面向大批量定制设计的定制客户动态聚类方法研究

通过分析现有客户聚类存在的不足，面向大批量定制设计提出了根据功能结构模型进行客户动态聚类划分的新方法。采用面向对象的技术，
将功能作为产品族的特征属性与产品族结构封装，建立了产品族功能结构模型；应用蚂蚁自我聚集行为的聚类原理，以产品族功能结构模型为分类模式，以动态定制客户集为模式样本，提出了基于功能结构蚂蚁树的定制客户动态聚类算法。在自行开发的工程机械产品定制服务平台上，以摊铺机定制客户的聚类划分为例进行了实验验证。     

面向客户定制的板式家具产品族模型研究

随着人们生活水平的提升,人们对产品的个性化需求日益提高。为解决板式家具产品设计中快速响应市场需求和客户个性化定制的问题,对板式家具产品的定制因素进行了分析,基于GBOM对板式家具产品族的界定规则和产品族模型的对象进行研究,构建出面向客户定制的板式家具产品族模型,给出产品族模型的配置约束和产品配置方法,实现了板式家具产品的快速定制设计。以床为实例演示面向客户定制的板式家具产品族模型的建立及其配置方法。     

基于功能蚁树的定制客户动态聚类

在分析定制客户需求特点和产品族模型构成的基础上,提出了一种根据功能结构模型进行定制客户动态聚类划分的新方法。采用面向对象的技术,将功能作为产品族的特征属性与产品族结构封装,建立了产品族功能结构模型;应用蚂蚁聚集行为的聚类方法,以产品族功能结构模型为分类模式,设计了基于功能蚁树的客户动态聚类算法。并以多功能沥青混凝土摊铺机产品的定制客户聚类划分为例,进行聚类分析,聚类结果能直观地反映各功能结构模块动态需求变化。     

产品族结构无向图模型

将图论思想引入到产品族建模中,产品的基本模块定义为第Ⅰ类顶点,其中差异化模块的定制选项定义为第Ⅱ类顶点;根据顶点之间的连接关系定义了3类约束,分别表示产品族基本构成约束、差异化定制约束和差异化选项匹配约束;在此基础上构建了一种产品族结构无向图模型及其定制约束关系矩阵,并给出了差异化产品定制的实现方法。最后以手电筒的产品族建模和个性化定制为例,对产品族结构无向图模型及其定制实现方法有效性进行了验证。结果表明:该模型可合理表达企业的定制能力,有效筛选掉定制过程中的冗余信息;差异化产品定制实现方法可提高个性化产品的定制速度和定制准确性,并可减少产品定制过程中人的工作量。     

面向DFMC的产品配置设计技术研究

产品配置设计是实现大批量定制的关键技术之一。建立了从客户需求到产品结构的过程式层次描述模型，在客户需求相似性判别基础上，基于产品配置规则与约束，实现了基于历史信息的产品配置方法。该方法根据客户的需求，可方便地配置出相应的个性化产品，满足大批量定制生产的要求。     

煤矿机械面向大批量定制的产品配置设计

结合某煤矿机械有限公司采煤机实施大批量定制生产的实际情况,基于大批量定制产品设计的理论及特点,在建立采煤机产品族结构模型的基础上,通过对产品族规则约束和配置方式的研究,基于规则约束提出一种结合产品编码的采煤机配置方法,实现采煤机按客户需求进行快速变型设计的目的.     

面向产品族的设计方法学

开展产品族设计是实现大批量定制生产哲理的有效保证,也是对传统设计方法学的扩展与完善。介绍了产品族设计的基本思想和相关概念,对比了传统设计方法学和面向产品族设计的差异,并从产品设计过程中的需求建模、功能原理建模和结构设计建模三个方面阐述了产品族设计建模方法。为企业开展产品族设计提供了方法学指导。     

数据驱动的产品族设计研究

定制化设计是实现产品创新的重要途径,其主要方式就是产品族设计。为了进一步提高大批量定制环境下企业研发效率,针对现有产品族设计方法存在的不足,提出数据驱动的产品族设计框架。首先根据产品族设计需求,对数据需求、数据来源进行关联分析;其次针对产品设计过程中不同阶段的特点,分别从市场细分、平台构建、产品族演化及组合创新4个环节进行数据驱动模式方面的探讨;最后针对不同环节所需的数据挖掘、数据预测、数据分析等关键技术进行详细阐述,并对数据驱动产品族设计平台系统架构进行研究。     

面向大规模客户化生产的产品设计及其产品规划方法研究

介绍了大规模客户化生产模式的内涵、特点及实施策略。在产品系列合理化和零部件标准化及规范化的基础上详细分析了面向大规模客户化生产的产品设计方法。提出了基于产品族的产品规划方法。首先 ,利用模糊聚类分析划分客户群 ,并对客户群需求进行综合评定。进而针对客户群需求 ,实施了基于大规模客户化生产的质量功能配置转换 ,对产品族进行了功能规划、解原理规划、结构规划 ,并确定其产品定制参数及定制范围。最后通过建立产品族的成本模型 ,对产品目标成本进行合理预测。     

基于MC环境的面向订单产品设计方法研究

针对大批量定制环境下的面向订单设计（ETO）产品，在分析其特点的基础上，给出了实现其大批量定制的产品开发设计系统框架，并对其中关键技术进行了研究。提出利用事物特性表技术进行面向产品族的模块化产品开发，建立基于产品族的产品主结构模型用于配置设计，建立基于零件族的零部件主模型用于变型设计，通过标准化和模块化等手段，使产品及其零部件的客户订单分离点后移，从而实现满足ETO产品快速设计的需要，在保证产品质量的同时，降低产品成本。以工业汽轮机汽缸为例说明了方法的可行性。     

基于有限变形弹塑性本构方程的金属粉末压制成形力学建模及数值模拟

报告在中国国家自然科学基金重点项目“金属粉末高致密化精密成形系统技术基础及应用”、国家高技术研究发展计划(863计划)“高性能粉末冶金材料温压精密成形技术”和广东省自然科学基金研究团队项目“金属粉末精密成形先进制造系统的理论及应用研究”的共同资助下,所提的基于有限变形弹塑性本构方程的金属粉末压制成形力学建模及数值模拟研究成果。在分析比较椭球面屈服准则和岩土类材料屈服准则的基础上,选择适用于金属粉末材料等可压缩连续体的椭球面屈服准则。     

制造网格与资源共享

在中国国家自然科学基金重点资助项目《网络环境下的数字制造理论与关键技术》和中国国家科技攻关项目《支持网络制造的协同交互与资源共享平台与产业化研究》共同资助下，基于制造业的发展现状以及现代制造技术的总体要求，研究网格在制造技术及制造产业中的应用形态，探讨基于产品全生命周期要求的制造资源共享格式，研究制造资源在网格中动态共享的方式及其共享的安全技术，提出数字制造网格的关键技术。 制造网格是制造互联网，其目的是隐藏技术的复杂性，使用户以简单方式共享广泛异构的制造资源，解决制造资源不平衡问题。制造资源的全生命周期共享格式、制造资源的网格接口标准、制造资源在网格中的调度及安全控制，是建立制造网格的关键技术。     

机械与制造科学“十一五”发展的战略方向(制造科学)

根据中国国家自然科学基金委员会《机械与制造科学“十一五”发展战略研究报告》，阐述机械与制造科学有关制造科学“十一五”发展战略。 给出先进制造科学技术和制造系统的内涵、研究范围及其重要性。指出“十一五”期间将进行以下研究。 成形制造科学与技术，应研究特大型及关键零部件的成形制造技术, 精密、高效、清洁成形制造科学与技术, 新材料成形制造技术与科学,激光加工成形制造科学与技术，以及基于模拟仿真的数字化成形制造科学与技术。 先进加工制造技术的主要发展方向和重要研究领域是，超高速切削加工技术和超高速磨削技术，精密/超精密加工技术和微细、复合加工技术，以及相应的新一代装备制造技术，机械加工制造追求优质、高效、低耗、柔性和洁净。 数字制造和数字装备的重要科学问题是，数字建模与仿真的理论和方法，基于视觉信息的数字装备运动规划和自律控制，数字化协同产品开发的基础理论与关键技术。 机械系统和制造过程的测量及仪器研究领域是，新型传感原理及传感器，先进制造的现场、非接触、数字化测量，微/纳米级超精密测量，超大尺寸精密测量，基标准及相关测量理论。     

基于Agent的数字车间及其调度技术的研究

在中国国家自然科学基金重点资助项目《网络环境下的数字制造理论与关键技术》，中国教育部博士学科点基金资助项目《网络制造产品电子交易平台设计与研究》，中国国家科技攻关计划项目《支持网络制造的协同交互与资源共享平台研究与产业化》共同资助下，开展基于Agent的数字车间及其调度技术的研究。 数字车间是实施数字制造的主体，是制造计划的具体执行者，也是制造信息的反馈者，更是制造实时信息的集散地。数字车间生产的敏捷性在一定程度上决定着整个企业的敏捷性，所以从敏捷调度的视角，研究数字车间的相关理论与技术。 提出基于Agent的数字车间框架结构。框架包含车间管理与计划子系统、设计子系统、生产调度与管理子系统、物料运输子系统、库存与管理子系统、制造资源子系统、生产仿真子系统和制造执行子系统。框架结构支持虚拟企业生产模式——组成数字车间的设备或设备单元可以是处于不同地域，通过制造设备Agent之间的协调与合作，制造设备在物理位置上不变，而在生产组织和管理逻辑上随加工任务的变化而改变，实现资源的动态配置，对变化的任务做出及时响应，从而提高制造系统的敏捷性，因此也被称为虚拟数字车间。赋予数字车间更为重要的地位和作用——除承担对生产任务的调度与制造实施以外，还兼具运输服务和仓储管理等两项功能，并在制造过程中实时收集订单的生产进度信息。 研究数字车间中Agent对制造资源数据的管理技术，将与制造资源相关的数据信息直接集成到制造资源Agent结构，使得数据库系统就像是Agent框架整体的一部分。提出以分布式数据库系统为中间层的车间系统集成方案。在此基础上，研究基于Agent会话的车间运作方式，将数据库系统看作Agent系统与其他系统联系的中间层的结构，使得Agent系统易于实现与现有软件系统的集成。Agent使用数据库访问机制     

特大型零件热态成形制造技术基础研究

在中国国家自然科学基金重点项目《特大件成形制造技术基础研究》、国家科技支撑计划课题《大型轧机共性技术》、国家重点基础研究发展计划(973计划)前期研究专项《大型零件热态成形制造虚拟技术基础研究》,以及中国河北省科技攻关项目《大型轧机共性技术》和《特大件成形制造技术基础研究》共同资助下,以大型锻钢轧辊(辊身直径超过1 000 mm或质量大于100 t)为对象,通过宏观 微观强耦合建模,解决铸造缺陷信息遗传、孔洞锻合条件、形变焊合条件、材料断裂准则构建,以及热 力 微观组织耦合建模等关键技术问题,建立以淬硬层深度数值预测技术为核心的热处理工艺分析与优化系统,提出基于非均质轧辊辊间接触力学模型的轧辊强度设计方法,构建起大型锻钢轧辊热态成形制造与服役评估的多学科耦合决策支持理论体系,提出理论研究报告。针对缩孔和气孔等大型铸钢锭铸造中的孔洞缺陷控制,以大锻件内部孔洞锻造闭合过程为科学问题,以大锻件内部有效锻合区域数值预测为目标,将有限元方法与人工神经网络技术相结合,利用神经网络的非线性映射能力,描述材料变形抗力、温度、应力应变与孔洞闭合程度之间的复杂关系,将孔洞锻合过程有限元模拟结果作为神经网络训练样本,建立起温度、应力和变形等多场耦合作用下的孔洞锻合条件模型(VCCM)。针对孔洞形变焊合机理与物理模拟模型一致性问题,以消除大锻件心部残留微孔隙,实现物理闭合状态下的锻合孔洞缺陷的真正冶金结合为目标,基于临界闭合孔洞界面接触力学原型和原子高温扩散理论,以界面接触应变和高温环境作为孔洞焊合的驱动力,利用高温和大变形对闭合孔洞界面扩散焊合的有利影响,提出适用于大锻件在锻造成形阶段的内部孔洞缺陷形变的形变焊合方法,通过物理模拟实     

机械与制造科学“十一五”发展的战略方向(机械学)

根据中国国家自然科学基金委员会《机械与制造科学“十一五”发展战略研究报告》，阐述机械与制造科学有关机械学的“十一五”发展战略。 给出复杂机电系统、机构与机器人、摩擦学及表面表层科学、机械结构强度与失效学、智能结构及系统、机电产品现代设计理论与方法的内涵、研究范围及其重要性。指出“十一五”期间将进行的研究。 复杂机电系统的研究目标是，以揭示的系统规律认识和使用已有的复杂装备，在认识系统规律的基础上耦合多物理过程、运用先进技术精确地构建并组成功能更丰富、卓越和完善的复杂装备。 机构和机器人学的研究任务是，揭示自然和人造机械的机构组成原理，创造新机构，研究基于特定性能的机构分析与设计理论，为现代机械与机器人的设计、创新和发明提供系统的基础理论和有效实用的方法。     

“纳米制造的基础研究”重大研究计划研究进展

国家自然科学基金委员会(National Natural Science Foundation of China,NSFC)重大研究计划"纳米制造的基础研究"瞄准学科发展前沿、面向国家发展的重大战略需求,旨在针对纳米精度制造、纳米尺度制造和跨尺度制造中的基础科学问题,探索纳米制造过程的基本规律,发展若干原创性的纳米制造工艺与装备原理,为实现纳米制造的一致性与批量化提供理论基础。介绍"纳米制造的基础研究"重大研究计划实施6年来的申请、资助情况和实施过程中采取的管理举措;回顾该重大研究计划在学科交叉融合、国内重大科研仪器与基础试验技能共享等方面获得的显著成效;总结项目研究团队在光学自由曲面抛光、晶圆平坦化与减薄、纳米切削、电场辅助纳米压印光刻、超快激光加工和半导体器件制造等方面取得的原创性成果和突出进展;同时,简要介绍了依托这些成果立项的4个集成项目的基本情况。     

汽车制造业大批量定制实施策略及关键技术

研究汽车制造业大批量定制的制造过程模型、实施策略、突破点的选择问题。针对大批量定制生产具有柔性自动化、信息化、集成化的特点,提出了汽车制造业实施大批量定制的总体构架,并深入探讨了包括大批量定制生产系统的集成技术、生产的调度与系统优化、生产过程质量保证技术研究、基于虚拟制造的生产线设计与分析支撑系统,以及快速反应大批量定制的机器人技术等关键技术问题。     

2017年度机械工程学科国家自然科学基金管理工作综述

介绍了国家自然科学基金委员会（以下简称“基金委”）工程与材料科学部工程科学二处（机械工程学科）2017年度科学基金项目的申请、评审及资助情况以及2016年度科学基金项目的结题、进展情况,总结了项目执行过程中存在的问题,回顾了学科在学术交流与合作、人才培养、团队建设和项目布局等方面的管理举措,列举了2017年度本学科资助下我国机械工程领域取得的最新进展和典型成果。     

基于模块规划的工业温度计产品快速定制设计系统

针对大批量定制（MC）模式下的产品快速定制设计系统构建问题,通过对工业温度计产品特点的分析,提出了基于模块化规划的工业温度计产品快速定制设计策略,研制了一个工业温度计产品快速定制设计系统,并对系统总体结构、产品定制模型、配置关系管理、模块资源管理、产品快速报价等主要功能模块作了详细介绍。研究结果表明,该系统为工业温度计产品的快速定制设计提供了一种可行的解决方案。