2024-02-15 1 数字工厂及其应用技术 2 2024-02-15 课程简介 数字化制造技术作为先进制造技术的重要发展方向，已经成为国内外先进制造技术研究的热点，数字化工厂是数字化制造中关键环节之一，数字化工厂技术最主要解决产品设计和产品制造之间的鸿沟，降低设计到生产制造之间的不确定性，在数字空间中将生产制造过程压缩和提前，使生产制造过程在数字空间中得以检验，从而提高系统的成功率和可靠性，缩短从设计到生产的转化时间。 3 2024-02-15 课程简介 本课程是一门理论与工程实践相结合的选修课，适合于具有工科背景的学生。其主要目的是让学生了解数字制造技术的发展、数字化工厂技术的概念与理论；数字制造建模理论；支持数字工厂的虚拟现实与优化仿真技术、工厂布局与规划技术、生产规划与物流仿真技术、制造过程仿真模拟技术等，拓宽知识面，为今后更高层次的学习和研究奠定基础。 4 2024-02-15 考核形式 平时作业 综述性的研究报告 5 2024-02-15 仿真与优化 2 1 3 4 虚拟制造技术 数字制造的建模理论 绪论 5 6 数字化工厂支撑技术 数字化工厂理论 7 数字化工厂应用技术 课程体系 6 2024-02-15 第一章 绪论 7 2024-02-15 制造技术是当代科学技术发展最为活跃的领域，是产品更新、生产发展、国际间技术竞争的重要手段； 制造业是国民经济最重要的支柱产业，在工业化国家约有25%的人口从事制造业，70%~80%的物质财富来自制造业； 制造业是我国国民经济的核心和工业化的原动力，我国制造业总产值约占全国GDP的42.5%； 世界各发达国家都把先进制造技术列为国家中、长期发展的重大关键技术。 第一章 绪论 8 2024-02-15 制造业生产规模的发展方向: 小批量→少品种大批量→多品种变批量 制造业资源配置的发展方向: 劳动密集→设备密集→信息密集→知识密集 制造技术生产方式的发展方向 手工→机械化→单机自动化→刚性流水自动化→ 柔性自动化→智能自动化 第一章 绪论 9 2024-02-15 1.知识经济条件下以社会、市场、环境和资源为背景的制造业 产品生命周期缩短 用户需求多样化 大市场和大竞争 交货期成为竞争的第一要素 信息化和智能化 人的知识、素质和需求的变化 环境保护意识的增强与可持续发展 知 识 经 济 时 代 制 造 业 呈 现 新 特 点 第一章 绪论 10 2024-02-15 特点如下： 2.知识经济条件下以社会、市场、环境和资源为背景的制造技术 常规制造工艺的优化 新型（非正规）加工方法的发展 专业、学科间的界限逐渐淡化、消失 工艺设计由经验走向定量分析 信息技术、管理技术与工艺技术紧密结合 第一章 绪论 11 2024-02-15 3. 二十一世纪制造业面临的六大挑战 （1）快速响应市场能力的挑战—— 　　　　　　　　　　　　　　 全部制造环节并行实现 （2）打破传统经营的组织、地域及时间壁垒的挑战— 　　　　　　　　　　　　　　 技术资源的集成 （3）信息时代的挑战—— 　　　　　　　　　　　　　 　信息向知识的转变 （4）日益增长的环保压力的挑战—— 　　　　　　　　　　　　　 　可持续发展 （5）制造全球化和贸易自由化的挑战—— 　　　　　　　　　　　　　　 可重组工程 （6）技术创新的挑战—— 　　　　　　　　　　　 全新制造工艺及产品的开发 第一章 绪论 12 2024-02-15 制造装备 13 2024-02-15 第一章 绪论 航空发动机是一种高附加值产品： 航空发动机、客机、计算机、轿车和轮船的价值比为1400：800：300：9：1 1998年-2007年世界航空发动机销售和维修市场总额为3500亿美元 14 2024-02-15 GE90发动机 2800多个组件 10000多个零件 航空发动机研究和发展特点： 技术难度大：涉及气动、热工、结构与强度、控制、测试、计算机、制造技术和材料等多个学科，一台发动机内有几十个部件和系统及数以万计的零件 第一章 绪论 15 2024-02-15 航空发动机研究和发展特点： 周期长：发动机从方案论证到定型投入使用的周期长达30年。 例如美国空军第四代战斗机发动机从1986年开始验证机研制；1991年原型机工程和制造研制，2004-2005投入使用 第一章 绪论 16 2024-02-15 17 2024-02-15 航空发动机研究和发展特点： 费用高： 80年代研制一台推力为11000kgf，推重比5.5的涡轮风扇发动机的费用大约为10-15亿美元； 90年代F119发动机研制费用超过20亿美元； 联合攻击战动机F35的动力装置F135研制费用高达50亿美元 发动机研制费用约占航空研究费用的25% 第一章 绪论 18 2024-02-15 产业革命（标志技术） 经济模式 前期工业经济时代 发达工业经济时代 知识工业经济时代 主要生产模式 主要生产要素 生产过程 生产特征 关键技术 对产品要求 企业注重 企业管理强调 与资源的关系 与环境的关系 第一次产业革命（蒸汽机） 第二次产业革命（电力） 规模经济 规模生产 劳动力 流水线、可互换式制造 机械化 单元技术 批量大 数量 集中 利用资源 破坏环境 第三次产业革命（原子能） 速度经济 集成生产 资本 自动线、刚性或柔性集成制造 自动化 综合技术 品种多 质量 自主 节约资源 关心环境 高新技术产业革命（信息技术） 知识经济 集约生产 知识 并行工程、分布式网络智能制造 数字化、网络化 智能技术 个性化、参与化、快速响应 服务（质量、价格、售后服务） 协同、人的创新作用 更新资源 保护环境、美化环境