文 献 综 述

一、 前言

制造企业为了降低生产成本和获取更多经济利益,曾把具有生产批量大、产品功能固定、产品成本和价格较低等特点的大批量生产(Mass porduction )作为主导生产模式。随着科学技术的不断进步、产品供应市场的日益国际化和消费需求的日趋个性化、多样化,一种由客户订单驱动,以小批量、多品种、多功能、快速交货和短的产品市场寿命等为特征的顾客化大生产( Mass customized manufactur-ing,也称大批量定制生产)模式便应运而生,制造企业需要由面向产品的生产转向面向客户的生产,由卖方市场转向买 方市场。传统制造系统显然不能适应这一形势的发展要求,需要发展一种能够通过产品 结构调整和制造系统快速重构,将定制产品的生产问题全部或部分地转化为批量生产的新型制造系统,可重构制造系统(Reconfigurable manufacturing-ing snsystem,简称RMS,也称可重组制造系统)或快速重构制造系统(Rapidly RMS,简称RRMs,也称快速重 组制造系统)就是在这样的背景下产生的。

RMS产生的直接原因是当今快速多变和难以预测的市场环境,表现在由激烈的全球 化竞争、逐步提高的客户素质和创新的工艺技术直接驱动的新产品上市速度、产品零部件、客户需求、工艺技术和政策法规等多个方面的变化,反映了经济、技术和社会之间的平衡。企业只有具有快速、有效和低成本地适应各种变化的能力才能在新的环境中生存。

20世纪90年代左右,计算机辅助设计(CAD) 的应用大大缩短了产品设计和开发时间,加快了新产品上市速度,然而现有制造系统设计方法仍以手工为,系统研制周期(Lead time,指从决定生产至实际投产间设计、建造或重构制造系统的时间)长已成为制造系统发展的瓶颈,缩短系统斜升时间( Ramp up-time,指新建或重构后的制造系统运行开始后达到规划或设计规质量、运转时间和成本的过渡时间)是系统重构成功的关键。系统研制周期的缩短可通过对其模块化的构件进行快速设计和对已有制造系统进行重构来实现。

发达国家从20世纪90年代中期开展了相关研究。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2家公司资助下开展了有关RMS的研究。1997年,丫.Koren教授等首次正式提出RMS的概念。美国国家研究委员会(NRC)于1998年在《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1 9 9 7年起,我国在国家自然科学基金和”十五”8 6 3计基金资助下,对R M S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( H o lon ) 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。

二、工业4.0的含义和带来的改变

”工业 4.0” （Industry 4.0）是德国政府《高技术战略 2020》确定的十大未来项目之一，并已上升为国家战略，旨在支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新。德国政府提出”工业 4.0”战略，并在 2013年4 月的汉诺威工业博览会上正式推出，其目的是为了提高德国工业的竞争力，在新一轮工业革命中占领先机。该战略已经得到德国科研机构和产业界的广泛认同，弗劳恩霍夫协会将在其下属6 ~ 7 个生产领域的研究所引入工业 4.0 概念，西门子公司已经开始将这一概念引入其工业软件开发和生产控制系统。