可重构制造系统及其关键技术

进入新世纪以来,与制造业有关的产品市场竞争日趋激烈,缩短产品开发和交货周期、满足客户多样化和个性化需求、适应多品种和小批量生产是当前制造业的市场特点。为了在激烈的竞争中获胜,必须有适应全球市场竞争的快速响应能力,因此,满足市场变化需求的可重构制造系统由此产生。文章主要对可重构制造系统进行深入解读,概括介绍了它的特点、关键技术及研究难点。     

大批量定制技术与可重构制造系统

大批量定制技术在制造业中正在得到应用，本文介绍了大批量定制技术与可重构制造系统的内涵及二者的关系，提出了大批量定制技术方法，介绍了机床可重构制造模式的优势和特点以及可重构制造系统当前发展存在的几个难点，指出了机床可重构制造系统必将成为21世纪最具有希望的制造模式。     

可重构制造:模式、系统及关键技术

全球经济一体化,要求制造系统能够满足多品种、变批量的市场需求。面向产品族设计的可重构制造系统,兼顾了数控加工中心的柔性强和刚性生产线效率高的优点,同时具有良好的经济性,是满足大批量定制要求的最佳模式。可重构制造技术包括产品可重构、工艺可重构、制造装备可重构和生产系统可重构等四个层面。可重构制造系统的设计,无论是在设备层、还是在系统层,都需要采用模块化的结构设计思想,以及基于总线技术和开放式控制原理的监测与控制设计。对可重构制造系统的建模评价,需要从全寿命周期对系统的重构时间与重构成本,系统的可转换性、开放性与可诊断性,模块的可集成性与系统的可靠性等方面,进行综合建模与评价。     

汽车零部件可重构自动化制造系统的研究

针对按传统理论设计制造的汽车零部件自动生产线只适合单一品种加工、设计制造周期长、零部件通用化率低、成本高的缺点,通过对汽车零部件可重构自动化制造系统的特点及其关键技术的研究和探讨,提出了一种新型的汽车零部件可重构自动化制造系统(RAMS)模式,并以此为技术平台,研制了一条可重构、短流程、柔性化的活塞自动生产线,实现了活塞加工高效率、高精度、高质量、低成本的生产需求。通过分析进一步指出:可重构自动化制造系统是现代先进制造技术的集成和再造,将成为支持21世纪初全球制造业发展的重大技术。     

制造系统的可重构性

可重构制造模式是一种指导管理和控制制造系统重构过程的制造哲理,它使制造系统有效地响应不断变化的环境,制造系统具有可重构能力是其生存和发 基本手段,具有较高可重构笥的公司在风云突变的环境中将远远超过其竞争对手。本文探讨了可重构造模式的基本定义和内涵,并从组织、过程、产品加工系统和信息平台等五个方面研究了制造系统的可重构性。     

制造系统可重构控制技术研究

可重构制造系统重构的敏捷性、重构成本以及重构后的稳定性在很大程度上取决于其控制系统的可重构性,本文把制造系统的控制系统分为设备控制器、控制网络、监控平台3个部分,并分别从设备控制器重构技术、控制网络重构技术、监控平台重构技术3个方面阐述了可重构制造系统控制系统的可重构技术框架。     

模块化的可重构制造系统研究

随着市场经济全球化的发展,可重构制造系统必将成为未来制造系统发展的新趋势,而可重构制造系统这个概念的提出是源于模块化机床和开放式体系结构控制器两种技术的日臻成熟。在分析了可重构制造系统和刚性制造系统、柔性制造系统区别的基础上,针对可重构制造系统的模块化特点及划分原则进行了详细分析,并对可重构制造系统的关键技术进行了研究。     

可重构制造系统的使能技术

为增强竞争的核心能力,未来的制造企业应该显著地改进产品和制造系统的设计能力;本文重点阐述了可重构制造系统(RMS)体系结构、内涵及特征,对传统的制造过程与可重构制造过程的区别进行了分析,并给出了二者的描述模型;指出可重构制造系统关键技术包括系统建模、支持可重构的信息平台、设备模块化与界面标准化、可重构控制与故障诊断技术等四个层面;在实现系统的可重构时,可重构制造系统是一种模块化、可重用和可扩展的;最后给出了评价指标.     

面向可重构制造系统的生产资源信息管理系统

针对可重构制造系统的特征和研究内容,结合企业实际,建立了基于可重构制造单元的系统级可重构制造系统的生产资源信息模型,并将其应用于面向可重构制造系统的生产资源信息管理系统中,进而实现对生产资源的有效管理。     

可重构制造模式--21世纪极具潜力的制造模式

21世纪由于制造材料、制造对象、制造手段、制造工艺和制造环境的根本变化，制造工业将随之发生重大的变革，因此人们提出了各种各样的制造模式来适应这种变革。本文介绍了可重构制造模式的突出优势、国内外的研究现状，并着重介绍了可重构生产系统(RMS)和可重构机床(RMT)的特点和基础的设计理论。     

Reconfigurable manufacturing systems: Principles,design, and future trends

Reconfigurable manufacturing systems (RMSs), which possess the advantages of both dedicated serial lines and flexible manufacturing systems, were introduced in the mid-1990s to address the challenges initiated by globalization. The principal goal of an RMS is to enhance the responsiveness of manufacturing systems to unforeseen changes in product demand. RMSs are costeffective because they boost productivity, and increase the lifetime of the manufacturing system. Because of the many streams in which a product may be produced on an RMS, maintaining product precision in an RMS is a challenge. But the experience with RMS in the last 20 years indicates that product quality can be definitely maintained by inserting in-line inspection stations. In this paper, we formulate the design and operational principles for RMSs, and provide a state-of-the-art review of the design and operations methodologies of RMSs according to these principles. Finally, we propose future research directions, and deliberate on how recent intelligent manufacturing technologies may advance the design and operations of RMSs.     

可重构制造系统研究与发展

在竞争日益激烈的环境下，制造企业必须能够快速地响应市场需求的变化，可重构制造系统可以达到这一目的。本文从可重构制造系统的定义和特点、可重构制造系统与现有制造系统的对比、可重构制造系统研究的现状等方面综述了可重构制造系统研究的进展。     

可重组制造系统

可重组制造系统是一种能够快速响应新的生产环境的新型制造系统，在快速响应市场变化和个性化生产方面具有重要的意义。阐述了可重组制造系统的发展历史、概念、分类、重组特性及其特点，评述了目前可重组制造系统的研究现状，讨论了可重组制造系统的关键技术，并提出了可重组制造系统应用研究的发展方向。     

可重构制造系统创新软件的研究

对可重构制造系统的几个典型软件系统进行了研究,包括制造系统性能分析、系统资源的管理分配、经济模型的寿命周期、可重构机器设计程序、生产量管理、工厂范围的可重构控制,讨论了这些软件的应用情况和发展趋势。     

可重构电火花线切割CAD/CAM系统的研究

基于可重构的思想，根据电火花线切割加工CAD／CAM系统的特点，研究了系统的组件化结构和相关的组件开发技术，如组件模型实现的规范、组件的封装等，并在ACIS几何平台上进行了系统的可重构设计与研究。通过对应用系统已有功能进行封装，实现了组件化要求，在此基础上直持组件动态重用、更新和渐进开发，为以后系统参数化设计和智能加工工艺数据库技术的实现提供了支持。     

可重构制造系统工艺路线与系统布局设计研究

为使可重构制造系统的重构过程更加快速有效,提出了一种工艺路线和系统布局设计的方法.首先,基于图论构建了可重构制造系统工艺路线的有向网络模型,并采用Dijkstra算法和双向扫视算法,进行最优工艺路线和备选工艺路线的选择;然后,以工艺路线为基础,依据排队论中的相关理论,对制造系统的布局进行优化设计,以获得可重构制造系统布局方案.实例表明,该设计能够适应可重构制造系统快速多变的特征,提高对制造系统已有资源的利用率.     

基于多Agent的可重构制造系统故障诊断模型

可重构制造系统对故障诊断有更高的要求。提出了一种基于多Agent的可重构制造系统故障诊断模型,模型为3层结构,从下向上分别为监测Agent层、诊断Agent层和管理Agent层,分析了模型的故障诊断机理,讨论了模型中Agent间的通信与协作。最后例子表明了可重构制造系统重构前后,该模型均能有效完成故障诊断。     

可重构制造系统集成设计框架研究

提出了基于可重构制造单元的可重构制造系统集成设计框架.在该框架中,从规划和运行方面阐述了可重构制造系统的设计目标、设计流程及采用的关键技术,建立了支持可重构制造系统实施的计算机辅助设计系统的功能模型和体系结构,并讨论了系统的内部集成和外部集成问题.根据该设计框架,开发了集重构、布局规划、生产调度和仿真优化为一体的软件系统,该系统现已应用于航天、船舶和兵器部门.     

Configuration Selection for Reconfigurable Manufacturing Systems by Means of Characteristic State Space

The configuration selection for reconfigurable manufacturing systems(RMS) have been tackled in a number of studies by using analytical or simulation models. The simulation models are usually based on fewer assumptions than the analytical models and therefore are more wildly used in modeling complex RMS. But in the absence of an efficient gradient analysis method of the objective function, it is time-consuming in solving large-scale problems by using a simulation model coupled with a meta-heuristics algorithm. In this paper, a new approach by means of characteristic state space is presented to improve the efficiency of the configuration selection for an RMS. First, a characteristic state equation is set up to represent the input and the output resources of each basic activity in an RMS. A production process model in terms of matrix equations is established by iterating the equations of basic activities according to the resource flows. This model introduces the production process into a characteristic state space for further analysis. Second, the properties of the characteristic state space are presented. On the basis of these properties, the configuration selection in an RMS is considered as a path-planning problem, and the gradient of the objective function is computed. Modified simulated annealing(SA) is also presented, in which neighborhood generation is guided by the gradient to accelerate convergence and reduce the run time of the optimization procedure. Finally, several case studies on the configuration selection for some actual reconfigurable assembly job-shops are presented and compared to the classical SA. The comparison shows relatively positive results. This study provides a more efficient configuration selection approach by using the gradient of the objective function and presents the relevant theories on which it is based.