可重构制造
可重构制造
图1：磁流变夹具
图2：实心球夹具
图3：镙针矩阵夹具
可重构制造装备在实际中的应用
2可重构模具
在可重构模具装备领域，研究时间最长和成果最为丰硕的研究团队有 三个，他们分别是： 美国麻省理工大学的David Hardt 教授与团队；中国吉林大学李明哲教 授与团队以及英国诺丁汉大学Nabil Gindy 教授与团队。其中，麻省理 工大学和吉林大学致力于可重构板金模的研究，诺丁汉大学致力于可 重构真空成型模的研究。
可重构制造装备的必要性与优势
自18 世纪中叶工业革命以来，实作为现夹具、模 具等制造装备的单套多用一直是研究人员和企业共同 孜孜以求的目标。随着资源的日益枯竭，实施绿色制 造日益重要。可重构制造装备企业实施绿色制造的关 键技术和方法之一，越来越得到科研人员和企业的重 视。夹具和模具在用来在加工过程中夹紧和成型工件 ，对于工件的加工质量至关重要；目前工厂对于复杂 的零件的加工，基本上使用“１对１”专用夹具或模 具，这对于传统的大批量生产还不是大问题；而现代 的制造业正在向小批量、个性化和多品种发展，“１ 对１”专用夹具和模具已极其低效，也导致工具的费 用极其昂贵；由于由于可重构制造装备的柔性，可以 大量减少工具的费用，因而深受欢迎，尤其受具有高 附加值行业的欢迎．
可重构制造
主讲:吴斌 队员：余远文、朱耀祥、谢志斌 虞春杰、姚震
什么是可重构制造？
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)。
基于路径依赖的可重构制造单元构建与布局研究
基于路径依赖的可重构制造单元构建与布局研究基于路径依赖的可重构制造单元构建与布局研究摘要：随着人工智能和自动化技术的不断发展，制造业正面临着生产方式的变革。
可重构制造单元（Reconfigurable Manufacturing Cell，简称RMC）作为一种新型的制造单元，具有可快速更换部件和工艺的特点，能够适应不同产品的生产需求。
本文通过对路径依赖理论的研究，探讨了基于路径依赖的可重构制造单元的构建与布局方法，并提出了相关的设计原则和策略。
1. 引言随着全球制造业的竞争日益激烈，传统的大规模生产模式已经不能满足市场对多样化和个性化产品的需求。
为了适应快速变化的市场需求，制造业需要寻找新的生产模式并引入新的制造技术。
可重构制造单元作为一种新型的制造单元，具备快速灵活的生产特性，已经成为制造业改进生产方式的重要研究领域。
2. 可重构制造单元的概念与特点可重构制造单元是一种灵活可变的制造单元，它能够通过快速更换部件和工艺来满足不同产品的生产需求。
它具有以下特点：1）模块化设计，能够方便地更换和组合不同部件；2）可编程控制，能够根据产品要求进行工艺变换；3）灵活适应，能够根据市场需求快速调整生产能力。
3. 路径依赖理论及其在制造单元布局中的应用路径依赖理论是一种描述过程中路径选择对结果产生影响的理论。
在制造单元的构建和布局中，路径依赖理论可以用来分析和解决以下问题：1）如何选择合适的工艺流程和布局方式；2）如何利用历史数据和经验知识进行决策；3）如何适应市场需求的变化。
4. 基于路径依赖的可重构制造单元构建与布局方法基于路径依赖的可重构制造单元构建与布局方法包括以下步骤：1）数据收集与分析，通过收集和分析历史数据和经验知识，评估不同工艺流程和布局方式的适应性；2）路径选择与优化，根据评估结果选择合适的路径和优化布局方式；3）系统改进与优化，不断改进系统性能和生产效率。
5. 设计原则和策略基于路径依赖的可重构制造单元的设计原则和策略包括以下方面：1）模块化设计，使得单元的部件可以方便地更换和组合；2）可编程控制，使得单元的工艺可以根据产品要求进行变换；3）灵活适应，使得单元可以根据市场需求调整生产能力；4）数据驱动，通过收集和分析数据来指导决策和改进。
可重构制造系统创新硬件的研究
损 、 机 器 故 障 和 操 作 者 失 误 都 严 重 影 响 零 件 的 质 量 。为
１ 可重构机床 （ ＲＭＴ）
三轴可 重构 机床 是 为具 有倾 斜表 面 的零 件家族 专 门
设 计 的 ，具 有 灵 活 的 柔 性 ， 可 以 完 成 五 轴 数 控 机 床 的 任
保证 加工 过 程 的连续 性 和零 件 的高 质量 。就 必 须按 照一
定 的规则 检 测零 件 。利用 坐 标检 测机 器 （ ＭＭ）检 测零 Ｃ 件 。由于检 测时 间较 长 。只 能在 有 限的 时 间 内检测 极少 的零 件 ，其 结果 是导 致更 高 的废 品 率 。 因此 ，就需 要 开 发 在 线 １０ ０ ％检 测 的快 速 检 测 机 器 。 可 重 构 检 测 机 器 Ｒ Ｍ ｅ ｏｆ ｕａｌ ｎｐ ｃｉｎＭａ ｈｎ ）利 用 新 型 非 接 Ｉ ｆ ｃ ｎ ｇｒｂｅＩｓｅｔ ｃｉｅ Ｒ ｉ ｏ
围 内的可重 构机 器 。其硬 件 的原 型不仅 仅 作 为概念 性 的
证 据 ，而 且 带 来 了 工 业 应 用 和 工 厂 实 验 室 的 应 用 ．被 证 明是 领先 的 国际制造 技术 。
２ 可重构检测机器 （ Ｍ） ＲＩ
智能制造中的可重构制造技术研究
智能制造中的可重构制造技术研究一、前言随着信息技术和自动化技术的发展，智能制造已成为当今制造业的发展趋势之一。
可重构制造技术作为智能制造技术的重要组成部分，已逐渐走入人们的视野。
本文旨在系统介绍可重构制造技术在智能制造中的应用及研究现状。
二、可重构制造技术的定义与特点可重构制造技术（Reconfigurable Manufacturing System，RMS）是指在某种程度上开发了柔性制造的自适应能力的制造系统。
其特点主要有以下几点：（1）可重构配置结构，可改变生产线组合方式和功能；（2）可重构控制策略，可灵活掌控生产过程；（3）可重构生产设备，可改变部件的加工方式和工艺。
三、可重构制造技术的分类根据可重构制造技术的应用领域和具体形式，可将其分为以下几类：（1）可重构加工中心可重构加工中心是一种无论在加工对象、加工方式、工艺等方面都可以通过给机器加动态功能来适应用户需求的机器。
其特点包括：集成化、智能化、柔性化、可重构化。
（2）可重构机床可重构机床是一种具备智能化提及精度控制、柔性部件变换和自适应控制等能力的机器。
其特点包括：工艺重新配置、精度控制、动态校准、寿命增长。
（3）可重构生产线可重构生产线是一种动态适应技术，适应的是生产线的产品、设备、流程和控制策略等重要因素。
其特点包括：柔性条件、流水线设备柔性配置、控制策略柔性化。
（4）可重构机器人及自主系统可重构机器人是一种以机器人为核心，具有从事生产任务和实现自主决策两大功能平台。
其特点包括：组合、灵感、结构、语言和控制五个方面可变性。
四、可重构制造技术的应用随着智能制造的广泛推广，可重构制造技术已经得到广泛应用，主要应用于以下领域：（1）飞机制造目前，可重构制造技术在飞机制造领域的应用已经非常成熟，主要体现在流水线柔性化、重构装配线和柔性机器人结合应用等方面。
（2）汽车制造随着汽车制造对质、量的要求不断提高，可重构制造技术的应用也越来越广泛。
机械制造中的可重构制造系统研究
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。
大批量定制技术与可重构制造系统
Ｃｕｓｏ ｉ ａ ｉ ｎ ｅ ｈｎ ｑ ｎ ｒ ｃ ｎ ｉ ｕ ａ ｅ ｍ ａ ｆ ｃ ｕ ｉ ｇ ｓ ｓｅ ｔ ｍ ｚ ｔｏ ｔ ｃ ｉ ｕｅ ａ ｄ ｅ ｏ ｆｇ ｒ ｂｌ ｎｕ ａ ｔ ｒ ｎ ｙ ｔ ｍ
ＺＨＡＯ ｏ ｇ ｉ Ｚｈ ｎ ｍ ｎ
（ ｘ ｅ ｉ ｎａ ｅ ｔｅ ｏ ｎ ｇ ｎ ｏｌｇ ｆ Ｈｕ ｉａ ｎ ｔ ｕ ｅ ｏ ｅ ｈ ｏｏ ｙ，２ ２ ６ ｈ ｎ ） Ｅ ｐ ｒｍｅ ｔｌＣ ｎｒ ｆＤｏ ｇ ａ ｇ Ｃ ｌ ｅ ｏ ａｈ ｉＩ ｓｉ ｔ ｆＴ ｃ ｎ ｌｇ ｅ ｔ ２ ０ ９ Ｃ ｉａ
１ 大 批 量定 制 技 术
大 批 量 定 制 的生 产 模 式 是 在 系统 思 想 指 导 下 ，用
整体 优 化 的观 点 ，通 过 充 分 挖 掘 企 业 的潜 力 ，在设 计技 术 １
大批 量定 制 的开 发设 计技 术是 实现 大批 量定 制 的基 础 ，是建 立 在产 品主结 构 、零部 件 主模 型和 主文 档是 标 准化 和规 范化 的结果 ，也 是 实现产 品资源 重用 的基 础 和 实现 产 品配置 设 计和 变型 设计 的关 键 。其包 括产 品 的开 发设 计 技 术 与 过 程 的 开 发设 计 技 术 ，前 者 的 对 象 是产 品 ，后 者 的对 象则是 产 品 的制造 或装 配过 程 。大批 量定
行新 产 品 的概 念设 计 ；进 行标准 化 和规 范化 ；建 立 面 向
大批 量 定 制 是 一 种 将 基 于 相 似 性原 理 、重 用 性 原 理 和 全局 性 原 理 与应 用 实 践 相 结 合 的生 产 方 式 ，以减 少产 品 内部 多 样 化 、增 加 产 品 外 部 多 样 化 为 基 础 ，在 空 间 上对 整个 产 品族 、在 时 间 上 对产 品 全 生 命周 期 进
可重构智能制造系统的基础研究
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。
(新)可重构制造系统_
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。
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主讲:吴斌 队员：余远文、朱耀祥、谢志斌 虞春杰、姚震
什么是可重构制造？
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பைடு நூலகம்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)。
柔性”。
可重构制造的特点
4 可扩展能力
利用重新排列现有的制造系统，可以很容易的改 变生产能力。或者用可重构工作站改变生产能力 。
5 可变换能力
很容易变换现有系统、机器和控制的功能(例如： 改变主轴的物理位置)以适应新产品的要求。
可重构制造的特点
6 可诊断能力
自动读取系统检测和诊断产品缺陷的数据．并具 有分析产生这些缺陷的根本原因以及快速纠正错 误操作的能力。
可重构制造系统和柔性制造系统的区别
表一
可重构制造装备在实际中的应用
可重构制造装备凭借其突出的柔性、应用的 经济学和高效率，在航空、医疗、建筑、交通以 及能源等领域有着潜在的广泛应用。 现有的几种可重构制造装备包括：可重构夹 具、可重构模具（可重构钣金模、可重构真空成 型模）等。 1可重构夹具 在当今日常工业生产加工中，夹具的使用已 经非常普遍。但是对于相对复杂的工件的加工， 平时通用普通的台式虎口钳与三抓卡盘就有点不 适用了，必须针对工件特殊的加工要求以及几何 外形设计专用的夹具。在当今工业飞速发展的前
图1：磁流变夹具
图2：实心球夹具
图3：镙针矩阵夹具
可重构制造装备在实际中的应用
2可重构模具
在可重构模具装备领域，研究时间最长和成果最为丰硕的研究团队有 三个，他们分别是： 美国麻省理工大学的David Hardt 教授与团队；中国吉林大学李明哲教 授与团队以及英国诺丁汉大学Nabil Gindy 教授与团队。其中，麻省理 工大学和吉林大学致力于可重构板金模的研究，诺丁汉大学致力于可 重构真空成型模的研究。
可重构制造装备的必要性与优势
自18 世纪中叶工业革命以来，实作为现夹具、模 具等制造装备的单套多用一直是研究人员和企业共同 孜孜以求的目标。随着资源的日益枯竭，实施绿色制 造日益重要。可重构制造装备企业实施绿色制造的关 键技术和方法之一，越来越得到科研人员和企业的重 视。夹具和模具在用来在加工过程中夹紧和成型工件 ，对于工件的加工质量至关重要；目前工厂对于复杂 的零件的加工，基本上使用“１对１”专用夹具或模 具，这对于传统的大批量生产还不是大问题；而现代 的制造业正在向小批量、个性化和多品种发展，“１ 对１”专用夹具和模具已极其低效，也导致工具的费 用极其昂贵；由于由于可重构制造装备的柔性，可以 大量减少工具的费用，因而深受欢迎，尤其受具有高 附加值行业的欢迎．
可重构制造的发展史
发达国家从20世纪90年代中期开展了相关可重构制造的研究。 1996年，美国密执安(Michigan)大学工程研究中心(ERC)在美国国 家科学基金会(NSF)和25家公司资助下开展了有关RaMS 的研究 。 1997年，Y.Koren教授等首次正式提出RMS 的概念。 1998年，美国国家研究委员会(NRC)在《2020年制造挑战的设想 》的报告中明确地将RMS列入6大挑战与10大关键技术中，而且 RMS名列10大关键技术之首。 我国对敏捷和网络制造模式下的快速重构以及支持可重构性的制造 执行系统(MES)的研究较多，而对底层加工系统的可重构问题的 研究并不多。从1997年起，我国在国家自然科学基金和“十五 ”863计划基金资助下，对RMS 的理论及方法进行了研究，取得 了一定研究成果。一些学者将合弄(Holon)的概念应用于RMS中 ，理论研究已取得一定进展。总之，目前对RMS 还没有形成完整 清晰的理论体系。
可重构机器人
可重构制造的特点
1 可模块化
根据机器的操作功能把机器划分为能够量化
的单元。这些单元可在变化着的生产计划之间操
作和控制。
可重构机器模块
可重构主轴模块
可重构制造的特点
2 可集成化
快速集成模块的能力和精确的由一系列机构、 信息、和控制形成的接口。
3 用户定制化
相对于通常的柔性的概念，系统，机器设计的 柔性是围绕产品家族进行的。因此也被称为“用户
本次课程结束，谢谢参与！
——你理解了吗？
可重构制造系统和柔性制造系统的区别
可重构制造系统(RMS)和柔性制造系统(FMS)的 目标是不同的。FMS瞄准的是各种生产零件的增加 ，RMS瞄准的是对市场和用户需求的响应速度的提 高。RMS也是柔性的。它不同于FMS的柔性，是有限 的、更快的响应和更高生产率的柔性。 RMS和FMS的设计方式和实现途径也是不同的。 FMS的设计者利用已知的CNC机器的性能，围绕它们 设计系统。系统设计专注于确定的生产线和被加工 的零件。RMS是围绕零件家族进行设计的，是专用 机器和柔性制造的组合，是快速大规模、在制造过 程中可变换的系统，所以RMS比FMS有更高的生产率 。可以说，RMS是介于低生产率但高柔性的柔性系 统(FMS)和超高生产率但零柔性的专用生产线之间 ，实现了最优的成本效应的系统。可重构机器填补 了高生产率但零柔性的专用机器和全柔性的机器。 他们具体区别如表一所示
可重构制造装备在实际中的应用
提下，工业加工件的品种日益的区域多样化，同时加工数量 也在相应的减少。对于这样的加工件多变，加工数量不多的 情况下，分别制作相应的专用的夹具显然是非常浪费和加大 制作成本，降低企业竞争力的。可重构夹具变是解决对于不 同几何外形的零件的夹具统一的问题。如图1、图2、图3中 的夹具。其中磁流变可重构夹具利用磁流变可液来控制可重 构单元的夹紧与放松。磁流变（ MR 液）是一种变相智能流 体, 里面有很多微米和纳米大小的铁粒子悬浮在液体中。 该 材料在正常情况下是液体，加了磁场后变成半固体。