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横块化与可重构数控机床
日期：2009年09月29 来源：本站原创 关键字：数控机床
1．模块化设计及模块化数控机床
模块化设计的基本原理是将一种产品或系统分解成一些功能和结构独立的基本单元(模块)，然后按用户需求组合，以满足不同的市场需求。产品模块化设计的思想和实践已有近百年的历史。1920年前后，就有人将模块化设计原理应用于机床设计中。直到20世纪50年代，欧美一些国家的学者正式提出“模块化设计”的概念，才真正把模块化设计提升到学术的高度来进行研究。
数控机床模块是一组同时具有相同功能和结合要素，具有不同性能或用途甚至不同结构特征，但能互换的单元。模块化设计基于模块的思想，将一般产品设计任务转化为模块化产品方案。它包括两方面的内容：一是根据新的设计要求进行功能分析，合理创建一组模块，即模块创建；二是根据设计要求将一组已存在的特定模块组合成模块化产品方案，即模块综合。
模块化设计是在对一定范围内的不同功能或不同性能，不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合，构成不同的产品，满足市场的不同需求。针对机床产品，可以将模块化设计归纳为：根据用户的要求，在功能分析的基础上，设讨出具有性能(或用途)、结构各异，而功能相同的一系列可以互换的功能单元，以及一些专用、独立部件，然后将其组配成单台机床或柔性加工单元(或系统)等。
机床结构模块化设计在国外一些企业应用十分普遍，已使企业从产品设计、工艺到制造形成一整套模块化管理体系。
2．可重构制造系统与可重构数控机床
(1)数控机床可重构制造系统
随着科学技术的不断进步、产品供应市场的日益国际化和消费需求的日趋个性化、多样化，一种由客户订单驱动，以小批量、多品种、多功能、快速交货和短的产品市场寿命等为特征的顾客化大生产(MassCustomizedManufacturing)，又称大批量定制生产的模式便应运而生，制造企业需要由面向产品的生产转向面向客户的生产，由卖方数控机床市场转向买方市场。传统制造系统显然不能适应这一形势的发展要求，需要发展一种能够通过产品结构调整和制造系统快速重组，将定制产品的生产问题全部或部分地转化为批量生产的新型制造系统——可重构制造系统(ReconfigurableManufacturingSystem，RMS)就是在这样的背景下产生的。 RMS产生的直接原因是当今快速多变和难以预测的市场环境，表现在由激烈的全球化竞争、逐步提高的客户素质，创新的工艺技术直接驱动的新产品上市速度，产品零部件、客户需求、工艺技术和政策法规等多个方面的变化，反映了经济、技术和社会之间的平衡关系。企业只有具备快速、有效和低成本的适应各种变化的能力，才能在新的环境中生存。
发达国家从20世纪90年代中期开展了相关研究。1996年，美国密执安大学工程研究中心(ERC)在美国国家科学基金会(NSF)和25家公司资助下开展了有关RMS的研究。1997年，Y,Koren教授等首次正式提出RMS的概念。1998年美国国家研究委员会(NRC)在《2020年制造挑战的设想》的报告中明确地将RMS列入六大挑战与十大关键技术之中，而且RMS名列十大关键技术之首。
我国对敏捷和网络制造模式下的快速重构以及支持可重构性的制造执行系统(MES)的研究较多，而对底层加工系统的可重构问题的研究却较少。从1997年起，我国在国家自然科学基金和“十五”863计划基金的资助下，对RMS的理论及方法进行了研究，取得初步的研究成果，但目前对RMS还没有形成完整清晰的理论体系。
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