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橫塊化與可重構數控機床


日期：2009年09月29　來源：本站原創(chuàng)　關鍵字：數控機床
1．模塊化設計及模塊化數控機床
模塊化設計的基本原理是將一種產品或系統分解成一些功能和結構獨立的基本單元(模塊)，然后按用戶需求組合，以滿足不同的市場需求。產品模塊化設計的思想和實踐已有近百年的歷史。1920年前后，就有人將模塊化設計原理應用于機床設計中。直到20世紀50年代，歐美一些國家的學者正式提出“模塊化設計”的概念，才真正把模塊化設計提升到學術的高度來進行研究。
數控機床模塊是一組同時具有相同功能和結合要素，具有不同性能或用途甚至不同結構特征，但能互換的單元。模塊化設計基于模塊的思想，將一般產品設計任務轉化為模塊化產品方案。它包括兩方面的內容：一是根據新的設計要求進行功能分析，合理創(chuàng)建一組模塊，即模塊創(chuàng)建；二是根據設計要求將一組已存在的特定模塊組合成模塊化產品方案，即模塊綜合。
模塊化設計是在對一定范圍內的不同功能或不同性能，不同規(guī)格的產品進行功能分析的基礎上，劃分并設計出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合，構成不同的產品，滿足市場的不同需求。針對機床產品，可以將模塊化設計歸納為：根據用戶的要求，在功能分析的基礎上，設討出具有性能(或用途)、結構各異，而功能相同的一系列可以互換的功能單元，以及一些專用、獨立部件，然后將其組配成單臺機床或柔性加工單元(或系統)等。
機床結構模塊化設計在國外一些企業(yè)應用十分普遍，已使企業(yè)從產品設計、工藝到制造形成一整套模塊化管理體系。
2．可重構制造系統與可重構數控機床
(1)數控機床可重構制造系統
隨著科學技術的不斷進步、產品供應市場的日益國際化和消費需求的日趨個性化、多樣化，一種由客戶訂單驅動，以小批量、多品種、多功能、快速交貨和短的產品市場壽命等為特征的顧客化大生產(MassCustomizedManufacturing)，又稱大批量定制生產的模式便應運而生，制造企業(yè)需要由面向產品的生產轉向面向客戶的生產，由賣方數控機床市場轉向買方市場。傳統制造系統顯然不能適應這一形勢的發(fā)展要求，需要發(fā)展一種能夠通過產品結構調整和制造系統快速重組，將定制產品的生產問題全部或部分地轉化為批量生產的新型制造系統——可重構制造系統(ReconfigurableManufacturingSystem，RMS)就是在這樣的背景下產生的。   RMS產生的直接原因是當今快速多變和難以預測的市場環(huán)境，表現在由激烈的全球化競爭、逐步提高的客戶素質，創(chuàng)新的工藝技術直接驅動的新產品上市速度，產品零部件、客戶需求、工藝技術和政策法規(guī)等多個方面的變化，反映了經濟、技術和社會之間的平衡關系。企業(yè)只有具備快速、有效和低成本的適應各種變化的能力，才能在新的環(huán)境中生存。
發(fā)達國家從20世紀90年代中期開展了相關研究。1996年，美國密執(zhí)安大學工程研究中心(ERC)在美國國家科學基金會(NSF)和25家公司資助下開展了有關RMS的研究。1997年，Y,Koren教授等首次正式提出RMS的概念。1998年美國國家研究委員會(NRC)在《2020年制造挑戰(zhàn)的設想》的報告中明確地將RMS列入六大挑戰(zhàn)與十大關鍵技術之中，而且RMS名列十大關鍵技術之首。
我國對敏捷和網絡制造模式下的快速重構以及支持可重構性的制造執(zhí)行系統(MES)的研究較多，而對底層加工系統的可重構問題的研究卻較少。從1997年起，我國在國家自然科學基金和“十五”863計劃基金的資助下，對RMS的理論及方法進行了研究，取得初步的研究成果，但目前對RMS還沒有形成完整清晰的理論體系。

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