可重构制造系统的发展可以追溯到1916年汽车制造商在发动机中运动的模块元件。1977年，日本开始研制柔性加工单元（MFC），明确地引进了“模块结构”的新概念。可重构技术最先应用于电子硬件、计算机超大规模集成电路和计算机软件设计，构筑的基于计算机硬件和软件的可重构结构体系。1991年，福特提出了模块化轿车概念，这些都是可重构制造系统中的模块化思想的初步应用，但没有形成比较完整的体系和概念。20世纪90年代，制造业受到以下因素的挑战：产品品种、批量的不断更换；客户个性化的生产要求；市场的快速变化；新技术的不断更新和变化；各种政策、法规的不断变化等。这些变化反映了一种新的社会、经济和技术间的平衡关系，企业必须快速响应这些变化，实现成本和效益的协调。企业只有具有快速、有效和低成本地适应各种变化的能力才能在新的环境中生存。虽然CAD的应用大大缩短了产品设计和开发时间，加快了新产品上市速度，但是制造系统设计方法仍以手工为主。产品交货期的缩短，使得制造系统快速重构成为企业的关键，甚至成为获取订单的关键。美、英等发达国家的企业，比较普遍地把制造系统的重构作为一种适应订单产品更换的手段。例如美国许多企业平均每年两次重构，英国的先进企业达到每周重构一次的水平。

制造系统研制周期长已成为制造系统发展的瓶颈。系统研制周期的缩短可通过对其模块化的构件进行快速设计和对已有制造系统进行重构来实现。1996年，美国密执安大学工程研究中心在美国国家科学基金会和25家公司资助下开展了有关可重构制造系统（RMS）的研究。1997年，研究人员首次正式提出RMS的概念。美国国家研究委员会于1998年在《2020年制造挑战的设想》的报告中明确地将RMS列入6大挑战与10大关键技术中，而且RMS名列10大关键技术之首。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RMS的研究开发。目标是开发和建造一种由RMS构成的可进化工厂，并组织和建立工程研究中心来研究开发系统设计方法和分析工具，研究快速重构制造系统的规划、设计和设施布置的理论方法。

可重构制造作为一种新的制造模式，符合中国企业改革发展的实际情况。从1997年起，中国在国家自然科学基金和“十五”863计划基金资助下，将RMS的理论及方法进行了研究，取得了一定研究成果。例如，清华大学及北京机床研究所研究了快速可重构制造系统的科学原理和建模；中科院沈阳自动化研究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。

通过柔性生产与模块化生产技术、自动化生产与信息集成制造技术充分结合，达到生产可重构、生产过程高效率、高质量和低成本的目标，根据可重构生产线系统的控制层、应用层及设备层各个层面的不同需求，可重构生产线所涉及的关键技术如下。

可重构生产线的系统建模是可重构生产线研究的一个最基本问题。通过构建精确揭示可重构生产线内涵的动态随机模型，可以对市场的不确定性、客户订单的多样性及在制造过程中的各种不可预知的因素的随机性进行分析、仿真、优化和控制。主要的建模方法有：①基于Petri网的可重构生产线建模；②基于排队网络的可重构生产线建模；③基于马尔科夫链的可重构生产线建模；④基于多Agent的可重构生产线建模。

可重构生产线的布局规划与优化技术的目标，除了包括传统生产线规划的目标外，更重要的是可以对设备布局提供最适宜的配置，以此来保证生产线的动态重构和调整能力，同时又能满足面向大规模定制的柔性和快速响应能力。对于可重构生产线的布局规划主要采用以下3种形式：自生产线型、C形线型和花瓣型。这3种布局方式的共同特点就是对生产线按功能进行模块化划分，各模块之间是松耦合的关联。这几种布局方式是对时间、柔性及成本的一种综合优化，易于实现多品种的并行生产、混流生产和批量生产的规划与控制。

物流系统主要实现对工件、刀具、夹具、切屑及切削液等物料的自动识别、存储、分配、输送、交换和管理的功能。物流自动传输形式主要有：直线传输方式、环形传输方式、网形传输方式、树形传输方式和以机器人为中心的传输单元。为了使物流技术能适用面向大规模定制的可重构生产线满足柔性化、可重构，需要有模块化的物流规划、方便的上下料位置及可靠的加工工位缓冲。如：将生产线的装配线设计成环状的物流传输形式，箱体类零件的加工线设计成直线传输形式并辅以有轨小车。

如何择优评价制造单元重构的合理性是可重构生产系统的一个关键问题，对于可重构生产线的评价可以从可重构制造系统的柔性、生产节奏、可重构能力、环境、经济性和可靠性等方面进行评价。在上述影响因素中，各自具有不同的影响程度，需要综合考虑定性和定量两方面来进行评价，对于可重构生产线的评价方法主要有：层次分析法、模糊数学法、遗传算法及神经网络法等。

可重构生产线涉及的关键技术很多，其中最重要的一项技术就是可重构机床（RMT）的研究和开发。可重构机床具有的主要特征为：机床是由一些基本模块根据功能需求组合而成；机床的模块结构（硬件、软件、控制系统）及接口是标准化的；模块之间具有统一的、标准的界面；机床的设计是以产品族为基础的；机床的功能可以改变，且基本功能无冗余。为了满足可重构机床的上述特征，应主要对以下几个方面进行研究：模块的划分、设计、综合及标准化；模块之间机械界面的通用化和标准化，其研究的核心应该是标准化，否则模块化只能局限于某一特定产品上，无法实行专业化的大规模生产。在可重构机床设计过程中采用的主要方法有：图论、模块的相似转换矩阵及零件任务矩阵等。

控制器的可重构性是一种在控制系统中集成、扩展、替换和重用软硬件组元的一种使能技术。根据可重构生产系统的特点及要求，可重构控制器应有开放的体系结构和动态重构的能力，其主要特点是：模块化、互操作性、可移植性、可伸缩性和可扩展性。其设计的关键技术是要构造一个适应硬件的中性系统平台，该平台封装了控制系统的所有专门部件以给应用软件提供中性接口。通过该接口可以完成应用程序对组元的调用，而且此接口可以增加来适应组元的扩展。控制器设计可采用有限状态机等方法，当控制器组元设计完成后，采用一定的接口规范进行封装，存放于控制软件模块库中。按照一定的重构方案实现控制器的使用和连接。

生产控制与管理系统是可重构生产系统的重要组成部分，它管理和控制可重构生产线的物流、控制流和信息流，同时还可以与工厂ERP系统相连，反馈生产线上的在制品运营情况。根据面向大规模定制的可重构生产的要求，系统应满足平台无关性、功能适应性和灵活性、系统开放性等要求。生产控制与管理系统对于整个可重构生产线的运行起到至关重要的作用。其主要的功能模块见图。为了实现上述功能的集成，系统需采用集多媒体技术、现场总线技术、高速以太网技术、工业控制技术、通信技术与视频图像监控技术为一体的集成现场总线的高速以太网多媒体计算机管理系统。

可重构生产线生产控制与管理系统功能模块图