第一部分 中国制造业的 现代化和信息化主要内容 一、“中国制造”的使命与求索二、信息化：现代企业的特征 三、数字化：创新产品的开发途径 四、新家族：细小精微微纳制造五、新装备：并联运动机床到到20202020年基本实现工业化年基本实现工业化 从制造大国走向制造强国从制造大国走向制造强国我们肩负的使命从从世界加工车间世界加工车间 走向走向全球制造伙伴全球制造伙伴信息化：现代制造企业的特征 二十一世纪将是信息化时代世界技术革命历史电气化机械化信息化第一次产业革命（18世纪）蒸汽机第二次产业革命（19世纪） 发电机、电动机第三次产业革命（20世纪） 集成电路微电子信息化时代的产生集成电路催 生计算机产业孕 育信息化时代计算机不仅是一个计算 工具，同时是能高速处 理一切数字、符号、文 字、语言、图像以至知 识的强大手段。1949年世界贸易额2000年一天贸易额 1960年世界完成科研课题量2000年一天 完成量 1983年世界电话通信量2000年一天电话 通信量 1990年世界发送电子邮件数2000年一天 发送量信息大膨胀：以电子作为信息载体向用电子和光子 共同作信息载体发展; 以微电子信息时代向用光电子信息时 代发展（纳电子时代、后信息化时代 ）。2020世纪的产品增值过程世纪的产品增值过程增增 值值 比比 例例加工装配加工装配产产 品品 生生 命命 周周 期期产品设计产品设计回收再造回收再造服务服务维修维修材料材料元件元件产品产品 = = 材料材料 + + 制造过程制造过程资源消耗型资源消耗型市场竞争市场竞争2121世纪：并非微利时代世纪：并非微利时代创新产品创新产品= =原材料原材料+ +知识知识+ +制造资源制造资源+ +服务服务增增值值比比例例整整 机机 的的 制造装配制造装配 产产 品品 生生 命命 周周 期期设计和软件开发设计和软件开发回收再造回收再造用户服务用户服务 市场营销市场营销新材料新材料 关键零部关键零部 件制造件制造企业信用企业信用信息化信息化信息化信息化可持续发展可持续发展信息化：企业结构的扁平化顾客提出顾客提出 对产品作对产品作 些修改，些修改， 行不行？行不行？我有我有一个建议一个建议 可以使顾客可以使顾客 更加满意更加满意传统的金字塔结构 传统的金字塔结构 层层请示，决策迟缓层层请示，决策迟缓可以可以 吗？吗？可以可以 吗？吗？可以可以 吗？吗？我要我要 请示请示可以可以 吗？吗？可以可以 吗？吗？什么事什么事 情行不情行不 行？行？我要我要 请示请示信息化铲除官僚主义信息化铲除官僚主义数字化： 创新产品开发的途径产品描述的变迁人工绘制三维立体图样人工绘制三维立体图样 按照制图标准绘制二维图样按照制图标准绘制二维图样b b CADCAD三维实体建模三维实体建模三维实体模型是数字化产品开发的基础三维实体模型是数字化产品开发的基础有限元分析有限元分析数字原型数字原型数控编程数控编程快速原型快速原型虚拟现实虚拟现实产品描述的产品描述的 数据格式转换数据格式转换数字化 虚拟加工和检验设计和计划设计和计划虚拟加工虚拟加工环境特征环境特征环境特征环境特征加工模型加工模型性能数据性能数据检验及其结果检验及其结果可视化技术的应用头盔显示器头盔显示器方位控制方位控制立体音频立体音频视频头盔视频头盔CADCAD虚拟产品虚拟产品数据手套数据手套双筒显示器双筒显示器数据手套数据手套操作虚拟机床操作虚拟机床虚拟幕墙虚拟幕墙专家会议专家会议 讨论虚拟产品讨论虚拟产品虚拟制造的现实意义虚拟制造的现实意义市场机遇制造资源制造过程虚拟产品开发和制造数字 原型仿真优化结果完善制 造过程反复完善真实产品的制造真实产品的制造在计算机上虚拟制造在计算机上虚拟制造真实产品借助计算机的潜力，借助计算机的潜力， 对产品的使用性能、制造过程对产品的使用性能、制造过程 和生产管理过程进行仿真，和生产管理过程进行仿真，及时发现问题，避免失误，及时发现问题，避免失误， 保证新产品一次投产成功保证新产品一次投产成功新家族： 细小精微微纳技术能引起二十一世纪制造工艺变革的两大技术是：纳米制造和生物制造技术 这两种技术都涉及到在分子和原子级别上的精密控制 和组装精度等级大规模集成电路光刻机镜片精度0.15-0.25nm精密机床发展趋势近10年来，普通级数控机床的加工精度已由 10m提高到5m； 精密级加工中心则从3-5m，提高到1- 1.5m； 并且超精密加工精度已开始进入纳米级 (0.01m)。 微细切削和磨削加工精度可稳定达0.05m 左右，形状精度可达0.01m左右； 采用光、电、化学等能源的特种加工可达到 纳米级（0.001m）的加工精度。“机械家族”添新丁虚拟现实技术虚拟现实技术纳米技术纳米技术生物机械生物机械微机电系统微机电系统执行间谍任务的机器蝇体重体重 100 mg100 mg身高身高 3 mm 3 mm 收集情报收集情报 完成轰炸完成轰炸 搜寻人员搜寻人员 探索太空探索太空 飞行高度飞行高度1000 m1000 m小小机器蝇小小机器蝇 本领超过本领超过007007可移式微型工厂微型微型车车车车床床2000微型设备构成的工厂微型设备构成的工厂新装备： 并联运动机床Prof. Shu Zhang Institute on Advanced Manufacturing Technology, Tongji University并联运动机床并联运动机床NeosNeos Robotics RoboticsTriceptTricept 机器人机器人工工 件件高速铣头高速铣头Prof. Shu Zhang Institute on Advanced Manufacturing Technology, Tongji UniversityV100 V100 立式车床立式车床装卸工位装卸工位传送带传送带待加工零件待加工零件机床主体机床主体Hexaglide 高速铣床主轴部件主轴部件固定杆长的固定杆长的 杆件杆件滑滑 板板滑滑 板板顶部配置顶部配置6 6台直线电动机台直线电动机各种应用实例总结 信息化是现代化的重要特征信息化是现代化的重要特征，信息化的标志是信息的，信息化的标志是信息的实实 时共享、连续流动和协同工作，包括设备和过程时共享、连续流动和协同工作，包括设备和过程。 软件和网络本身不能产生经济效益软件和网络本身不能产生经济效益，只能通过，只能通过组织和组织和人人 ，提高信息的质量和加快信息流速度才能产生效益。，提高信息的质量和加快信息流速度才能产生效益。 发挥发挥建模、仿真和虚拟现实技术建模、仿真和虚拟现实技术的作用，加快创新产品的作用，加快创新产品 的开发和上市速度。的开发和上市速度。 重新定义机械工程，积极接纳新成员：重新定义机械工程，积极接纳新成员：微机电系统、微微机电系统、微 制造系统和纳米技术。制造系统和纳米技术。 关注新概念的形成和应用前景，如关注新概念的形成和应用前景，如并联机器人和并联运并联机器人和并联运 动机床。动机床。