1概述

    21世紀(jì)的制造企業(yè)面對的是動態(tài)多變的市場環(huán)境，用戶要求在最短的時(shí)間內(nèi)獲得“個(gè)性化”的產(chǎn)品。因此，制造企業(yè)應(yīng)該也必須發(fā)展多品種、小批量生產(chǎn)技術(shù)(或大規(guī)模客戶化制造)，在“更快、更好、更便宜”的競爭中找到自己的最佳位置。敏捷制造是美國人于上世紀(jì)末提出的制造企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，敏捷制造企業(yè)的主要特征之一就是工藝過程和制造系統(tǒng)的可重構(gòu)性。

    1998年，美國國家研究委員會發(fā)表了一份研究報(bào)告:2020年制造業(yè)面臨的挑戰(zhàn)。在這個(gè)報(bào)告中，專家們確定了未來20年制造企業(yè)面臨的六大挑戰(zhàn)和必須優(yōu)先解決的10項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，可重構(gòu)企業(yè)和可重構(gòu)制造系統(tǒng)均名列其中，可重構(gòu)制造系統(tǒng)甚至被列為10大關(guān)鍵技術(shù)的第一位。為此，美國國家自然科學(xué)基金委員會1996年投資密西根大學(xué)成立了可重構(gòu)制造系統(tǒng)工程研究中心，每年投資300萬美元，連續(xù)支持11年。美國的30多家知名制造企業(yè)也積極參加這一計(jì)劃，來自這些企業(yè)的資金注入每年也達(dá)到300萬美元以上。2001年5月在密西根大學(xué)召開了CIRP第一屆柔性、可重構(gòu)制造國際會議。從論文的來源、研究深度以及參加會議的人員看，可重構(gòu)制造已經(jīng)成為國際學(xué)術(shù)界和企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。可重構(gòu)制造系統(tǒng)涉及的內(nèi)容很多，其中最重要的一項(xiàng)內(nèi)容就是可重構(gòu)機(jī)床(ReconfigurableMachineTools，RMT)的研究和開發(fā)，它的成功對實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)制造系統(tǒng)和敏捷制造具有決定性的意義。到目前，可重構(gòu)機(jī)床的理論研究已取得一定的進(jìn)展，并且取得一項(xiàng)發(fā)明專利，但整個(gè)研究工作還沒有形成完整的體系，研究的深入程度不夠，可重構(gòu)機(jī)床的原型尚未制造出來。本文首先介紹可重構(gòu)機(jī)床的基本概念，然后討論可重構(gòu)機(jī)床的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，最后提出在我國開展可重構(gòu)機(jī)床研究的幾點(diǎn)建議。

    2可重構(gòu)機(jī)床的基本概念可重構(gòu)機(jī)床也是一種模塊化機(jī)床，它集專用機(jī)床、組合機(jī)床和數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)于一身，同時(shí)避免了它們的不足。它具有以下一些基本特征:機(jī)床是由一些基本模塊根據(jù)功能需求組合而成的：機(jī)床結(jié)構(gòu)和布局可以根據(jù)產(chǎn)品的變化進(jìn)行快速重組：機(jī)床的模塊結(jié)構(gòu)(硬件、軟件、控制系統(tǒng))是標(biāo)準(zhǔn)化的：模塊之間具有統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)化的界面：機(jī)床的設(shè)計(jì)是以產(chǎn)品族為基礎(chǔ)的：機(jī)床的功能可以改變，但基本無功能冗余：機(jī)床與制造系統(tǒng)的接口也是標(biāo)準(zhǔn)化的，以便于整個(gè)系統(tǒng)的重組。

    可重構(gòu)機(jī)床的主要優(yōu)點(diǎn)有:高柔性，可以極大地縮短產(chǎn)品的改型換代時(shí)間：與數(shù)控機(jī)床相比，在滿足加工需求的條件下可以簡化機(jī)床的功能和結(jié)構(gòu)：模塊化結(jié)構(gòu)便于組織專業(yè)化的大規(guī)模生產(chǎn)：專業(yè)化生產(chǎn)可以提高產(chǎn)品的成熟度和質(zhì)量，同時(shí)可以降低機(jī)床產(chǎn)品的成本和價(jià)格：機(jī)床便于維修，只需更換相應(yīng)的模塊即可：有利于通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)動態(tài)聯(lián)盟：機(jī)床的功能零部件可以重復(fù)利用，提高了機(jī)床的環(huán)保性：多刀加工，可以有效提高生產(chǎn)效率。由此可見，可重構(gòu)機(jī)床并不是個(gè)新概念，因?yàn)槟K化設(shè)計(jì)的概念和組合機(jī)床已經(jīng)存在了很多年。但是，可重構(gòu)機(jī)床與一般的模塊化產(chǎn)品和組合機(jī)床還是有著本質(zhì)性的區(qū)別，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:使用中的可重構(gòu)性一般模塊化機(jī)械產(chǎn)品的著眼點(diǎn)都是在產(chǎn)品的出廠功能上，模塊化的概念及實(shí)施只局限在制造企業(yè)內(nèi)部，用戶往往意識不到模塊化，因?yàn)楫a(chǎn)品在用戶手中一般不會改變使用功能，即使組合機(jī)床也是如此。但可重構(gòu)機(jī)床的功能在用戶手中卻是經(jīng)常變化的，用戶要經(jīng)常對產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)和布局進(jìn)行重組以適應(yīng)市場需求的變化，這是可重構(gòu)機(jī)床區(qū)別于其他模塊化產(chǎn)品的主要方面。