可重构制造系统（RMS）研究现状及发
展趋势
可重构制造系统（RMS，Reconfigurable Manufacturin g System）是指为能适应市场的需求变化，按系统规划的要求，以重排、重复利用、革新组元或子系统的方式，快速调整制造过程、制造功能和制造生产能力的一类新型可变制造系统。它是基于现有的或可获得的新机床设备和其它组元的、可动态组态的新一代制造系统。一般一条可重构制造系统相当于几条传统的制造系统。
RMS，Reconfigurable Manufacturing System）是指为能适应市场的需求变化，按系统规划的要求，以重排、重复利用、革新组元或子系统的方式，快速调整制造过程、制造功能和制造生产能力的一类新型可变制造系统。它是基于现有的或可获得的新机床设备和其它组元的、可动态组态的新一代制造系统。一般一条可重构制造系统相当于几条传统的制造系统。
1 发展现状概述
可重构制造系统是继承20年代的自动化流水线、50年代的NC机床、60年代的FMS和80年代的CIMS之后，由国外一些实施先进制造的企业首先创造的又一类新型可变制造系统。其
目的在于：大大缩短适应产品品种与产量变化的制造系统的规划、设计和建造时间及新产品的上市时间，大幅度地压缩系统建造的投资、降低生产成本、保证质量、合理利用资源、提高企业的市场竞争力和利润率。它涉及：先进的制造战略、营销、新产品创新与改进的设计与开发、系统工程与分析、随机动态规划与决策论、质量工程、系统可靠性和运行跟踪与诊断、计算机技术、自治与协同控制、硬软件接口与协议技术、经济可承受性、系统集成管理和生产运作管理等多学科、多种技术的交叉融合。
20年代的自动化流水线、50年代的NC机床、60年代的FMS 和80年代的CIMS之后，由国外一些实施先进制造的企业首先创造的又一类新型可变制造系统。其目的在于：大大缩短适应产品品种与产量变化的制造系统的规划、设计和建造时间及新产品的上市时间，大幅度地压缩系统建造的投资、降低生产成本、保证质量、合理利用资源、提高企业的市场竞争力和利润率。它涉及：先进的制造战略、营销、新产品创新与改进的设计与开发、系统工程与分析、随机动态规划与决策论、质量工程、系统可靠性和运行跟踪与诊断、计算机技术、自治与协同控制、硬软件接口与协议技术、经济可承受性、系统集成管理和生产运作管理等多学科、多种技术的交叉融合。
RMS是适应今天和明天先进制造发展的新一代技术群体中一种重要而适用的技术，对我国制造企业增强竞争力有重要意义。它与传统的制造系统规划、设计和建造的区别在于：企业可
随时根据产品变化，由产品工艺过程变化驱动、快速进行组态规划和设计，在专门的多功能小组（Team）的支持下快速实施系统动态组态（重构）。因它是建立在公共地基、可随时移动又可保证组态后性能的机床设备和组元基础上的，故具有投资少、可重复利用、优化布置、物流合理、保证质量、设备运行可靠、短交货期和低成本等优点。它既是可改进、可革新的开放系统，又是存在寿命期、由产品状况决定的一种新的可变制造系统。
RMS技术可用于大多数制造系统中，特别是市场竞争激烈、产品的品种和数量陡变的状况下快速构建制造系统。它的基本特征是可重构（可组态）性，除此之外还包括以下主要特征：·可变性。对产品，制造技术和过程变化的高柔性的适应能力。
·可集成性。是可嵌套新模块与新装置或设备，能实现"系统大于部分之和"的系统整合。
·订货化。可按订单驱动。
·模块化。可进行制造过程、制造功能和制造能力的模块化组合。
·优化物流，减少在制件（WIP），提高机床利用率5－10%，提高产品变换后产品的生产质量（据美国在汽车装配线实践的经验是压缩装配质量分散性1/3左右，即使δ变为2/3δ）。
·可诊断性。对产品质量缺陷和设备故障的可跟踪和可溯源性。
·经济可承受性。是投资、系统功能和成本综合优化，经济上可行的。
·敏捷性。以强的市场扩展柔性、增强企业竞争力，使企业获利。
RMS技术可带来的经济效益有：
·改进制造系统，为产品并行设计提供可能；
·降低制造系统投资1―20%，可重复利用已有或闲置的设备；
·可利用节假日快速完成新制造系统的建造，保证产品变换后较短的生产导入时间。
制造系统与新产品开发、商务实践构成了制造的三个基本要素。制造系统中的关键问题是：如何快速设计与建造新产品生产的系统，使企业及时抓住商机？在产品变化时，如何形成使企业可以迅速扩大市场份额或战胜竞争对手、抢占市场的能力？是否允许新技术、新装置尽快地用于制造生产？在20－60年代，刚性的自动化流水生产（大量生产）帮助先进的企业和国家形成制造竞争力的优势。70－80年代以丰田生产方式为代表改进了大量生产的制造系统，由NC与CNC机床和FMS、FMC实现中小批量生产的优势。但在80年代以来，不断全球化和呈快速多变的制造货物市场上，它们均不能满意地解决上述3个问题。C IMS虽然是一种解决问题的途径，但一些先进的企业为了实行更大的设备系统柔性进行了多种探索。日本对化工生产设备小型
化和数控可移动化进行了成功地探索；美国等一些先进的制造企业利用弹性支撑，抛弃了单独地基的不变制造系统布置，成功实现制造系统的可移动组合布置。后者由于经济简单易行很快为不少企业所接受。据知：美国相当多的制造企业平均每年对制造系统进行1－2次的重组布置，以适应产品的变化；英国有的公司达到1次/周的重组布置频率。在工业界和政府的推广下，发达国家从90年代中开展了可重构制造系统的基础与应用研究，并已推广应用。例如：1994－1999年以美国密执安大学为中心的RMS课题获得了NSF与工业界3080万美元的支持，进行了"制造系统重构方式对系统性能的影响"，"产品装配过程的变流理论与建模"等方面的研究，并以可重构的敏捷制造为课程进行了广泛地企业培训，同30个以上的企业进行以RMS－ERC 为基础的合作。与此同时，美国依阿华大学和麻省理工学院的研究人员对这类系统的设计进行了研究。因此，可以预见，一个建立在科学基础上可重构制造系统技术将成为支持20世纪初制造业发展的重大技术。
20－60年代，刚性的自动化流水生产（大量生产）帮助先进的企业和国家形成制造竞争力的优势。70－80年代以丰田生产方式为代表改进了大量生产的制造系统，由NC与CNC机床和F MS、FMC实现中小批量生产的优势。但在80年代以来，不断全球化和呈快速多变的制造货物市场上，它们均不能满意地解决上述3个问题。CIMS虽然是一种解决问题的途径，但一些先进
的企业为了实行更大的设备系统柔性进行了多种探索。日本对化工生产设备小型化和数控可移动化进行了成功地探索；美国等一些先进的制造企业利用弹性支撑，抛弃了单独地基的不变制造系统布置，成功实现制造系统的可移动组合布置。后者由于经济简单易行很快为不少企业所接受。据知：美国相当多的制造企业平均每年对制造系统进行1－2次的重组布置，以适应产品的变化；英国有的公司达到1次/周的重组布置频率。在工业界和政府的推广下，发达国家从90年代中开展了可重构制造系统的基础与应用研究，并已推广应用。例如：1994－1999年以美国密执安大学为中心的RMS课题获得了NSF与工业界3080万美元的支持，进行了"制造系统重构方式对系统性能的影响"，"产品装配过程的变流理论与建模"等方面的研究，并以可重构的敏捷制造为课程进行了广泛地企业培训，同30个以上的企业进行以RMS－ERC为基础的合作。与此同时，美国依阿华大学和麻省理工学院的研究人员对这类系统的设计进行了研究。因此，可以预见，一个建立在科学基础上可重构制造系统技术将成为支持2 0世纪初制造业发展的重大技术。
2 可重构制造系统的主要研究内容
①机床可移动性与性能测试评价的研究。
通过分析、设计和试验，开发功能与结构优化的机床设备、可移动弹性支持件产品系列。确立机床移动和重构的制造单元和系统的性能测试、评价系统和方法，逐步形成行业规范。
②建立RMS技术平台。该平台应能支持新产品工艺流程驱动的组态物流分析、优化和评价；系统或单元重组、布置的规划、设计、仿真和决策支持；系统创新设计和可诊断性设计〔D FD〕；重组后制造产品质量缺陷和设备故障跟踪测试及溯源诊断的设计、评价；企业提出的RMS要求、软件试验和人员培训教育。
③开发自主版权的计算机化与智能化技术与软件。
研究开发当前企业迫切要求的通/专用夹具CAFD软件、计算机辅助工艺技术（下料图、刀/工具选择、切削或操作参数优化），并应以微机版本为主。
④开发基于经济可承受性的投资、功能与成本或价值控制与决策支持系统及支持软件。
⑤开发RMS技术实施的系统管理与Team组织管理及其评价体系。
⑥在企业进行应用示范。
3 RMS发展的主要趋势：
①在基础研究和应用研究的基础上开发实用技术和支持系统工具，改变个别摸索或经验型为科学化、标准化技术与作业，并发展支持产品和系统工具；
②在先进制造战略指导下，逐步建立完整的RMS理论、设计与规划方法、测试和评价方法与工具，使之与其它先进制造技术形成融合的第三技术群；
③深入研究系统分解与集成的理论，与集成制造和CIMS等技术一起形成能建立和发挥系统"乘积效果"的科学重构理论技术；④在模块化理论指导下研究开发模块化的装置、机床装备和产品，支持
CIMS等技术一起形成能建立和发挥系统"乘积效果"的科学重
构理论技术；④在模块化理论指导下研究开发模块化的装置、机床装备和产品，支持RMS技术在产品、设备设计与建造和重复利用中的应用；
⑤研究和开发支持RMS的系统集成管理、订货化商务和生产运作管理，以及RMS小组组织与管理。
RMS的系统集成管理、订货化商务和生产运作管理，以及RMS 小组组织与管理。
数字控制机床是用数字代码形式的信息(程序指令)，控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。数控机床具有广泛的适应性，加工对象改变时只需要改变输入的程序指令；加工性能比一般自动机床高，可以精确加工复杂型面，因而适合于加工中小批量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的工件，并能获得良好的经济效果。
随着数控技术的发展，采用数控系统的机床品种日益增多，有车床、铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床
等。此外还有能自动换刀、一次装卡进行多工序加工的加工中心、车削中心等。
1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制飞机螺旋桨叶片轮廓样板的加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出计算机控制机床的设想。194 9年，该公司在美国麻省理工学院伺服机构研究室的协助下，开始数控机床研究，并于1952年试制成功第一台由大型立式仿形铣床改装而成的三坐标数控铣床，不久即开始正式生产。
当时的数控装置采用电子管元件，体积庞大，价格昂贵，只在航空工业等少数有特殊需要的部门用来加工复杂型面零件；1959年，制成了晶体管元件和印刷电路板，使数控装置进入了第二代，体积缩小，成本有所下降；1960年以后，较为简单和经济的点位控制数控钻床，和直线控制数控铣床得到较快发展，使数控机床在机械制造业各部门逐步获得推广。
1965年，出现了第三代的集成电路数控装置，不仅体积小，功率消耗少，且可靠性提高，价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的发展。60年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统(简称DNC)，又称群控系统；采用小型计算机控制的计算机数控系统(简称CNC),使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。
1974年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置(简称MNC)，这是第五代数控系统。第五代与第三代
相比，数控装置的功能扩大了一倍，而体积则缩小为原来的1/ 20，价格降低了3/4，可靠性也得到极大的提高。
80年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置；数控装置愈趋小型化，可以直接安装在机床上；数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。
数控机床主要由数控装置、伺服机构和机床主体组成。输入数控装置的程序指令记录在信息载体上，由程序读入装置接收，或由数控装置的键盘直接手动输入。
数控装置包括程序读入装置和由电子线路组成的输入部分、运算部分、控制部分和输出部分等。数控装置按所能实现的控制功能分为点位控制、直线控制、连续轨迹控制三类。
点位控制是只控制刀具或工作台从一点移至另一点的准确定位，然后进行定点加工，而点与点之间的路径不需控制。采用这类控制的有数控钻床、数控镗床和数控坐标镗床等。
直线控制是除控制直线轨迹的起点和终点的准确定位外，还要控制在这两点之间以指定的进给速度进行直线切削。采用这类控制的有平面铣削用的数控铣床，以及阶梯轴车削和磨削用的数控车床和数控磨床等。
连续轨迹控制(或称轮廓控制)能够连续控制两个或两个以上坐标方向的联合运动。为了使刀具按规定的轨迹加工工件的曲线轮廓，数控装置具有插补运算的功能，使刀具的运动轨迹以最小的
误差逼近规定的轮廓曲线，并协调各坐标方向的运动速度，以便在切削过程中始终保持规定的进给速度。采用这类控制的有能加工曲面用的数控铣床、数控车床、数控磨床和加工中心等。
伺服机构分为开环、半闭环和闭环三种类型。开环伺服机构是由步进电机驱动线路，和步进电机组成。每一脉冲信号使步进电机转动一定的角度，通过滚珠丝杠推动工作台移动一定的距离。这种伺服机构比较简单，工作稳定，容易掌握使用，但精度和速度的提高受到限制。
半闭环伺服机构是由比较线路、伺服放大线路、伺服马达、速度检测器和位置检测器组成。位置检测器装在丝杠或伺服马达的端部，利用丝杠的回转角度间接测出工作台的位置。常用的伺服马达有宽调速直流电动机、宽调速交流电动机和电液伺服马达。位置检测器有旋转变压器、光电式脉冲发生器和圆光栅等。这种伺服机构所能达到的精度、速度和动态特性优于开环伺服机构，为大多数中小型数控机床所采用。
闭环伺服机构的工作原理和组成与半闭环伺服机构相同，只是位置检测器安装在工作台上，可直接测出工作台的实际位置，故反馈精度高于半闭环控制，但掌握调试的难度较大，常用于高精度和大型数控机床。闭环伺服机构所用伺服马达与半闭环相同，位置检测器则用长光栅、长感应同步器或长磁栅。
为了保证机床具有很大的工艺适应性能和连续稳定工作的能力，数控机床结构设计的特点是具有足够的刚度、精度、抗振性、热
稳定性和精度保持性。进给系统的机械传动链采用滚珠丝杠、静压丝杠和无间隙齿轮副等，以尽量减小反向间隙。机床采用塑料减摩导轨、滚动导轨或静压导轨，以提高运动的平稳性并使低速运动时不出现爬行现象。
由于采用了宽调速的进给伺服电动机和宽调速的主轴电动机，可以不用或少用齿轮传动和齿轮变速，这就简化了机床的传动机构。机床布局便于排屑和工件装卸，部分数控机床带有自动排屑器和自动工件交换装置。大部分数控机床采用具有微处理器的可编程序控制器，以代替强电柜中大量的继电器，提高了机床强电控制的可靠性和灵活性。
随着微电子技术、计算机技术和软件技术的迅速发展，数控机床的控制系统日益趋向于小型化和多功能化，具备完善的自诊断功能；可靠性也大大提高；数控系统本身将普遍实现自动编程。未来数控机床的类型将更加多样化，多工序集中加工的数控机床品种越来越多；激光加工等技术将应用在切削加工机床上，从而扩大多工序集中的工艺范围；数控机床的自动化程度更加提高，并具有多种监控功能，从而形成一个柔性制造单元，更加便于纳入高度自动化的柔性制造系统中。
1988年,赖特和伯恩出版了智能制造研究领域的首本专著《智能制造》.他们在这本书中提出智能机床的设想:采用拟人化的方法将智能机床制成能模仿熟练机械师技能的加工机器,根据给定的输入,自动完成加工任务,并输出所希望的产品.智能机床与熟练
机械师操作普通机床具有同样的功能,因而具有智能.智能机床具有目标理解,信息感知,通信,适应控制等功能.格林菲尔德等人提出在未来环境中自治与开放系统机床的概念,认为在未来的先进制造系统中,加工机床应是自治的和开放的.作为实验原型,他们研制了以一台立式加工中心为主的智能机床.为达到自治性,给加工中心配置了机器人,测量头,视觉系统,灵巧机械手等装置;为达到开放性,用开放体系结构的工作站计算机和标准软件,实现对加工中心及其附加装置的智能控制.未来工厂:人们追求的目标现在已经看到,人们正在努力研制智能加工机器,设计未来工厂,创造未来的智能工厂,最终实现工厂智能化.1990年6月,日本通产省就提出称之为"智能制造系统"研究的10年计划,并从1991年正式实施.这是一项耗资10亿美元的设计未来工厂的国际研究计划,日本政府决定邀请世界各地精通机器人和有关制造技术的专家参加,以便找到办法把一些新出现的高技术,特别是人工智能技术同具有视觉和触觉功能的机器人结合起来,最终创建一些智能工厂——未来工厂的雏型.
一个好的智能制造系统,还要有三个子系统:①虚拟制造系统,事先模拟制造过程.②全息制造系统,系统的元素是"自主,自治"的模块,协作完成给定的任务,既合作又自治;系统的结构既是"你中有我",又是"我中有你",增强系统的柔性.③全球同步工程,使产品的不同部分能同时在世界上不同的生产研究基地进行制造,保证产品质量,降低生产成本.智能制造系统的进一步发展,将是
未来工厂:一种是费莱克塔工厂,可以实现制造系统的自组织,自优化.另一种是随机制造系统,有自主的机床系统,自我组织管理,依据任务组合加工过程.组内要合作,各组之间要竞争,以适应生产环境的变化.多功能集成工厂是未来工厂的又一模式,以满足消费者对某种产品的多功能需求.例如,现在需要一种将汽车,船舶和飞机的功能集合于一身的产品,于是该工厂负责设计,并通过计算机网络组织各有关厂家分工制造,最后又由该厂总装.这样,可以发挥专业厂家的优势,自己投资少,效率高,还有很大的灵活性.根据用户不同的要求更加灵活地生产出具有个性的,更新的,更美的智能化产品是智能工厂的基本任务."更新,更美,更智能"是智能时代的最强.
数控编程是CAM的重要组成部分。它包括加工刀具路径文件的生成和机床数控代码指令集的生成。加工刀具路径文件可利用C AD/CAM软件，根据加工对象的结构特征、加工环境特征其中包括机床-夹具-刀具-工件所组成的具体工序加工系统的特征）以及加工工艺设计的具体特征来生成描述加工过程的刀具路径文件。通过后置处理器读取由CAM系统生成的刀具路径文件，从中提取相关的加工信息，并根据指定数控机床的特点及NC程序格式要求进行分析、判断和处理，最终生成数控机床所能直接识别的NC程序，就是数控加工的后置处理数控加工后置处理是CAD/CAM集成系统非常重要的组成部分，它直接影响CAD/C AM软件的使用效果及零件的加工质量。目前国内许多CAD/CA
M软件用户对软件的应用只停留在CAD模块上，对CAM模块的应用效率不高，其中一个非常关键的原因就是没有配备专用的后置处理器，或只配备了通用后置处理器而没有根据数控机床特点进行必要的二次开发，由此生成的代码还需人工做大量的修改，严重影响了CAM模块的应用效果。
目前，从技术上讲，由于CAD/CAM系统硬件和软件的发展，对加工对象、加工系统建立三维模型、运用图形交互的方法实现刀具路径的生成、加工过程仿真和干涉碰撞检查已经是可行的。北京市机电研究院在工程实践中已付诸实施，并取得了良好效果。而要使生成的刀具路径文件转换成数控NC程序，驱动和控制机床实施加工，还必须以相应的后置处理器开发为条件。
对于使用多种CAD/CAM系统，配备多种机床各种类型数控系统的情况就更为复杂，这是因为后置处理面临如下纷繁的情况：
1.刀具路径文件格式的多样性
刀具路径文件采用APT语言格式，这种语言接近于英语自然语言，它描述当前的机床状态及刀尖的运动轨迹。它的内容和格式不受机床结构、数控系统类型的影响。但不同的CAD/CAM软件生成的刀具路径文件的格式均有所不同,如："调用n号刀具，长度补偿选用a寄存器中的值"，表示这一功能的指令在不同的
CAM系统表述格式不同。例如几种CAD/CAM系统的表述格式如表1所示。
表1 CAD/CAM系统的表述格式
CAD/CAM系统
表述格式
UG-II
LOAD/TOOL，n，ADJUST，a
SDRC Master
LOADTL/n，l，h
Pro/ENGINEER
LOADTL/n，OSETNO，a
CV CADDS
LOAD/TOOL，n，OSETNO，a
2.NC程序格式的多样性
NC程序由一系列程序段组成，通常每一程序段包含了加工操作的一个单步命令。程序段通常是由N、G、X、Y、Z、F、S、T、
M．．．．．地址字和相应的数字值组成的。
(1) ISO-1056-1975标准对其中的部分准备代码功能、辅助功能代码的功能作了统一的规定，如：G00快速点位运动、G01直线插补、G02顺时针圆弧插补、G03逆时针圆弧插补、G04驻留。但还有大量的未作统一规定的‘不指定代码'，其中不指定的‘G'代码由数控系统厂家根据需要自行制定其代码功能，如表2所示。
表2 根据需要自行制定的‘G'代码功能
G码FANUC-15MA系统 TOSNUC 8 00-M
G10 数据设置撤消坐标转换
G11 取消数据设置模式坐标转换
G15 取消极坐标命令
G16 极坐标命令
未做统一规定的‘M'代码由数控机床制造厂根据其机床所具有的附属设备功能制定其代码功能。如日本日立精机公司制造的柔性加工单元HG500，带有16个托盘（PPL），托盘可自动交换，实现无人加工。为了控制托盘自动进入主机，它用M87～M89代码控制A.P.C门的开关：
M87 A.P.C door right open A.P.C右侧门打开
M88 A.P.C door left open A.P.C左侧门打开
M89 A.P.C door close A.P.C门关闭
(2)有些数控系统对部分G代码的功能并不严守ISO-10 56标准的规定，而是自行定义，如表3所示。
表3 东芝数控系统自行定义的G码功能
G码
TOSNUC 800-M
ISO
G20
参考点返回检查
英制
G21
第2、3、4参考点返回检查
公制
G44
取消长度补偿
刀具偏置-负
G93
局部坐标系设定
时间倒数进给率
(3)个别数控系统的NC程序采用了比较特殊的代码格式，如H EIDENHAIN
TNC 426系统，
右补偿直线插补语句格式：FL X+10 Y+10
RL，对应于标准代码：G01 G42 X10 Y10。
3.技术需求的多样性
随着技术的发展和应用的进展，现在的后置处理技术已不能停留在仅仅是对刀具路径文件
的代码转换，而是增加了从具体的加工需求特征、具体的数控机床和数控系统的特征出发，赋
予后置处理器以更多的功能要求。
高速数控加工的出现不仅对机床结构和数控系统提出了新的要求，对于加工工艺的策划、
工艺参数的设置和加工约束的设置也提出了新的要求。于是有的厂商开发了专门支持高速加工
的后置处理器。这种后置处理器对于配备有高速加工控制器的机床，可借助该后置处理器所配
置的专家系统工具，描述自己的高速加工需求特征，后置处理器可生成相应的代码，激活/撤
消相应的高速加工操作指令，可根据使用需求进行仿真。对于未配备高速加工控制器的机床，
该后置处理器还能设定进给速度变化的最大允许增量，根据允许惯性力设定允许的最大加/减
速，设定加速时间常数和回路增益时间常数，设定速度超调数据等。
又如各种数控系统在曲面加工时，所用的曲面拟合模型不尽相同，有的用Nurbs拟合模
1.什么事产品全生命周期，包括哪些阶段？ 答：产品全生命周期是指一个产品从构想到出生、从报废到再生产的全过程。它可分为六个阶段：产品计划、产品设计、产品制造、产品销售、产品使用和产品报废（包括处理与再制造）。 2.我国制造业的问题 （1）制造系统的问题：1）劳动生产率及增加值率低；2）处于全球产业链的低端；3）技术创新能力十分薄弱；4）制造业的结构不尽合理 （2）制造模式的问题：1）企业体制的不适应；2）经济理念的不适应；3）生产管理手段的不适应；4）企业组织结构的不适应 （3）制造技术的问题：1）设计技术；2）制造工艺与装备；3）制造过程自动化 3.先进制造系统的定义是什么？ 答：先进制造系统是指在时间、质量、成本、服务和环境诸方面很好地满足市场需求，采用了先进制造技术和先进制造模式，协调运行，获取系统资源投入的最大增值，具有良好社会效益，达到整体最优的制造系统。 4、什么是先进制造模式？ 答：是应用先进制造技术的生产组织和技术系统的形态和运作的方式。它是以获取生产有效性为首要目标，以制造资源快速有效集成为基本原则，以人-组织-技术相结合为实施途径，使制造系统获得精益、敏捷、优质与高效的特征，以适应市场变化对时间、质量、成本、服务和环境的新要求。 5、工业工程师在生产领域能解决那些问题？ 答：1）研究方法改进和工作测定的企业微观诊断技术；2）人因工程；3）设施规划与物流分析技术;3）质量管理与质量工程技术;4)成本控制技术;5)人力资源管理与开发的技术. 1.比较推动式生产与拉动式生产方式有何区别？ 推动式生产是由前一工作岗位的任务驱动后一工作岗位的任务，而拉动式生产是用后一岗位的任务来拉动前一岗位的工作。 2.你认为企业及制造系统的制造过程有几种运动流？为什么？ 物料流：与三运动流比较，企业级的物料流包含了单元级的物料流和能量流。 信息流：是指制造系统与环境和系统内部各单元间传递与交换各种数据、情报和知识的运动过程。 资金流：又称为价值流。物料是有价值的，物料的流动引发资金的流动。 工作流：是指制造系统中有关人员的安排、技术的组织与分布等业务活动。决定了各种流的流速和流量。 3、制造系统的决策属性有哪些？ 1.AMS的决策模型 2.AMS的时间属性与生产率 3.AMS的质量属性与质量管理 4.AMS的服务属性与顾客满意度 5.AMS的成本属性与经济性 6.AMS的环境属性与科学发展观。 4、制造系统的质量系统包括哪些子系统？ 质量策划：质量目标、实现过程和相关资源 质量控制：满足质量要求 质量保证：质量信任 质量改进：增强质量能力 5、MRP与MRPⅡ与ERP的功能有何差异？ MRPⅡ：Manufacturing Resource Planning MRP：Material Requirement Planning MRP现在只是MRPⅡ中的一个子系统。MRPⅡ可以精确的编制企业生产计划、供应计划、
可重构模块化机器人现状和发展 摘要：由于市场垒球化的竞争，机器人的应用范围要求越来越广．而每种机器人的构形仅船适应一定的有限范围，因此机器人的柔性不船满足市场变化的要求．解决这一问题的方法就是开发可重构机器人系统．本文介绍了可重构机器人的发展状况，分析了可重构机器人的研究内容和发展方向． 关键词：重构性、机器人、摸块 1 引言 从理论上来讲，机器人是一种柔性设备，它能通过编程来适应新的工作，然而实际应用中很少使用这种情况．但传统的机器人都是根据特定的应用范围来开发的，虽然对那些任务明确的工业应用来讲，这种机器人已经足够满足实际需要了，然而由于市场全球化的竞争，机器人的应用范围要求越来越广，而每种机器人的构形仅能适应一定的有限范围，因此机器人的柔性不能满足市场变化的要求，解决这一问题的方法就是开发可重构机器人系统，它是由一套具有各种尺寸和性能特征的可交换的模块组成，能够被装配成各种不同构形的机器人，以适应不同的工作．因此可重构机器人系统的研究已引起越来越多的研究者和工业应用的兴趣，本文在分析了可重构模块化机器人的发展状况后提出了今后需要研究的方向。 2 国内外研究状况 国外对可重构机器人系统已经进行了大量的研究，目前已经开发的模块化机器人系统或可重构机器人系统主要有两类：一类是动态可重构机器人系统，另一类是静态可重构机器人系统．动态可重构机器人系统有：Pamecha 和Chirikjian～“的构形变化机器人系统（MetamorphicRobotic System）．它是由一套独立的机电模块组成的，每个模块都有连接．脱开及越过相邻模块的功能，每个模块设有动力，但允许动力和信息输入且可 通过它输到相邻模块，构形改变是通过每个模块在相邻模块上的移动来实现的，这种系统具有动态自重构的能力．KotayC21]等人提出了分子（Mo[ecu[e）的概念，自重构机器人的模块称为分子，分子是建立自重构机器人的基础，分子和其它分子相连接且分子 能够在其它分子上运动形成任意的三维结构，是一种动态的自重构系统．YimE 研究了一种动态可重构移动机器人，不用轮子和履带．而是通过称为多边形杆结构的
摘要 在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。随着工业现代化的进一步发展,自动化已经成为现代企业中的重要支柱,无人车间、无人生产流水线等等，已经随处可见。同时，现代生产中，存在着各种各样的生产环境，如高温、放射性、有毒气体、有害气体场合以及水下作业等，这些恶劣的生产环境不利于人工进行操作。 工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术，是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物，并以成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。工业机械手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生产效率的有效手段之一。尤其在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛。在我国，近几年来也有较快的发展，并取得一定的效果，受到机械工业和铁路工业部门的重视。 本题采用日本三菱公司的FX2N系列PLC，对机械手的上下、左右以及抓取运动进行控制。该装置机械部分有滚珠丝杠、滑轨、机械抓手等；电气方面由交流电机、变频器、操作台等部件组成。我们利用可编程技术，结合相应的硬件装置，控制机械手完成各种动作。 关键词：PLC；控制；机械手；
第一章可编程控制PLC 1．1 PLC简介 自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。同时，PLC的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。 作为离散控的制的首选产品，PLC在二十世纪八十年代至九十年代得到了迅速发展，世界范围内的PLC年增长率保持为20%～30%。随着工厂自动化程度的不断提高和PLC市场容量基数的不断扩大，近年来PLC在工业发达国家的增长速度放缓。但是，在中国等发展中国家PLC的增长十分迅速。综合相关资料，2004年全球PLC的销售收入为100亿美元左右，在自动化领域占据着十分重要的位置。 PLC是由摸仿原继电器控制原理发展起来的，二十世纪七十年代的PLC 只有开关量逻辑控制，首先应用的是汽车制造行业。它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入PLC的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。PLC的CPU内有指示程序步存储地址的程序计数器，在程序运行过程中，每执行一步该计数器自动加1，程序从起始步（步序号为零）起依次执行到最终步（通常为END指令），然后再返回起始步循环运算。PLC每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。不同型号的PLC，循环扫描周期在1微秒到几十微秒之间。PLC用梯形图编程，在解算逻辑方面，表现出快速的优点，在微秒量级，解算1K逻辑程序不到1毫秒。它把所有的输入都当成开关量来处理，16位（也有32位的）为一个模拟量。大型PLC使用另外一个CPU来完成模拟量的运算。把计算结果送给PLC的控制器。
模块化理论的发展及其应用 摘要：本文结合实习经历，在大量文献的基础上，综述了模块化理论的发展及其应用，对模块化制造系统的特点、设计方法和在中国的应用前景进行了分析。 关键词：模块化；发展及应用；实习经历 随着时代的进步，市场的国际化，用户呈现的需求越来越多样化和个性化。企业面临着既要满足客户需求又要保证经济利益的问题。大批量定制生产(Mass Customization)作为一种正在迅速发展的制造模式，正在试图解决这一问题。大批量定制生产采用的基本方法是将定制产品的制造问题通过产品重组和过程重组转化为或部分转化为批量制造问题，即提供给用户的是全新的、定制的个性化产品，而实际产品则主要由标准的模块组成。【1】 1 模块化理论及其发展 20世纪80年代特别是90年代以来，模块化的理念和方法逐渐引入企业的生产和管理，进而成为推动产业结构调整和升级的革命性力量。【2】 从福特制到丰田制再到温特制的过程，是产业标准化不断升级的过程，也是模块化原理在产业发展过程中不断具体化和程序化的过程。模块化思想最早的出发点就是通过简便的设计、生产和维修一个个具有独立完整功能的模块，达到降低各个环节成本的目标。每个模块事先已经确定了设计规则和功能，并在此范围内被做到优化。同时，它具有一定的自由度，只要符合事前标准或规则，可采用任何方法或零部件组合模块。 通过把原来大规模生产的标准化产品系统分解，把其中具有相同或相似功能的单元分离出来，用标准化原理进行归并、简化，使其成为通用的标准模块。【3】当有一个新产品投产时，标准化的模块可以快速组成一个新的制造系统。当产品生产完成后，组成制造系统的模块可以拆下来用于其它新产品的制造系统。 2模块化思想的应用及实习经历结合 顾新建【1】的研究表明模块化制造系统具有高生产率和高柔性的特点，投资小、效益高，有效降低了生产成本，比较适合中国的国情。 梁军【2】提出在模块化市场方式中，模块系统都是“即插即用”的模块，产业升级只需更换系统的某个模块，每个模块又是独立设计、生产的。通过产业重组和流程重组，形成专注于核心价值模块开发的品牌制造商和能为国内外品牌厂商提供专业化服务的模块供应商。 胡晓鹏【3】提出产业模块化是以功能标准为其本质特征，它不仅保持了产业标准化的优势，也有效地克服了其内在的劣势。所谓产业模块化就是将产业链中的每个工序分别按一定的“块”进行调整和分割。因此，产业模块化实质就是一种基于某个产品体系的流程再造。模块化生产平台已经在线体历练中看到过，每种产品的生产效率都相当可观。 曹江涛等【4】通过建立企业模块化的数学模型，对模块的分解与整合、替代、去除、增加等模块化操作做了解释。结论认为，在模块化时代，企业边界变动的实质是围绕企业核心能力模块进行的一系列模块化操作。 焦志伦【5】将模块化理论应用到汽车行业供应链领域，分析了模块化结构的子
可重构制造装备及应用 王志坚 冯雄峰 中国科学院宁波工业技术研究院 宁波 315201 摘要 可重构制造装备技术是一种支持可持续发展的技术，是企业实施绿色制造的关键技术和方法之一。中科院宁波工业技术研究院先进制造所在这一领域进行了大量的研究工作。本文阐述了可重构制造装备工作的基本原理、结构和分类，总结了国内外关于可重构制造装备的研究现状，并对可重构制造装备的最新动态及未来发展作了展望。 关键词：可重构制造装备 夹具 模具 低成本制造 1 可重构制造装备基本原理与特征 1.1基本原理 可重构成形模的概念如图1所示，它由几百个甚至一、二千个左右的高度方向可以调节的单元体组成，因此它是形状可变的。不同的可重构模具，有不同的可重构单元形状及其调控和夹紧方式。根据不同的产品模型，通过计算机控制各可调单元体的高度，形成相应的产品形状，再对其表面进行处理得到成型面，并以此实现任意曲面形状板类零件的快速成形。这一方法既能省去大量的模具制造费用，又能同时解决单件、小批量零件的生产问题。 图1 可重构模具概念 [1] 1.2结构组成 可重构装备的基本结构由5部分组成[1]：可重构单元模块、可重构单元的调控机构、可重构单元的支撑和夹紧机构、可重构表面处理单元以及支撑软件模块。根据具体应用的不同，其机构的各部分也有较大的差异。 可重构单元是可重构模具的基本组成部分，在可重构制造装备设计过程中，可重构单元截面形状是必须考虑的重要因素。最常用的截面形状有四种，它们是：方形、六角形、圆形和螺纹形，如图2所示。方形和六角形的可重构单元，相邻单元之间可以实现无缝拼接；圆 形和螺纹形的可重构单元之间存在细小缝隙，采用圆形单元通常是因为需要在其中植入液压或气压缸以驱动可重构单元；螺纹形的可重构单元之间能实现自然啮合，可承受较大的成型压力。 可重构单元的调控机构是实现可重构模具柔性的执行机构，国内外研究人员开发出用CNC 调控、液压调控、丝杆调控等方法。选择或设计调控机构时，一般从可重构单元的调整精度和速度、可重复性、加工难易程度、制造成本等方面考虑。可重构单元的支撑和夹紧通过液
可重构制造系统（RMS）研究现状及发 展趋势 可重构制造系统（RMS，Reconfigurable Manufacturin g System）是指为能适应市场的需求变化，按系统规划的要求，以重排、重复利用、革新组元或子系统的方式，快速调整制造过程、制造功能和制造生产能力的一类新型可变制造系统。它是基于现有的或可获得的新机床设备和其它组元的、可动态组态的新一代制造系统。一般一条可重构制造系统相当于几条传统的制造系统。 RMS，Reconfigurable Manufacturing System）是指为能适应市场的需求变化，按系统规划的要求，以重排、重复利用、革新组元或子系统的方式，快速调整制造过程、制造功能和制造生产能力的一类新型可变制造系统。它是基于现有的或可获得的新机床设备和其它组元的、可动态组态的新一代制造系统。一般一条可重构制造系统相当于几条传统的制造系统。 1 发展现状概述 可重构制造系统是继承20年代的自动化流水线、50年代的NC机床、60年代的FMS和80年代的CIMS之后，由国外一些实施先进制造的企业首先创造的又一类新型可变制造系统。其
目的在于：大大缩短适应产品品种与产量变化的制造系统的规划、设计和建造时间及新产品的上市时间，大幅度地压缩系统建造的投资、降低生产成本、保证质量、合理利用资源、提高企业的市场竞争力和利润率。它涉及：先进的制造战略、营销、新产品创新与改进的设计与开发、系统工程与分析、随机动态规划与决策论、质量工程、系统可靠性和运行跟踪与诊断、计算机技术、自治与协同控制、硬软件接口与协议技术、经济可承受性、系统集成管理和生产运作管理等多学科、多种技术的交叉融合。 20年代的自动化流水线、50年代的NC机床、60年代的FMS 和80年代的CIMS之后，由国外一些实施先进制造的企业首先创造的又一类新型可变制造系统。其目的在于：大大缩短适应产品品种与产量变化的制造系统的规划、设计和建造时间及新产品的上市时间，大幅度地压缩系统建造的投资、降低生产成本、保证质量、合理利用资源、提高企业的市场竞争力和利润率。它涉及：先进的制造战略、营销、新产品创新与改进的设计与开发、系统工程与分析、随机动态规划与决策论、质量工程、系统可靠性和运行跟踪与诊断、计算机技术、自治与协同控制、硬软件接口与协议技术、经济可承受性、系统集成管理和生产运作管理等多学科、多种技术的交叉融合。 RMS是适应今天和明天先进制造发展的新一代技术群体中一种重要而适用的技术，对我国制造企业增强竞争力有重要意义。它与传统的制造系统规划、设计和建造的区别在于：企业可
敏捷制造及可重构制造案例分析报告 摘要：随着生产技术的进步和市场竞争的渐渐激烈，传统的制造方式在适应现代社会的过程中越来越吃力。为了与所对应激烈的市场竞争相适应，一些先进的制造模式逐步被企业所接受并应用。文章主要阐述其中敏捷制造，可重构制造两种先进制造模式在现代化企业生产中的应用案列。 关键字：敏捷制造，虚拟制造，可重构制造，模块 敏捷制造：随着工业化的发展,尤其是计算机技术的发展,制造业发生了巨大变化。自80年代以来,美国政府和企业界就提出了先进制造技术,1991 年, 美国里海(Lehigh)大学亚可卡学院的三位学者在向美国国会提交的《21 世纪制造企业发展战略报告》中首次提出了虚拟制造的新概念——敏捷制造（AMS）。 敏捷性反映的是企业驾驭变化的能力, 企业要实现的任何战略转移都可 以从它具有的善于转变的能力中获益.敏捷制造强调通过联合来赢得竞争,
通过产品制造、信息处理和现代通信技术的集成来实现人、知识、资金和设备(包括企业内部的和分布在全球各地合作企业的)的集中管理和优化利用. 敏捷制造强调通过联合来赢得竞争，通过产品制造、信息处理和现代通信技术的集成来实现人员、知识、资金和设备（包括企业内部的和分布在全球各地合作企业的资源）的集中管理和优化利用[1]。实现敏捷制造需要一定的技术条件，包括环境技术、同意技术、虚拟技术、协同技术等其他技术。由此也诞生了一种新的企业组织形式--敏捷虚拟企业。为了应对需求，相应的技术、管理和人员通过现代方便的网络技术迅速联合在一起。这些资源可能来自不同的企业，甚至可能来自不同的地区。 敏捷制造特征：(1)速度是 AMS 的基本特征:统计表明如果产品的开发周期太长, 导致产品上市时间推迟6个月, 则利润要损失30 %, 这充分说明了“速度”的重要性.AMS 中的速度包括市场反应速度、新产品开发速度、生产速度、信息传播速度、组织结构调整速度等. (2)全生命周期顾客满意度是 AMS 的直接目标:通过并行设计、质量功能配置、价值分析、仿真等手段在产品整个生命周期内的各个环节使顾客满意. (3)灵活的动态组织机构是 AMS 的组织形式:企业内部将多级管理模式转变为扁平结构的管理方式 ;企业外部将企业之间的竞争变为协作.(4)开放的基础结构和先进制造技术是AMS 的重要保证:敏捷制造要把全世界范围内的优势力量集成在一起, 因此敏捷制造系统必须采取开放结构。 敏捷制造在企业中的应用：数字医疗设备看起来是很复杂的一个系统, 但其核心就是软件, 软件部分是构成其价值的主要部分, 也是主要利润所在。而之前CT扫描机一直被美国，日本，德国和荷兰这四个国家垄断着。直到1997
模块化生产加工系统（MPS） （加工单元） 姓名：王琦 专业：机电一体化 学号：31 济南铁道职业技术学院
目录 概论 (3) 1.1MPS模块化加工系统简介 (3) 1.1.1概述 (3) 1.1.2 MPS的基本组成及基本功能 (3) 1.1.3 控制技术 (4) 1.1.4工件特征 (5) 1.2课题研究的目的、意义及目前国内外的研究现状 (6) 1.3设计的主要研究内容 (6) 2 加工检测站的机械部分设计 (6) 2.1加工检测站的基本功能 (7) 2.2加工检测站的基本结构 (7) 3 加工检测站的气动回路和电气控制设计 (14) 3.1气动控制的基本回路介绍 (14) 3.2气动回路设计顺序 (15) 3.3加工检测站的气动回路原理………………………………………… 3.4利用气动仿真软件FluidSIM模拟实际运动过程 (7) 4 加工检测站的PLC控制 (22) 4.1 PLC基础知识 (22) 4.2加工检测站的可编程控制器的程序设计…………………………… 5 元器件的选择 (46) 5.1元器件选择依据 (46) （1）
概论 自动控制实训系统（MPS机电一体化、西门子主机）由供料单元、搬运单元、加工单元、安装单元、搬安装单元、传送带单元、搬运分拣单元、分类单元等8套各自独立而又紧密相连的工作站组成，具有较好的柔性，即主站采用S7-300-313C 2DP通过通信模块EM277与S7-200 PLC之间实现相互通信。 该系统囊括了机电一体化专业学习中所涉及的诸如电机驱动、气动、可编程控制器、传感器等多种控制技术，给学生提供了一个典型的综合实训环境，使学生学过的诸多单科专业知识在这里得到全面认识、综合训练和相互提升 （2）
成绩 南京工程学院 实训实习报告 实训课程名称现场总线及人机界面应用 专业自动化（系统集成） 班级D自集成092 小组第二小组 姓名吴娟（233090211） 组员姓名杨进萍、严云娟 设计地点基础实验楼C315 指导教师盛国良、程啟华 工程基础实验与训练中心 设计起止时间：2012年12月10日至2012年12月21日
目录 一、摘要 (3) 二、模块化生产制造系统概述 (3) 2.1模块化生产制造系统各单元的基本功能 (3) 2.2模块化生产制造系统结构图 (4) 三、供料单元设计过程 (4) 3.1供料单元的工作过程描述： (4) 3.2、器件选型 (4) 3.3、I/O点分配表 (7) 3.5、状态流程图 (9) 3.6、程序 (9) 四、安装、调试说明 (9) 4.1通电前设备检查 (9) 4.2设备调试 (9) 4.3通电调试过程中故障分析 (10) 六、注意事项 (10) 6.1安全注意事项 (10) 6.2使用注意事项 (11) 七、主要参考资料 (11)
一、摘要 现代化的自动生产设备最大特点是综合性和系统性，机械技术、微电子技术，电工电子技术、传感测试技术、接口技术，信息变换技术等多种技术有机结合，并应用到生产设备中，系统性指的是，生产线的传感检测，传输与处理、控制、执行与驱动机构在PLC单元的控制下协调有序的工作。M601模块化生产制造系统由供料传输单元、搬运单元、加工单元、装配搬运单元、装配单元、分拣单元等组成。综合运用了PLC控制、气动驱动技术，多种传感器，构成一个典型的自动生产线的机械平台。各工作单元有按钮/指示灯模块、电源模块、PLC模块、步进电机驱动模块等，模块之间、模块与实训台上接线端子排之间的连接方式采用导线连接，模块化生产制造系统综合应用了多种技术知识，如气动控制技术。机械技术、传感器应用技术、PLC控制和组网，步进电机位置控制等。利用该系统，可以模拟一个与实际生产情况十分接近的控制过程，使学习者得到一个非常接近于现实的教学设备环境，从而缩短了理论教学与实际应用之间的距离。MPS实验室培训项目包括PLC的设计与应用、传感器技术与应用、气动控制技术、运动控制系统、故障检测技术等相关训练。 二、模块化生产制造系统概述 模块化生产系统装备由供料传输单元、搬运单元、加工单元、装配搬运单元、装配单元、分拣单元等组成。每一工作单元都可自成一个独立系统，同时也都是一个机电一体化的系统。各个单元的执行机构基本上以气动执行机构为主，单输送单元的机械手装置整体运动则采用步进电机驱动、紧密定位的位置装置，该驱动系统具有长行程、多定位的特点。在模块化生产系统设备上应用了多种类型的传感器，分别用于判别物体的运动位置、物体通过的状态、物体的颜色等。 在控制方面，每个单元单独使用总线+通信标准进行控制，每一工作单元均可以通过不同总线方便快捷将两站或三站联机调试。 2.1模块化生产制造系统各单元的基本功能 1、供料检测单元的基本功能：是提供毛胚件，在管状料仓中可存放多个毛胚件，在管状料仓中可存放多个毛胚件。供料过程中，推料气缸从料仓中将毛胚件逐一推出至传送带的起始端，对工件进行属性区分并记录，传输带启动将工件移动至传输带末端停止。 2、搬运单元（机械手单元）的基本功能：搬运单元是模块化生产制造中起着搬运原料，将毛胚零件搬运至加工单元指定位置。在气动搬运单元，摆臂气缸伸出到检测单元一侧，气抓伸出并下降到工件位置并抓起，然后上升并缩回气抓，旋转 180后将工件搬运到单元第一个工位处。 3、加工单元的基本功能：上单元之合格工件通过滑道进入四工位转台机构，分别设置为一号待料工位、二号钻孔工位、三号深度检测工位、四号卸料工位，分别间隔转角90度。当检测分拣单元的工件通过滑道落入待料工位后，转台机构逐次旋转90度，钻孔机构模拟钻孔，深度检测机构检测孔深。当工件转至第四工位时通知下一单元的机械手实现卸料工作。
第一章先进制造系统总论 1、理解制造的概念？ 从“制造过程”上来看，制造的含义有狭义与广义之分。 （1）狭义制造。又称为“小制造”，是指产品的制作过程。或者说，制造是使原材料在物理性质和化学性质上发生变化而转化为产品的过程。 （2）广义制造。又称为“大制造”或“现代制造”，它是指产品的全生命周期过程。广义制造包含了4个过程：1)概念过程（产品设计、工艺设计、生产计划等）；2）物理过程（加工、装配等）；3）物质（原材料、毛坯和产品等）的转移过程；4)产品报废与再制造过程。 2、简述制造业的发展历程。 制造业的发展可以分为3个时代：古代制造业的发展、近代制造业的发展、现代制造业的发展 3、制造业是“夕阳产业”吗？为什么？ 制造业是发展现代物质文明的基础，是国防安全的保障；是国民经济的主体和支柱，是国家工业化、现代化建设的动力源；是技术进步的主要舞台，是在国际竞争中取胜的法宝。那种人为“现在已进入新的经济时期，制造业已经成为夕阳产业可不予重视”的观点和“非物质经济已成为主导”的提法是完全错误的。从整体上说，只有“夕阳产品”、“夕阳技术”，而没有“夕阳产业”。制造业是“永远不落的太阳”。 4、产品生命周期的概念。 产品全生命周期是指一个产品从构思到出生从报废到再生的全过程。 5、中国制造业面临的最主要的问题是什么？试剖析其原因。 有以下三种问题：（1）制造系统的问题。1）劳动生产率及工业增加值率低； 2）我国制造业处于全球产业链的低端；3）技术创新能力十分薄弱。4）制造业的结构不尽合理。（2）制造模式的问题.。1）企业体制的不适应；2）经营理念的不适应；3)生产管理手段的不适应；4)企业组织结构的不适应。（3）制造技术问题。1)设计技术；2）制造工艺与装备；3）制造过程自动化。 原因：1、资源和环境的约束；2、缺乏自主知识产权的技术和品牌以及面向全球市场的销售渠道；3、原材料和劳动力价格的上涨，使得中国制造业的成本急剧上升；4、人民币汇率大幅升值，导致外贸出口成本上涨。 7、什么是系统？制造系统有哪些组成要素？ 系统的定义是：具有特定功能的、由若干互相联系的要素组成的一个整体。制造系统是由制造过程所涉及的人员、硬件和软件等构成的。 8、先进制造系统（AMS）的定义是什么？ 先进制造系统是指在时间、质量、成本、服务和环境诸方面，能够很好地满足市场需求，采用了先进制造模式和先进制造技术，协调运行，获取系统资源投入的最大增值，具有良好社会效益，达到整体最优的制造系统。 9、先进制造系统的特点。 时间第一；满意质量；分集并存；以人为本；扁平组织；柔性更高；模块拼合；关注环境。 10、什么是制造模式？它与制造技术有何关系。 制造模式是指企业体制、经营、管理、生产组织和技术系统的形态和运作的模式。 制造模式与制造哲理构成了制造技术发现的软环境。 11、制造模式的影响因素。先进制造模式的共性是什么？ 影响因素：1、社会生产力水平；2、先进制造技术的应用；3、市场需求的变化；4、社会需要的变化。 把AMM分为3层：1、技术和方法层；2.系统方法层；3.哲理层
KNT-M601 MPS模块化生产制造系统 实验指导书
目录 第一章KNT-M601 MPS模块化生产制造系统概述 (6) 1.1KNT-M601 MPS模块化生产制造系统的基本组成 (6) 1.2 KNT-M601 MPS模块化生产制造的基本功能 (7) 1.3KNT-M601 MPS模块化生产制造的特点和实训项目 (8) 1.4KNT-MT601 MPS模块化生产制造系统的技术参数 (9) 第二章供料单元的结构与控制 (10) 2.1 供料传输单元的结构 (10) 2.1.1 供料传输单元的功能 (10) 2.1.2 供料传输单元的结构组成 (10) 2.1.3 供料传输单元气动控制回路 (14) 2.2 供料传输单元的PLC控制及编程调试 (15) 第三章机械手单元的结构与控制 (21) 3.1 机械手单元的结构 (21) 3.1.1 机械手单元的功能 (21) 3.1.2 机械手单元的结构组成 (21) 3.1.3 机械手单元气动控制回路 (23) 3.2 机械手单元的PLC控制及编程调试 (24) 第四章加工单元的结构与控制 (29) 4.1 加工单元的结构 (29) 4.1.1 加工单元的功能 (29) 4.1.2 加工单元的结构组成 (29) 4.1.3 加工单元的气动控制回路 (31) 4.2 加工单元的PLC控制及编程调试 (31) 第五章搬运单元的结构与控制 (36) 5.1 搬运单元的结构 (36) 5.1.1 搬运单元的功能 (36) 5.1.2 搬运单元的结构组成 (36) 5.1.3 搬运单元的气动控制回路 (37) 5.2 搬运单元的PLC控制及编程调试 (38)
可重构制造系统及关键技术分析(图) 来源：机电在线发布时间：2008-4-22 15:30:19 导读:美国国家研究院经对世界40位专家咨询后，于1998年提出的《2020年制造业 挑战预测》中把可重构制造系统列为2020年前制造业面临的十大关键技术之首，国内外 学者付出了大量的精力和时间对其进行研究，但是到目前为止，可重构制造系统的理论研 究虽已取得了一定的进展，但整个研究工作还没有形成完整的体系，可重构制造系统的原 型尚未制造出来。可以预期，随着研究的深入和各项相关技术的发展，制造系统将会产生 质的飞跃，可重构制造系统必将在许许多多企业得到推广应用。 面对市场的千变万化，如何使制造系统快速而经济地响应市场需求的变化，是对当今 制造业的一个巨大挑战。传统的机械自动化生产线具有批量生产的效益，但面对市场的变 化不能快速响应;而柔性制造系统虽能缩短产品的试制和生产周期，但投资巨大，回收周期长。因此，迫切需要建立一种既具有规模生产的效益，又能快速适应动态多变的制造环境，并能充分利用现有制造资源的新型制造模式。对此，新近提出的可重构制造系统是适应这 一需求的一条有效途径。 可重构制造系统是指能够通过对制造系统结构及其组成单元进行快速重组或更新，及 时调整制造系统的功能和生产能力，以迅速响应市场变化及其他需求的一种制造系统。其 核心技术是系统的可重构性，即利用对制造设备及其模块或组件的重排、更替、剪裁、嵌 套和革新等手段对系统进行重新组态、更新过程、变换功能或改变系统的输出(产品与产量)。由于系统的这种可重构性，大大提高了系统的功能柔性和灵捷性。利用系统的可重构性， 可以不断地调整系统的制造过程、制造功能及制造能力，及时、高效地响应市场的变化。 因此，可重构性是制造系统具有可持续变化、快速响应能力所必不可少的重要特性，研究、开发和应用制造系统及其单元的可重构性是未来制造的重要关键技术。
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可重构计算机体系结构 作者：王昭顺， 王沁， 曲英杰 作者单位：北京科技大学信息工程学院 刊名： 北京科技大学学报 英文刊名：JOURNAL OF UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY BEIJING 年，卷(期)：2001,23(4) 被引用次数：15次 参考文献(3条) 1.黄海鹰;黄华可重构计算机[期刊论文]-微处理机 1999(02) 2.罗金平;杜贵然;周兴铭计算机体系结构的新发展：通用重构计算技术[期刊论文]-计算机工程 1999(09) 3.佟冬;胡铭曾;方滨兴可重构计算和可重构计算机技术 1998(04) 引证文献(15条) 1.毛兴权基于Impulse-C的可重构编程技术研究[期刊论文]-电脑知识与技术 2009(4) 2.韩大晗.崔慧娟.唐昆.刘大力一款可编程语音处理器的设计与应用[期刊论文]-计算机工程 2007(12) 3.韩大晗.崔慧娟.唐昆.刘大力可编程语音压缩专用处理器设计[期刊论文]-清华大学学报（自然科学版） 2007(1) 4.李昂人工神经网络数字VLSI并行实现的几个关键问题研究[学位论文]博士 2007 5.韩大晗.崔慧娟.唐昆.刘大力一款专用可编程语音压缩芯片的设计[期刊论文]-电子技术应用 2006(9) 6.韩大晗.崔慧娟.唐昆.刘大力嵌入式超长指令语音压缩处理器的VLSI实现[期刊论文]-微计算机应用 2006(5) 7.韩大晗.崔慧娟.唐昆一款专用可编程语音压缩芯片的设计[期刊论文]-电声技术 2006(6) 8.陈宏建.陈崚.秦玲.徐晓华.屠莉带有宽总线网络的可重构计算模型上的并行归并排序算法[期刊论文]-计算机工程与科学 2005(5) 9.陈宏建.陈崚.罗家奇RAPWBN模型上的快速高效并行排序算法[期刊论文]-计算机工程 2005(6) 10.陈宏建.陈崚.沈洁带有宽总线网络的可重构计算模型上的并行排序算法[期刊论文]-小型微型计算机系统2005(3) 11.陈宏建.陈崚.沈洁带有宽总线网络的可重构计算模型上的并行排序算法[期刊论文]-小型微型计算机系统2005(3) 12.杨光可重组逻辑体系结构及其指令系统的设计[学位论文]硕士 2005 13.陈宏建.陈崚.秦玲.徐晓华.屠莉带有宽总线网络可重构计算模型上的快速并行排序算法[期刊论文]-计算机工程与应用 2004(19) 14.陈宏建.陈崚.李开荣.陈莉莉RAPWBN的矩阵乘法并行算法[期刊论文]-计算机工程 2004(23) 15.方强嵌入式可重构远程测控系统的研究与设计[学位论文]硕士 2004 本文链接：https://www.doczj.com/doc/6018350930.html,/Periodical_bjkjdxxb200104027.aspx
论文阅读理论方法总结 Yongfu feng 一．FPGA动态可重构基础理论 严格来讲，系统重构的概念可分为静念系统重构和动态系统重构。静态系统重构是指目标系统的逻辑功能静态重载，即FPGA芯片功能在外部逻辑的控制下，通过存贮于存贮器中不同的目标系统数据重新下载，而实现芯片逻辑功能的改变。也就是指系统中PLD逻辑的静态重载，在系统空闲期间通过各种方式进行在线编程，而不是在其他部分动态运行时重载。 1.1动态可重构概念及原理 动态重构系统概念的提出早于FPGA动态可重构技术的提出。动态重构系统指对于时序变化的数字逻辑系统，其时序逻辑的发生，不是通过调用芯片内不同区域、不同逻辑资源来组合而成的，而可通过对具有专门缓存逻辑资源的FPGA，进行局部的和全局的芯片逻辑的动态重构而快速实现。也就是指在系统实时运行当中对FPGA的逻辑功能实时地进行动态配置，能够只对其内部需要修改的逻辑单元进行重新配置，没有被修改的逻辑单元将不受影响，正常工作。一般由传统处理器执行主程序，特定的任务赋给以FPGA为基础的协处理器以加速它们的执行。事实上，在大部分处理时间内，只有相对较小的一部分用来计算内部任务，而硬件可以显著加速执行的时间。在重构的过程中，根据需要，任务可以交换进入协处理器进行处理。 所谓FPGA动态可重构技术，是指基于静态存储器(SRAM)编程和专门结FPGA，在一定的控制逻辑的驱动下，不仅能实现系统重新配置电路功能，还能对芯片逻辑功能实现系统的高速动态变换。大多数FPGA都是基于SRAM查找表结构，它们一般只适用于静态重构，向SRAM一次下载全部配置数据而设定FPGA的逻辑
功能。根据FPGA的、配置方式等不同，全部重构时间为几毫秒到几秒不等。过去大家普遍进行重构研究的FPGA主要有，Xilinx的XC6200系列、以及Atmel 的AT6000等。它们也是基于SRAM结构，但是SRAM的各单元能够单独访问配置，分重构。它们的功能互不影响，因而具有部分重构的特征。这样做的优点显但也会付出增大硬件电路规模和功耗的代价。要最终实现电子系统的完全实构，应采用结构上具有动态部分重构功能的FPGA器件，如现在Xilinx的Virtex—II系列。 从动态可重构的特征可以引出一种新的设计思想： 1，以小规模硬件逻辑资源来实现大规模系统时序功能,将传统设计的空间分布的硬件逻辑，分为器件外部特征不变，而内部逻时间上交替变换，并共同在时问空间上构成系统整体逻辑功能。 FPGA动态可重构技术主要特征是将整体按功能或按时序分解为不同的组合，并根据实际需要，分时对芯片进行动态重构，以较少的硬件资源，去实现较大的时序系统整体功能。图1给出了一种典型的FPGA动态可重构原理示意图。从图1中可以看出，在外部逻辑的控制下，可以实时动态地对芯片逻辑实现全部重构或局部重构,通过控制布局、布线的资源，来实现系统的动态重构。 图1.1典型的FPGA动态可重构原理图 要使FPGA有效地实现实时系统动态重构， FPGA结构上必须满足以下要
A) 模块化柔性制造实训系统 (一)项目概述 目前从我国机电一体化（机械设计制造、电气工程及自动化）专业实验教学的实际情况来看，无论是电工电子、电气控制、还是机械制造等专业课程在基础实验和应用实验上都比较完善，而将机械与电气相结合的实验相对薄弱，缺乏具有机电一体化综合特色的实训教学平台。很少有较全面反映真实现代化自动生产线水平的综合实训教学系统，使学生对机电一体化专业知识的应用缺乏感性认识，难以具备综合解决实际问题的能力。 现代工业是计算机、信息技术、现代管理技术、先进工艺技术的综合与集成，涵盖产品设计、生产准备、制造执行等多方面，是国家建设和社会发展的重要支柱之一。为了加强学生面向新世纪的挑战能力，提高机、光、电一体化的理论水平与实践能力刻不容缓，重点建设机电类工程柔性加工与大型综合实训平台，更具有迫切性和现实意义。 经过近十年自主研发与逐步完善的M E093399FMS是一款时代性与功能性极强的大型综合性机电类实训设备，也是目前国内起步最早、最完善、且涵盖实训内容最全的一款柔性制造实训系统。该系统先后荣获数十项国家专利，并且拥有其自主知识产权。在2001年该系统的上市填补了此类培训设备国产化的空白。 本系统是一套完整、灵活、模块化、易扩展的教学系统；从简单到复杂，从零部件到整机，充分体现了工业自动化相关技术。系统采用铝合金框架为结构主体，是一种利用多种机械传动方式模拟完成现代化装配过程的柔性生产系统。系统中展现了实际工业生产中的典型部分：控制系统部分、执行器部分、传动机构部分、检测采集部分、工业总线等。 通过该自动化模拟生产线的实训，有效的解决了学生在校期间只能接触到以理论教学和单元实验相结合的模式。而在校外参观实习中，一些大型自动化设备无法动手操作，使得理论教学与实践严重脱节。 该系统将现代化工业现场浓缩并完美展现，既而提供了一个开放性的、创新性的和可参与性强的实训平台，让学生全面掌握机电一体化技术的应用、
设备故障诊断与维修综合实训 项目技术总结
目录 第一章、任务描述 (3) 1.意义 (3) 2.任务 (3) 3.实施 (3) 第二章调研 (4) 1.国内外概况 (4) 2.调研结论 (4) 3.技术参数 (4) 第三章、方案设计 (5) 1、机械结构方案 (5) 2、气动方案 (7) 3.2.1 传感器的简介以及分类 (7) 3.2.2传感器工作原理及应用 (8) 3.2.3 气动部件的选用 (10) 3.2.4气动部件的简要分析 (11) 3、控制设计 (11) 第四章、技术设计 (12) 1、气动元件选型 (12) 2、电气元件选型 (15) 3、重要部件描述 (16) 第五章、硬件设计 (17) 1、I/O地址表 (17) 2、电源 (18) 第六章、软件设计 (18) 1、顺序功能图 (18) 2、PLC程序图 .................................................................................... 错误！未定义书签。第七章、调试.. (37) 1、测试设计 (37) 2、过程 (37) 3、故障 (37) 第八章、体会 (37) 1、存在的问题 (37) 2、致谢 (38)
第一章、任务描述 1.意义 模块化生产培训系统(MPS，Modular ProductiontrainingSystem)是一种模拟自动化生产加工单元。它可以大量代替单调往复或高精度的工作，用以满足前沿产品和自动化设备更新的需要。基于MPS 装置即模块化加工系统，其典型应用就是物料分拣过程，所涉及的内容包括传感器技术，自动控制原理，气动和电气控制，电气安装和机械安装以及PLC人机界面。一个适合的物料分拣系统可以减轻工人的劳动强度，提高分拣的质量，提高劳动生产率。通过MPS控制系统的研究与开发，进一步熟悉电子、机械、气动、传感器和PLC等方面的知识，达到了知识巩固与提高的目的，有增强了学生的动手能力。 通过本系统的训练，将理论与实际相结合，可以掌握自动化生产系统的设计、制造、运行、维护维修等技能。可以获得气动、电气动、工程控制、传感器和电子方面的知识；使我们将所学到的专业知识得到了充分的综合应用的同时，我们的学习能力、独立思考能力、组织能力等综合能力及创新精神和团队合作精神得到了全面的锻炼和提高。 2.任务 熟悉加工单元结构组成，制定程序编写计划，根据控制任务的要求在考虑安全、效率、工作可靠性的基础上，选择合适的编程语言，在PC机上进行加工单元PLC控制程序的编写，下载，完成调试，并对程序进行综合评价。 知识方面：掌握机电一体化系统常用控制形式；STEP7并行程序机构设计方法；掌握定时器、计数器指令的使用方法等 技能方面：根据控制要求制定控制方案，编制工艺流程；熟悉STEP7软件，能够正确设置语言、通信接口、PLC等技术参数；根据控制要求，正确编写并控制程序；编制程序设计报告等。 3.实施 工件通过机械手搬入四工位转台机构；四工位转分别设置为一号待料工位、二号钻孔工位、三号深度检测工位、四号卸料工位，分别间隔90°转角。当工件被机械手搬进检测待料工位后，转台机构逐次旋转90°，钻孔机构模拟钻孔，深度检测机构检测孔深。当工件转至第四工位时通知下搬运单元的机械手实施卸料工作。 分析系统的整体功能部分，将系统按工位分为，第一工位进料检测部分，第二工位钻孔部分，第三工位钻孔检测部分，第四工位卸料部分。仔细分析各个部分，每个部分再细
汽车平台研发新趋势：生产模块化零部件通用化 前言 1.汽车平台概念 其实“汽车平台”并没有一个确切的定义，概念较为笼统，主要体现在汽车的研发阶段。简单而言就是开发过程中用一个平台可以同时承载不同车型的开发与生产制造，产生出外形、功能都不尽相同的产品。在制造方面，同一平台的产品大量采用通用化的零部件和总成，大大降低了制造成本和采购成本；在研发方面，一个平台上实现了技术突破，等于这个平台上搭载的所有产品都实现了技术突破，对研发、对产品的供应链和服务链都产生了革命性的影响，同时为实现世界范围的兼并重组。 2. 发展历史 汽车的大工业生产方式发生过三个转变： 生产流水线方式 20世纪初，福特公司在制造T型车时创造出影响整个世界工业的生产工艺——生产流水线，大幅度降低了生产周期和成本，同时也降低了售价。流水线方式作为汽车生产的主流方式一致延续到80年代。 汽车平台式生产 随着科技进步和市场的变化，一个型号的产品生命周期越来越短，大批量生产方式逐渐变得不能适应竞争。在80年代，产生了一种称为"汽车平台"的概念，“汽车平台”是由汽车制造厂商设计的，几个车型共用的产品平台。汽车平台与车辆的基本结构相关，出自于同一平台的不同车辆具有相同的结构要素，例如车门立柱、翼子板、车顶轮廓等。同一平台的车型的轴距一般情况下是相同的，同时一些配件是通用的。有时候很多种不同品牌的车在一个平台，而同一品牌的不同年度车型反而不在一个平台。 “模块化”生产方式 在"模块化"生产方式下，汽车技术创新的重心在零部件方面，零部件要超前发展，并参与汽车厂商的产品设计。例如德尔福系统公司相继推出了座舱、接口盘制动、车门、前端、集成空气/燃油等模块。而汽车厂商方面则以全球范围作为空间，进行汽车模块的选择和匹配设计，优化汽车设计方案，将汽车装配生产线上的部分装配劳动转移到装配生产线以外的地方去进行。采用"模块化"生产方式有利于提高汽车零部件的品种、质量和自动化水平，提高汽车的装配质量，并缩短汽车的生产周期。 提高零部件共通率模块化平台成跨国车企新宠 日前，以大众、丰田为代表的跨国汽车集团，正在致力于新模块化汽车平台的研发工作，预计到2015年之后，这些新平台将纷纷投入使用，为跨国车企的成本控制做出重要贡献，从而大幅提升其在汽车行业的竞争力。 日系车企