1、先進制造業發展趨勢

隨著信息技術、材料技術、新能源技術等新技術與制造技術的相互交叉、滲透、融合，現在的制造業與過去相比有了許多重大而深刻的變化。日益增長的復雜性是現在制造業的一個重要特點，這不僅表現在制造系統中，還表現在所制造的產品，制造過程以及企業的結構中。這種復雜性對傳統的控制和調度方法提出了嚴峻的挑戰。先進制造技術，先進制造技術作為一個專有名詞的提出始于20世紀80年代末期的美國，這個概念一經提出立即獲得世界各國的積極響應，將制造技術的研究推向新的高潮。包括機器人、柔性制造系統以及它們所依賴的控制軟件會給現代企業帶來重大的沖擊。

傳統的計算機集成制造系統是適應規模生產的，它的層次控制適合于在穩定狀態下的批量生產，可以通過批量規模以及標準化來節約硬件成本。因此，每一個制造系統都有自己固定的軟硬件結構，但是它的缺點也是顯而易見的，那就是無法適應動態變化環境下的小批量生產。為了解決當前日益復雜的制造業面臨的問題，繼柔性制造、計算機集成制造系統、精良生產及并行工程之后，各國政府、產業界及科技界紛紛研究和探索 “下一代制造系統”或者 “21世紀的制造模式”。許多企業正在采用先進制造技術，以提高自己的市場競爭力，使得企業能夠在國內外激烈競爭的市場環境下生存和發展。1994年，我國國家科委組織的國家關鍵技術選擇研究組提出了國家四大關鍵技術，AMT便是其中之一。

柔性制造系統FMS

柔性制造系統是60年代后期發展起來的一種先進制造系統，關于柔性制造的定義很多，但是一直未形成統一的認識。柔性生產主要依靠有高度柔性的制造設備來實現多品種小批量的生產。它的優勢是明顯的：如增強制造企業的靈活性和應變能力、縮短產品生產周期、提高設備使用效率和員工勞動生產率、改善產品質量等。

計算機集成制造系統CIMS

CIMS將制造系統中的各種自動化孤島用計算機進行有機的集成，使制造系統適合于多品種，中小批量的生產，提高制造系統的總體效益。

精益生產系統LPS

精益生產是美國麻省理工學院根據其在INVP(International Motor Vehicle Program)的研究中對日本豐田生產方式的總結，于1990年提出的制造生產模式。精益生產的原則是：團隊作業，交流，有效利用資源并消滅一切浪費，不斷改進及改善。精益生產追求的目標是大幅度降低勞動力需求、占地面積、投資、工程時間及新產品開發時間。

智能制造系統IMS

智能制造是指應用智能制造技術和智能制造系統的制造生產模式，是在制造的各個環節中，以一種高度柔性和高度集成的方式，通過計算機模擬人類專家的智能活動，進行分析、判斷、推理、構思和決策，旨在取代或延伸制造環境中人的部分腦力勞動，并對人類專家的制造智能進行收集、存貯、完善、共享、繼承和發展。

敏捷制造系統AMS

敏捷制造是美國Lehigh大學和美國通用汽車公司在1998年首次提出的。它強調的是一種新的企業結構，在這個結構中每一個公司都能開發自己的產品和實施自己的經營戰略。構成這個結構的基石是三種基本資源：有創新精神的管理結構和組織：有技術、有知識的高素質人員；先進制造技術。敏捷源于這三種制造資源的有效集成。

全能制造系統HMS

HMS由若干個全能體（Holon）組成，每一個全能體是一個既獨立又協作的完整的個體，且在每個個體中都含有整個系統的價值和目的、每個全能體可以互相轉換、傳送、存儲和確認信息及物理對象。一般來說，全能體既包含信息處理部分，也包含物理處理部分，同時也可以是另一全能體的特殊條件。

虛擬制造系統VMS

VMS是多學科先進制造技術的綜合應用。其本質是以計算機支持的仿真技術、產品建模技術、人工智能技術、并行工程技術、分布式智能協同求解技術等為前提，對設計、制造等過程進行統一建模，在產品設計階段實時地、并行地模擬產品未來制造全過程及其對產品設計的影響，預測產品性能、產品的可制造性、產品的成本等。從而更有效地、靈活地組織生產，使工廠與車間的設計與布局更為合理，以達到產品的開發周期和成本的最小化，產品設計質量的最優化，生產效率的最高化。

高效快速重組生產系統

通過對柔性生產、精益生產和敏捷制造的比較、綜合和創新，我國學者也提出了“高效快速重組生產系統”的概念。高效快速重組生產系統是指，全面吸收精益生產、敏捷制造和柔性生產的精髓，包含了全面質量管理、準時制生產等現代管理的經驗，而將這些技術和經驗及相關的資源集成為一個獨特的管理環境和生產實體的系統，其主導思想是 “對市場的快速靈活反映”和“制造資源的有效集成”。 這一研究目前尚處于構建理論體系的階段。

2、機器人與先進制造系統

2.1 機器人與機器人技術

機器人的最初出現是傳統的機構學與近代電子技術相結合的產物。1961年，美國的Consolided Control Corp和AMF公司聯合制造了第一臺實用的示教再現型工業機器人，迄今為止，世界上對工業機器人的研究已經經歷了四十余年的歷程，日本、美國、法國、德國的機器人產業已日趨成熟和完善。工業機器人由操作機 （機械本體）、控制器、伺服驅動系統和檢測傳感裝置構成，是一種仿人操作、自動控制、可重復編程、能在三維空間完成各種作業的機電一體化自動化生產設備。特別適合于多品種變批量的柔性生產。它對穩定、提高產品質量，提高生產效率改善勞動條件和產品的快速更新換代起著十分重要的作用。

當前，機器人技術是綜合了計算機、控制論、機構學、信息和傳感技術、人工智能、仿生學等多學科而形成的高新技術。是當代十分活躍的研究開發領域，它包括正在逐步深入的機器人學基礎技術研究，也包擴對國民經濟有著重要作用的機器人工程應用技術研究。

2.2 機器人應用現狀及國內外發展趨勢

我國的工業機器人從80年代“七五”科技攻關開始起步，在國家的支持下，通過“七五”“、八五”科技攻關，目前已基本掌握了機器人操作機的設計制造技術、控制系統硬件和軟件設計技術運動學和軌跡規劃技術，生產了部分機器人關鍵元器件，開發出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機器人；其中有130多臺套噴漆機器人在二十余家企業的近30條自動噴漆生產線（站）上獲得規模應用，弧焊機器人已應用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的來看我國的工業機器人技術及其工程應用的水平和國外比還有一定的距離，如：可靠性低于國外產品；機器人應用工程起步較晚，應用領域窄，生產線系統技術與國外比有差距；在應用規模上，我國已安裝的國產工業機器人約200臺，約占全球已安裝臺數的萬分之四。我國尚未形成機器人產業，當前我國的機器人生產都是針對用戶的要求，“一客戶，一次重新設計” ，品種規格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長、成本也不低，而且質量、可靠性不穩定。在機器人的發展歷史上，存在著兩種不同的技術路線：一條是日本和瑞典所走的“需求牽引，技術驅動” ，以機器人結合工業發展的需求，開發出一系列特定應用的機器人，從而形成了龐大的機器人產業；另一條是英、美倡導的把機器人作為研究人工智能的載體，看成是計算機科學一部分的技術路線，但是，由于人工智能技術和其它智能技術的發展遠遠落后于人們對它的希望致使大部分研究成果走不出實驗室。