可重构架构是什么意思 可重构系统

RMS的定义

由制造系统及其可重构性的层次性，可给出在不同层次上具有不同内涵的RMS 的定义。在加工作业层，RMS 是一种由可重构设备及调度控制软件等构成的可重构加工系统(Reconfigurable ma—chining system)t 1， 可重构加工系统与相应的物流及控制系统构成狭义RMS；在企业层，RMS是一种包含企业组织、产品、过程和加工系统、物流系

统、控制系统重构等多个方面的广义可变制造系统，其构件不只局限在机床和调度控制软件上，种类、结构和性质更加庞大和复杂化：在企业以外层，RMS 是一种基于计算机广域网络和敏捷制造的快速响应制造系统(Rapidly responsive manufacturing system)。以上不同层次上的RMS 具有相同的英文缩写，但其内容、内涵及范围是不同的。特别指出，这里研究的PJVIS是指狭义PJVIS。目前还没有准确和确定的PJVIS 的定义，具有代表性的两种定义如下所述。

(1)定义l PJVIS是一种为快速调整在一个零件族内的生产能力和生产功能以响应市场或客户需求的突然变化，而在初始就设计成的可快速改变结构、硬件与软件构件的制造系统。该定义是由Y Ko啪教授等于1999年在国际生产工程研究学会(cmP)年会上提出的。其特点是：①将加工对象限定在按成组分类的一个零件族内。② 强调重构是由生产能力和生产功能的变化驱动的。③ 要求在可重构机床(Re—configurable machine tool，简称RMT)的基础上进行重构。

(2)定义2 RMS是一种能够按市场需求变化和系统规划与设计的规定， 以重排(重新组态)、重复利用和更新系统组态或子系统的方式，实现低的重构成本、短的系统研制周期和斜升时间、高的质量和投资效益，快速调整制造过程、生产功能和生产能力的可变制造系统。该定义是由罗振璧等于2000年对定义l进行修订的基础上提出的。其特点是：①将加工对象定义在系统规划与设计的范围内。②强调重构是由生产过程(工艺)、生产功能和生产能力的变化驱动的。③将重构层次由设备级扩展到系统级。

笔者在上述定义基础上，对RMS定义为：RMS是一种对市场需求变化具有快速响应能力的可重新构形的可变制造系统，该系统能够基于现有自身系统在系统规划与设计规定的范围内，通过系统构件自身变化和数量增减以及构件间联系变化等方式动态地改变其构形，从而达到根据发生的变化调整生产过程、生产功能和生产能力，实现短的系统研制周期和斜升时间、低的重构成本、高的加工质量和经济效益；能够对多个零件族提供定制柔性， 同时提供开放性结构。

RMS与其他制造系统的比较
RMS 既具有刚性制造系统(Dedicated malltl—facturing system，简称DMS，也称专用制造系统1的特性，又具有柔性制造系统(FMS)的特性，其经济性优势可以通过减少FMS的多余生产能力和(或)生产功能得到实现，一个构形的运行像一个DMS在运行。以下对这三种制造系统进行比较。
2．1 基本构架比较
当加工由m 个零件族和每个零件族中有n种不同零件构成的一批零件时，若用DMS加工， 则需设计m n条生产线，加工每一种零件需设计l条与该种零件对应的固定式专用生产线；若用FMS加工，则需设计m 条生产线，加工每一族零件需设计l条与该族零件对应的固定式通用生产线；若用RMS加工，则可设计l条生产线，即加工多族零件只需设计l条可重构生产线。可见RMS在提高制造资源利用率、节省空间和实施混流生产方面具有不可比拟的优越性。
2．2 设计及建造原理比较
DMS 是专门针对某一种零件而不是基于变化的生命周期设计的，不具有缩放性和变化性，无法适应市场需求发生的变化。从理论上讲，设计为由多轴CNC机床且以并行作业方式组成的FMS可以适应这种变化，然而据一项调查显示，FMS并没有得到广泛使用，很多购买了FMS 的企业制造商对FMS并不满意，主要原因是FMS的高成本、高投入和高价格。组成FMS的CNC机床并不是针对某一种零件而设计的，而且在企业制造商选择机床以及制定适应机床和零件的工艺计划之前，CNC机床就被设计和建造好了，机床制造商并不知道具体的生产应用，设计和建造的机床和FMS嵌入了各种可能的生产功能，这样就造成冗余生产功能的浪费、购买价格和投入成本的增高。FMS基于以下假设应能达到最高的柔性：① 能够加工任何零件。② 能够加工以任意混合比组成的一批不同零件。③能够以任意作业顺序进行加工。若要实现以上三个条件，则需要大大增加成本，因为只有投入足够成本才有可能实现FMS所需的并行系统结构，该结构利用高功率、通用多轴CNC 机床，而且这种机床需配备有大容量刀具库和多套刀具。故因巨大投入成本所限，现有FMS的柔性均是有限的，进一步提高制造系统柔性的方法应是通过实施RMS而不是通过FMS来实现。RMS基于多个零件族进行设计，对零件族中所有种类的零件提供定制柔性，而且构建了具有可调整性的结构， 在系统层次上通过调整设备、改变作业计划和控制信息进行重构，在设备层次上通过调整设备构件(如改变机床的硬件和控制软件)进行重构。
  DMS 具有很高的生产能力和有限的生产功能，而且其生产能力和生产功能均在系统设计阶段就被确定好了，是不可更改的。DMS最为突出的
优点是在生产单一或少数类型的零件和处于供不应求的市场环境时表现出高效能、低成本；但缺点是随着饱和市场的形成和全球市场竞争的加剧，虽然在加工作业时其生产功能能够得到最大程度的利用，但生产能力只有一部分得到发挥，在很多时间中处于闲置不用状态，这样就会造成生产能力一定甚至很大程度的损失。FMS 基于所有可用柔性和功能而构建， 具有多功能、高效能和低成本的特点，但这些特点的充分发挥和实现基于有限生产能力的实现。FMS往往是一种根据市场预测或针对一定用户， 按照一族零件(产品)预先设计好的，适合限于一个零件族内多种零件类型且具有固定生产功能的制造系统，其显著特点是“先设计后使用”。然而在实际使用中，FMS 虽然能够在限定零件范围内进行一定程度的变化，但由于市场的多变性以及客户对产品要求的不确定性等，FMS 中大量可用生产能力得不到充分利用，即使在产品生命周期初期和末期之间的市场饱和期，其生产能力也不一定能够得到充分利用， 而且预先设计好的一些甚至很多生产功能往往不能满足变化的要求。结果会造成系统生产能力和生产功能的浪费，产生资金闲置， 最终导致大量投入资本的浪费。一项关于汽车组件生产企业的研究报告显示，这家企业的可用生产线的平均利用率仅为53％。RMS可弥补DMS和FMS的不足， 因为它的生产能力和生产功能可按需来增加、减少和调整。在一般情况下，RMS 的生产能力和生产功能介于DMS和FMS之间，在DMS和FMS间可产生多种类型的RMS。RMS产生的具体构形取决于其各个构件的“重构粒度”(指由各个构件的可重构性程度而决定的整个系统的可重构性程度)，不同重构粒度产生的不同构形可看作是从DMS(通过降低生产能力和增加生产功能进行调整)或FMS(通过提高生产能力和减少生产功能进行调整)演化(进化)而来的。例如，在设计一个RMS时，可将CNC 机床作为RMS 的基本模块，这就需要现有FMS低成本、高效率地通过可进行模块化作业的CNC 机床进行演化， 该CNC 机床应配置有保证统一产品加工质量的在线测量系统；也可将组成CNC 机床的构件作为RMS 的基本模块，这就需要从DMS向RMS演化，需要使用模块化的机床构件和拥有高带宽通信能力的分布式控制器。RMS还可以超出FMS限定的范围— — 产品族分界线(这里假设FMS 的加工范围限于一族零件)在不同零件族内演化。在RMS的设计和构建阶段，没有将其设计、规定和物理地限定为具有确定的生产能力和生产功能；在使用前，可以按照生产能力和生产功能在规划与设计规定的范围内进行调整和重构；在使用时，其具体构形己被确定，并且对应一定的生产能力和生产功能； 在使用后，可对其进行快速拆卸。