现代制造系统（v4.1）5B 可重构制造系统.ppt

现代制造系统
第5章柔性与可重构制造系统(2)
东北大学秦皇岛分校黄亮
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回顾上一节:
刚性制造系统(dedicated manufacturing system,DMS)
产品种类和工艺路线单一,
生产效率高,成本低,
但缺少柔性,市场需求变法时重构成本高。
柔性制造系统(flexible manufacturing system,FMS)
设备具有复合加工能力,
不需重构就能同时处理多种不同类型的产品,
通过高技术保持高生产效率,
技术要求高,实现成本较高。
第5章柔性与可重构制造系统
柔性制造系统
可重构制造系统
大规模定制
其它相关理论与方法
可重构制造系统
刚性制造系统:成本低,但缺乏柔性;
柔性制造系统:有柔性,但成本高。
有没有折中的方案?
新发展:可重构制造系统(reconfigurable manufacturing system,RMS):
一个重构周期内是刚性制造系统,
通过定期重构实现柔性生产能力。
兼顾前面两者的优点,因平衡而优胜。
成本:FMS > RMS > DMS;
柔性:FMS > RMS > DMS。
可重构制造系统的发展历程:
可重构制造系统的思想源于产品的模块化设计;
1916年,汽车发动机的元件中出现了模块元件;
1977年,日本在开发FMS时引入“模块结构”概念;
1991年,福特公司提出了模块化轿车的概念;
但都没有形成完整的理论体系。
直到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(NSF)和25家公司的资助下开展有关可重构制造系统的研究。
可重构制造系统的发展历程:
1997年,密执安大学的Y. Koren和U. Heisel等人首次正式提出可重构制造系统的概念。
1998年,美国国家研究委员会(NRC)将可重构制造系统列入《2020年制造挑战的设想》中的10大关键技术,而且位列10大关键技术之首。
同时期,可重构制造系统进入美国在下一代制造理论和应用开发研究计划中,由政府和企业出资3080万美元开展了五年期的的研究开发,目标是开发和建造一种由可重构制造系统构成的可进化工厂。
可重构制造系统的发展历程:
1997年起,我国在国家自然科学基金和863计划基金资助下,将可重构制造系统的理论及方法进行了研究,取得了一定研究成果。例如:
清华大学与北京机床研究所合作研究了快速可重构制造系统的科学原理和建模;
中科院沈阳自动化所研究了重构理论与方法;
华中科技大学研究了可重构制造系统资源;
南京航空航天大学研究了可重构制造机床;
等等。
可重构制造系统的基本概念:
重构周期(reconfigure cycle):
柔性制造系统随时可调整,可重构制造系统一段时间重构一次。重构的间隔时间称为重构周期。
构型(configuration):
可重构制造系统在一个重构周期内稳定保持一套生产配置方案,称为系统的一个构型。
斜升时间(rump-up time):
由于重构会影响生产,可重构制造系统重构后总是需要一段时间回复到最佳状态。斜升时间指可重构制造系统运行开始后达到规划或设计规定的效率、质量、成本的过渡时间。
可重构制造系统的应用层次:
可重构制造系统的定义尚未统一,因此所指范围较广,主要包括
(1)单元级RMS:主要研究可重构产品,如可重构机床、可重构机器人等;
(2)车间级RMS:主要研究逻辑重构方法,类似于成组技术,也称为快速重组制造;
(3)企业级RMS:研究网络化的企业组织结构、分形企业、业务流程重组等;
(4)跨企业RMS:研究企业动态联盟、敏捷制造系统等。
(1)单元级可重构制造系统
主要研究可重构加工、装配、搬运和装夹设备。