支持变型设计的可配置产品结构模型

根据变型设计对产品结构可配置性、可重用性和灵活性的需求,深入分析了广义产品结构和数据之间的语义关系,提出了一种将扩展与或树和装配有向图相结合的可配置产品结构模型。扩展与或树覆盖了一组变型产品的结构,建立了产品节点之间的内在语义关系和配置条件,用以支持变型产品的组成结构变型;装配有向图形式化描述装配关系和装配方向,用以表达产品结构中装配语义。在此基础上,通过可扩展属性集来描述产品结构中各节点属性及其关系,支持变型产品的参数变型与传递。最后以汽车减震器产品系列为例,说明该模型对支持快速变型设计的可行性。     

基于修正赋权有向图功能结构的可变功能机械建模方法

以设计可变功能机械为目标,在分析机械产品功能结构的基础上,提出功能组合方式,定义功能链的形成以及功能结构聚合方法与规则。重新定义赋权有向图边向量,并引入可达矩阵,以辅助功能模块的划分。以豆浆机为例,生成了豆浆机的功能链,建立了整个功能结构模型,然后转换为赋权有向图模型,实现产品功能结构的计算机形式化。通过判断有向图中各个节点间的可达性,建立赋权有向图可达矩阵,为功能模块划分提供参考,说明了该方法的可行性。     

基于赋权有向图的产品结构建模及其应用

产品结构信息是产品数据的核心。提出了用赋权有向图建立产品结构模型的方法，用点向量和邻接矩阵表达了该模型的存储结构，讨论了将图形模型转换为存储结构的算法。探讨了该模型及其算法的若干应用问题，包括从属关系判断、单套件数求解以及产品结构比较等。开发了基于该模型的产品结构管理系统，实现了基于产品结构的工艺设计及CAD／CAPP／MRPⅡ集成。     

基于赋权有向图模型的PDM/CAPP/MRPⅡ集成

在介绍描述产品信息的扩展赋权有向图之后,研究了产品数据模型在设计与制造过程不同阶段的变化。提出了在统一数据模型的基础上,以工艺设计为纽带,实现ＰＤＭ／ＣＡＰＰ／ＭＲＰⅡ系统集成的方法。最后给出了应用实例。     

基于有向图与对偶图的概念设计过程模型

针对现有产品概念设计表达及求解很少考虑特性问题,提出了一种基于有向图与对偶图的产品概念设计过程模型。分别对产品功能、抽象特性、结构特征进行描述,通过有向图建立功能与抽象特性的转化关系,将表征特性的有向图转化为对偶图,实现了抽象特性到实体特征的映射。通过边点赋权图对不同子结构评价决策,通过迁移图和布局图得到结构之间的最优布局。最后以一款建筑施工的管桩预应力张拉机概念设计为例,验证了该模型的可行性和适用性。     

设计过程信息建模及重组集成框架研究

在综合分析现有并行设计建模研究的基础上，扩展了图论概念，提出了一种基于扩展有向图和设计结构矩阵进行信息建模和重组的新方法。基于上述方法，提出了从设计活动对应的扩展有向图直接到设计结构模型映射的集成框架系统，基于该框架开发了原型系统，并结合模具设计实例来验证访框架的有效性。     

基于近邻传播聚类的卫星典型构件典型工艺过程发现

针对卫星典型构件在工艺设计过程中重复性工作繁多、大量历史工艺数据未得到充分利用的问题,进行了典型工艺过程发现的研究,以提高典型工艺过程的利用率,达到提高工艺设计效率的目的。对典型工艺过程的发现问题进行了描述,建立了工艺过程的属性有向图模型,通过工艺单元的相似性度量和工艺路线的相似性度量得到了工艺过程的相似性;基于工艺过程的相似性,通过近邻传播算法对工艺过程进行聚类分析,并根据Silhouette指标和IGP指标对聚类结果进行评价分析,得到有效聚类结果和最佳聚类数目。以卫星结构板的机加工艺为例,验证了算法的有效性,并获得了卫星结构板的5类典型机加工艺过程。     

产品全生命周期结构模型研究

针对目前产品结构模型存在的表达产品信息不全面、不深入和信息一致性差的问题,在分析现有产品结构模型的内涵基础上,提出了产品全生命周期结构模型的概念和构建方法。分析了结构子树的节点和它们之间的关系,给出了节点操作和节点属性操作的方法与结构子树转换的通用操作步骤,使用扩展的IDEF5图形化建模语言,描述了复制节点、增节点和删节点操作,以及属性赋值、增属性和删属性操作等6种基本操作,论述了不同结构子树间转换的规则。最后,通过实例阐明了从产品需求结构子树到整个产品全生命周期结构模型的构建过程。     

面向协同设计的任务规划与解耦策略

为了合理规划协同设计任务,缩短产品开发周期,首先提出了符号设计结构矩阵的概念,并根据设计结构矩阵元素的类型,对设计结构矩阵进行了分类,在有向图建模方法的基础上,扩展了有向图的建模方法。其次,提出了将后序任务对前序任务的强依赖关系用一个弱依赖关系和一个反馈特征来代替的弱化策略,并结合扩展有向图的建模方法和符号设计结构矩阵,给出耦合任务集自动解耦算法。最后以冲压模具协同开发为例进行了验证。实践表明,该方法能有效地减少耦合任务集设计迭代,具有实际的推广价值。     

基于广义产品结构的配置和集成研究

为对普通零部件和广义部件的自定义属性进行分级管理,定义了一个特有属性模型。针对配置知识表示难的问题,采用约束表达式和判定表对广义部件的属性约束和关联进行描述。在此基础上,构建了面向配置的广义产品知识模型。为有效压缩配置约束的求解空间,加速在线配置,提出一种采用约束推理机制对产品配置过程进行求解的策略,定义了依据配置约束集构造推理有向图的规则及推理有向图的执行算法。实现了该配置模型及其与产品数据管理系统的集成,并给出了从广义物料清单自动生成物料清单的算法。实际应用效果证明了配置模型和求解策略的有效性。     

面向大批量定制的可配置产品族模型及其规划

提出了可配置产品族模型的描述和规划方法。基于扩展的实体一关系语言,描述了可配置产品族模型的组成结构和可配置特征。分析了不同类型的个性化模块,以及可配置属性在产品配置设计中的作用。提出了可配置产品族模型中模块规划的一般准则和可配置属性的规划方法,以支持高效的产品配置过程,并保持产品族的共性最大化。最后,以蜗杆减速器为例,阐述了建立可配置产品族模型的主要步骤和优势。     

COMPUTER-AIDED BLOCK ASSEMBLY PROCESS PLANNING IN SHIPBUILDING BASED ON RULE-REASONING

Computer-aided block assembly process planning based on rule-reasoning are developed in order to improve the assembly efficiency and implement the automated block assembly process planning generation in shipbuilding. First, weighted directed liaison graph （WDLG） is proposed to represent the model of block assembly process according to the characteristics of assembly relation, and edge list （EL） is used to describe assembly sequences. Shapes and assembly attributes of block parts are analyzed to determine the assembly position and matched parts of parts used frequently. Then, a series of assembly rules are generalized, and assembly sequences for block are obtained by means of rule reasoning. Final, a prototype system of computer-aided block assembly process planning is built. The system has been tested on actual block, and the results were found to be quite efficiency. Meanwhile, the fundament for the automation of block assembly process generation and integration with other systems is established.     

基于产品结构的全生命周期形式化建模

在分析产品结构的内涵基础上,提出基于产品结构具有时间、数据和粒度三维的产品全生命周期模型概念和相关术语,全面表达产品全生命周期活动中的产品相关信息。给出模型的节点、节点属性、关系和结构子树的定义,以及节点和节点属性的操作方法。论述操作规则和模型结构子树的构建步骤。示例阐明产品从需求结构子树到回收/报废结构子树的全生命周期模型构建过程。     

面向制造装备加工工艺与性能需求转换的质量屋依赖与反馈模型

分析制造装备开发考虑因素及工艺与性能需求转换过程,为表达用户性能需求、加工工艺需求和制造装备技术特性间依赖与反馈关系,构建制造装备加工工艺与性能需求转换质量屋网络分析法模型。通过模糊决策试验与评价实验室方法综合影响矩阵,代替加权超矩阵,实现依赖与反馈关系的转换,并获得技术特性初始重要度;基于系统化设计思想,考虑产品竞争性、售后服务、成本和环境等因素对技术特性的影响,建立模糊数据包络分析线性规划模型。将技术特性看作一个决策单元,该技术特性的初始重要度和服务看作是输出指标,产品竞争性、成本和环境等因素评估值看作是输入指标,规范化决策单元的效率指标值,优化技术特性最终重要程度。以数控机床产品规划为实例,验证提出方法的可行性和有效性。     

Disassemblability Modeling Technology of Configurable Product Based on Disassembly Constraint Relation Weighted Design Structure Matrix（DSM）

The current research of configurable product disassemblability focuses on disassemblability evaluation and disassembly sequence planning. Little work has been done on quantitative analysis of configurable product disassemblability. The disassemblability modeling technology for configurable product based on disassembly constraint relation weighted design structure matrix （DSM） is proposed. Major factors affecting the disassemblability of configurable product are analyzed, and the disassembling degrees between components in configurable product are obtained by calculating disassembly entropies such as joint type, joint quantity, disassembly path, disassembly accessibility and material compatibility. The disassembly constraint relation weighted DSM of configurable product is constructed and configuration modules are formed by matrix decomposition and tearing operations. The disassembly constraint relation in configuration modules is strong coupling, and the disassembly constraint relation between modules is weak coupling, and the disassemblability configuration model is constructed based on configuration module. Finally, taking a hydraulic forging press as an example, the decomposed weak coupling components are used as configuration modules alone, components with a strong coupling are aggregated into configuration modules, and the disassembly sequence of components inside configuration modules is optimized by tearing operation. A disassemblability configuration model of the hydraulic forging press is constructed. By researching the disassemblability modeling technology of product configuration design based on disassembly constraint relation weighted DSM, the disassembly property in maintenance, recycling and reuse of configurable product are optimized.     

基于相交特征信息建模及其提取技术的研究

针对相交特征的自动工艺规划算法对产品制造信息的需求,研究了基于特征的自动工艺规划算法对特征几何属性和工艺属性信息的需求关系,提出了一种针对相交特征制造工艺决策的产品信息模型。以虚面信息作为搜索相交特征相关信息的驱动信息,建立由虚面信息索引层、相交特征索引层、基本制造信息层三个层次的信息所构成相交特征制造信息模型。通过对基于特征基面的制造特征自动识别算法的研究,以一个应用实例对相交特征制造信息的获取过程进行解释,表明了基于相交特征的制造信息模型的实用性和有效性。     

基于消耗式物料清单转换的复杂产品图示化装配工艺规划技术

为了直观描述复杂产品的装配过程,体现复杂产品装配过程中装配单元的层次结构和装配顺序,保证装配物料清单数据的正确性、一致性和完整性,建立了复杂产品装配信息模型,并在此基础上提出了基于消耗式物料清单转换的复杂产品图示化装配工艺规划技术。对复杂产品装配信息建模进行了介绍,对消耗式物料清单转换进行了论述,并对复杂产品图示化装配工艺规划技术进行了原理分析与实例验证。采用基于消耗式物料清单转换的复杂产品图示化装配工艺规划技术,可以简化复杂产品的装配层次结构和装配顺序,提高复杂产品装配工艺规划的效率和质量。     

PLM环境下的集成化工艺设计与管理研究

为了实现产品制造工艺的数字化设计与管理,结合离散型制造企业生产特点,研究了PLM环境下集成化工艺设计与管理的方法.建立了工艺设计与管理的工艺数据模型、过程模型、组织模型、任务模型和项目管理模型,设计了系统的功能模块和体系结构.通过对PLM系统和相关工艺设计与管理工具的定制开发,实现了集成化的工艺设计与管理,提高了工艺设计效率和产品制造质量.     

Representation and similarity assessment in case-based process planning and die design for manufacturing automotive panels

This work improves process planning and die design in automotive panel manufacturing using a novel case-based reasoning (CBR) methodology. An innovative indexing representation and retrieval approach are also addressed. The flat-bend graph, which is utilized to represent a panel model with a B-rep structure, retains geometric and topological data in the Standard for the Exchange of Product model data format. Flat-type faces collected into several groups are represented by graph nodes, and bend-type faces are represented by graph arcs. Based on the topological information between bend-type faces and flat-type faces, a graph is constructed. Additionally, the holes detected are considered another graph node types. Geometric information and stamping parameters are utilized as graph attributes. To retrieve an appropriate case for a potentially huge search space, independent maximal cliques detection is applied. All independent maximal cliques that represent the maximum number of features shared by models are identified. Based on the retrieval result, previous process plans and die sets can be acquired for use by new cases. Experimental results obtained using the CBR system integrated with the product data management system demonstrate the practicality of reusing previous designs to accelerate stamping process planning and die design.     

基于BOM的任务分解求解策略

BOM(物料清单 )可以描述产品的结构关系 ,Petri Net模型是一种良好的过程建模工具。本文提出了一种通过 BOM向 Petri Net的映射 ,实现产品结构视图向过程视图的转化的方法。根据该过程视图的结果 ,生成作业排序计划的甘特图 ,从而有效地对该产品的工作进行有序的控制和分配