基于MBD的复合材料制造模型构建

为实现基于模型定义技术在复合材料数字化制造中的应用,结合复合材料结构的成型工艺特点,提出一种基于MBD的复合材料制造模型构建方法。首先根据复合材料结构成型过程中的典型状态,将复合材料制造模型进行阶段划分;然后对各个阶段的模型组成信息进行分析并给出基于MBD的数字化定义;最后给出了复合材料制造模型的应用方案。基于MBD的复合材料制造模型将复合材料结构的设计、制造和检验过程紧密集成,将进一步提高企业的复合材料数字化制造能力。     

基于实时信息驱动的制造过程可视化监控平台

针对目前由于缺乏有效的手段支持离散制造过程实时监控,导致生产车间透明程度低、信息流实时性差等问题,采用面向对象的方法构建制造资源本体模型(ROM)和一种支持生产系统实时监控的对象模型(IMPV),并定义了IMPV的对象数据模型、可视化表征模型、对象操作模型和信息交互控制模型。在此基础上,设计并实现了一种支持制造过程实时可视化监控的体系架构,详细讨论了IMPV的实例化方法以及基于规则映射的资源感知与信息集成模式,最后将该可视化监控系统应用于某发动机装配车间中,取得了良好的应用效果。     

3D环境下飞机装配工艺规划与仿真一体化模型

为实现3D环境下飞机装配工艺规划与仿真过程的集成和统一,提出了一种飞机装配工艺一体化模型。该模型综合了装配工艺设计对产品对象以及工装、工具等资源对象在信息组织管理、零件几何运动描述等方面的要求,确定了装配＂产品—资源—工艺＂间的层进映射关系,将产品对象和资源对象间复杂的1∶N或N∶1关系分解为具体的1∶1关系,并基于文件对象结构原理建立了其数学表示模型。以某飞机中央翼部件装配为例,将该建模方法应用到自主开发的数字化飞机装配工艺规划与仿真系统中,验证了所提方法的有效性。     

一种烧结生产过程控制云制造仿真实验平台

为减少自动化系统现场调试的风险,提高适应性和可靠性,针对钢铁制造业中的烧结生产过程,设计并实现了一种基于云制造的仿真实验平台,提出云服务端以可编程逻辑控制器群、集散型控制系统群、服务器群和数据库群等为物理资源层,以烧结过程的各种虚拟过程控制对象和优化控制模型等为虚拟资源层,面向钢铁制造企业、研究与设计机构等云接入端用户,提供烧结过程优化控制系统的半实物仿真、操作参数验证、生产过程模拟以及工艺流程学习等云服务。以烧结生产偏析布料工序的料层厚度自动控制系统为例,验证了实验平台的有效性。     

面向工艺链的零件制造模型框架研究

为解决设计信息向制造延拓的矛盾,在分析零件工艺链组成的基础上,提出了零件制造模型的概念,并结合实例建立了零件制造模型框架.提出了零件制造模型的组成,把零件在工艺过程中的状态作为制造模型组成单元,并细分为工件模型和工艺模型.建立了制造模型的信息层次结构,面向集成制造给出了制造模型信息的表达方式和基于控形节点的数据组织结构.基于Petri网,描述了制造模型定义过程.在该模型框架基础上,可进一步发展零件制造模型的数字化定义、管理和集成应用方法,以实现零件精密、快速和节约制造.     

基于信息驱动的拆卸设备设计方法研究

在深入分析拆卸类设备特点的基础上,提出一种基于信息驱动的拆卸设备设计方法。通过定义和分析拆卸类设备的用户域、设计分析域、物理结构域和工艺域信息,构建拆卸对象的拆卸过程信息模型;基于拆卸过程稳定性,提出一种拆卸序列规划算法;结合拆卸类设备主要特征,分析拆卸过程中各种信息与设备物理结构之间的相互关系;归纳拆卸对象信息的不确定性对拆卸装置结构的影响,构建拆卸设备结构设计主参数矩阵,提出一种实现用户域信息和设计分析域信息向设备物理结构映射的方法,完成拆卸过程信息模型驱动的拆卸设备结构设计,力求设计出既具有独立性又具有通用性和鲁棒性的拆卸设备。通过液压油缸拆解平台设计实例,验证了该方法的有效性和实用性。     

基于工作流的采购质量管理系统分析与设计

引入工作流技术对制造企业的采购质量管理体系进行了分析与研究,建立了制造企业采购质量管理的过程模型并基于Petri网构造了其工作流模型。采用J2EE平台设计开发了基于工作流的计算机辅助采购质量管理系统,提供了对过程定义、过程控制与过程集成的支持,从而实现了过程驱动的采购质量管理机制,为提升采购质量管理系统的过程支持能力提供了一种有效的技术方案。     

航空发动机工艺组合件试制管理扩展研究与实践

基于航标工艺组合件定义,在航空发动机研制过程中,结合企业应用需求及实践,衍生了中间制造号并明确了其定义及主要使用场景。基于全寿命周期管理要求,定义了涉及的主要流程。从工艺规划、工艺设计、产品试制、工艺定型等方面明确了主要技术管理要求。通过多类型航空发动机产品开发实践,验证了可行性和灵敏性。并且提出了通过设制造协同将生产实践经验向产品设计单位传递的要求,通过纳入产品开发基线,共同提高产品的设计、制造质量。为航空发动机产品试制过程提供了一种灵活生产组织和节约成本的工艺管理方法。     

融入多维制造信息的产品典型工艺路线发现方法

为了解决以往基于聚类分析的工艺路线发现方法重用价值低的难题,使最终提取到的典型工艺路线能够更好地支持基于制造资源的重用,提出一种融入多维制造信息的产品典型工艺路线发现方法。方法研究定义了融入多维制造信息的工艺信息元和工艺路线信息模型,并通过运用核主成分分析法对组成工艺路线的工艺信息元进行了维数约简,得到工艺路线本质维度的低维信息模型。在低维工艺路线信息模型的基础上,提出了工艺路线聚类距离的计算方法,结合演化细胞学习自动机实现了工艺路线的智能聚类,并从聚类簇中提取到了典型工艺路线。通过实例验证说明了所提方法的有效性。     

导管数控弯曲工艺知识管理技术研究

为实现导管数字化集成制造模式,分析了导管数控弯曲过程中工艺知识的内容、特征及其存在形式,采用基于重用的方法将工艺知识分为两类:重用型工艺知识和决策型工艺知识;针对其内容结构特点,研究了工艺知识的表示与存储方法,建立了它们的关系数据库存储模型,进而构建了导管工艺知识管理系统的结构模型;研究了知识推理技术,建立了基于关系数据库技术的正向和反向推理方法,实现了导管工艺设计过程中的可加工性分析和制造资源选择;针对导管工艺的特点实现了基于实例的工艺参数设计(CBR),提高了导管数控弯曲工艺设计的效率。     

基于特征的制造工艺资源建模与检索方法研究

为表达制造工艺资源特征层次结构、分类结构及资源对象关系,采用面向对象与特征建模技术构建了制造工艺资源特征模型,用特征映射技术描述零件结构特征与加工特征、加工特征与加工方法特征、加工方法与制造工艺资源特征的映射关系和模糊决策方法。研究了用工序特征描述工艺设计过程所对应的资源特征的集,并以形式化表示,提出了从制造工艺资源数据库中检索工序资源特征,以特征参数的相似性计算来检索与工序匹配的资源特征的检索算法。最后,将该方法应用于工艺设计中制造工艺资源特征与工序特征的匹配。     

Concurrent process/inspection planning for a customized manufacturing system based on genetic algorithm

Producing products with multiple quality characteristics is always one of the concerns for an advanced manufacturing system. To assure product quality, finite manufacturing resources (i.e., process workstations and inspection stations) could be available and employed. The manufacturing resource allocation problem then occurs, therefore, process planning and inspection planning should be performed. Both of these are traditionally regarded as individual tasks and conducted separately. Actually, these two tasks are related. Greater performance of an advanced manufacturing system can be achieved if process planning and inspection planning can be performed concurrently to manage the limited manufacturing resources. Since the product variety in batch production or job-shop production will be increased for satisfying the changing requirements of various customers, the specified tolerance of each quality characteristic will vary from time to time. Except for finite manufacturing resource constraints, the manufacturing capability, inspection capability, and tolerance specified by customer requirement are also considered for a customized manufacturing system in this research. Then, the unit cost model is constructed to represent the overall performance of an advanced manufacturing system by considering both internal and external costs. Process planning and inspection planning can then be concurrently solved by practically reflecting the customer requirements. Since determining the optimal manufacturing resource allocation plan seems to be impractical as the problem size becomes quite large, in this research, genetic algorithm is successfully applied with the realistic unit cost embedded. The performance of genetic algorithm is measured in comparison with the enumeration method that generates the optimal solution. The result shows that a near-optimal manufacturing resource allocation plan can be determined efficiently for meeting the changing requirement of customers as the problem size becomes quite large.     

面向e-制造的工艺规划与工序分配集成技术研究

为满足e—制造技术对工艺规划和工序分配的新需求,在制造设备e—化的基础上,提出了一种面向e—制造的动态工艺规划与工序分配的集成方法和Capplet集成模型。该集成模型通过Java解决方案和动态Web页面两种方式实现。在基于遗传算法的工序分配与工艺规划的并行交互机制下,基于甘特图的协同工序分配方法为动态工序分配提供了一种新的解决途径。Capplet集成模型与e—制造实时加工调度的无缝集成,为e—制造的生产准备奠定了基础。     

工艺制造资源建模及其在协同工艺设计中的应用

根据敏捷制造和机械加工工艺设计特征的要求，建立面向计算机辅助工艺计划的工艺制造资源模型。研究了工艺制造资源模型的建模方法，进一步论述了协同工艺设计的体系结构、协同工艺设计中工艺制造资源中间件的解决方案、服务器端应用程序的开发和实现方法，为实现协同工艺设计提供强有力的技术支持。     

工艺设计中支持事例推理的扩展对象模型

建立一个基于事例推理的CAPP系统的事例表达模型。对传统的对象模型进行了扩展，并在此基础上给出了支持事例推理的事例表达模型，该模型具有表达零件工艺知识和复杂事例的能力，以及支持在事例推理全过程中对信息的需求，为相似零件检索和零件事例的自动修改打下了基础。     

面向e-制造的动态工艺规划支持系统研究

为满足e-制造模式对工艺资源共享和工艺规划的新需求,研究了面向e-制造的动态工艺规划支持系统的体系结构,讨论了制造本体模型的构建和存储方法以及基于语义的工艺知识检索原理,开发了面向e-制造的动态工艺规划支持系统并进行应用演示。结果表明基于本体理论构建和存储工艺模型可对其赋予语义,基于语义的信息检索可以提高工艺资源查询的效率,这为工艺规划系统掌握资源动态信息,进行工艺路线的选择和优化奠定了基础。     

A flexible process information reuse method for similar machining feature

Dynamically changing machining conditions and uncertain manufacturing resource availability are forcing manufacturing enterprises to search advanced process planning in order to increase productivity and ensure product quality. As growing quantities of the three-dimensional process models are gradually applied, reusing the embedded manufacturing information in process models with less time and lower cost attracts a lot of attention. In this paper, a new flexible method is presented to reuse the existing process information based on retrieval of the similar machining feature. First, the three-level organization model is introduced to represent the process information; the machining feature which is seen as the parent layer carries the corresponding manufacturing information. To ensure accurately that the process information are obtained, the associated mechanism between the machining feature and process information is created. Second, an eight-node representation scheme is designed to represent the similar machining feature having same variations in topology and geometry. For accelerating similar feature retrieval, the extension-attributed adjacency graph and the topological relationship of the machining feature faces are built. Finally, some aircraft structural parts are utilized in the developed prototype module to verify the effectiveness of the proposed method. This method can be used as the basis for accumulation of the process information; it can promote the development and application of the intelligent process planning.     

复杂流程系统安全的资源配置与优化

为解决流程系统的安全保障问题,提出了基于动态规划的安全资源配置与优化方法。首先通过综合分析系统的安全性,确定评估系统安全的特征参数和参数的计算方法;然后,以流程系统固有的网络结构模型为对象,引入安全特征参数,采用动态规划逐步求精的最优原理,实现安全的资源配置与优化过程。该方法能够满足投资数量的限制和最大限度提升安全的约束条件,且能够对系统安全较为薄弱的环节优先配置资源。最后,通过对一个流程系统的分析,验证了基于动态规划的安全资源配置与优化方法的可行性。     

Integrated manufacturing process planning and control based on intelligent agents and multi-dimension features

Dynamic manufacturing environments require a flexible process planning and control system in response to changing manufacturing resource availability, production uncertainty, and dynamic machining conditions. To address these issues, this paper proposes a novel integrated process planning and control method based on intelligent software agents and multi-dimension manufacturing features. An integration framework with three modules including generic process planning, shop floor process planning, and online process control is developed. An intelligent agent-based approach is adopted for achieving intelligence and autonomy of individual software modules and components. An ontology-based multi-dimension manufacturing feature model is proposed to facilitate the communication and collaboration between process planning and control, as well as to speed up the decision-making of intelligent agents. The feasibility and flexibility of the proposed method are validated through a proof-of-concept implementation.