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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。
机械制造中的可重构制造系统研究近年来，随着科技的飞速发展，机械制造行业也在不断追求创新和高效生产手段。
在此背景下，可重构制造系统成为了一个备受关注的研究领域。
可重构制造系统是指一种具备灵活性、可迅速适应不同生产需求的制造系统。
本文将探讨可重构制造系统在机械制造中的应用以及相关研究进展。
一、可重构制造系统的概念和特点可重构制造系统是指由多个可再配置的模块组成的制造系统，这些模块可以根据需要进行重新组合和重装。
其核心思想是通过灵活的模块化设计，实现生产过程的快速变换和自适应能力。
与传统的固定制造系统相比，可重构制造系统具有以下几点独特特点。
首先，可重构制造系统可以根据不同的产品需求进行快速调整和适应。
无论是产品类型、产能要求还是工艺流程，可重构制造系统都可以迅速进行调整，减少了因为工艺变化而需要重新设计生产线的时间和成本。
其次，可重构制造系统具备较高的生产灵活性。
传统的制造系统通常对于产品类型和数量有一定的限制，而可重构制造系统通过灵活的组合和模块化设计，可以快速适应市场需求的变化，实现定制化生产，并且能够大幅降低产品切换时间。
再次，可重构制造系统能够提高生产效率和质量。
由于其灵活性和自适应能力，可重构制造系统可以有效地提高生产线的利用率，并且降低了生产过程中的人为操作错误，从而提高了生产效率和产品质量。
二、可重构制造系统在机械制造中的应用可重构制造系统在机械制造领域具有广泛的应用前景。
首先，在传统的机械制造中，产品类型繁多，对工艺流程的变化要求较高。
通过引入可重构制造系统，可以快速适应不同产品类型和数量的需求，提高生产效率和灵活性。
其次，在机械制造行业中，产品创新是一个重要的竞争因素。
可重构制造系统可以提供更灵活、快速的生产方式，帮助企业加快产品创新的速度，并能够更好地满足客户的个性化需求。
此外，可重构制造系统还可以提高机械制造行业的可持续发展。
由于模块化设计和资源共享的特点，可重构制造系统可以降低制造过程中的能源和材料浪费，减少对环境的负荷。
可重构智能制造系统的基础研究可重构智能制造系统是一种集成了人工智能和制造技术的先进制造系统。
其基础研究是指对可重构智能制造系统的构建原理、关键技术和应用方法进行深入研究的工作。
本文将分析可重构智能制造系统的基础研究内容，并探讨其在制造业的应用前景。
可重构智能制造系统的基础研究主要包括以下几个方面：制造系统的架构设计、智能控制技术、感知与识别技术、制造资源调度和优化、虚拟制造与仿真技术。
制造系统的架构设计是可重构智能制造系统研究的基础。
这包括对制造系统整体结构的设计，以及各个子系统之间的组织和关系。
架构设计的好坏直接影响到系统的可靠性、灵活性和性能。
智能控制技术是可重构智能制造系统实现智能化的关键。
智能控制技术通过感知、决策和执行三个层面的智能化过程，提高制造系统的自动化水平和灵活性。
感知技术包括传感器和信号处理技术，用于获取制造过程中的实时数据和状态信息；决策技术则是通过人工智能算法对数据进行分析和判断，从而实现智能化决策；执行技术则是将决策结果转化为控制指令，实现对制造过程的智能控制。
感知与识别技术是可重构智能制造系统实现自适应能力的核心。
感知与识别技术包括对制造过程和制造资源的实时监测和识别。
通过感知和识别，可重构智能制造系统可以实现对制造过程中的异常情况进行检测和诊断，并及时采取相应的措施，确保制造过程的稳定和可靠。
制造资源调度和优化是可重构智能制造系统实现高效性的关键。
该技术通过对制造资源的动态调度和优化，提高制造系统的资源利用率和生产效率。
制造资源包括人力资源、物料资源以及设备资源等。
通过智能化的调度和优化，可重构智能制造系统可以实现对资源的合理分配和利用，从而提高整个制造过程的效率和质量。
虚拟制造与仿真技术是可重构智能制造系统实现开发与调试的重要手段。
虚拟制造与仿真技术可以在计算机上对制造系统进行模拟和验证，以实现对制造系统的建模与分析。
通过虚拟制造与仿真技术，可以提前发现潜在的问题，并进行相应的优化与改进，从而减少实际制造过程中的错误和成本。
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。
