基于公理设计的人机协作数字孪生建模技术

人本智造是未来智能制造发展的重要方向，安全可信的人机协作是实现人本智造的基础。数字孪生所强调的以虚映实和以虚控实的思想与以人为核心的人机协作需求相匹配，为面向人本智造的人机协作新范式转变提供了新思路。目前欠缺关于人机协作数字孪生模型建模方法的研究，以满足数字孪生技术在人机协作领域中的应用需求。提出面向人机协作智造的数字孪生建模技术，从机器人模型和协作人员模型两方面展开人机协作模型建模机理分析。首先分析了机器人模型和协作人员模型具备的特征，在此基础上提出机器人模型和协作人员模型的基本组成结构，为人机协作数字孪生模型构建提供理论支持；建立了基于公理化设计理论的人机协作模型构建框架，提出了人机协作数字孪生模型的建模步骤；最后，以人机协作抓取数字孪生模型的构建过程为例，详细介绍了模型的构建过程，验证了所提方法的可行性。     

微机电系统集成设计方法与实现技术

针对微机电系统设计所存在的多学科交叉、周期长等问题，提出自顶向下设计与自底向上修正的双向微机电系统集成设计方法，将设计流程分为系统级、器件级和工艺级三个阶层；以微惯性器件为典型对象研究了各阶层的关键实现技术，并在此基础上构建微机电系统集成设计平台；所进行的硅微加速度计设计实例说明平台的设计流程可行，同时平台所具有的系统级、器件级和工艺级的多设计入口以及各阶层的全参数化驱动设计功能可提高微机电系统设计的效率。     

大数据时代PCB智造环节中的生产数据统计及应用分析

随着现代化科学信息技术的发展以及大数据时代的到来,生产数据统计工作对企业管理具有划时代意义,企业管理人员将生产数据统计技术应用于PCB智造过程中,推动PCB具体工作流程的完善和发展,促进人工智能技术的进步,最终形成现代社会的智能化发展趋势。本文在对PCB智造环节中生产数据统计技术的应用现状进行分析的基础上,详细阐述在大数据时代背景下,数据在线功能在PCB智造环节的具体应用要点,同时展示生产数据统计技术的应用成果,推动社会信息技术的成熟和完善。     

面向现代仪器制造的柔性研发系统IFDS

针对仪器制造具有高技术、多品种和小批量的特点,提出面向现代仪器制造的柔性研发系统IFDS理念;构建一种可兼容、可扩展、可升级的开放式柔性研发系统,为现代仪器新产品的研发提供一种基础技术装备;IFDS采用柔性环境、信息互联和资源共享的技术支撑,其系统集成机制能够适应大多数仪器系统具有的共性技术的特点,其柔性化机制能够适应许多仪器系统的不同特点和特殊需求,通过IFDS便于实现仪器产品的快速系统集成.借助于IFDS,解决了现代仪器开发中相关的关键技术问题,研制了现代仪器多种开发系统,完成了系列新产品的快速开发.     

面向工业5.0的人机协作增材制造

工业5.0是一种以价值驱动的新兴制造模式,其中人本智造是核心理念之一。然而,目前人本智造研究主要聚焦于系统层级,针对增材制造等特定工艺应用的研究仍然较少,因此亟需明晰相关科学问题与关键挑战。基于人-信息-物理系统的理论体系,提出了面向工业5.0的人机协作增材制造参考框架,建立产品-经济-生态三层次模型,并结合增材制造技术的内在特点和功能演进阐释了人机协作增材制造的基本概念。围绕产品开发流程,讨论了关键使能技术,包括万物互联、人工智能、数字孪生、扩展现实、智能材料等。最后,探讨了人机协作增材制造在产品层、经济层、生态层中的典型应用,包括个性化产品设计、交互式制造、面向工艺链的人机协作、众创式设计、分布式制造和节能减排等。该框架旨在研究人机协作增材制造,通过发展人-信息-物理系统理论,首次系统地阐述了其核心概念、关键技术和典型场景,以推动增材制造向人机协作的工业5.0范式转变,更好地满足用户个性化需求。     

基于KBE和CAE技术的产品柔性模块设计

以柔性模块化设计理论为基础,将KBE技术与CAE技术集于一体,提出了将KBE技术与CAE相结合的产品柔性模块的创建方法,介绍了以面向对象的专家系统集成开发环境(Visual Frame,VF)为基础完成知识库的构建方法,并以液压机为例,建立了一套基于KBE和CAE技术的液压机机身计算机辅助设计系统框架。实践证明,将KBE技术和CAE技术集于一体,能够较好的解决机械产品的模块化快速响应设计问题。     

质量管理系统中柔性工作流建模方法研究

针对传统质量管理对流程控制的不足,分析了传统工作流在柔性支持上的缺乏及业务过程建模描述复杂、僵化等问题,提出了一种基于柔性工作流的质量管理系统,结合UML定义良好、易于表达等特点,给出了基于扩展UML活动图的柔性建模方法,引入了复杂柔性节点的概念,提高了业务过程的柔性。实践表明,这一方法降低了业务过程模型的复杂度、增强了实际应用系统的灵活性、拓宽了适用性,为柔性工作流管理系统的进一步研究做出了有益的探索。     

质量管理系统中柔性工作流建模方法研究

针对传统质量管理对流程控制的不足，分析了传统工作流在柔性支持上的缺乏及业务过程建模描述复杂、僵化等问题，提出了一种基于柔性工作流的质量管理系统，结合UML定义良好、易于表达等特点，给出了基于扩展UML活动图的柔性建模方法，引入了复杂柔性节点的概念，提高了业务过程的柔性。实践表明，这一方法降低了业务过程模型的复杂度、增强了实际应用系统的灵活性、拓宽了适用性，为柔性工作流管理系统的进一步研究做出了有益的探索。     

减速器装配单元系统设计

根据小型直齿减速器的装配流程和柔性装配的需要,提出了一种基于工业机器人的柔性装配系统的设计方案。从减速器装配的装配要求确定整个装配单元的系统组成、布局及装配单元工作流程的规划;并构建以S7-1500为主控单元、以ET200sp、工业机器人为从站的分布式PROFINET-IO系统。系统采用PROFINET通讯协议,实现UR机器人和主控PLC之间的信号交换,并规划主控PLC的控制程序;最后,规划机器人的装配程序,并在ROBOTART离线编程软件中对部分轨迹进行规划,实现离线仿真。该系统设计为减速器装配设计提供了一个新的解决方案。     

面向PDM/CAD集成的工作流程电子审批技术研究

针对生产制造过程中需要审批的电子图文档数量大,电子图文档的审批流程依赖人工签字的问题,通过对PDM系统与SolidWorks软件分别进行二次开发,运用流程模板定制、工程图遍历、模型树遍历、定位签字、XML文本交换数据等方法,以接口集成模式实现了CAD文件及相关信息从SolidWorks系统向PDM系统的无缝集成,提出了一种面向PDM/CAD集成的工作流程电子审批技术,并将该技术成功应用于天河智造公司的T5-PLM系统中,实现了工作流程的安全高效的审批,验证了该技术的可行性和实用性。     

柔性托盘库的FMS系统的选型与设计

针对客户多品种、中小批量的产品特点和高柔性自动化程度的要求,通过综合分析了FMS制造系统的技术特点和其未来的发展趋势,最终为客户设计制造了一套精益高效的基于柔性托盘库FMS系统,并详述了该系统的整体方案设计流程和系统的组成。     

基于AutoCAD VBA的参数化辅助轴设计系统

基于AutoCAD ActiveX和VBA技术,通过对AutoCAD进行二次开发,构建了一种轴的参数化辅助设计系统。系统能按照用户输入的相关参数,根据轴的强度校核理论完成轴的设计工作,最终自动生成零件图。为了实现轴的辅助设计流程的自动化,系统集成了结构设计、数据处理与查询、力学计算、强度校核和参数化绘图等模块,同时,利用基于特征实体造型理论和参数化尺寸驱动技术进行系统的开发。该系统可有效减少设计人员的工作量、提高设计质量和设计效率,具有一定的应用价值。     

集成制造在生产车间的应用

"四轮一带"车间建设中,针对行动系统产品批量小、品种多、体积各异的特点,应用成组技术对产品进行分类,将分散的小批量汇集为较大的成组生产量,之后依据分类构建不同类型的柔性机械加工生产线及柔性装配生产线,提升了设备的负荷率、工艺规程编制效率,同时降低了投资成本;将信息采集技术、PLC控制技术与生产管理系统、质量管理系统进行系统集成,应用于柔性机械加工及柔性装配生产线中,对生产订单、生产计划及生产过程的产品信息、设备信息、物料信息、质量信息、作业进程等实施监测、控制、管理和决策,提高了产品质量,提升了企业的管理能力及制造水平。实践表明,集成制造是一种高效、可行的生产技术,是现代工业生产重要的解决方案,具有广泛的应用前景。     

基于工作流的应急系统响应可靠性研究

应急系统本身的可靠性决定了能否有效控制突发事件、减少其对社会的破坏.因此,从定量角度研究应急系统响应可靠性,成为建设有效应急系统的必经之路.提出并研究了利用工作流技术对应急系统响应过程建模以及转化为Petri网的具体方法,并利用Petri网可达性分析响应过程可靠性,为应急系统设计提供了一条新途径.     

订单履行流程集成及其实现框架模型研究

为实现高效履行订单,提出了一种关注订单履行全过程的系统集成框架模型.分析了订单履行流程在供应链管理中的地位及其与供应链管理其他关键业务流程的关系,并给出了订单履行系统功能需求与质量需求,指出仅通过单项企业管理系统难以单独实现订单履行功能.探讨了实现面向服务体系的技术基础.以订单履行系统功能需求与质最需求为实施目标,构建了基于面向服务体系架构的订单履行系统集成框架模型,并通过实例说明了该框架的优越性.     

订单履行流程集成框架与实施技术

为实现高效履行订单,提出一种关注订单履行全过程的系统集成框架模型.首先,分析了订单履行系统功能需求与质量需求,指出仅通过单项企业管理系统难以单独实现订单履行功能.随后,构建了面向服务体系(Service Oriented Architecture,SOA)的易于集成不同系统功能的订单履行系统集成框架模型,最后,以订单处理流程为例研究实现技术.     

基于专家系统的柔性生产线快速设计系统研究

为实现柔性生产线模型创建的高效性和有效性,缩短柔性线的设计周期,提出一种基于专家系统的柔性生产线快速设计系统的研究方法,并结合数字化技术提高柔性生产线的建模效率。对专家系统中的获取、构建、表达以及推理四个知识模块进行了阐述,并说明其是如何在该系统中进行设计运用的。通过Visual Studio 2015平台,使用C#语言进行快速设计系统的界面设计,实现与数据库和三维软件的数据连接。最后,对该系统进行实例应用,通过输入需求参数,生成了预期内的柔性生产线模型。     

系统集成支撑智能制造的未来发展

作为高度柔性与高度集成的智能制造,集先进的信息技术、制造技术和人工智能技术为一体,借助计算机实现从人到机器的生产制造。综合国内外智能制造发展情况,结合其对系统集成的发展需求,同时伴随着"工业4.0"和"中国制造2025"的提出,将以系统集成为支撑的智能制造发展到了一个新高度。     

基于工作流的技术文件审查系统设计与实现

为保证对技术文件审查过程的严格控制和及时下发,研究了技术文件审查流程,建立了基于工作流的技术文件审查模型,并针对传统的RBAC模型所存在的问题,引入部门进行了改进,改进后访问控制模型使得系统权限维护简单快捷、安全有效。同时为增加流程定制的柔性,采用面向对象的技术将十二种操作类封装在节点对象中。某城轨车辆制造企业的实施验证表明,系统显著缩短了技术文件审查周期,提高了技术文件的安全性。     

基于数字孪生的柔性线状态监测与分析系统

随着智能制造的发展，数字孪生技术在制造业中的应用逐步深化，可以用于复杂设备的运行监测。为实现柔性生产线的三维可视化与加工过程监控，同时指导用户对生产过程进行管理和预测，设计开发了一种基于数字孪生的柔性生产线状态监测系统。该系统的基本架构包括数据保障层、建模计算层、数字孪生功能层、用户空间层，保障了系统的功能性、时效性、可操作性等。同时从几何模型、行为模型、数据模型三个维度构建了数字孪生系统模型，实现了动作特征虚实融合一致性和工艺数据与质量数据采集。以某柔性生产线为例进行实验测试与分析，系统可以与实际柔性生产线正常通讯并对数据做出响应，且延迟均值为131.1 ms，可见虚拟映射与现实状况保持高度一致，验证了该方法的可行性。