsinghuaUniversity72電子發(fā)射器的數(shù)字設(shè)計(jì)Source:HarbinElectricMachineryFactory73數(shù)控機(jī)床74產(chǎn)品信息庫(kù)制造資源信息庫(kù)知識(shí)基礎(chǔ)企業(yè)企業(yè)制造英特網(wǎng)內(nèi)部網(wǎng)外部網(wǎng)設(shè)計(jì)人才信息網(wǎng)絡(luò)制造業(yè)的地域性開(kāi)放革新系統(tǒng)——對(duì)通用產(chǎn)品數(shù)據(jù)、制造資源和知識(shí)庫(kù)的支持，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、制造、企業(yè)和信息資源的共享75廣東-香港-重慶-陜西的制造系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)廣東和香港【市場(chǎng)資源】重慶和陜西【設(shè)計(jì),產(chǎn)品和制造資源】76總結(jié)制造業(yè)對(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)從農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)楣I(yè)經(jīng)濟(jì)起著極其重要的作用；AMT的運(yùn)用是在經(jīng)濟(jì)全球化環(huán)境中提高競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵因素；863計(jì)劃支持高科技的研發(fā)并鼓勵(lì)高校和工業(yè)界建立合作伙伴關(guān)系；數(shù)字化設(shè)計(jì),網(wǎng)絡(luò)制造業(yè)和試點(diǎn)應(yīng)用是863計(jì)劃的主要側(cè)重點(diǎn)。77第二章現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法78現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)中的首要關(guān)鍵技術(shù)。產(chǎn)品的質(zhì)量、性能、成本等在很大程度上取決于設(shè)計(jì)的好壞和設(shè)計(jì)的質(zhì)量。機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量事故約有50%是由設(shè)計(jì)不當(dāng)造成的，而產(chǎn)品成本的70%～80%在時(shí)間階段就已經(jīng)確定了。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要和各種新方法、新技術(shù)、新工藝、新材料不斷涌現(xiàn)，推動(dòng)了設(shè)計(jì)方法和技術(shù)的進(jìn)步，產(chǎn)品設(shè)計(jì)從傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)入現(xiàn)代設(shè)計(jì)?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)概述179設(shè)計(jì)在整個(gè)生產(chǎn)周期中所占的比重時(shí)間/百分比（%)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)制造80開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)工作的重要性開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)生產(chǎn)準(zhǔn)備與加工原材料與外購(gòu)件的采購(gòu)管理和銷售010203040506070對(duì)成本的影響所需的工時(shí)81將核心工作放在本企業(yè)

——“兩頭在內(nèi)，中間在外”開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)市場(chǎng)銷售制造82現(xiàn)代設(shè)計(jì)的技術(shù)特征與內(nèi)涵現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論、方法與技術(shù)現(xiàn)代設(shè)計(jì)遵循的原則現(xiàn)代設(shè)計(jì)的技術(shù)體系現(xiàn)代設(shè)計(jì)的技術(shù)特點(diǎn)現(xiàn)代設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)概述183以計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)為核心設(shè)計(jì)手段的更新產(chǎn)品表示的轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)計(jì)方法的發(fā)展工作方式的變化設(shè)計(jì)與制造一體化管理水平的提高組織模式的開(kāi)放一、現(xiàn)代設(shè)計(jì)的技術(shù)特征與內(nèi)涵設(shè)計(jì)手段從手工向自動(dòng)的轉(zhuǎn)變產(chǎn)品表達(dá)從二維向三維的轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)計(jì)方法從經(jīng)驗(yàn)向科學(xué)的轉(zhuǎn)變工作方式從串行向并行的轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)計(jì)制造從獨(dú)立向一體的轉(zhuǎn)變管理水平從人為向數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)變組織模式從封閉向開(kāi)放的轉(zhuǎn)變84以設(shè)計(jì)理論為指導(dǎo)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是以生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，結(jié)合運(yùn)用力學(xué)、數(shù)學(xué)公式、經(jīng)驗(yàn)公式、圖表及手冊(cè)等作為依據(jù)進(jìn)行。現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法是基于理論形成的方法，利用這種方法指導(dǎo)設(shè)計(jì)可減小經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的盲目性和隨意性，提高設(shè)計(jì)的主動(dòng)性、科學(xué)性和準(zhǔn)確性。因此，現(xiàn)代設(shè)計(jì)是以理論指導(dǎo)為主、經(jīng)驗(yàn)為輔的一種設(shè)計(jì)。

一、現(xiàn)代設(shè)計(jì)的技術(shù)特征與內(nèi)涵85現(xiàn)代設(shè)計(jì)的內(nèi)涵：以市場(chǎng)為驅(qū)動(dòng)，以知識(shí)為依托，以知識(shí)獲取為中心，以產(chǎn)品全生命周期為對(duì)象，人、機(jī)、環(huán)境相容的設(shè)計(jì)理念。

一、現(xiàn)代設(shè)計(jì)的技術(shù)特征與內(nèi)涵86二、現(xiàn)代設(shè)計(jì)的技術(shù)體系傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理論和方法：理論力學(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)等。計(jì)算機(jī)科學(xué)與計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)（CAD、CAE、虛擬設(shè)計(jì)、模擬仿真與工程數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)）。設(shè)計(jì)方法學(xué)；可信性設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)試驗(yàn)技術(shù)?；A(chǔ)技術(shù)主體技術(shù)支撐技術(shù)應(yīng)用技術(shù)解決各類具體產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域的技術(shù)，如機(jī)床、汽車、工程機(jī)械、精密機(jī)械等具體技術(shù)群。87三、現(xiàn)代設(shè)計(jì)遵循的原則功能滿足原則質(zhì)量保障原則工藝優(yōu)良原則經(jīng)濟(jì)合理原則社會(huì)實(shí)用原則性能指標(biāo)可靠性強(qiáng)度原則剛度原則穩(wěn)定性抗磨損性抗腐蝕性抗蠕變性動(dòng)態(tài)特性平衡特性熱特性可制造性可裝配性可測(cè)試性可維修性可拆卸性環(huán)境友好性環(huán)境適應(yīng)性人機(jī)友好性安全性可回收性88四、現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論、方法與技術(shù)現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法突變論信息論智能論系統(tǒng)論優(yōu)化論對(duì)應(yīng)論功能論控制論離散論模糊論藝術(shù)論現(xiàn)代設(shè)計(jì)的基石現(xiàn)代設(shè)計(jì)的依據(jù)現(xiàn)代設(shè)計(jì)的核心現(xiàn)代設(shè)計(jì)的前提現(xiàn)代設(shè)計(jì)的宗旨現(xiàn)代設(shè)計(jì)的捷徑現(xiàn)代設(shè)計(jì)的目標(biāo)現(xiàn)代設(shè)計(jì)的深化現(xiàn)代設(shè)計(jì)的細(xì)化現(xiàn)代設(shè)計(jì)的發(fā)展現(xiàn)代設(shè)計(jì)的美感應(yīng)用的主要領(lǐng)域是什么？89四、現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論、方法與技術(shù)（1）現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)價(jià)值工程功能設(shè)計(jì)并行設(shè)計(jì)模塊化設(shè)計(jì)質(zhì)量功能配置反求設(shè)計(jì)綠色設(shè)計(jì)模糊設(shè)計(jì)面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)工業(yè)造型設(shè)計(jì)（2）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)有限元法優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模擬仿真與虛擬設(shè)計(jì)智能計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工程數(shù)據(jù)庫(kù)（3）可信性設(shè)計(jì)技術(shù)可靠性設(shè)計(jì)安全設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)防斷裂設(shè)計(jì)抗疲勞設(shè)計(jì)減摩耐磨設(shè)計(jì)防腐蝕設(shè)計(jì)健壯設(shè)計(jì)耐環(huán)境設(shè)計(jì)維修設(shè)計(jì)和維修保障設(shè)計(jì)

測(cè)試性設(shè)計(jì)人機(jī)工程設(shè)計(jì)90設(shè)計(jì)理論與方法的延伸、思維的變化及設(shè)計(jì)范疇的擴(kuò)展

靜態(tài)的設(shè)計(jì)原理向動(dòng)態(tài)的延伸；經(jīng)驗(yàn)的、類比的設(shè)計(jì)方法向精確的、優(yōu)化的方法延伸；確定的設(shè)計(jì)模型向隨機(jī)的模糊的延伸；單維思維模式向多維思維模式延伸；傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)通常只限于方案設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)(總體設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì))，如DesignForManufacturing——DFM，DesignForAssembly——DFA，DesignFor“X”——DFX，ConcurrentDesign——CD，GreenDesign——GD，MainterinabilityDesign——MD)等，現(xiàn)代設(shè)計(jì)可以說(shuō)是設(shè)計(jì)師、制造工程師、管理營(yíng)銷人員以及工人、財(cái)會(huì)人員、專利律師等通力合作、集體智慧的結(jié)晶。

五、現(xiàn)代設(shè)計(jì)的技術(shù)特點(diǎn)91多種設(shè)計(jì)技術(shù)、理論與方法的交叉與綜合設(shè)計(jì)手段的精確化、計(jì)算機(jī)化、自動(dòng)化與虛擬化并行化、最優(yōu)化和智能化的設(shè)計(jì)過(guò)程并行設(shè)計(jì)過(guò)程全過(guò)程的優(yōu)化設(shè)計(jì)人機(jī)結(jié)合的智能化設(shè)計(jì)過(guò)程面向產(chǎn)品壽命周期全過(guò)程的可信性設(shè)計(jì)多種設(shè)計(jì)試驗(yàn)技術(shù)的綜合運(yùn)用五、現(xiàn)代設(shè)計(jì)的技術(shù)特點(diǎn)92設(shè)計(jì)過(guò)程的數(shù)字化設(shè)計(jì)過(guò)程的自動(dòng)化和智能化研究動(dòng)態(tài)多變量?jī)?yōu)化和工程不確定模型優(yōu)化(模糊優(yōu)化)、不可微模型優(yōu)化及多目標(biāo)優(yōu)化等優(yōu)化方法與程序的研究，并進(jìn)一步發(fā)展到廣義工程大系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究網(wǎng)絡(luò)化并行設(shè)計(jì)及協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)、方法及軟件的研究虛擬設(shè)計(jì)和仿真虛擬試驗(yàn)及快速成形技術(shù)的深入研究面向集成制造和分布式經(jīng)營(yíng)管理的設(shè)計(jì)方法、人員組織及規(guī)劃的研究微型機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論及設(shè)計(jì)方法和技術(shù)的研究

面向生態(tài)環(huán)境的綠色設(shè)計(jì)理論與方法的研究注重基礎(chǔ)性設(shè)計(jì)理論及共性設(shè)計(jì)技術(shù)的深層次研究六、現(xiàn)代設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)及研究領(lǐng)域93概念設(shè)計(jì)定義與概念產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的創(chuàng)造方法概念設(shè)計(jì)的內(nèi)涵概念設(shè)計(jì)的步驟機(jī)械系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)的內(nèi)容計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)概念設(shè)計(jì)（ConceptualDesign）294產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程一般可劃分為5個(gè)階段：產(chǎn)品規(guī)劃總體方案設(shè)計(jì)——概念設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)改進(jìn)設(shè)計(jì)

95總體方案設(shè)計(jì)即稱為概念設(shè)計(jì)。該階段是由設(shè)計(jì)人員根據(jù)產(chǎn)品的功能要求，構(gòu)思或創(chuàng)造出產(chǎn)品的原理方案的過(guò)程。該階段，沒(méi)有尺寸關(guān)系的詳細(xì)要求，目的是根據(jù)產(chǎn)品的功能來(lái)匹配合適的結(jié)構(gòu)（包括產(chǎn)品原理的構(gòu)思、結(jié)構(gòu)的設(shè)想等）。所以說(shuō)，概念設(shè)計(jì)的工作主要是依靠設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造能力，還有他對(duì)藝術(shù)的審美能力，以及他的綜合能力與設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。概念設(shè)計(jì)（ConceptualDesign）296在概念設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)中的不確定性因素很多，設(shè)計(jì)的可塑性及自由度很大，這一階段是最能充分發(fā)揮設(shè)計(jì)者創(chuàng)造力的時(shí)候。產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中的概念設(shè)計(jì)相當(dāng)于產(chǎn)品過(guò)程設(shè)計(jì)的60%-70%的設(shè)計(jì)任務(wù)。概念設(shè)計(jì)（ConceptualDesign）297概念產(chǎn)品可以是實(shí)物，如油泥制造的實(shí)物模型；也可以是借助計(jì)算機(jī)三維造型技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)造出的數(shù)字化產(chǎn)品。概念產(chǎn)品98概念車通常有兩種，一種是真正能跑的，另一種是設(shè)計(jì)的概念模型。都是在向人們展示設(shè)計(jì)人員新穎、獨(dú)特、超前的構(gòu)思。概念車一般都運(yùn)用了最新的科技成果，代表著未來(lái)汽車的發(fā)展方向概念車還處在創(chuàng)意、試驗(yàn)階段，很可能永遠(yuǎn)不投產(chǎn)。概念車2012年倫敦奧運(yùn)觀光車99100總功能分析原理參數(shù)表、方案原理圖功能分解功能載體組合功能原理方案(多個(gè))功能元求解原理試驗(yàn)評(píng)價(jià)決策最優(yōu)原理方案一、概念設(shè)計(jì)的步驟101總功能功能元解功能原理方案最佳功能原理方案明確任務(wù)黑箱法功能樹(shù)創(chuàng)造技法形態(tài)學(xué)矩陣評(píng)價(jià)法功能元功能設(shè)計(jì)與功能分析步驟102面向產(chǎn)品創(chuàng)新的概念設(shè)計(jì)過(guò)程組件特征錄入需求分析產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)方案輸出詳細(xì)設(shè)計(jì)方案展示不滿意103三、機(jī)械系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)的內(nèi)容總功能功能分解機(jī)械系統(tǒng)方案執(zhí)行動(dòng)作分解檢測(cè)傳感功能信息處理及控制功能機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)檢測(cè)傳感系統(tǒng)處理器及I/O系統(tǒng)機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)的組成由一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。執(zhí)行構(gòu)件是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件，其數(shù)量及運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)規(guī)律和傳動(dòng)特性等要求，決定了整個(gè)執(zhí)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案。104功能原理設(shè)計(jì)根據(jù)需要制定機(jī)械的總功能，擬定實(shí)現(xiàn)總功能的工作原理和技術(shù)手段，確定機(jī)械所要實(shí)現(xiàn)的工藝動(dòng)作運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)工作原理所提出的工藝動(dòng)作進(jìn)行分解，決定采用何種運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)實(shí)現(xiàn)工作原理執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì)決定選擇何種機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì)根據(jù)工藝過(guò)程對(duì)各動(dòng)作的要求，分析各執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)如何協(xié)調(diào)配合，設(shè)計(jì)出機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖確定各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸，繪制出各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析檢驗(yàn)執(zhí)行系統(tǒng)是否滿足運(yùn)動(dòng)要求和動(dòng)力性能方面的要求方案評(píng)價(jià)與決策對(duì)方案進(jìn)行定性評(píng)價(jià)和定量評(píng)價(jià)并從中選出最佳設(shè)計(jì)方案105運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)執(zhí)行系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)通常是對(duì)工藝方法和工藝動(dòng)作進(jìn)行分析，把其分解成若干個(gè)基本動(dòng)作。工藝動(dòng)作分解的方法不同，所形成的運(yùn)動(dòng)方案也不同。刀具作復(fù)合運(yùn)動(dòng)刀具與工作臺(tái)分別運(yùn)動(dòng)106執(zhí)行機(jī)構(gòu)的型式設(shè)計(jì)12摩擦輪傳動(dòng)平面盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器123齒輪—連桿組合機(jī)構(gòu)107執(zhí)行系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)送料機(jī)構(gòu)將原料送入?？咨戏胶?，沖頭進(jìn)入模孔進(jìn)行沖壓沖頭上移一段距離后，進(jìn)行下次送料動(dòng)作折疊包裝機(jī)構(gòu)的兩個(gè)執(zhí)行構(gòu)件兩個(gè)構(gòu)件不能同時(shí)位于區(qū)域MAB中，以免干涉。餅干1342餅干21左折邊構(gòu)件餅干32包裝紙4右折邊構(gòu)件餅干1342餅干1342餅干1342包裝紙右折邊構(gòu)件右折邊構(gòu)件MBA108概念設(shè)計(jì)工具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的內(nèi)容計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)有待解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)簡(jiǎn)稱為CACD，即ComputerAidedConceptualDesign四、計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)109三維參數(shù)化造型軟件Pro/Engineer；SolidWork；SoftImage；UG；CATIA…

…設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)；推理機(jī)；設(shè)計(jì)規(guī)范咨詢；評(píng)估器；人機(jī)界面1、概念設(shè)計(jì)工具110建立各種類型產(chǎn)品功能庫(kù)和功能結(jié)構(gòu)表示庫(kù)建立各種類型產(chǎn)品相關(guān)的功能載體庫(kù)和載體創(chuàng)新方法庫(kù)——產(chǎn)品信息相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)概念設(shè)計(jì)的推理——推理機(jī)制產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)體系2、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的內(nèi)容111基礎(chǔ)理論研究設(shè)計(jì)創(chuàng)新技術(shù)研究人機(jī)交互技術(shù)研究建模技術(shù)研究并行和協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)研究智能技術(shù)研究3、計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)有待解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題112并行工程與并行設(shè)計(jì)3（1）并行工程的運(yùn)行特征（3）并行設(shè)計(jì)內(nèi)涵的技術(shù)特征體現(xiàn)（2）并行設(shè)計(jì)的概念（4）并行設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)113產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程是從對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行需求分析到產(chǎn)品最終定型的全部過(guò)程。具體包括：產(chǎn)品需求分析、概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)和樣機(jī)試制及測(cè)試、最后投產(chǎn)。長(zhǎng)期以來(lái)，人們開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，都是按照“順序”的開(kāi)發(fā)過(guò)程進(jìn)行的。也有人稱為“串行”開(kāi)發(fā)方式。串行過(guò)程，它以Taloy的工程哲理為指導(dǎo)思想，即將產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程細(xì)化為一系列串聯(lián)的工作步驟，由不同的工程技術(shù)人員承擔(dān)，依次執(zhí)行。

（1）并行工程的提出114傳統(tǒng)的串行的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方式概念設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)樣機(jī)試制及測(cè)試拋過(guò)墻式產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方式115串行開(kāi)發(fā)方式的特點(diǎn)信息的傳遞是順序進(jìn)行的；信息傳遞滯后。缺點(diǎn)：造成了設(shè)計(jì)的大量改動(dòng)和產(chǎn)品試制的返工，所以延長(zhǎng)了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，同時(shí)也增加了開(kāi)發(fā)成本。116隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇，企業(yè)為了能夠快速開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，快速響應(yīng)市場(chǎng)，在上世紀(jì)80年代末期，美國(guó)和西方一些國(guó)家出現(xiàn)了“并行工程”—ConcurrentEngineering(CE)的生產(chǎn)模式。并行工程認(rèn)為制造系統(tǒng)是一個(gè)有機(jī)整體，在空間中似乎相互獨(dú)立的各個(gè)制造作業(yè)和知識(shí)處理單元之間，實(shí)質(zhì)上都存在不可分割的內(nèi)在聯(lián)系，特別是有豐富的雙向的信息聯(lián)系。

117市場(chǎng)分析產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝規(guī)劃銷售服務(wù)制造運(yùn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中各主要環(huán)節(jié)間的內(nèi)在雙向信息聯(lián)系118并行工程的第二個(gè)特點(diǎn)就是強(qiáng)調(diào)全局性的考慮問(wèn)題，即產(chǎn)品研制者從一開(kāi)始就應(yīng)該考慮到產(chǎn)品全生命周期中的所有因素。第三方面而言，并行工程的實(shí)質(zhì)就是并行設(shè)計(jì)。并行工程是針對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程提出的一種嶄新的設(shè)計(jì)哲理，它的目的是縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，降低成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量和保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)能夠一次成功。119并行工程要求在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將時(shí)間上存在先后順序的知識(shí)處理（產(chǎn)品開(kāi)發(fā)各環(huán)節(jié)其實(shí)就是不同的知識(shí)處理過(guò)程）和作業(yè)實(shí)施轉(zhuǎn)變?yōu)橥瑫r(shí)考慮和盡可能同時(shí)處理或并行處理。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一開(kāi)始，就綜合考慮后續(xù)環(huán)節(jié)中的各種需要，將可能出現(xiàn)的問(wèn)題在一開(kāi)始就消除掉，從而使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能一次成功。120并行的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方式概念設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)樣機(jī)試制及測(cè)試產(chǎn)品需求分析121并行的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的特點(diǎn)不同的設(shè)計(jì)階段并行進(jìn)行；信息流是雙向的。122（1）并行工程的運(yùn)行特征并行工程是一種系統(tǒng)工程的方法或哲理，是一種工作模式。其主要特點(diǎn)和運(yùn)行機(jī)理的要點(diǎn)如下：并行特性即把時(shí)間上存在先后順序的知識(shí)處理和作業(yè)實(shí)施轉(zhuǎn)變?yōu)橥瑫r(shí)考慮和盡可能同時(shí)處理或并行處理。并行工程與并行設(shè)計(jì)3123整體特性制造系統(tǒng)是一個(gè)有機(jī)整體，各個(gè)制造作業(yè)和知識(shí)處理單元之間都存在不可分割的內(nèi)在聯(lián)系，特別是有豐富的雙向的信息聯(lián)系。強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)一開(kāi)始就應(yīng)該考慮到產(chǎn)品整個(gè)生命周期中的所有因素。追求整體最優(yōu)，甚至可以犧牲局部利益協(xié)同特性強(qiáng)調(diào)群體協(xié)同工作（TeamWork）。因?yàn)楝F(xiàn)代產(chǎn)品越來(lái)越復(fù)雜，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)涉及的學(xué)科門(mén)類和專業(yè)人員越來(lái)越多。要實(shí)現(xiàn)整體最優(yōu)，必須由團(tuán)隊(duì)協(xié)同工作。124集成特性

人員集成：管理者、設(shè)計(jì)者、制造者、保障者以及用戶應(yīng)集成為一個(gè)協(xié)調(diào)整體。信息集成：產(chǎn)品全生命周期中各類信息的獲取、表示和操作信息都集成在一起,組成統(tǒng)一的管理信息系統(tǒng)。如產(chǎn)品信息模型（PIM）和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）。功能集成：產(chǎn)品全生命周期中企業(yè)各部門(mén)的功能集成以及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)企業(yè)與外部協(xié)作企業(yè)之間功能的集成。技術(shù)集成：產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中涉及的多學(xué)科知識(shí)以及各種技術(shù)、方法的集成。形成集成的知識(shí)庫(kù)和方法庫(kù)，以利并行工程的實(shí)施。125（2）并行設(shè)計(jì)的概念并行工程的實(shí)質(zhì)就是并行設(shè)計(jì)，即在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的設(shè)計(jì)階段就綜合考慮產(chǎn)品生命周期，將下游的可靠性、技術(shù)性和生產(chǎn)條件等作為設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的約束條件，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的同時(shí)考慮其相關(guān)過(guò)程，包括加工工藝、裝配、檢測(cè)、銷售以及維護(hù)等其他環(huán)節(jié)的影響，通過(guò)各環(huán)節(jié)的并行集成，及早發(fā)現(xiàn)與其相關(guān)過(guò)程不匹配的地方，及時(shí)修改和完善，達(dá)到縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，提高質(zhì)量和降低成本的目的。并行工程與并行設(shè)計(jì)3126（3）并行設(shè)計(jì)內(nèi)涵的技術(shù)特征體現(xiàn)①產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程采用群組工作方式

（TeamWork）打破傳統(tǒng)的，按職能部門(mén)劃分組織結(jié)構(gòu)的形式，組成以產(chǎn)品開(kāi)發(fā)為對(duì)象的集成產(chǎn)品開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)，即IPT(IntegratingProductDevelopmentTeam)，也稱多功能開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)。并行工程與并行設(shè)計(jì)3127傳統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)——面向功能的組織結(jié)構(gòu)128現(xiàn)代的組織結(jié)構(gòu)——面向過(guò)程的組織結(jié)構(gòu)Teamwork129統(tǒng)一的產(chǎn)品信息模型產(chǎn)品設(shè)計(jì)全過(guò)程中，要處理的信息是多種形式的，既有數(shù)字信息，又有非數(shù)字信息；既有文字信息，又有圖像信息；還有大量知識(shí)型信息（概念、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等），因此，建立統(tǒng)一的產(chǎn)品信息模型是實(shí)施并行設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。并行設(shè)計(jì)的產(chǎn)品信息模型應(yīng)包含有關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的所有信息，如用戶要求、產(chǎn)品功能及各類設(shè)計(jì)信息（產(chǎn)品幾何形狀尺寸信息、材料信息和精度信息、加工工藝信息、裝配工藝信息、成本信息、售后服務(wù)信息）等130在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)的工作中，相關(guān)信息的表現(xiàn)形式需求功能圖計(jì)算資料產(chǎn)品目錄標(biāo)準(zhǔn)圖紙零件表準(zhǔn)則規(guī)格說(shuō)明書(shū)材料表工具單DINISO并行設(shè)計(jì)的系統(tǒng)解決方案如何呢？131圖紙管理文檔管理零件分類產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理BOM生成2D/3D-CADFEMDTP文檔保存基于PDM的系統(tǒng)解決方案零件管理查找通知檢查歸檔分類設(shè)計(jì)計(jì)算繪圖建立零件表修改132分布式的信息系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)化平臺(tái)并行設(shè)計(jì)支持在同一時(shí)間（或不同時(shí)間）內(nèi)多機(jī)、多程序?qū)ν辉O(shè)計(jì)并行協(xié)同求解，并行設(shè)計(jì)面向?qū)ο蟮能浖到y(tǒng)，分布式的知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)，能夠根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要求在多臺(tái)終端上同時(shí)運(yùn)行，并能夠?qū)崿F(xiàn)相互之間的同步協(xié)調(diào)與通信。因此，網(wǎng)絡(luò)化、分布式的信息系統(tǒng)是其必要條件。133開(kāi)放式的系統(tǒng)界面并行設(shè)計(jì)系統(tǒng)能夠按照產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的需要將不同的功能模塊集成起來(lái)，如CAD/CAPP/CAM/CAX等模塊。同時(shí)并行設(shè)計(jì)系統(tǒng)也要與企業(yè)其他系統(tǒng)進(jìn)行頻繁的數(shù)據(jù)交換，如與ERP系統(tǒng)交換成本信息，與FMS交換加工信息等。開(kāi)放式的系統(tǒng)界面對(duì)并行設(shè)計(jì)系統(tǒng)是至關(guān)重要的。標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)交換規(guī)范，如數(shù)據(jù)交換文件DXF、交互式圖形交換標(biāo)準(zhǔn)IGES、產(chǎn)品建模數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP等是實(shí)現(xiàn)與其它系統(tǒng)、模塊之間信息交換和數(shù)據(jù)共享的關(guān)鍵。134（4）并行設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程建模及優(yōu)化技術(shù)并行工程與并行設(shè)計(jì)3產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程建模運(yùn)用的基本方法是IDEF（IntegratedComputerAidedManufacturing,ICAMDEFinition）這是由美國(guó)空軍開(kāi)發(fā)的一套建模分析和設(shè)計(jì)方法。目前IDEF族共16套方法。135IDEF0——功能建模（FunctionModeling）IDEF1——信息建模（InformationModeling）IDEF1X——數(shù)據(jù)建模（DataModeling）IDEF2——仿真建模設(shè)計(jì)(SimulationModelDesign)IDEF3——過(guò)程描述獲?。≒rocessDescriptionCapture）IDEF4——面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)（OO設(shè)計(jì)）（Object-OrientedDesign）IDEF5——實(shí)體描述獲取（OntologyDescriptionCapture）IDEF6——設(shè)計(jì)理論獲?。―esignRationaleCapture）IDEF7——信息系統(tǒng)審核（InformationSystemAuditing）IDEF8——人－系統(tǒng)交互界面設(shè)計(jì)（UserInterfaceModeling）IDEF9——場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)（Scenario-DrivenISDesign）IDEF10——實(shí)施體系結(jié)構(gòu)建模（ImplementationArchitectureModeling）IDEF11——信息制品建模（InformationArtifactModeling）IDEF12——組織建模（OrganizationModeling）IDEF13——三模式映射設(shè)計(jì)（ThreeSchemaMappingDesign）IDEF14——網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法（NetworkDesign）136支持并行設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)框架和信息系統(tǒng)并行設(shè)計(jì)的實(shí)施，必須構(gòu)建一個(gè)分布式協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，以支持同時(shí)同地、同時(shí)異地、異時(shí)同地、異時(shí)異地的多學(xué)科小組成員并行、協(xié)同工作，這就需要把計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)操作系統(tǒng)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)及一些專用的設(shè)計(jì)方法和工具集成起來(lái)，構(gòu)建一個(gè)適應(yīng)并行設(shè)計(jì)工作方式的計(jì)算機(jī)框架。（4）并行設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之二137并行設(shè)計(jì)方式的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)框架138模擬仿真技術(shù)傳統(tǒng)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程是“設(shè)計(jì)——樣機(jī)制作——修改設(shè)計(jì)”的循環(huán)過(guò)程，不僅樣機(jī)制作既費(fèi)時(shí)又費(fèi)工，延長(zhǎng)了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，而且在樣機(jī)制作后如果發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題，將會(huì)造成巨大的浪費(fèi)。（4）并行設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之三國(guó)外一份調(diào)查表明，為了糾正某一產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤；需增加的花費(fèi)情況如下：

在設(shè)計(jì)階段加以糾正，僅需花費(fèi)35美元；

在零件加工之前加以糾正，需花費(fèi)177美元；

在成批生產(chǎn)之前加以糾正，需花費(fèi)368美元；

如等到產(chǎn)品投放市場(chǎng)后才加以糾正，加以則需花費(fèi)59000美元。

139模擬仿真技術(shù)并行設(shè)計(jì)的核心是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就能充分考慮加工、裝配，甚至使用、維修這些與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)相關(guān)的后續(xù)過(guò)程。并行設(shè)計(jì)中不是通過(guò)費(fèi)時(shí)費(fèi)工的樣機(jī)制作來(lái)發(fā)現(xiàn)可能影響加工、裝配、使用、維修的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和缺陷，而是通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬仿真（快速樣模制作/虛擬制造、虛擬裝配結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算、產(chǎn)品的動(dòng)靜態(tài)性能仿真技術(shù)及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)）來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目的。并行設(shè)計(jì)的模擬仿真內(nèi)容包括：裝配過(guò)程仿真、加工過(guò)程仿真、生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)動(dòng)仿真以及對(duì)產(chǎn)品性能的測(cè)試仿真等。（4）并行設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之三140產(chǎn)品性能綜合評(píng)價(jià)和決策系統(tǒng)（4）并行設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之四、五閱讀相關(guān)文獻(xiàn)，了解并行設(shè)計(jì)在大型工程項(xiàng)目中的應(yīng)用情況。并行設(shè)計(jì)中的協(xié)調(diào)管理技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品最優(yōu)化設(shè)計(jì)必不可少的環(huán)節(jié)，根據(jù)需要“取舍”。主要涉及判斷和推理的問(wèn)題，受到資源和其他環(huán)節(jié)的限制。常用人工智能的相關(guān)理論和方法來(lái)進(jìn)行處理。沖突成為并行設(shè)計(jì)中的重要現(xiàn)象。為此，必須具有協(xié)調(diào)管理的支持技術(shù)、工具和系統(tǒng)，建立各功能小組及產(chǎn)品部件之間的依賴關(guān)系，協(xié)調(diào)他們的活動(dòng)，確保將正確的信息，在正確的時(shí)間，以正確的方式，送給正確的小組(小組成員)。141可靠性設(shè)計(jì)4一、可靠性設(shè)計(jì)的基本概念及內(nèi)容二、可靠性設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)三、機(jī)械系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)142一、可靠性設(shè)計(jì)的基本概念及內(nèi)容可靠性：指產(chǎn)品（包括零件和元器件、整機(jī)設(shè)備、系統(tǒng)）在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。對(duì)于可靠性的理解應(yīng)注意：明確產(chǎn)品可靠性研究的對(duì)象

必須明確產(chǎn)品可靠性所規(guī)定的條件

必須明確所規(guī)定的時(shí)間

必須明確產(chǎn)品所需完成規(guī)定的功能

143一、可靠性設(shè)計(jì)的基本概念及內(nèi)容可靠性設(shè)計(jì)：指在產(chǎn)品（包括零件和元器件、整機(jī)設(shè)備、系統(tǒng)）設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)階段運(yùn)用各種技術(shù)與方法，預(yù)測(cè)和預(yù)防產(chǎn)品在制造和使用過(guò)程中可能發(fā)生的各種偏差、隱患和故障，保證設(shè)計(jì)一次成功的過(guò)程。與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法比較：傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法一般稱之為“安全系數(shù)法”?？煽啃栽O(shè)計(jì)的主要特征是將常規(guī)設(shè)計(jì)中涉及的設(shè)計(jì)變量都看作是服從某種分布規(guī)律的隨即變量，用“概率統(tǒng)計(jì)方法設(shè)計(jì)”產(chǎn)品。144一、可靠性設(shè)計(jì)的基本概念及內(nèi)容可靠性設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容可靠性理論基礎(chǔ)——概率統(tǒng)計(jì)理論；失效物理；可靠性環(huán)境技術(shù)；可靠性基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)等?？煽啃詰?yīng)用技術(shù)——現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)收集；可靠性評(píng)價(jià)與驗(yàn)證；可靠性預(yù)測(cè)技術(shù)等。返回145二、可靠性設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)1、可靠性常用指標(biāo)可靠度（Reliability）失效率（FailureRate）平均壽命（MeanLife）有效壽命（UsefulLife）維修度（Maintainability）有效度（Availability）146可靠度——

指產(chǎn)品在規(guī)定的條件和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率。它是時(shí)間的函數(shù)，以R(t)表示。若用T表示在規(guī)定條件下的壽命（產(chǎn)品首次發(fā)生失效的時(shí)間），則“產(chǎn)品在時(shí)間t內(nèi)完成規(guī)定功能”等價(jià)于“產(chǎn)品壽命T大于t”。所以可靠度函數(shù)R(t)可以看作事件“T>t”概率，即

其中，f(t)為概率密度函數(shù)147失效分布函數(shù)——

顯然：

——可靠度R(t)可以用統(tǒng)計(jì)方法來(lái)估計(jì)。設(shè)有N個(gè)產(chǎn)品在規(guī)定的條件下開(kāi)始使用。令開(kāi)始工作的時(shí)刻t取為0，到指定時(shí)刻t時(shí)已發(fā)生失效數(shù)n(t),亦即在此時(shí)刻尚能繼續(xù)工作的產(chǎn)品數(shù)為N-n(t)，則可靠度的估計(jì)值（又稱經(jīng)驗(yàn)可靠度）為：

148失效率——

失效率是工作到某時(shí)刻尚未失效的產(chǎn)品，在該時(shí)刻后單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生失效的概率，記為λ,它是時(shí)間t的函數(shù),記為λ(t),稱為失效率函數(shù),有時(shí)也稱為故障率函數(shù)或風(fēng)險(xiǎn)函數(shù)。設(shè)在t=0時(shí)有N個(gè)產(chǎn)品投試，到時(shí)刻t已有n(t)個(gè)產(chǎn)品失效，尚有N-n(t)個(gè)產(chǎn)品在工作。再過(guò)Δt時(shí)間，即到t+Δt時(shí)刻，有Δn(t)=n(t+Δt)-n(t)個(gè)產(chǎn)品失效。產(chǎn)品在時(shí)刻t前未失效而在時(shí)間（t,t＋Δt）內(nèi)的失效率為：

，單位時(shí)間失效頻率

149

失效率——

失效率是在時(shí)刻t尚未失效產(chǎn)品在t+△t的單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生失效的條件概率，即：由條件概率公式的性質(zhì)和時(shí)間的包含關(guān)系，可知：

150失效率曲線——浴盆曲線（1）早期失效期為遞減型。產(chǎn)品使用的早期，失效率較高而下降很快。主要由于設(shè)計(jì)、制造、貯存、運(yùn)輸?shù)刃纬傻娜毕?，以及調(diào)試、跑合、起動(dòng)不當(dāng)?shù)热藶橐蛩厮斐傻?。使產(chǎn)品失效率達(dá)到偶然失效期的時(shí)間t0稱為交付使用點(diǎn)。151失效率曲線——

（2）偶然失效期為恒定型，主要由非預(yù)期的過(guò)載、誤操作、意外的天災(zāi)以及一些尚不清楚的偶然因素所造成。由于失效原因多屬偶然，故稱為偶然失效期。偶然失效期是能有效工作的時(shí)期，這段時(shí)間稱為有效壽命。為降低偶然失效期的失效率而增長(zhǎng)有效壽命，應(yīng)注意提高產(chǎn)品的質(zhì)量，精心使用維護(hù)。152失效率曲線——

（3）耗損失效期，失效率是遞增型。失效率上升較快，這是由于產(chǎn)品已經(jīng)老化、疲勞、磨損、蠕變、腐蝕等所謂有耗損的原因所引起，故稱為耗損失效期。針對(duì)耗損失效的原因，應(yīng)該注意檢查、監(jiān)控、預(yù)測(cè)耗損開(kāi)始的時(shí)間，提前維修，使失效率仍不上升。當(dāng)然，修復(fù)若需花很大費(fèi)用而延長(zhǎng)壽命不多，則不如報(bào)廢更為經(jīng)濟(jì)。153維修度——在規(guī)定條件下，使用的產(chǎn)品在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，按規(guī)定的程序和方法進(jìn)行維修時(shí)，保持和恢復(fù)到能完成規(guī)定功能的概率。

平均壽命——平均壽命又稱平均失效時(shí)間（MTBF，MeanTimeBetweenFailure），是失效的平均間隔時(shí)間，即平均無(wú)故障工作時(shí)間。有效度——是指可維修的產(chǎn)品，在某時(shí)刻具有或者維持其規(guī)定功能的概率。即有效度是可靠度和維修度相結(jié)合的尺度，是廣義的可靠度。154二、可靠性設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)2、可靠性研究中常用的概率分布指數(shù)分布（ExponentialDistribution）正態(tài)分布（NormalDistribution）威布爾分布（WeibullDistribution）155指數(shù)分布（ExponentialDistribution）概率密度函數(shù)可靠度計(jì)算公式指數(shù)分布的均值失效率為常數(shù)156正態(tài)分布（NormalDistribution）概率密度函數(shù)可靠度計(jì)算公式正態(tài)分布的主要參數(shù)是均值和標(biāo)準(zhǔn)方差，均值決定正態(tài)分布的中心傾向或者集中的趨勢(shì)，即正態(tài)分布曲線的位置；標(biāo)準(zhǔn)方差決定正態(tài)分布曲線的形狀，表征分布的離散程度。157威布爾分布（WeibullDistribution）概率密度函數(shù)可靠度計(jì)算公式威布爾分布的主要參數(shù)有形狀參數(shù)b、尺度參數(shù)θ和位置參數(shù)γ。位置參數(shù)只影響曲線的起點(diǎn)位置，當(dāng)γ＝0時(shí)，曲線的起點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn)，當(dāng)γ<0時(shí)，起點(diǎn)在坐標(biāo)軸的負(fù)γ處，當(dāng)γ>0時(shí)，起點(diǎn)在坐標(biāo)軸的正γ處，對(duì)曲線的形狀沒(méi)影響。對(duì)于形狀參數(shù)，當(dāng)b<1時(shí)，它可以描述零件的早期失效分布，此時(shí)失效率曲線和早期失效階段的曲線形狀相似；當(dāng)b＝1時(shí)，曲線呈指數(shù)分布形狀，其形狀與偶爾失效階段的曲線形狀相似；當(dāng)b>1時(shí)，失效率曲線與耗損階段的曲線形狀相似。158應(yīng)力、強(qiáng)度定義在機(jī)械產(chǎn)品中，廣義的應(yīng)力是引起失效的負(fù)荷，強(qiáng)度是抵抗失效的能力。由于影響應(yīng)力和強(qiáng)度的因素具有隨機(jī)性，所以應(yīng)力和強(qiáng)度具有分散特性。影響應(yīng)力的因素——影響應(yīng)力的主要因素有所承受的外載荷、結(jié)構(gòu)的幾何形狀和尺寸，材料的物理特性等。影響強(qiáng)度的因素——影響強(qiáng)度的主要因素有材料的機(jī)械性能、工藝方法和使用環(huán)境等。二、可靠性設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)3、應(yīng)力-強(qiáng)度干涉模型及可靠度計(jì)算159應(yīng)力－強(qiáng)度干涉模型在機(jī)械產(chǎn)品中，零件（部件）是正常還是失效決定于強(qiáng)度和應(yīng)力的關(guān)系。當(dāng)零件（部件）的強(qiáng)度大于應(yīng)力時(shí)，其能夠正常工作；當(dāng)零件（部件）的強(qiáng)度小于應(yīng)力時(shí)，其發(fā)生失效。因此，要求零件（部件）在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)能夠承載，必須滿足以下條件S——零件（部件）的強(qiáng)度；s——零件（部件）的應(yīng)力。160實(shí)際工程中的應(yīng)力和強(qiáng)度都是呈分布狀態(tài)的隨機(jī)變量，把應(yīng)力和強(qiáng)度的分布在同一座標(biāo)系中表示。當(dāng)強(qiáng)度的均值大于應(yīng)力的均值時(shí)，在圖中陰影部分表示的應(yīng)力和強(qiáng)度“干涉區(qū)”內(nèi)就可能發(fā)生強(qiáng)度小于應(yīng)力——即失效的情況。這種根據(jù)應(yīng)力和強(qiáng)度干涉情況，計(jì)算干涉區(qū)內(nèi)強(qiáng)度小于應(yīng)力的概率（失效概率）的模型，稱為應(yīng)力-強(qiáng)度干涉模型。應(yīng)力－強(qiáng)度干涉模型161在應(yīng)力-強(qiáng)度干涉模型理論中，根據(jù)可靠度的定義，強(qiáng)度大于應(yīng)力的概率可表示為：當(dāng)應(yīng)力為s0時(shí)，強(qiáng)度大于應(yīng)力的概率為：應(yīng)力s0處于ds內(nèi)的概率為：應(yīng)力－強(qiáng)度干涉模型162假設(shè)與為兩個(gè)獨(dú)立的隨機(jī)事件，因此兩獨(dú)立事件同時(shí)發(fā)生的概率為因?yàn)樯鲜綖閼?yīng)力區(qū)間內(nèi)的任意值，現(xiàn)考慮整個(gè)應(yīng)力區(qū)間內(nèi)的情況，有強(qiáng)度大于應(yīng)力的概率（可靠度）為當(dāng)已知應(yīng)力和強(qiáng)度的概率密度函數(shù)時(shí)，根據(jù)以上表達(dá)式