IE之制造系統(tǒng)重組簡介
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制造系統(tǒng)的重組要求來源于大量生產(chǎn)中遇到的可變性和為發(fā)揮機床功能的夾具設(shè)計。20世紀30年代正當大量流水生產(chǎn)成熟時，美國汽車廠為適應不同規(guī)格缸體加工要求，開始作變異式機床的嘗試。
40年代為強化軍品生產(chǎn)，英國采用夾具提高零件的互換性和產(chǎn)量。50-60年代，蘇聯(lián)在學習英國作法后，提煉出成組技術(shù)，而德國人開發(fā)了成組分類編碼系統(tǒng)。從60年代到90年代，廣泛利用成組技術(shù)發(fā)展了成組工藝、成組單元、FMS、FMC與CIM系統(tǒng)[8]。
為了利用激光加工新技術(shù)，在70-80年代，日本進行了嵌入激光加工裝置的FMS的研究開發(fā)，并開展了裝配模塊化的FMC開發(fā)。80至90年代，以德國漢諾威大學和斯圖加特大學為中心，開展了自治模塊機床的設(shè)計和制造集成及主軸部件與球鉸運動副的專業(yè)化生產(chǎn)的研究與實踐。美國的衣阿華大學等開始探索可重組制造系統(tǒng)[9、10]。如年代中，在美國國家科學基金會(NSF)和企業(yè)界的支持下，密歇根大學對RMS項目進行全面研究[10]。同期，1觀年中國國家自然基金啟動了快速重組制造系統(tǒng)(陽肥)的研究項[ll]。與此同時，美國南伊利依大學的Rong和朱成功地進行了組合夾具的計算機輔助設(shè)計(CAFD)研究開發(fā)[13、14]。
1、快速重組制造系統(tǒng)(RRMS)的科學基礎(chǔ)
所謂RMS就是具有可重組性的制造系統(tǒng)。從長遠觀點看，RMS可以分為系統(tǒng)級，機床／設(shè)備級和部件／模塊級3級。近期利用較多、比較成熟的是系統(tǒng)級的RMS?？芍亟M機床和部件還處于研究開發(fā)初期，其成熟和利用，按美國國家研究委員會的概念，將是21世紀前20年的事。同產(chǎn)品的重組(或可重組模塊化產(chǎn)品)一樣，要解決基于拓撲性和交互作用與接口技術(shù)優(yōu)化的機床、產(chǎn)品或模塊重組，有許多科學原理、方法和工具尚待研究和開發(fā)。
系統(tǒng)級的重組，如RRMS，現(xiàn)在是較現(xiàn)實可行的，它把機床/裝備認為是可移動的可重組組元，對它們實現(xiàn)快速的重組。RRMS的基本特性有：可移動性、斜升效應、劣化效應、可集成性和可診斷性等?？梢苿有砸驲RMS中的機床與設(shè)備是可以在公共地基上隨時方便地移動，同時還要求它們在預先設(shè)定的簡便支撐下(無單獨地基與固連)正常運行，達到一般制造系統(tǒng)(有單獨地基，并緊固)的運行性能。
所謂斜升效應是指新建或重組的制造系統(tǒng)從運行開始到穩(wěn)定地達到規(guī)劃與設(shè)計要求的性能指標的提升過程即過渡過程現(xiàn)象。劣化效應是指在各種因素作用下使制造系統(tǒng)運行性能下降的一種退化現(xiàn)象。重組的制造系統(tǒng)的性能在其壽命期的表現(xiàn)如圖2示。
可集成性是指以具有可重組性的系統(tǒng)組元或子系統(tǒng)為單元構(gòu)成可以發(fā)揮“整體大于部分之和”的集成。為了實現(xiàn)可集成性，不僅要求幾何、物理和幾何／物理的約束得到滿足，而且要求廣義的拓撲約束和組元／子系統(tǒng)間交互作用與接口特性(間隙、重疊、輥合、信息、能量與誤差的傳遞特性……)得到全面滿足?？稍\斷性是指對制造系統(tǒng)運行性能進行跟蹤和為查找原因、診斷和控制提供有效信息的能力。
2、制造系統(tǒng)快速重組的實例
我國山東某廠從1996年以來，根據(jù)訂單變化，已實現(xiàn)液壓件生產(chǎn)線的重組，每年8次左右。無錫茶計算機器件制造廠，根據(jù)周
生產(chǎn)計劃和用戶訂貨變化，己實現(xiàn)8小時內(nèi)重組上百臺CNC加工中心的零件生產(chǎn)線，其最短的重組周期為8小時(即重組后系統(tǒng)的壽命期為8小時)。清華大學利用人工智能原理實現(xiàn)了汽車減震器、焊接與裝配線和汽車燃助泵制造單元的重組，取得良好的效果，如焊接單元重組后使生產(chǎn)線占地面積壓縮了63．6％，作業(yè)人員減少了36。4%，人均生產(chǎn)率提高了190％，減少設(shè)備臺數(shù)50%，節(jié)約投資52。2％[11]。RRMS的主要發(fā)展方向是：立即開展系統(tǒng)級重組的研究、開發(fā)和應用，在今后20年內(nèi)研究、開發(fā)、生產(chǎn)和利用可重組機床。