六先進制造技術AMT

第6章先進制造技術AMT目前對先進制造技術尚沒有一個明確的、公認的定義,經(jīng)過近年來對發(fā)展先進制造技術方面開展的工作，通過對其特征的分析研究,可以認為：先進制造技術是傳統(tǒng)制造技術不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源、和現(xiàn)代管理技術的成果，并將其綜合應用于產(chǎn)品設計、加工、檢測、管理、銷售、使用、服務的機械制造全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高對動態(tài)多變的市場的適應能力和競爭能力的制造技術的總稱。一般包括三個領域：先進制造工藝技術、制造自動化技術、先進制造模式。6.1先進制造工藝技術先進制造工藝技術是先進制造技術的核心和基礎，其內(nèi)容可按先進成形加工技術、現(xiàn)代表面工程技術和先進制造加工技術體系來分類，這里只介紹先進制造加工技術，主要包括:特種加工、超精密加工、微機械制造、超高速切削、快速原形制造技術。6。1。1特種加工特種加工是將電、磁、聲、光、熱等物理及化學能量或其組合或與機械能組合,對材料進行加工。其主要特點為:=1\*GB3①工具材料的硬度可以大大低于工件材料的硬度，可以加工各種高強度、高硬度、高韌性高脆性的金屬和非金屬材料的加工；=2\*GB3②可直接利用電能、電化學能、聲能或光能等能量對材料進行加工，加工過程中不存在明顯的機械力，工件很少產(chǎn)生機械變形和熱變形，有助于提高工件的加工精度和表面質(zhì)量;=3\＊GB3③改變了傳統(tǒng)的工藝觀念(如工件淬硬后只能磨削），對結(jié)構(gòu)工藝性重新評價，對傳統(tǒng)切削加工方法的拓寬.=4\＊GB3④各種加工方法都可以有選擇地復合成新的工藝方法。特種加工適用于各種難切削材料、有特殊要求的、精密的、復雜零件表面的加工。特種加工一般按能量形式和作用原理進行如下分類：=1\*GB3①電能與熱能作用方式有：電火花成形與穿孔加工(EDM）、電火花線切割加工（WEDM）、電子束加工（EBM）和等離子體加工(PAM）；=2\＊GB3②電能與化學能作用方式有:電解加工（ECM）、電鑄加工（ECM）和刷鍍加工；=3\*GB3③電化學能與機械能作用方式有：電解磨削（ECG)、電解珩磨（ECH）；=4\＊GB3④聲能與機械能作用方式有:超聲波加工(USM）;=5\*GB3⑤光能與熱能作用方式有:激光加工（LBM）；=6\*GB3⑥電能與機械能作用方式有:離子束加工（IM）;=7\*GB3⑦液流能與機械能作用方式有：水射流切割(WJC）、磨料水噴射加工（AWJC）和擠壓珩磨（AFH）.此外還有一些屬于表面工藝，如電解拋光、化學拋光、電火花表面強化、鍍覆、離子束注入滲雜等。例如近年來發(fā)展應用很快的水噴射加工即為一種特種加工方式.水噴射加工裝置由下列部分組成（如圖6.1所示）：1）超高壓水射流發(fā)生器

它包括盛液箱、使脈動的液壓趨于平穩(wěn)的儲液罐、液壓泵、增壓器、液壓站和調(diào)節(jié)壓力的控制器.

2)磨料混合和液流處理

它包括磨料倉、磨料與高壓水的混合器、渦旋分離式磨料過濾器、以及噴射加工后回流液中雜質(zhì)和油脂的清濾裝置。3）噴嘴

噴嘴的材料有人造金剛石、藍寶石、淬火鋼等，噴口孔徑為0。075～0。4mm，噴口至工件距離為2。5~50mm,常用的距離為3mm。采用金剛石噴嘴的壽命一般約200h.4）數(shù)控的三維切割機床

具有三軸聯(lián)動功能，一般其定位精度≤0.2mm,重復定位精度≤±0.05mm。

5）外圍設備

包括成型切割加工的CAD/CAM系統(tǒng)和全封閉防護罩等。圖6.1水噴射加工裝置示意圖1—帶過濾器的水箱2—水泵3—貯液蓄能器4-控制器5—閥6—藍寶石噴嘴7—射流束8—工件9—排水口10—壓射距離11—液壓系統(tǒng)12—增壓器水噴射加工的工藝參數(shù)一般壓力為70～400Mpa、流速300~900m/s、流量2.5～7。5L/min、噴射力45~135N、磨料耗量0。2kg/min、功率10～40kW.水噴射可以加工金屬、非金屬（石材、玻璃）、木材與紙制品、塑料制品、織物與革制品等.切削的切縫寬度約0。5mm，切出表面的粗糙度值Ra12.5μm，切割精度達±0.05mm。水噴射可以加工金屬、非金屬(石材、玻璃）、木材與紙制品、塑料制品、織物與革制品等。切削的切縫寬度約0。5mm，切出表面的粗糙度值Ra12.5μm，切割精度達±0。05mm。水噴射可以加工金屬、非金屬(石材、玻璃）、木材與紙制品、塑料制品、織物與革制品等。切削的切縫寬度約0。5mm,切出表面的粗糙度值Ra12.5μm，切割精度達±0.05mm。6.1.2超精密加工超精密加工技術是一個國家制造工業(yè)水平的重要標志。軍用和民用方面的尖端技術產(chǎn)品的產(chǎn)生離不開超精密加工技術.超精密加工是相對于精密加工而言的，與科學技術水平的發(fā)展有關。目前精密加工的精度為10～0。1μm，表面粗糙度值為Ra0。3~0。03μm，如金剛車、金剛鏜、研磨、珩磨、超精加工、砂帶磨削、鏡面磨削和冷壓加工等。適用于精密機床、精密測量儀器等產(chǎn)品中關鍵零件的加工,如精密絲杠、精密齒輪、精密蝸輪、精密導軌、精密軸承等。超精密加工的精度為0.1～0。01μm，表面粗糙度值為Ra0。03～0。05μm，如金剛石刀具超精密切削、超精密磨削研磨、超精密特種加工和復合加工等。適用于各種鏡面、精密元件、計量標準元件、大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的制造.納米加工的精度高于10-3μm(1nm）,表面粗糙度值Ra小于0。005μm,其加工方法與傳統(tǒng)的切削、磨削有很大不同，而是諸如原子、分子單位加工等方法，所以利用光子、電子、離子加工是納米加工的主要方向和主要加工方法。實現(xiàn)超精密加工的主要技術條件如下：（1）超精密機床超精密機床是實現(xiàn)超精密切削的首要條件,它在結(jié)構(gòu)原理、精度要求、熱平衡及抗振性能方面與普通機床相比有許多特殊要求。例如，軸承采用如空氣軸承類型的精密軸承；微量進給的裝置通常采用彈性變形、熱變形或壓電晶體變形等機構(gòu)實現(xiàn)；采用空氣靜壓或液體靜壓導軌提高直線運動精度；采用在線檢測，反饋控制技術來提高主軸的回轉(zhuǎn)精度和工作臺的移動或轉(zhuǎn)動精度；支承件可以采用合成花崗石。（2）超精密加工刀具金剛石刀具的幾何參數(shù)和刃磨質(zhì)量,磨料、砂輪和砂帶的型號、規(guī)格和種類，都必須根據(jù)被加工材料的要求進行選擇。(3）檢測和誤差補償超精密加工需要與相應的測量技術配合,現(xiàn)已發(fā)展非接觸式測量方法并研究原子級精度的測量技術.精密加工中的測量包括機床超精密部件運動精度的檢測和加工精度的直接檢測,要達到最高精度還需要使用在線檢測和誤差補償。（4）超穩(wěn)定的加工環(huán)境超穩(wěn)定環(huán)境主要包括恒溫、防振、超凈和恒濕四個方面。超精密加工必須在嚴密的恒溫條件下進行，溫度變化應小于（土0.1～0。01）℃。超精機床一般除用防振溝和很大的地基外，還都使用空氣彈簧隔振.對超精密加工車間潔凈度要求每立方英尺的空氣中直徑大于0。3μm以上的塵埃數(shù)應小于l00個.6。1。3微機械制造微機械(也稱微型機電系統(tǒng)）按外形尺寸特征，微機械可分為1～100mm的微小型機械，10μm～1mm的微機械，以及10nm~l0μm的納米機械。本世紀60年代以來，微電子技術滲透到機械工程的各個領域,大大促進機械裝備向微小型化方向發(fā)展。微機械由于具有能夠在狹小空間內(nèi)進行作業(yè)而又不擾亂工作環(huán)境和對象的特點，在航空航天、精密儀器、生物醫(yī)療等領域有著廣闊的應用潛力，并成為納米技術研究的重要手段，因而受到各國的高度重視，被列為21世紀關鍵技術之首。目前已有大量的微型機械或微型系統(tǒng)被研制出來，例如:尖端直徑為5μm的微型鑷子可以夾起一個紅血球；尺寸為7mm×7mm×2mm的微型泵流量可達250μl／min;長2。4mm、高8mm的直升飛機；10mm高的機器人；能開動的3mm大小的汽車；哈爾濱工業(yè)大學研制出了電致伸縮陶瓷驅(qū)動的二自由度微型機器人，其位移范圍為l0μm×l0μm，位移分辨率為0.01μm;清華大學開展并研制出了微電動機、多晶硅粱結(jié)構(gòu)、微泵與閥。微細加工的出現(xiàn)和發(fā)展最早是與大規(guī)模集成電路密切相關的，微細加工對微電子工業(yè)而言就是一種加工尺度從微米到納米級的制造微小尺寸元器件或薄膜圖形的先進制造技術。目前微型機械的制造主要采用基于半導體工藝的硅微細加工技術,如摻雜（包括擴散摻雜和離子注入摻雜）、光刻(包括接觸光刻、接近光刻和投影光刻）和腐蝕技術（包括化學濕法和干法腐蝕)等。80年代中期以后又出現(xiàn)LIGA（光刻電鑄）加工、準LIGA加工、超微細機械加工、微細電火花加工、等離子體加工、激光加工、離子束加工、電子束加工及鍵合技術（如硅—玻璃鍵合、硅—硅鍵合）等。同時微細加工發(fā)展離不開微型機械測試技術的發(fā)展,掃描隧道顯微鏡(STM）、原子力顯微鏡（AFM)等先進測試儀器的出現(xiàn)大大促進了微細機械制造技術的進步。6。1。4超高速切削超高速切削是近年來發(fā)展起來的一種集高效、優(yōu)質(zhì)和低耗于一身的先進制造工藝技術。超高速切削是指采用超硬材料刀具和能可靠地實現(xiàn)高速運動的高精度、高自動化、高柔性的制造設備,以極大地提高切削速度來達到提高材料切除率和加工質(zhì)量的現(xiàn)代制造加工技術。其顯著標志是使被加工塑性金屬材料在切除過程中的剪切滑移速度達到或超過某一域限值,開始趨向最佳切除條件，是被加工材料切除所消耗的能量、切削力、刀具磨損、加工表面質(zhì)量等明顯優(yōu)于傳統(tǒng)切削，而加工效率則大大高于傳統(tǒng)切削.對于不同加工方法和不同加工材料，超高速切削的切削速度各不相同.通常認為超高速切削各種材料的切削速度范圍為：鑄鐵達900～5000m／min；鋼為600～3000m／min；鋁合金為2000~7500m／min。就加工工種來說，超高速切削的車削速度700～7000m／min；銑削速度300～6000m／min；鉆削為200～ll00m／min；磨削為150m／s以上。超高速切削用刀具材料要求強度高、耐熱性能好。常用的刀具材料有:帶涂層的硬質(zhì)合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼(CBN）或聚晶金剛石(PCD）刀具。試驗表明,在同等情況下，其壽命往往比常規(guī)速度下的刀具壽命還要長。選用刀具角度推薦為：加工鋁合金，前角12°~15°,后角13°~15°；加工鋼前角0°~5°、后角12°～15°；加工鑄鐵，前角0°、后角12°等。超高速機床是實現(xiàn)超高速切削的前提條件和關鍵因素。超高速切削對機床的主要要求如下：=1\＊GB3①高速主軸是高速切削的首要條件，電主軸是高速主軸單元的理想結(jié)構(gòu)。其主軸的變速范圍完全由變頻調(diào)速交流主軸電動機來實現(xiàn),并使電動機和機床主軸合二為一，因而結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕、慣性小、響應特性好,并可避免振動與噪聲.軸承可采用高速陶瓷滾動軸承和磁浮軸承。高速陶瓷滾動軸承采用了小直徑滾珠及氮化硅陶瓷（Si3N4）材料做滾珠。氮化硅陶瓷的密度只有軸承鋼的40%，熱膨脹系數(shù)是其25％。彈性模量則是軸承鋼的1。5倍.磁浮軸承是利用電磁力將主軸無機械接觸、無潤滑地懸浮起來的一種新型智能化軸承.磁浮軸承結(jié)構(gòu)簡化、壽命很長、能耗很小、無振動、無噪聲、溫升小、熱變形小，可在真空或有腐蝕介質(zhì)的環(huán)境中工作，工作可靠。其轉(zhuǎn)子線速度可高達200m／s,回轉(zhuǎn)精度高達0。2um。=2\*GB3②快速反應的數(shù)控伺服系統(tǒng)和進給部件，采用多頭螺紋行星滾柱絲桿代替目前的滾珠絲桿，或采用直線伺服電動機。目前，高速加工中心工作臺的進給量己高達20～30m／min，快速空程速度高達40～60m／mim，加速度達3～10g。=3\*GB3③采用高壓大流量噴射冷卻系統(tǒng)。=4\*GB3④有一個“三剛”（靜剛度、動剛度、熱剛度）特性都很好的機床支承件，如用聚合物混凝土，即“人造花崗巖”制成的超高速機床的床身或立柱。其阻尼特性比鑄鐵高7~l0倍數(shù)，而密度只有鑄鐵的l／3.超高速切削目前主要用于以下幾個領域：（1）大批量生產(chǎn)領域如汽車工業(yè)，鑄鐵、鑄鋁的汽車零件都可采用超高速切削。用氮化硅陶瓷刀具和CBN刀具超高速銑削和鏜削鑄鐵鐵缸體。（2)加工工件本身剛度不足的領域如航空航天工業(yè)產(chǎn)品或其它某些產(chǎn)品，采用超高速切削工藝所銑削的工件薄壁厚度僅為1mm。(3)加工復雜曲面如模具、工具制造.模具加工采用高速數(shù)控加工銑床。銑模具的型腔型芯部分，由于切削速度和進給速度很高，可利用多切削幾刀的方法達到殘留刀痕為最小，可以一次達到精加工水平，大大縮短了模具制造周期。（4）飛機制造工業(yè)中的輕合金零件特別適合采用超高速切削，這些零件往往用“整體制造法”制造，即在整塊毛坯上切削大量材料，形成高精度的鋁合金或鈦合金的復雜構(gòu)件.在占用大量的切削工時，采用高速切削有顯著效益，比傳統(tǒng)加工工藝提高工效3倍。(5）超精密微細切削加工領域日本的FANUC公司和電氣通信大學合作研制了一種超精密銑床，其主軸轉(zhuǎn)速達55000rpm，可用切削方法實現(xiàn)自由曲面的微細加工，據(jù)稱,其生產(chǎn)率和相對精度均為目前光刻技術領域中的微細加工所不及。（6）纖維增強塑料是機械工業(yè)常用的新型復合材料,分碳素纖維和玻璃纖維兩大類，切削這種材料時，纖維對刀具有十分嚴重的刻劃作用，刀具很容易磨損.當用金剛石刀具對這種材料進行超高速切削時，上述問題都可避免，加工精度和效率將明顯提高。6.1。5快速原形制造技術（RPM）RPM技術是一種快速產(chǎn)品開發(fā)和制造的技術，利用光、電、熱等手段，通過固化、燒結(jié)、粘結(jié)、熔結(jié)等方式，將材料逐層或逐點堆積，形成所需的制件。它綜合應用CAD／CAM技術、數(shù)據(jù)處理技術、測試傳感技術、激光技術等多種機械電子技術，材料技術和計算機技術，在航空航天、機械、汽車、電子、醫(yī)療等領域得到了廣泛應用。用于產(chǎn)品開發(fā)中的設計評價、功能驗證、可制造性和可裝配性檢驗、非功能性樣品制作、快速模具制造、快速制造金屬型零件以及快速反求工程等。RPM技術主要方法有：1）光固化法（SL)使用液態(tài)光敏樹脂為成型材料,計算機控制光束按零件的分層截面信息逐點掃描樹脂表面,使樹脂薄層產(chǎn)生光聚合反應而硬化，形成零件的一個薄層（圖6.2)。接著，工作臺下移一層，再次掃描,又在原固化層上產(chǎn)生新的一個薄層,如此反復，直至零件制造完畢。圖6。2光固化法成形原理2）迭層法（LOM）在基板上鋪一層箔材(如箔紙），計算機控制CO2激光器按分層信息切出輪廓，并將多余部分切成碎片去除，然后再鋪一層箔材，用熱輥輾壓，粘結(jié)在前一層上,再用激光器切割該層形狀。如此反復，直至加工完畢(圖6。3）。圖6。3迭層法成形原理3）燒結(jié)法（SLS）將粉末材料（塑料、金屬粉、蠟粉等）預熱，用輥子鋪平,計算機控制CO2激光器按分層信息有選擇地燒結(jié)粉末材料（圖6.4），一層完成后再重復作下一層燒結(jié)，直至零件成形,最后去掉多余粉末。圖6.4燒結(jié)法成形原理4）熔融沉積法（FDM）成形過程中噴頭噴出的熔融材料（ABS、尼龍或石蠟等）在工作臺帶動下，按截面形狀鋪在底版上,逐層加工，直至零件加工完畢（圖6。5）。圖6.5熔融沉積法燒結(jié)法成形原理6。2制造自動化技術當今機械產(chǎn)品市場競爭激烈，是制造業(yè)自動化發(fā)展的直接動因.制造自動化技術是先進制造技術的重要組成部分，它促使制造業(yè)由勞動密集型轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g密集型和信息知識密集型產(chǎn)業(yè),它不僅節(jié)省了大量的勞動力,改善了人們的勞動條件,更主要目的是提高了制造業(yè)的競爭能力.其發(fā)展將是以柔性化、集成化、敏捷化、智能化、虛擬化、全球化的特征來滿足市場快速變化的需求,它是21世紀先進制造技術中的一個最活躍的環(huán)節(jié)。6。2.1CNC技術(ComputerNumericalControl）數(shù)控技術是指用數(shù)字化信號(記錄在媒介上的數(shù)字信息及數(shù)字指令）對設備運行及其加工過程進行控制的一種自動化技術。如果一臺設備（如切削機床、鍛壓機械、切割機、繪圖機等）實現(xiàn)其自動工作的命令是以數(shù)字形式來描述的，則稱其為數(shù)控設備。傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)的核心數(shù)字控制裝置,是由各種邏輯元件、記憶元件組成的隨機邏輯電路,是采用固定接線的硬件結(jié)構(gòu)，數(shù)控功能是由硬件來實現(xiàn)的，這類數(shù)控系統(tǒng)稱之為硬件數(shù)控，也稱為NC數(shù)控系統(tǒng)。隨著半導體技術、計算機技術的發(fā)展,微處理器和微型計算機功能增強，價格下降，數(shù)字控制裝置已發(fā)展成為計算機數(shù)字控制裝置，即所謂的CNC裝置，它由軟件來實現(xiàn)部分或全部數(shù)控功能.這類數(shù)控系統(tǒng)稱之為軟件數(shù)控，也稱為CNC數(shù)控系統(tǒng)。CNC系統(tǒng)是由程序、輸入輸出設備、計算機數(shù)字控制裝置、可編程控制器（PLC）、主軸控制單元及速度控制單元等部分組成,如圖6.6所示。圖6.6CNC系統(tǒng)的組成框圖現(xiàn)代CNC系統(tǒng)往往包含一臺微型計算機或多微處理機體系結(jié)構(gòu)，它們都具有高度柔性、邏輯控制、幾何數(shù)據(jù)處理以及程序的執(zhí)行由CPU統(tǒng)一管理。CNC系統(tǒng)主要的特點有：=1\＊GB3①由于微型計算機應用，減少了硬件,增加設備的可靠性;=2\*GB3②不依賴于硬件而獨立使用，可用于不同種類的機床；=3\*GB3③改變控制功能比較容易；=4\*GB3④后置處理以軟件方式實施；=5\*GB3⑤編碼轉(zhuǎn)換器允許采用不同編碼的數(shù)控程序(EIA或ISO編碼）；=6\*GB3⑥插補程序使零件編程變得簡便；=7\＊GB3⑦可以監(jiān)測和修正刀具磨損；=8\＊GB3⑧CNC系統(tǒng)與用戶界面友好。計算機數(shù)控技術是機械、電子、自動控制理論、計算機和檢測技術密切結(jié)合的機電一體化高新技術,是實現(xiàn)制造過程自動化的基礎，是自動化柔性系統(tǒng)的核心。計算機數(shù)控技術發(fā)展趨勢：向高速化、高精度化、多功能化、多軸控制、智能化、模塊化、小型化及開放式結(jié)構(gòu)方向發(fā)展。以32位CPU為核心的CNC系統(tǒng)具有極快的數(shù)值處理能力，能同時實現(xiàn)幾個過程的閉環(huán)控制以及完成高階計算任務,其應用使得數(shù)控系統(tǒng)的輸入、譯碼、計算、輸出等環(huán)節(jié)都是在高速下完成，并可提高CNC系統(tǒng)的分辨率及實現(xiàn)連續(xù)小程序段的高速、高精度加工.現(xiàn)代CNC系統(tǒng)具有多種監(jiān)控、檢測及補償功能，很強的通信功能、自診斷功能，具有豐富的圖形功能和自動程序設計功能,便于實現(xiàn)人機對話及高級故障診斷技術。CNC系統(tǒng)為用戶提供了強大的聯(lián)網(wǎng)能力，便于數(shù)控編程、加工一體化及柔性自動化系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng),擴大數(shù)控系統(tǒng)的應用范圍?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)所控制的軸已達24軸，聯(lián)動軸數(shù)達6軸?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)智能化的發(fā)展，目前主要體現(xiàn)在以下一些方面：工件自動檢測，自動定心、刀具破損檢測及自動更換備用刀具;刀具壽命及刀具收存情況管理；負載監(jiān)控;數(shù)控管理;維修管理；采用前饋控制實時補償矢動量的功能；依據(jù)加工時的熱變形，對滾珠絲杠等的伸縮進行實時補償?？偩€式、模塊化結(jié)構(gòu)的CNC裝置，采用多微處理機,多主總線體系結(jié)構(gòu)。模塊化有利于用戶的需要，可構(gòu)成最大或最小系統(tǒng)。對于技術功能和接口方面的柔性是由結(jié)構(gòu)式軟件模塊來保證的.標準化硬件模塊和專用的可規(guī)劃軟件模塊的發(fā)展趨勢己擴大到驅(qū)動裝置、控制和驅(qū)動之間數(shù)字化匹配領域。德國的SINUMERIK840D系統(tǒng),主控組件選用386DX或486DX，具有1～4個通道,可實現(xiàn)直線與圓弧、螺旋線、5軸螺旋線、圓柱及樣條插補等功能，并有多種校正及補償功能，體積僅為50mm×316mm×207mm。新一代數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)向開放式系統(tǒng)發(fā)展。CNC制造商、系統(tǒng)集成者、用戶都希望“開放式的控制器”，能夠自由地選擇CNC裝置、驅(qū)動裝置、伺服電動機、應用軟件等數(shù)控系統(tǒng)的各個構(gòu)成要素，并能采用規(guī)范的、簡便的方法將這些構(gòu)成要素組合起來.6。2.2工業(yè)機器人IR（IndustrialRobot)工業(yè)機器人是整個制造系統(tǒng)自動化的關鍵環(huán)節(jié)之一,是機電一體化的高技術產(chǎn)物。工業(yè)機器人是一種可以搬運物料、零件、工具或完成多種操作功能的專用機械裝置；由計算機控制，是無人參與的自主自動化控制系統(tǒng)；它是可編程、具有柔性的自動化系統(tǒng),可以允許進行人機聯(lián)系。工業(yè)機器人一般由執(zhí)行機構(gòu)、控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)三部分組成，如圖6。7所示。圖6。7工業(yè)機器人組成1-執(zhí)行機構(gòu)2—控制系統(tǒng)3-驅(qū)動系統(tǒng)（1）執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)是一種具有和人手臂相似的動作功能，可在空間抓放物體或執(zhí)行其他操作的機械裝置,通常包括機座、手臂、手腕和末端執(zhí)行器。機座是工業(yè)機器人的基礎部件,并承受相應的載荷,機座分為固定式和移動式兩類。手腕是聯(lián)接手臂與末端執(zhí)行器的部件，用以調(diào)整末端執(zhí)行器的方位和姿態(tài)。手臂是支承手腕和末端執(zhí)行器的部件。它由動力關節(jié)和連桿組成,用來改變末端執(zhí)行器的空間位置.末端執(zhí)行器是機器人直接執(zhí)行工作的裝置，安裝在手腕或手臂的機械接口上，根據(jù)用途可分為機械式、吸附式和專用工具(如焊槍、噴槍、電鉆和電動螺紋擰緊器等）三類.(2)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)用來控制工業(yè)機器人按規(guī)定要求動作,大多數(shù)工業(yè)機器人采用計算機控制.這類控制系統(tǒng)分成決策級、策略級和執(zhí)行組三級：決策級的功能是識別環(huán)境、建立模型，將作業(yè)任務分解為基本動作序列；策略級將基本動作變?yōu)殛P節(jié)坐標協(xié)調(diào)變化的規(guī)律，分配給各關節(jié)的伺服系統(tǒng);執(zhí)行級給出各關節(jié)伺服系統(tǒng)的具體指令.（3）驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)是按照控制系統(tǒng)發(fā)出的控制指令將信號放大，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的傳動裝置。常用的有電氣、液壓、氣動和機械等四種驅(qū)動方式。除此之外，機器人可以配置多種傳感器（如位置、力、觸覺,視覺等傳感器),用以檢測其運動位置和工作狀態(tài)。工業(yè)機器人的分類方法很多，一般按照下列情況分類：（1)按坐標形式分：直角坐標式（三個直線坐標）、圓柱坐標式(一個回轉(zhuǎn)軸和二個直線坐標）、極坐標式(二個回轉(zhuǎn)軸和一個直線坐標）、關節(jié)式(三個回轉(zhuǎn)軸）；（2）按控制方式：分點位控制和連續(xù)軌跡控制;（3）按驅(qū)動方式分：電力驅(qū)動、液壓驅(qū)動和氣壓驅(qū)動機器人;（4)按信息輸入方式分：人操作機械手、固定程序機器人、可變程序機器人、程序控制機器人、示教再現(xiàn)機器人和智能機器人?，F(xiàn)有工業(yè)機器人主要用于機械制造、汽車工業(yè)、金屬加工、電子工業(yè)、塑料成型等行業(yè)。從功能上看，這些應用領域涉及機械加工、搬運，工件及工夾具裝卸、焊接、噴漆、裝配、檢驗和拋光修正等。除此之外,機器人在核能、海洋和太空探索、軍事、家庭服務等領域應用越來越廣泛。隨著材料技術、精密機械技術、傳感器技術、微電子及計算機技術、人工智能技術的迅猛發(fā)展，機器人技術也在不斷的發(fā)展.6.2.3柔性制造系統(tǒng)（FMS）(FlexibleManufacturingSystem）柔性制造系統(tǒng)是由數(shù)控加工設備、物料運儲裝置和計算機控制系統(tǒng)等組成的自動化制造系統(tǒng).它包括多個柔性制造單元，能根據(jù)制造任務或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速進行調(diào)整,以適應于多品種、中小批量生產(chǎn)。FMS主要由加工系統(tǒng)(數(shù)控加工設備，一般是加工中心）,物料系統(tǒng)（工件和刀具運輸和存儲）以及計算機控制系統(tǒng)（中央計算機及其網(wǎng)絡）組成.（1)加工系統(tǒng)包括由兩臺以上的數(shù)控機床、加工中心或柔性制造單元以及其它的加工設備所組成，例如測量機、清洗機、動平衡機和各種特種加工設備等。（2）物料系統(tǒng)包括自動化立體倉庫、傳送帶、自動導引小車、工業(yè)機器人、上下料托盤、交換工作臺等機構(gòu)，能對刀具、工夾具、工件和原材料等物料進行自動裝卸、完成工序間的自動傳送和運儲。（3）計算機控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對FMS的運行控制、刀具管理、質(zhì)量控制，以及FMS的數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡通信.FMS還包括刀具監(jiān)控和管理系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)、切屑系統(tǒng)等附屬設備.FMS的基本工作方式是:各個制造單元沿著中央物料運送系統(tǒng)分布。運料小車將一個特定的零件送到所需的制造單元時，相應的機器人將其拾取并將它安裝在制造單元的某臺CNC機床上進行自動加工；加工后，機器人會把零件返回到運料小車上，送至下一個CNC機床或制造單元上，如此重復，直至零件加工完成；機器人卸下零件，送到自動檢測站，檢測合格后,最后送到立體倉庫。各個制造單元之間的協(xié)調(diào)和零件的流程控制均在計算機控制系統(tǒng)的統(tǒng)一管理下完成。柔性制造系統(tǒng)一般可分為柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)、柔性制造生產(chǎn)線和柔性制造工廠。（1)柔性制造單元（FMC）它是由1臺計算機控制的數(shù)控機床或加工中心、環(huán)形（圓形或橢圓形)托盤輸送裝置或工業(yè)機器人所組成,采用切削監(jiān)視系統(tǒng)實現(xiàn)自動加工，不停機轉(zhuǎn)換工件進行連續(xù)生產(chǎn).它是一個可變加工單元，是組成柔性制造系統(tǒng)的基本單元.（2）柔性制造系統(tǒng)（FMS）它是指由兩臺或兩臺以上的數(shù)控機床或加工中心或柔性制造單元所組成,配有自功輸送裝置（有軌、無軌輸送車或機器人），工件自動上下料裝置(托盤交換或機器人），自動化倉庫,外有計算機并綜合控制功能、數(shù)據(jù)管理功能、生產(chǎn)計劃和調(diào)度管理功能和監(jiān)控功能等，圖6。8為典型的柔性制造系統(tǒng)。（3）柔性制造生產(chǎn)線(FML）它是針對某種類型(族)零件的，帶有專業(yè)化生產(chǎn)或成組化生產(chǎn)的特點。它由多臺加工中心或數(shù)控機床組成，其中有些機車帶有一定的專用性，全線機車按工件的工藝過程布局,可以有生產(chǎn)節(jié)拍，但它本質(zhì)上是柔性的,是可變加工生產(chǎn)線，具有柔性制造系統(tǒng)的功能。（4）柔性制造工廠（FMF）它可以實現(xiàn)全廠范圍內(nèi)生產(chǎn)管理過程、機械加工過程和物料儲運過程全盤自動化。FMF全部的日程進度和作業(yè)由主計算機和各級計算機通過在線控制系統(tǒng)進行調(diào)整.圖6.8柔性制造系統(tǒng)1-自動倉庫2-裝卸站3—托盤站4—檢驗機器人5-自動小車6-臥式加工中心7—立式加工中心8-磨床9-組裝交付站10—計算機控制室FMS的主要特點為：設備利用率高、提高產(chǎn)品制造的柔性或靈活性、縮短制造產(chǎn)品的準備時間、減少工廠的庫存、提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率、大幅度降低中小批生產(chǎn)零件的成本.FMS是一種高效率、高精度、高柔性的加工系統(tǒng)。自1967年第一條FMS在英國問世以來，就顯示出強大的生命力。經(jīng)過10多年的發(fā)展和完善，到20世紀70年代末80年代初，F(xiàn)MS逐漸成為先進制造企業(yè)的主力裝備。據(jù)歐洲經(jīng)濟委員會統(tǒng)計，1985年在全世界安裝的FMS達349套。到20世紀80年代末期，由于FMS技術已日臻成熟而得到迅速的應用，1988年世界已擁有760套FMS系統(tǒng)，到1990年就達1500條。FMS解決于中小批量和中大批量多品種生產(chǎn)自動化之技術難題，可以說FMS是機械制造業(yè)生產(chǎn)及管理上的歷史性變革。6.2。4計算機集成制造系統(tǒng)CIMS（ComputerIntegratedManufacturingSystem)1973年美國約瑟夫·哈林頓博士（Dr．JosephHarrington）提出了計算機集成制造（CIM）的概念，國際標準化組織在1992年提出的CIM定義：“CIM是把人和經(jīng)營知識及能力，與信息技術、制造技術綜合應用，以提高制造企業(yè)的生產(chǎn)率和靈活性;由此將企業(yè)所有的人員、功能、信息和組織諸方面集成為一個整體”。實際上CIM是一種概念，一種哲理，它指出了制造業(yè)應用計算技術的更高階段。即在制造企業(yè)中將從市場分析、經(jīng)營決策、產(chǎn)品設計，經(jīng)過制造過程各環(huán)節(jié),最后到銷售和售后服務，包括原材料、生產(chǎn)和庫存管理、財務資源管理等全部運營活動,在一種全局集成規(guī)劃指導下，在更充分發(fā)揮人的集體智慧和合作精神的氛圍中，關聯(lián)起來集合成一個整體，逐步實現(xiàn)全企業(yè)的計算機化。其目的是實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)更短的設計生產(chǎn)周期，改善企業(yè)經(jīng)營管理，適應市場的迅速變化，獲得更大經(jīng)濟效益.CIMS就是在CIM思想指導下，是CIM的具體實現(xiàn)。它是應用現(xiàn)代管理技術、制造技術、信息技術、自動化技術、系統(tǒng)工程技術于一體的系統(tǒng)工程。CIMS并不等于全盤自動化，CIMS核心在于集成，是人、技術和經(jīng)營三大方面的集成，以便在信息和功能集成的基礎上使企業(yè)組成一個統(tǒng)一的整體，保證企業(yè)內(nèi)的工作流程、物質(zhì)流和信息流暢通無阻。CIMS在我國的研究、開發(fā)與應用取得了重大進展，得到了國際同行的認可。清華大學、華中理工大學和北京第一機床廠CIMS工程分別獲得美國制造工程師學會(SME）的CIMS應用開發(fā)“大學領先獎"和“工業(yè)領先獎"。目前應用CIMS的工廠覆蓋了機械、電子、航空、航天、石油、化工，紡織，輕工、冶金、郵電等行業(yè)。CIMS的基本組成如圖6。9所示。（1)管理信息系統(tǒng)管理信息系統(tǒng)是CIMS的神經(jīng)中樞，指揮與控制著其它各個部分有條不紊地工作.它通常包括預測、經(jīng)營決策、各級生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)技術準備、銷售、供應、財務、成本、設備、工具、人力資源等各項管理信息功能模塊。圖6。9CIMS的基本組成（2）工程設計自動化系統(tǒng)包含產(chǎn)品的概念設計、工程與結(jié)構(gòu)分析、詳細設計、工藝設計以及數(shù)控編程等,即通常所說的CAD、CAPP、CAM三大部分。CAD系統(tǒng)應具有計算機繪圖、有限元分析、產(chǎn)品建模與造型、圖像分析處理，優(yōu)化設計、動態(tài)分析與仿真、物料清單的生成等功能。CAPP系統(tǒng)可進行毛坯設計、加工方法選擇、工藝路線制定以及工時定額計算等工作，同時還具有加工余量分配、切削用量選擇、工序圖生成、以及機床、刀具和夾具的選擇等功能.CAM系統(tǒng)通常指刀具路徑的確定、刀位文件的生成、刀具軌跡仿真以及NC代碼的生成等工作。CAD/CAPP/CAM的集成化是CIMS的重要性能指標，可以通過產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM)實現(xiàn)。其目的是使產(chǎn)品開發(fā)活動更高效、更優(yōu)質(zhì)、更自動地進行.（3）制造自動化系統(tǒng)通常由CNC機床、加工中心、FMC或FMS等組成。制造自動化系統(tǒng)是在計算機的控制與調(diào)度下，按照NC代碼將一個個毛坯加工成合格的零件并裝配成部件以至產(chǎn)品，完成設計和管理部門下達的任務，并將制造現(xiàn)場的各種信息實時地或經(jīng)過初步處理后反饋到相應部門，以便及時地進行調(diào)度和控制。（4）質(zhì)量保證系統(tǒng)主要采集、存儲、評價與處理存在于產(chǎn)品生命周期的各個階段中與質(zhì)量有關的大量數(shù)據(jù)，利用這些信息有效地促進質(zhì)量的提高，實現(xiàn)產(chǎn)品的高質(zhì)量，低成本,提高企業(yè)的競爭力。它包括質(zhì)量決策、質(zhì)量檢測、質(zhì)量評價、質(zhì)量信息綜合管理與反饋控制等功能。（5)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)它是一個支撐系統(tǒng)，是CIMS信息集成的關鍵之一。它是支持CIMS各系統(tǒng)并覆蓋企業(yè)全部信息的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，在邏輯上是統(tǒng)一的，在物理上可以是分布的，以實現(xiàn)企業(yè)信息共享和信息集成。(6）計算機通信網(wǎng)絡系統(tǒng)它是CIMS的又一主要支撐技術，是CIMS重要的信息集成工具。通過計算機通信網(wǎng)絡將物理上分布的CIMS各個功能分系統(tǒng)的信息聯(lián)系起來,支持資源共享、分布處理、分層遞階和實時控制。然而，這并不意味著任何一個工廠企業(yè)在實施CIMS時都必須同時實現(xiàn)這六個分系統(tǒng)。由于每個企業(yè)原有的基礎不同，各自所處的環(huán)境不同,因此應根據(jù)企業(yè)的具體需求和條件，在CIMS思想指導下進行局部實施或分步實施。CIMS的集成已經(jīng)從原先企業(yè)內(nèi)部的信息集成和功能集成，發(fā)展為以并行工程為代表的過程集成和以敏捷制造為代表的企業(yè)集成。CIMS除了具有柔性化和集成化特性，將向智能化方向發(fā)展。6。2。5智能制造IM（IntelligentManufacturing）智能制造是指利用計算機模擬制造專家的分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策等智能活動,并將這些智能活動與智能機器有機地融合起來,將其貫穿應用于整個制造企業(yè)的各個子系統(tǒng)，以實現(xiàn)整個制造企業(yè)經(jīng)營運作的高度柔性化和高度集成化，從而取代或延伸制造環(huán)境中專家的部分腦力勞動，并對制造業(yè)專家的智能信息進行收集、存儲、完善、共享、繼承和發(fā)展。智能制造是人工智能技術和制造技術結(jié)合的產(chǎn)物，它以取代人的部分智能性腦力勞動為目標，以實現(xiàn)制造過程的自組織能力和制造環(huán)境的全面智能化為其最終目標。智能制造包括智能制造技術和智能制造系統(tǒng)IMS。智能制造系統(tǒng)是綜合應用人工智能技術、信息技術、自動化技術、制造技術、并行工程、生命科學、現(xiàn)代管理技術和系統(tǒng)工程理論與方法，在國際標準化和互換性的基礎上，使整個企業(yè)制造系統(tǒng)中的各個子系統(tǒng)分別智能化，并使制造系統(tǒng)成為網(wǎng)絡集成、高度自動化的一種制造系統(tǒng)。智能制造系統(tǒng)具有以下特征：(1）自組織能力各組織單元能夠依據(jù)工作任務的需要，自行組成一種最佳結(jié)構(gòu)，按最優(yōu)的方式運行，完成任務后，該結(jié)構(gòu)自行解散，并在下一個任務中集結(jié)成新的結(jié)構(gòu)。（2）自律能力即收集與理解環(huán)境信息和自身的信息，并進行分析判斷和規(guī)劃自身行為的能力。（3)自學和自維護能力能以原有的專家知識為基礎,在實踐中不斷進行學習，完善系統(tǒng)的知識庫。同時，還能對系統(tǒng)故障進行自我診斷、排除和修復。（4）人機一體化一方面突出人在制造系統(tǒng)中的核心地位,同時在智能機器的配合下，能更好地發(fā)揮人的潛能，使人機之間表現(xiàn)出一種相互理解、相互協(xié)作的關系，人和機在不同的層次上各顯其能、優(yōu)勢互補、相輔相成。（5）虛擬現(xiàn)實人機結(jié)合的新一代智能界面,使得可用虛擬手段智能地表現(xiàn)現(xiàn)實，它是智能制造的一個顯著特征.（6）智能集成在強調(diào)各子系統(tǒng)智能化的同時，更注重整個制造系統(tǒng)的智能集成。它包括了經(jīng)營決策、采購、產(chǎn)品設計、生產(chǎn)計劃、制造裝配、質(zhì)量保證和市場銷售等各子系統(tǒng)，并把它們集成為一個整體,實現(xiàn)整體的智能化。6.3先進制造生產(chǎn)模式先進制造生產(chǎn)模式是應用和推廣先進制造技術的組織方式，它以獲取生產(chǎn)有效性和適應環(huán)境變化對質(zhì)量、成本、服務及速度的新要求為首要目標。以制造資源集成為基本原則，將企業(yè)經(jīng)營所涉及的各種資源、過程與組織進行一體化的并行處理,使企業(yè)獲得精細、敏捷、優(yōu)質(zhì)與高效的特征。這里簡單介紹精益生產(chǎn)、并行工程、敏捷制造、網(wǎng)絡化制造以及企業(yè)資源計劃管理.6.3.1精益生產(chǎn)LP(leanProduction）80年代初，日本的汽車、家電等產(chǎn)品占領了美國和西方發(fā)達國家的市場，為了剖析日本經(jīng)濟騰飛的奧秘，美國麻省理工學院負責實施了一項關于國際汽車工業(yè)的研究計劃，其結(jié)果表明，造成日本與世界各國在汽車工業(yè)發(fā)展上的差距的根本原因在于采用了由豐田汽車公司創(chuàng)造的新生產(chǎn)方式，這種生產(chǎn)方式被稱為“精益生產(chǎn)"。精益生產(chǎn)方式引起了歐美等發(fā)達國家以及許多發(fā)展中國家的極大的興趣。精益生產(chǎn)的核心內(nèi)容是準時制生產(chǎn)方式（JIT)，該種方式通過看板管理，成功地制止了過量生產(chǎn)，從而徹底消除產(chǎn)品制造過程中的浪費,實現(xiàn)生產(chǎn)過程的合理性、高效性和靈活性。精益生產(chǎn)是在JIT生產(chǎn)方式、成組技術GT以及全面質(zhì)量管理TQC的基礎上逐步完善的，構(gòu)成了一個以LP為屋頂,以JIT、GT、TQC為支柱，以并行工程CE和小組化工作方式為基礎的模式（圖6.10），其主要特征有：圖6。10精益生產(chǎn)的體系構(gòu)成(盛)（1）以用戶為“上帝”主動與用戶保持密切聯(lián)系，面向用戶、通過分析用戶的消費需求來開發(fā)新產(chǎn)品。產(chǎn)品適銷，價格合理，質(zhì)量優(yōu)良，供貨及時，售后服務到位等。（2）以人為中心大力推行以班組為單位的生產(chǎn)組織形式，班組具有獨立自主的工作能力,發(fā)揮職工在企業(yè)一切活動中的主體作用，培養(yǎng)奮發(fā)向上的企業(yè)精神,賦予職工在自己工作范圍內(nèi)解決生產(chǎn)問題的權利。(3）以“精簡”為手段精簡組織機構(gòu)，精簡崗位與人員，降低加工設備的投入總量，簡化生產(chǎn)制造過程，采用準時和看板方式管理物料,減少物料的庫存量。（4)項目組和并行設計項目組由不同部門的專業(yè)人員組成，以并行設計方式開展工作，該小組全面負責一個產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn),包括產(chǎn)品設計、工藝設計、編寫預算、生產(chǎn)準備及投產(chǎn)等，并根據(jù)實際情況調(diào)整原有設計和計劃。（5）準時供貸方式某道工序在必要時才向上工序提出供貸要求，準時供貨使外購件的庫存量和在制品數(shù)達到最小。保證準時供貨能夠?qū)嵤?必須與供貨企業(yè)建立良好的合作關系.（6）“零缺陷"工作目標精益生產(chǎn)所追求的目標不是“盡可能好一些”，而是“零缺陷”。即最低的成本、最好的質(zhì)量，無廢品、零庫存與產(chǎn)品的多樣性。6.3.2并行工程CE（ConcurrentEngineering）傳統(tǒng)產(chǎn)品制造的工作方式：“產(chǎn)品設計→工藝設計→計劃調(diào)度→生產(chǎn)制造”是順序進行的，設計與制造脫節(jié)，一旦制造出現(xiàn)問題,就要修改設計。使整個產(chǎn)品開發(fā)周期很長，新產(chǎn)品難以很快上市。面對著激烈的市場競爭，1986年美國提出了“并行工程"的概念，即：“并行工程是集成地，并行地設計產(chǎn)品及其相關的各種過程（包括制造過程和支持過程）的系統(tǒng)方法。這種方法要求產(chǎn)品開發(fā)人員在設計一開始就考慮產(chǎn)品整個生命周期中從概念形成到產(chǎn)品報廢處理的所有因素,包括質(zhì)量、成本，進度計劃和用戶要求."并行設計將產(chǎn)品開發(fā)周期分解成多個階段,各個階段間有部分相互重疊，如圖6。11所示。圖6。11并行設計過程(李）并行工程是充分利用現(xiàn)代計算機技術，現(xiàn)代通信技術和現(xiàn)代管理技術來輔助產(chǎn)品設計的一種工作方法.它站在產(chǎn)品全生命周期的高度，打破傳統(tǒng)的部門分割的,封閉的組織模式,強調(diào)參與者的協(xié)同工作，重視產(chǎn)品開發(fā)過程的重組、重構(gòu).并行工程又是一種集成產(chǎn)品開發(fā)全過程的系統(tǒng)化方法。并行工程的關鍵為：（1）產(chǎn)品開發(fā)隊伍重構(gòu)將傳統(tǒng)的部門制或?qū)I(yè)組轉(zhuǎn)變成以產(chǎn)品為主線的多功能集成產(chǎn)品開發(fā)團隊(IPT）。IPT被賦予相應的職責權利,對所開發(fā)的產(chǎn)品對象負責.(2)過程重構(gòu)從傳統(tǒng)的串行產(chǎn)品開發(fā)流程轉(zhuǎn)變成集成的、并行的產(chǎn)品開發(fā)過程，并強調(diào)企業(yè)在產(chǎn)品生命周期的全過程中實現(xiàn)信息集成、功能集成和過程集成。并行過程不僅是活動的并行,更主要的是下游過程在產(chǎn)品開發(fā)早期參與設計過程;另一個方面則是過程的改進，使信息流動與共享的效率更高。（3）數(shù)字化產(chǎn)品定義包括兩個方面：數(shù)字化產(chǎn)品模型和產(chǎn)品生命周期數(shù)據(jù)管理；數(shù)字化工具定義和信息集成，如面向工程的設計(DFX）、CAD／CAE／CAPP／CAM、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）、計算機仿真技術（如加工、裝配過程仿真、生產(chǎn)計劃調(diào)度仿真）等。（4）協(xié)同工作環(huán)境,用于支持IPT協(xié)同工作的網(wǎng)絡與計算機平臺。并行工程自提出以來,受到國內(nèi)外學術界、工業(yè)界和政府部門的重視。它是一種新的產(chǎn)品開發(fā)模式，對并行工程影響最大的是精益生產(chǎn)中組織方式和CIMS的信息集成。并行工程可以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低成本,增強企業(yè)的市場競爭能力，它適用于產(chǎn)品開發(fā)周期長、復雜程度高、開發(fā)成本高的行業(yè).并行工程已在國外航空、航天、機械、計算機、電子、汽車、化工等工業(yè)中的應用以越來越廣泛，取得了顯著的效益。6.3。3敏捷制造AM(AgileManufacturing)美國為了奪回被日本、西歐和世界其它國家所占領的市場，鞏固其在世界經(jīng)濟中的霸主地位，重振經(jīng)濟雄風，把希望寄托在21世紀的制造業(yè)上。1991年在國防部的資助下，美國里海大學發(fā)表了具有劃時代意義的《21世紀制造企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略》報告,提出了敏捷制造新概念，敏捷制造指的是制造企業(yè)能夠把握市場機遇,及時動態(tài)地重組生產(chǎn)系統(tǒng)，在最短的時間內(nèi)向市場推出有利可圖的、用戶認可的，高質(zhì)量的產(chǎn)品。敏捷制造的企業(yè)，其敏捷能力應表現(xiàn)在以下四個方面：

（1）對市場的快速反應能力判斷和預見市場變化并對其快速地做出反應的能力。

（2）競爭力企業(yè)獲得一定生產(chǎn)力、效率和有效參與競爭所需的技能。

(3）柔性以同樣的設備與人員生產(chǎn)不同產(chǎn)品或?qū)崿F(xiàn)不同目標的能力。

(4）快速以最短的時間執(zhí)行任務(如產(chǎn)品開發(fā)、制造、供貨等）的能力。

敏捷制造的企業(yè)特征主要包括十八個方面:并行工作、繼續(xù)教育、顧客拉動的組織結(jié)構(gòu)、動態(tài)多方合作、尊重雇員、向團隊成員放權、改善環(huán)境、柔性重構(gòu)、可獲得與可使用的信息、具有豐富知識和適應能力的雇員、開放的體系結(jié)構(gòu)、一次成功的產(chǎn)品設計、產(chǎn)品終生質(zhì)量保證、縮短循環(huán)周期、技術領先作用、靈敏的技術裝備、整個企業(yè)集成以及具有遠見卓識的領導。

敏捷制造的目標是要實現(xiàn)企業(yè)間的集成，敏捷制造的核心問題是組建動態(tài)聯(lián)盟(又稱虛擬企業(yè)).動態(tài)聯(lián)盟是充分利用現(xiàn)代通信技術把地理位置上分開的兩個或兩個以上的成員公司（盟員）組成在一起的一種有時限（非固定化）的、相互依較、信任、合作的組織，通過競爭被核心公司（盟主）吸收加入。為了共同的利益,每個成員只做自己特長的工作.把各成員的專長、知識和信息集成起來，有效地用于以最短響應時間和最少的投資為目標滿足用戶需求的共同努力中去.為了確保市場競爭的勝利，動態(tài)聯(lián)盟正式運行前必須分析該聯(lián)盟的組合是否最優(yōu)，將來的運作是否協(xié)調(diào),并對動態(tài)聯(lián)盟的運行效益和風險作出正確評價。計算機集成制造、計算機建模與仿真、虛擬制造技術、企業(yè)經(jīng)營過程重構(gòu)、快速原型制造、網(wǎng)絡技術、并行工程與協(xié)同工作環(huán)境、ERP、人工智能等是實現(xiàn)其敏捷性的技術關鍵手段。6。3.4網(wǎng)絡化制造網(wǎng)絡化制造指的是：面對市場機遇,針對某一市場需要，利用以互聯(lián)網(wǎng)（Internet）為標志的信息高速公路，靈活而迅速地組織社會制造資源，把分散在不同地區(qū)的現(xiàn)有生產(chǎn)設備資源、智力資源和各種核心能力，按資源優(yōu)勢互補的原則，迅速地組合成一種沒有圍墻的、超越空間約束的、靠電子手段聯(lián)系的、統(tǒng)一指揮的經(jīng)營實體－－網(wǎng)絡聯(lián)盟企業(yè)，以便快速推出高質(zhì)量、低成本的新產(chǎn)品.采用網(wǎng)絡化制造能提高我國制造資源的利用率、實現(xiàn)我國制