基于智能聚类分析的产品典型工艺路线提取方法

针对企业工艺数据与知识挖掘问题,提出应用智能聚类分析技术提取产品典型工艺路线的方法.构建了工艺路线的相似度度量因子,提出了对工艺路线进行相似度计算的多级相似度综合度量方法,在相似度计算基础上,构建了工艺路线设计结构矩阵,并对矩阵数据进行降噪处理;为降低聚类划分的难度和复杂性,运用粒子群优化算法实现了工艺路线设计结构矩阵的智能聚类划分,并从聚类簇中提取到典型工艺路线.以机械压力机企业工艺数据的典型工艺路线提取为例,验证了该方法的有效性.     

基于聚类分析法的典型工艺路线发现方法

为解决计算机辅助工艺设计系统从工艺数据中提取工艺知识的问题,提出了应用聚类分析法获取典型工艺路线的方法,建立了以矩阵表达工艺路线数据的数学模型。在工序编码的基础上,应用曼哈坦距离计算工序间的相似度。应用欧氏距离计算工艺路线间的相似度,并以相异度矩阵表示工艺路线的相异度。通过平均距离法计算工艺路线簇间的距离,并应用凝聚的层次聚类法进行工艺路线聚类。最后,通过工艺路线聚类粒度的确定方法确定聚类结果,并以轴套类零件典型工艺路线发现为例,验证了该方法的有效性。     

模具相似零件典型工艺检索的研究

在模具制造过程中,把零件的相似之处提炼出来,结合企业多年积累的典型工艺经验,采用典型工艺的设计方法,构建典型工艺库,形成典型工艺的计算机化。再利用成组技术原理,将相似零件的典型工艺进行检索,同时进行工艺设计研究,实现了相似零件典型工艺的自动检索。利用典型工艺知识库中的知识进行推理以解决当前的工艺决策问题。介绍了正向推理及冲突解决的方法。     

基于模糊商空间理论的典型工艺路线获取方法

为了高效地从CAPP数据库中挖掘出典型工艺路线,提出一种应用模糊商空间理论进行典型工艺路线获取的方法。首先基于特征建立零件工艺路线相似度的评价模型,并应用模糊商空间理论构建零件工艺路线的分层递阶结构;然后采用信息熵对分层递阶结构中的工艺路线粒度空间进行定量描述,并根据信息增益和最低工艺路线相似度来确定最优粒度空间;最后对最优粒度空间中工艺路线粒进行处理,找到粒内工艺路线的最长公共子序列,得到典型工艺路线。应用实例验证了该方法的可行性和有效性。     

基于粒计算和序列比对的典型工艺路线发现方法

针对企业工艺设计数据的继承性和重用性问题,提出一种基于粒计算和序列比对的典型工艺路线发现方法。首先采用生物信息学领域的序列比对技术,从整个工序序列的范围比较两条工艺路线,建立其最佳比对,并综合考虑正确匹配的工序数、连续正确匹配工序数和连续空位数来计算其相似度,构建工艺路线的模糊相似矩阵;然后依据粒计算理论模型之一的模糊商空间理论,创建具有分层递阶结构的工艺路线商空间族,通过聚类有效性评价,确定最优工艺信息粒层群;最终从构成不同粒层的工艺信息粒中,根据工艺路线两两最佳比对结果,选取完全一致的工序集作为典型工艺路线。通过应用实例验证了方法的可行性和有效性。     

基于工艺特征的夹具实例检索算法研究

针对基于实例的夹具设计中如何快速检索出相似实例的问题,提出了一种零件结构和工艺特征集合的有向工艺特征关系图概念,定义了有向工艺特征关系图同构属性的判定方法,并采用以零件结构特征和有向工艺特征关系图来构建夹具实例库.给出了零件工艺特征属性相似度计算方法,以零件工艺特征的关系及属性为特征,设计了面向零件结构和工艺特征的夹具实例检索算法.以变速杆零件为对象进行应用验证,证明了该方法在实际应用中的实用性和可行性.     

基于典型工艺的航空发动机轴类零件工艺设计方法研究

为了提高航空发动机的工艺设计效率,实现零件工艺快速生成,以轴类零件为代表,在分析其结构及工艺特点的基础上,提出一种基于典型工艺的工艺设计方法.该方法针对不同轴类零件,分别采用典型实例工艺和典型模板工艺进行新工艺设计.在此基础上研究了基于典型实例工艺的工艺设计关键技术,包括零件实例信息建模、实例工艺检索、实例工艺修订.详细说明了零件参数库的建立、工艺参数化关系的建立及实现等基于典型模板工艺的参数化工艺设计关键技术,并给出了应用实例.     

基于典型工序MBD模型的工艺路线决策研究

为了提高三维数字化制造工艺设计智能化水平,简化工艺路线决策过程,提出一种基于典型工序MBD模型的工艺路线决策方法.在制造特征分类的基础上构建了典型工序MBD模型,该模型融合了工艺决策规则、加工方法、机床和工装等工艺信息.通过加工特征与典型工序MBD模型匹配,减少了工艺决策步骤.为保证工序安排的合理性,定义加工元为最小信息实体,通过加工元的合并、排序,得到最优工艺路线.以飞机双面大框结构件的三维数字化工艺设计实例验证了所提方法的有效性.     

箱体类零件变批量生产的分层工艺实例检索策略

针对目前计算机辅助工艺设计中基于实例的工艺相似性检索问题,从总体信息、零件特征、生产批量和制造资源角度出发,提出了面向变批量生产的分层工艺实例检索策略.通过工艺知识的分层表示与组织、分层相似性匹配并设定相应的阈值,实现实例工艺的逐层过滤,最终得到一个与待加工零件机械加工工艺最相似的实例工艺.该策略克服了实例工艺检索扁平化的弊端,实现了实例工艺知识在不同层次上的重用.以某发动机缸体生产为研究对象进行了应用验证,证明了该方法的可行性和实用性.     

特征分组技术在结构化工艺设计中的应用研究

为解决某船用柴油机制造企业在工艺设计过程中重复劳动多、工艺复用困难等问题,采用特征分组技术来实现典型零件工艺路线变型设计创建新工艺的方式,用于快速获得船用柴油机中典型件的结构化工艺路线。该方式包括:创建结构化的工艺路线模板、制造特征划分、制造信息转递、制造特征/工序挂接、特征信息比对、结构化工艺变型等几步。最后,以某船用柴油机典型件中的连杆为对象,设计了一个工艺设计集成系统,并验证了其有效性。该系统能够有效提高工艺知识的复用率和工艺设计的规范性,易于被工艺设计人员接受。     

A typical process route discovery method based on clustering analysis

A typical process route is a sample of planning the process route. It is a kind of the process planning knowledge. In order to discover the typical process route in the process planning database from the Computer Aided Process Planning (CAPP), Knowledge Discovery in Database (KDD) is applied. Process data selection, process data purge and process data transformation are employed to get optimized process data. The clustering analysis is adopted as the algorithm mining the typical process route. A mathematics model describing the process route was built by the data matrix. There are three similarities in process route clustering: the similarity between operations was measured by the Manhattan distance based on operation code; the similarity between process routes was calculated by the Euclidean distance and expressed as a dissimilarity matrix; the similarity between process route clusters was evaluated by the average distance based on the dissimilarity matrix. Then, the process route clusters were eventually merged by the agglomerative hierarchical clustering method. And the process routes clustering result was determined by the clustering granularity of process route. This method has been applied successfully to discovering the typical process route of a kind of axle sleeves. This project is supported by the National High-Tech. R&D Program for CIMS, China (Grant No. 2003AA411041).     

基于PDM的工艺分工规划系统

为了在企业广泛应用PDM系统条件下,快速构建工艺分工规划系统,提出了一种基于PDM系统的工艺分工规划设计与管理解决办法。在引入物理制造单元、逻辑制造单元、逻辑加工路线和可执行加工路线等概念基础上,介绍了系统的总体框架和工作流程,分析了产品零组件信息模型建立、系统数据组织和基于知识的逻辑加工路线设计等关键技术。通过依据论文提出方法实现的应用系统的介绍,说明通过该方法可以有效解决通过集成方式的工艺分工规划解决办法所引起的数据冗余、一致性差、信息共享度低、效率低下等问题。     

基于禁忌制造特征动态调整的STEP-NC工艺路线蚁群优化方法

针对STEP-NC制造特征的加工工艺路线生成与优化问题,提出了一种以机床、夹具及刀具更换率最低为目标函数的禁忌制造特征动态更新的工艺路线蚁群优化方法。首先,根据加工工艺对制造特征进行分解,将工艺路线优化问题转化为对制造特征的排序;然后根据制造特征在加工过程中存在的加工遮挡关系以及刚性工艺性约束,提出禁忌制造特征动态更新的工艺路线生成方法;最后将禁忌制造特征动态更新方法与Ant-Cycle模型的蚁群算法相结合,求解制造特征工艺路线的优化问题。实例应用表明,提出的方法能较好解决加工工艺路线优化过程中的刚性约束处理问题。     

可重构制造系统工艺路线与系统布局设计研究

为使可重构制造系统的重构过程更加快速有效,提出了一种工艺路线和系统布局设计的方法.首先,基于图论构建了可重构制造系统工艺路线的有向网络模型,并采用Dijkstra算法和双向扫视算法,进行最优工艺路线和备选工艺路线的选择;然后,以工艺路线为基础,依据排队论中的相关理论,对制造系统的布局进行优化设计,以获得可重构制造系统布局方案.实例表明,该设计能够适应可重构制造系统快速多变的特征,提高对制造系统已有资源的利用率.     

面向多制造任务的工艺路线优化决策方法研究

针对制造企业中多制造任务的竞争性问题，根据每个制造任务的可行工艺路线集，以制造任务的各自最短完工时间为目标，提出并构建了一种非合作博弈的多任务工艺路线优化决策模型。博弈模型分为工艺路线优化决策阶段和任务调度阶段，前者为后者提供局中人集，后者为前者提供Nash均衡解集，从而实现多制造任务的最优工艺路线的动态决策。采用遗传算法对博弈模型进行具体解算，实例验证了博弈模型的可行性。     

基于路径图的工艺方案决策

在工艺方案决策过程中,为了更好地对工艺路线进行表达和优化,使用工艺尺寸路径图来描述工艺过程中各基准、加工顺序和全部尺寸关系,这样有利于对工艺方案进行决策,最终获得最佳工艺方案。使用工艺尺寸路径图,可以使工艺方案确定的过程变得简单、明确;再配合工艺尺寸式可以计算出相应的工序尺寸及其公差,可以更好地满足计算机辅助公差设计及参数化设计的需求。     

基于模糊物元的小批量生产典型工序能力分析

社会科技的进步和市场竞争的白热化,以及以顾客为中心的市场导向,都使得多品种、小批量生产成为了目前制造业的主流趋势,然而由于加工数据的缺乏,多品种、小批量生产过程的质量控制和分析却成为了一个棘手的问题。为了破解这个难题,提出一种基于模糊物元的小批量生产“典型工序”能力分析方法。采用模糊物元分析的方法,将一个工序看作是一个模糊物元,根据工序能力影响因素构造出工序相似条件并判定出与原始工序相似的工序,利用这些工序组成一个新的含有大批量样本数据特征的“典型工序”;针对构建出的“典型工序”进行工序能力分析,判断出该“典型工序”的工序能力水平并进行相应控制;最后用实例验证了该方法的正确性和可行性。     

融合工艺信息的复杂零件加工状态识别方法

为解决基于物理信号的加工监控系统在复杂零件数控加工过程中易受工艺波动影响而导致误报警的问题,提出两种融入零件工艺信息的方法来提高加工状态识别的准确率。为验证其可行性,基于数控系统OPC接口开发了一套远程监控系统原型,结合工艺信息和主轴实时切削功率对加工状态进行识别,一旦发现异常,立即控制机床停止加工。在典型飞机结构件上开展了应用验证,结果表明：融入工艺信息后,加工状态识别准确率明显提升。     

面向网络化制造的工艺分工规划技术研究

为了解决动态企业联盟的产品工艺分工自动规划问题,针对其制造资源配置的特点,提出了一种先设计逻辑工艺路线,通过逻辑制造单元一物理制造单元映射生成可执行工艺路线,再经过资源评估和优化配置生成工艺分工路线的新方法。在这3个主要过程中,逻辑工艺路线设计是影响工艺分工自动规划的关键,为此,采用了基于知识的方法实现智能化决策,避免了在工艺路线设计时必须考虑数量庞大的复杂资源配置这一难题,简化了工艺分工规划过程,容易实现自动化。