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可重构制造系统及关键技术分析(图) 来源：机电在线??发布时间：2008-4-22 15:30:19 　　导读:美国国家研究院经对世界40位专家咨询后，于1998年提出的《2020年制造业挑战预测》中把可重构制造系统列为2020年前制造业面临的十大关键技术之首，国内外学者付出了大量的精力和时间对其进行研究，但是到目前为止，可重构制造系统的理论研究虽已取得了一定的进展，但整个研究工作还没有形成完整的体系，可重构制造系统的原型尚未制造出来。可以预期，随着研究的深入和各项相关技术的发展，制造系统将会产生质的飞跃，可重构制造系统必将在许许多多企业得到推广应用。　　面对市场的千变万化，如何使制造系统快速而经济地响应市场需求的变化，是对当今制造业的一个巨大挑战。传统的机械自动化生产线具有批量生产的效益，但面对市场的变化不能快速响应;而柔性制造系统虽能缩短产品的试制和生产周期，但投资巨大，回收周期长。因此，迫切需要建立一种既具有规模生产的效益，又能快速适应动态多变的制造环境，并能充分利用现有制造资源的新型制造模式。对此，新近提出的可重构制造系统是适应这一需求的一条有效途径。　　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)。由于系统的这种可重构性，大大提高了系统的功能柔性和灵捷性。利用系统的可重构性，可以不断地调整系统的制造过程、制造功能及制造能力，及时、高效地响应市场的变化。因此，可重构性是制造系统具有可持续变化、快速响应能力所必不可少的重要特性，研究、开发和应用制造系统及其单元的可重构性是未来制造的重要关键技术。　　一、制造系统的可重构性　　制造系统的可重构性是多方面的，它应该涵盖全部制造活动和过程。现从五个方面描述制造系统的可重构性。　　1.组织可重构性　　人是制造系统的重要组成部分，因此，组织结构的可重构能力是制造系统快速响应变化的基本条件。组织结构可重构性允许企业以最恰当的方式组织和管理生产，快捷和经济地向用户交付产品。在组织范围内，可重构能力可以表现为企业内部的合作能力，以及企业间的合作能力。组织结构的可重构性支持企业间的重构和企业内部的重构。企业之间组织重构可以分为两种类型:一类是宏观经济意义上的企业集团和资产的重组与合并，以及在经营状况极端恶化时企业的解体(破产)。这种宏观的组织重构具有静态性和永久性，通常由宏观经济标准进行评价和促成;另一类是组织单元的动态和临时性组合。这种类型的组织重构支持地理上分散的企业，建立面向任务的虚拟企业以及供应网络。可重构性为组织单元提供信息导航、统一的通讯和谈判协议，使组织单元能够寻求潜在的合作伙伴，建立动态联盟。　　企业内组织重构主要考虑的是一个企业内部组织单元间的重构，它可以进一步分为某个组织单元内部的重构，以及组织单元间的重构。组织单元内的重构由自组织、自优化和自相似三个基本特征所支持。可重构结构的自相似性是指通过拥有清晰和通用的目标定位形成系统协同。某个组织单元内的人员具有个体目标，并且以最佳方式支持单元整体目标。自组织和自优化使用扩大化的框架来运作分散的单元，通过把责任直接引入单元，可达到很高程度的自组织。每个组织单元根据外部和内部的要求对结构进行重构，单元内部过程的不断演化发展产生了稳定的单元结构。　　2.业务过程可重构性　　可重构制造系统更加面向过程，并允许雇员将其工作与上游及下游的活动联系起来。具有不同层次的人可以充分地交流思想，这样，可以打破传统递阶组织结构的限制。过程可重构性对功能性活动进行分类，并且构造成定义明确的过程。可重构制造系统的运作可以分成若干业务流过程。例如，一个项目控制过程可以通过把客户订单作为一个项目来保证完成客户订单。这一过程可以从答复客户询问和提供产品报价开始，通过对不同制造阶段产生的主要成本进行评估和分派，形成产品价格信息，其主要根据是产品结构、所需人力和机器能力等数据，以及任务负荷和制造车间能力间不断地平衡。在经过若干谈判后，一旦签订了某个合同，过程就以唯一的数据源维护订单信息，允许对该信息进行一致和受控的访问。　　过程为每个订单制定一份履行计划，确定从产品设计、物料获取、零件加工、装配到产品打包等主要制造活动的进度计划。订单在各阶段的实际状态要受到仔细地监控，采取纠正措施避免发生失常情况。制造系统中业务过程的形式和背景随情况不同而异。先前运行很好的业务过程会变得过时，不再适应变化的环境。为了保持竞争力，一个企业必须对业务过程进行重构。例如，在单件小批量生产模式下，过程