制造自動(dòng)化經(jīng)歷了剛性自動(dòng)化、柔性自動(dòng)化和綜合自動(dòng)化三個(gè)發(fā)展階段。
剛性自動(dòng)化 主要是利用半自動(dòng)和自動(dòng)機(jī)床、組合機(jī)床、組合機(jī)床自動(dòng)線，解決單一品種大批量生產(chǎn)的自動(dòng)化問題。目的在于提高生產(chǎn)率。
柔性自動(dòng)化 利用數(shù)控機(jī)床、加工中心、柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)等，解決小批量多品種的生產(chǎn)自動(dòng)化問題。
綜合自動(dòng)化 隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以計(jì)算機(jī)為中心的綜合自動(dòng)化得到了廣泛的應(yīng)用，如計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(cims)、并行工程(ce)敏捷制造(am)等模式得到了發(fā)展和應(yīng)用。
制造自動(dòng)化技術(shù)研究，過(guò)去主要集中在單元和專門技術(shù)的研究中，這些技術(shù)包括控制技術(shù)(如數(shù)控技術(shù)、過(guò)程控制和過(guò)程監(jiān)控等)和計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)(如cad、capp、cam和cae等)等。近年來(lái)，在上述單元技術(shù)和專門技術(shù)繼續(xù)發(fā)展的同時(shí)，制造系統(tǒng)中的集成技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)的研究發(fā)展迅速，已成為制造自動(dòng)化研究中的熱點(diǎn)。制造系統(tǒng)中的集成技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)涉及面很廣。其中集成技術(shù)包括制造系統(tǒng)中的信息集成和功能集成技術(shù)(如cims)、過(guò)程集成技術(shù)(如并行工程ce)、企業(yè)間集成技術(shù)(如敏捷制造am)等；系統(tǒng)技術(shù)包括制造系統(tǒng)分析技術(shù)、制造系統(tǒng)建模技術(shù)、制造系統(tǒng)運(yùn)籌技術(shù)、制造系統(tǒng)管理技術(shù)和制造系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)等等。
目前制造自動(dòng)化技術(shù)研究的熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：
1.注重制造自動(dòng)化系統(tǒng)中人的作用
過(guò)去人們認(rèn)為全盤自動(dòng)化和無(wú)人化工廠或車間是制造自動(dòng)化發(fā)展的目標(biāo)。隨著實(shí)踐的深入和一些無(wú)人化工廠實(shí)施的失敗，人們對(duì)無(wú)人制造自動(dòng)化問題進(jìn)行了反思，并對(duì)于人在制造自動(dòng)化系統(tǒng)中有著機(jī)器不可替代的重要作用進(jìn)行了重新認(rèn)識(shí)。如何將人與制造系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，進(jìn)行了理論與技術(shù)上的探索。提出了“人機(jī)一體化制造系統(tǒng)”、“以人為中心的制造系統(tǒng)”等新思想，強(qiáng)調(diào)發(fā)揮人的核心作用，注重人—機(jī)一體的技術(shù)路線，將人作為制造系統(tǒng)中的有機(jī)組成部分，實(shí)現(xiàn)制造系統(tǒng)中人與機(jī)器一體化的人機(jī)集成的決策機(jī)制，以取得制造系統(tǒng)的最佳效益。
2.強(qiáng)調(diào)制造單元系統(tǒng)的研究
制造單元系統(tǒng)是以一臺(tái)或多臺(tái)數(shù)控加工設(shè)備和物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)為主體，在計(jì)算機(jī)控制管理下，進(jìn)行多品種、中小批量零件自動(dòng)化加工生產(chǎn)的機(jī)械加工系統(tǒng)的總稱。它是計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(cims)的重要組成部分，是自動(dòng)化工廠車間作業(yè)計(jì)劃的分解決策層和具體執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
3.制造過(guò)程的計(jì)劃和調(diào)度研究十分活躍
研究表明，一個(gè)機(jī)械零件，只有5%的時(shí)間是在機(jī)床上進(jìn)行加工；95%的時(shí)間零件在不同的地方和不同的機(jī)床之間運(yùn)輸或等待。要想提高制造生產(chǎn)率，影響辦法減少工件的等待和運(yùn)輸時(shí)間。采用的辦法為優(yōu)化制造過(guò)程的計(jì)劃和調(diào)度。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)制造過(guò)程的計(jì)劃和調(diào)度的研究非?；钴S，已取得了相當(dāng)?shù)难芯砍晒?。但由于制造過(guò)程的復(fù)雜性和隨機(jī)性，實(shí)用性的成果卻很少。還需進(jìn)一步深入地研究。
4.大力發(fā)展柔性制造技術(shù)
fms是人們非常關(guān)注的，第一條fms生產(chǎn)線誕生到今天已經(jīng)有快30年了，目前fms已在發(fā)達(dá)國(guó)家廣泛應(yīng)用。但由于fms的復(fù)雜性和制造技術(shù)的不斷發(fā)展。目前仍有大量學(xué)者在研究fms的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、控制、管理和優(yōu)化運(yùn)行等。
fms具有自動(dòng)化程度高和運(yùn)行效率高等優(yōu)點(diǎn)，注重信息流的集成，特別強(qiáng)調(diào)物料流的集成與自動(dòng)化，物流自動(dòng)化設(shè)備投資在整個(gè)fms的投資中占有相當(dāng)大的比重，且fms的運(yùn)行可靠性在很大程度上依賴于物流自動(dòng)化設(shè)備的正常運(yùn)行，因此fms也具有投資大、見效慢和可靠性相對(duì)較差等不足。
dnc技術(shù)近年來(lái)得到了很大發(fā)展。dnc包括兩種情況：一是為計(jì)算機(jī)直接數(shù)控，另一指是direct numerical control，即分布式數(shù)控。dnc(分布式數(shù)控)強(qiáng)調(diào)信息的集成與信息流的自動(dòng)化，物料流的控制與執(zhí)行可大量介入人機(jī)交互。相對(duì)fms來(lái)說(shuō)，dnc具有投資小、見效快、柔性好和可靠性高等特點(diǎn)，因而近年來(lái)的研究非?；钴S。
柔性制造技術(shù)的基礎(chǔ)是數(shù)控。數(shù)控技術(shù)雖然已有40多年歷史，但至今仍在不斷完善和發(fā)展。一些新的數(shù)控系統(tǒng)在不斷涌現(xiàn)。
5.建設(shè)適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)模式的制造環(huán)境
準(zhǔn)時(shí)制生產(chǎn)(just in time)、并行工程(concurrent engineering)、精良生產(chǎn)(lean production)、敏捷制造(agile manufacturing)等現(xiàn)代制造模式的提出和發(fā)展，推動(dòng)了制造自動(dòng)化技術(shù)研究和應(yīng)用的發(fā)展，以適應(yīng)現(xiàn)代制造模式應(yīng)用的需要。
例如：圍繞敏捷制造這一21世紀(jì)占主導(dǎo)地位的制造模式的研究，對(duì)制造自動(dòng)化系統(tǒng)中的敏捷制造問題的研究越來(lái)越受到重視。主要問題包括敏捷制造模式下的制造自動(dòng)化系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、高效柔性制造系統(tǒng)的建模與重構(gòu)、制造能力測(cè)量、評(píng)價(jià)與控制和制造加工過(guò)程的擬實(shí)制造等等。
6. 研究底層加工系統(tǒng)的智能化和集成化
目前提出的智能完備制造系統(tǒng)hms(holonic manufacturing system)是由智能完備單元復(fù)合而成；其底層設(shè)備具有開放、自律、合作、適應(yīng)柔性、可靠、易集成和魯棒性好等特性。另外，目前世界上剛剛出現(xiàn)的虛擬軸機(jī)床，變革了傳統(tǒng)機(jī)床的工作原理，其性能上有許多獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，特別是有利于實(shí)現(xiàn)車間內(nèi)各虛擬軸機(jī)床的控制和集成。又如快速原型制造(rapid prototyping)是一種有利于實(shí)現(xiàn)集成制造的新技術(shù)，近年來(lái)的研究非?；钴S。