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橫塊化與可重構(gòu)數(shù)控機(jī)床
日期：2009年09月29 來源：本站原創(chuàng) 關(guān)鍵字：數(shù)控機(jī)床
1．模塊化設(shè)計(jì)及模塊化數(shù)控機(jī)床
模塊化設(shè)計(jì)的基本原理是將一種產(chǎn)品或系統(tǒng)分解成一些功能和結(jié)構(gòu)獨(dú)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(chǎng)需求。產(chǎn)品模塊化設(shè)計(jì)的思想和實(shí)踐已有近百年的歷史。1920年前后，就有人將模塊化設(shè)計(jì)原理應(yīng)用于機(jī)床設(shè)計(jì)中。直到20世紀(jì)50年代，歐美一些國家的學(xué)者正式提出“模塊化設(shè)計(jì)”的概念，才真正把模塊化設(shè)計(jì)提升到學(xué)術(shù)的高度來進(jìn)行研究。
數(shù)控機(jī)床模塊是一組同時(shí)具有相同功能和結(jié)合要素，具有不同性能或用途甚至不同結(jié)構(gòu)特征，但能互換的單元。模塊化設(shè)計(jì)基于模塊的思想，將一般產(chǎn)品設(shè)計(jì)任務(wù)轉(zhuǎn)化為模塊化產(chǎn)品方案。它包括兩方面的內(nèi)容：一是根據(jù)新的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行功能分析，合理創(chuàng)建一組模塊，即模塊創(chuàng)建；二是根據(jù)設(shè)計(jì)要求將一組已存在的特定模塊組合成模塊化產(chǎn)品方案，即模塊綜合。
模塊化設(shè)計(jì)是在對(duì)一定范圍內(nèi)的不同功能或不同性能，不同規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上，劃分并設(shè)計(jì)出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合，構(gòu)成不同的產(chǎn)品，滿足市場(chǎng)的不同需求。針對(duì)機(jī)床產(chǎn)品，可以將模塊化設(shè)計(jì)歸納為：根據(jù)用戶的要求，在功能分析的基礎(chǔ)上，設(shè)討出具有性能(或用途)、結(jié)構(gòu)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(dú)立部件，然后將其組配成單臺(tái)機(jī)床或柔性加工單元(或系統(tǒng))等。
機(jī)床結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)在國外一些企業(yè)應(yīng)用十分普遍，已使企業(yè)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝到制造形成一整套模塊化管理體系。
2．可重構(gòu)制造系統(tǒng)與可重構(gòu)數(shù)控機(jī)床
(1)數(shù)控機(jī)床可重構(gòu)制造系統(tǒng)
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步、產(chǎn)品供應(yīng)市場(chǎng)的日益國際化和消費(fèi)需求的日趨個(gè)性化、多樣化，一種由客戶訂單驅(qū)動(dòng)，以小批量、多品種、多功能、快速交貨和短的產(chǎn)品市場(chǎng)壽命等為特征的顧客化大生產(chǎn)(MassCustomizedManufacturing)，又稱大批量定制生產(chǎn)的模式便應(yīng)運(yùn)而生，制造企業(yè)需要由面向產(chǎn)品的生產(chǎn)轉(zhuǎn)向面向客戶的生產(chǎn)，由賣方數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)轉(zhuǎn)向買方市場(chǎng)。傳統(tǒng)制造系統(tǒng)顯然不能適應(yīng)這一形勢(shì)的發(fā)展要求，需要發(fā)展一種能夠通過產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整和制造系統(tǒng)快速重組，將定制產(chǎn)品的生產(chǎn)問題全部或部分地轉(zhuǎn)化為批量生產(chǎn)的新型制造系統(tǒng)——可重構(gòu)制造系統(tǒng)(ReconfigurableManufacturingSystem，RMS)就是在這樣的背景下產(chǎn)生的。 RMS產(chǎn)生的直接原因是當(dāng)今快速多變和難以預(yù)測(cè)的市場(chǎng)環(huán)境，表現(xiàn)在由激烈的全球化競(jìng)爭(zhēng)、逐步提高的客戶素質(zhì)，創(chuàng)新的工藝技術(shù)直接驅(qū)動(dòng)的新產(chǎn)品上市速度，產(chǎn)品零部件、客戶需求、工藝技術(shù)和政策法規(guī)等多個(gè)方面的變化，反映了經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和社會(huì)之間的平衡關(guān)系。企業(yè)只有具備快速、有效和低成本的適應(yīng)各種變化的能力，才能在新的環(huán)境中生存。
發(fā)達(dá)國家從20世紀(jì)90年代中期開展了相關(guān)研究。1996年，美國密執(zhí)安大學(xué)工程研究中心(ERC)在美國國家科學(xué)基金會(huì)(NSF)和25家公司資助下開展了有關(guān)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(huì)(NRC)在《2020年制造挑戰(zhàn)的設(shè)想》的報(bào)告中明確地將RMS列入六大挑戰(zhàn)與十大關(guān)鍵技術(shù)之中，而且RMS名列十大關(guān)鍵技術(shù)之首。
我國對(duì)敏捷和網(wǎng)絡(luò)制造模式下的快速重構(gòu)以及支持可重構(gòu)性的制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)的研究較多，而對(duì)底層加工系統(tǒng)的可重構(gòu)問題的研究卻較少。從1997年起，我國在國家自然科學(xué)基金和“十五”863計(jì)劃基金的資助下，對(duì)RMS的理論及方法進(jìn)行了研究，取得初步的研究成果，但目前對(duì)RMS還沒有形成完整清晰的理論體系。
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