《计算机集成制造系统》2007年总目次

题目期号/页次题目期号/页次论文基于协同产品数据管理理念的零部件子系统的设计1/1可重构制造系统工艺路线与系统布局设计研究1/7双零件族随机环境下可重构制造系统的生产能力设计1/13配置模块关联系数计算方法及其应用研究1/18基于过程日志的业务过程自动化建模方法设计1/24面向互操作的集成化企业建模体系研究1/31制造网格体系结构的多视图模型研究1/38大规模定制中配置匹配度模型研究1/44基于智能物件的制造企业信息系统研究1/49联邦企业体系结构框架研究1/57面向生产现场的虚拟装配工艺规划技术1/67注塑产品并行开发工作流程规划方法研…     

基于功构单元的产品族规划方法

为更好地支持面向客户的产品多样化设计,提出了一种基于功构单元的产品族规划方法。该方法中,针对聚类细分的产品族客户需求,对其基本功能、扩展功能展开FBS(功能-行为-结构)进行功构分解,建立不同层次的功构单元;通过质量功能配置方法确定产品族及其功构单元的特征参数及其取值范围;采用功能流和IDEF0相结合的方法建立产品族FBS功构分解的底层功构单元的功能模型;基于该功能模型,通过谱系聚类建立产品族的不同层次的功构模块,确定基本功构模块、扩展功构模块;并由此通过功构单元结构及其特征参数的综合而建立基本模块族、扩展模块族,从而实现产品族规划。该方法应用于堆垛机的产品族规划,建立了堆垛机的功构模块及其产品族结构模型,从而验证了其可行性和有效性。     

基于功构单元的产品族规划方法

为更好地支持面向客户的产品多样化设计,提出了一种基于功构单元的产品族规划方法。该方法中,针对聚类细分的产品族客户需求,对其基本功能、扩展功能展开FBS(功能-行为-结构)进行功构分解,建立不同层次的功构单元;通过质量功能配置方法确定产品族及其功构单元的特征参数及其取值范围;采用功能流和IDEF0相结合的方法建立产品族FBS功构分解的底层功构单元的功能模型;基于该功能模型,通过谱系聚类建立产品族的不同层次的功构模块,确定基本功构模块、扩展功构模块;并由此通过功构单元结构及其特征参数的综合而建立基本模块族、扩展模块族,从而实现产品族规划。该方法应用于堆垛机的产品族规划,建立了堆垛机的功构模块及其产品族结构模型,从而验证了其可行性和有效性。
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考虑系统重用和加工任务重现的制造系统布局重组规划

针对多零件族变批量的生产需求,为降低系统重新配置的代价,提出考虑系统重用和加工任务重现的制造系统布局重组规划方法。分析系统重用和加工任务重现的必要性,建立相应的测度指标,依据优先关系、唯一性、加工功能、生产节拍、最大空闲时间、车间空间等约束条件,以追加投资、重组成本、空闲时间、加工任务重现度、系统重用度等指标的线性组合为目标函数,建立面向多零件族变批量需求模式的布局重组规划模型,并给出基于遗传算法的布局重组算法。以某车间的柴油发动机缸盖加工生产线为例,验证该规划方法的正确性和有效性。结果表明:所提出的集成布局重组规划方法是以现有系统布局形态为基础,实现了重组过程的重用性和经济性,同时满足了制造系统对生产功能和生产能力的需求。     

基于精益生产的生产现场布局与节拍优化研究

以精益生产理论为指导,对某汽车零部件企业的电机生产线进行现场改善,找出布局规划不合理、场地占用大以及节拍不平衡的原因,从而重新优化生产线布局和物料流向、降低生产线占用面积,优化操作人员作业步骤,降低生产线节拍并提升产能。对比优化前后的生产数据表明,改善后的生产线缩短了产品制造节拍,提高了设备利用率与生产效率,提高了企业的经济效益与竞争力,为汽车零部件企业运用精益生产理念提供了参考。     

精益单元化生产在多品种小批量装配生产中的实践

多品种小批量制造企业的生产组织特点决定了实施精益单元化生产的难度。提出了构建团队-目标定义-单元设计-单元管控-自主运行(Team-Objective-Design-Management-Operation,TODMO)的精益单元实施路径,通过运用价值流分析图、产品-数量-工艺(Product-Quantity-Routing,P-Q-R)分析法划分产品族、工艺和操作标准化,以及建立线边物流等方法,建立了分工协作、动态平衡和自主运行的U型精益单元化生产线,消除了生产过程中的浪费,缩短了产品装配周期,提高了产能,且满足产品交付需求。对多品种小批量的装配生产线建设和优化具有一定的指导意义。     

智能可重构汽车变速器装配生产线制造系统研究

围绕汽车变速器产品族装配线制造系统的柔性与重构问题,应用面向生产线重构的产品族装配工艺规划与重构装配线设计集成方法,提出可重构装配线的“主干线”设计思想。在对产品族基于功能实体识别的工艺规划基础上设计出“主干线”的柔性结构及系统的可重构实现机理。最后应用多智能制造思想构建了重构装配线的智能体系结构。该方法为提高实际装配线制造系统的柔性提供了有效技术手段。     

面向航空复杂产品生产线的快速响应制造模式研究

结合航空发动机生产管理过程的具体实践,针对现有的单项纵向快速响应制造模式不能满足发动机机匣生产线制造的需求,基于快速响应制造理念提出面向航空复杂产品生产线的快速响应制造模式。在对企业内部资源整合和生产线制造管理方式优化的基础上,从企业内部制造过程的计划、物料、工艺准备、工具工装资源协调等方面描述了生产线制造过程中的资源冲突问题,建立了航空复杂产品生产线快速响应制造模型;从技术准备系统、生产过程仿真和制造执行系统出发,构建了面向航空产品生产线快速响应制造体系架构。以某航空发动机企业的机匣生产线为例,验证了所提方法的有效性。     

制麦生产线数字化布局设计与仿真研究

为降低布局设计与生产制造间的不确定性,提高企业生产效率,构建了制麦生产线数字化布局设计与仿真框架。针对制麦生产线的传统设计与制造安装过程中产生的问题,基于资源库模型对生产车间进行了三维布局设计,构建了基于产品的工艺规划、设备选型等组成的复杂生产系统的仿真模型,以制麦产能为研究目标,对制麦生产车间进行了模拟以及重新设计,证明了模型的有效性。     

水下生产设施制造生产线布局规划研究

针对水下生产设施加工制造过程专业性、可靠性、信息化程度需求逐渐加大的趋势,通过考察产品结构及工艺特点并借鉴国外此类生产基地的布局方案,进行生产线设备选型、布局规划研究,以满足水下产品小批量、多品种、多规格的特点。此布局规划通过生产过程中的物料输送进行检验,可见布局物流顺畅,并设计了布局相应的配套系统,为生产线建设提供参考。     

面向应急动员批产的流水式制造单元构建技术

针对国防应急动员批产生产线的规划问题,提出了流水式制造单元构建技术,建立了以产品生产节拍为核心的流水式制造单元构建目标模型.该模型通过对产品组合、生产批量和交货期的分析,确定了生产节拍和制造系统初始规模.利用成组聚类分析方法,构建了基于零件工艺路线相似性分析的初始制造单元.提出了基于启发式规则的工艺路线确定方法和设备资源优化分配机制.综合考虑零件是否为关重件,以及零件是否全部按期完成加工(齐套生产)和生产节拍等因素,实现了制造单元的优化调整,形成了设备共享能力定量分配方案的单元化制造系统.开发了软件系统,并通过实例验证了所提算法的有效性,为战时国防动员生产提供了可行的解决途径.     

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。     

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。     

基于可重构的轮辋自动加工机床

针对轮辋产品在材质、规格、编网参数、窝孔尺寸及窝孔组数等方面的系列化,市场对轮辋产品的个性化需求,进行产品族的成组特性分析,提出多级重构、无级重构和有级重构等新概念,综合应用调整、更换、集成及创新等重构策略,按照三级重构机理科学划分模块、创新总体结构,成功研制基于轮辋产品族的可重构自动加工机床.该可重构机床已投放市场并正常生产,其加工产品精度高、质量稳定.实践证明,该可重构机床可适应不同材质、不同规格的轮辋混流加工,重构快捷、成本低,设备和模块得到充分利用,可快速而经济地响应市场需求变化.该机床的成功研制验证可重构策略和可重构方案的可行性,必将有力促进可重构技术的深入研究和应用.     

复杂产品结构的模块化聚类及设计迭代量计算

以汽车发动机开发为例,基于设计结构矩阵对发动机开发过程进行了建模与分析;对产品开发过程中的结构特征描述,复杂产品的实体单元之间的依赖关系的管理,系统结构的模块化聚类,以及识别和优化设计迭代等方面进行了研究;对发动机开发任务进行了模块化聚类,并运用基于定量参数的分析变换模型计算了在发动机设计过程中各个任务所引起的依赖性设计迭代总量。实际开发项目应用表明,复杂产品结构的模块化聚类及设计迭代计算能有效降低发动机产品开发决策中的复杂性。     

Genetic cell formation using ratio level data in cellular manufacturing systems

Manufacturing cell formation is a useful strategy in batch type production industries for enhancing productivity and flexibility. The basic idea rests on grouping the parts into part families and the machines into machine cells. Most of the literature used zero-one incidence matrix representing the part visiting a particular machine as one and zero otherwise. The output is generated in the form of block diagonal structure where each block represents a machine cell and a part family. In such models real life production factors such as operation time and sequence of operations are not accounted for. In this paper, the operational time of the parts required for processing in the machines is considered. It is attempted to develop an algorithm using genetic algorithm (GA) with a combined objective of minimizing the total cell load variation and the exceptional elements. The results are compared with the solutions obtained from K-means clustering and C-linkage clustering algorithms.     

运用改进模糊C均值算法的复杂产品功构单元模块划分方法

为了解决目前已有聚类方法在复杂产品功构单元模块划分过程中存在的问题,提出了一种基于改进模糊C均值算法(D-FCM)的产品功构单元模块划分方法。该方法运用距离矩阵生成样本分层聚类树,结合F统计量方法确定模糊C均值算法最佳聚类数,在此基础上,应用模糊C均值算法进行聚类分析,获得聚类结果。最后,结合实际项目给出该聚类方法在机床模块划分过程中的典型应用,对该方法进行实例验证。以此为基础,开发出机床模块划分系统平台。系统实现及设计结果表明了所提出方法的有效性,为面向配置设计的机床模块划分提供了另一种有效的模块划分方法。     

基于设计结构矩阵的模块化产品族设计方法研究

为解决产品族设计中的模块化和核心平台的确定问题，本文针对产品族的产品相似性和零部件的可性等特点，从功能和结构两个层次进行界面关联并构建量化的设计结构矩阵，然后进行信息处理和部件的敏感性分析。通过部件之间关联信息量及其比例的分析，规划了产品族开发顺序，从任务聚合的角度实现部件聚合。综合考虑两种层次的界面关联分析，在实现产品族模块化的基础上确定了核心平台。最后，以咖啡机为例说明了上述方法。