機(jī)械產(chǎn)品變異性控制及其若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使得人們的意識(shí)形態(tài)發(fā)生了變化，崇尚個(gè)性成為時(shí)代的特征，這種個(gè)性化特征使得企業(yè)所處的環(huán)境發(fā)生了根本的變化。對(duì)于機(jī)械制造企業(yè)，新的市場(chǎng)環(huán)境下最根本的特征為：產(chǎn)品多樣化是最根本的需求；產(chǎn)品交貨期和成本成為最主要的競(jìng)爭(zhēng)因素。然而，在生產(chǎn)中建立豐富的多樣化，勢(shì)必導(dǎo)致成本上升、產(chǎn)品交貨期延長(zhǎng)等一系列問(wèn)題，因此，解決這兩者之間的矛盾是成功實(shí)施大規(guī)模定制的關(guān)鍵。 變異性(Variability)是指產(chǎn)生多樣化產(chǎn)品滿(mǎn)足

2、市場(chǎng)需求的能力。機(jī)械產(chǎn)品的變異性可以分為產(chǎn)品外部變異性和產(chǎn)品內(nèi)部變異性。產(chǎn)品內(nèi)部變異性的控制可以實(shí)現(xiàn)在提供產(chǎn)品外部變異性的同時(shí)，有效控制產(chǎn)品的成本和交貨期。而對(duì)變異性建模是控制變異性的有效手段。本論文在分析大規(guī)模定制產(chǎn)品全生命周期過(guò)程中產(chǎn)品內(nèi)部變異性的基礎(chǔ)上，從制造企業(yè)生產(chǎn)的角度出發(fā)，著重對(duì)大規(guī)模定制產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、和制造等階段的變異性及其控制的方法、技術(shù)、工作邏輯和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面： 首先，

3、在分析大規(guī)模定制產(chǎn)品生命周期模型以及生命周期中產(chǎn)品內(nèi)部變異性?xún)?nèi)容和形式的基礎(chǔ)上，以產(chǎn)品生命周期中的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、制造三個(gè)階段為研究目標(biāo)，通過(guò)歸納、總結(jié)，得到大規(guī)模定制產(chǎn)品內(nèi)部變異性控制的兩種形式：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變異性控制和制造過(guò)程變異性控制，并分別研究了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變異性控制和制造過(guò)程變異性控制的層次模型。同時(shí)，提出了構(gòu)件單元的概念，并以此為基礎(chǔ)研究了面向大規(guī)模定制變異設(shè)計(jì)的產(chǎn)品族模型及其建模方法和過(guò)程。 其次，為了衡量產(chǎn)品族的變異性控制，

4、提出了基于構(gòu)件單元的過(guò)程平臺(tái)規(guī)劃思想，并構(gòu)建了用于參數(shù)統(tǒng)計(jì)和分析的產(chǎn)品族GPPS結(jié)構(gòu)。然后，從種類(lèi)、使用數(shù)量、重用次數(shù)和產(chǎn)品產(chǎn)量四個(gè)因素出發(fā)，構(gòu)建了衡量產(chǎn)品族變異性控制的指數(shù)體系，包括零件變異控制指數(shù)和制造過(guò)程變異控制指數(shù)。最后，對(duì)指數(shù)體系進(jìn)行了參數(shù)化分析。 第三，針對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變異性控制問(wèn)題，提出了產(chǎn)品基本架構(gòu)的變型設(shè)計(jì)和基于產(chǎn)品基本架構(gòu)配置設(shè)計(jì)的定制生產(chǎn)過(guò)程。對(duì)于產(chǎn)品基本架構(gòu)的變型設(shè)計(jì)，提出了零件的信息模型，并定義了產(chǎn)品組成零

5、件之間的配合關(guān)系類(lèi)型和裝配配合圖等；對(duì)于基于產(chǎn)品基本架構(gòu)的配置設(shè)計(jì)，研究了配置模塊的定義以及配置模塊之間的約束關(guān)系模型，并給出了基于產(chǎn)品基本架構(gòu)的配置設(shè)計(jì)的過(guò)程模型。 第四，為了建立由裝配配合圖確定的尺寸約束模型，需要對(duì)裝配配合圖進(jìn)行分解，并建立了各個(gè)約束子集的尺寸關(guān)系表達(dá)模型，從而可以為產(chǎn)品基本架構(gòu)的變型設(shè)計(jì)提供尺寸傳遞依據(jù)。此外，由于在產(chǎn)品定制過(guò)程中根據(jù)客戶(hù)定制需求信息，以及裝配配合圖中的AACG約束子集等，得到的產(chǎn)品設(shè)計(jì)參

6、數(shù)信息是不完全的。為了有效實(shí)施零部件模型的變型設(shè)計(jì)，提出了對(duì)不完全數(shù)據(jù)進(jìn)行極大似然估計(jì)的思想，并運(yùn)用EM算法簡(jiǎn)化了其運(yùn)算過(guò)程，可以方便地得到未知設(shè)計(jì)參數(shù)的近似值，從而為變型設(shè)計(jì)過(guò)程提供支持。 第五，針對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的制造過(guò)程變異性控制問(wèn)題，研究了產(chǎn)品定制模式與制造策略，以及面向制造過(guò)程變異性的控制技術(shù)。在產(chǎn)品層，基于過(guò)程平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了制造過(guò)程模型隨產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變異而變異的特性；在零件層，詳細(xì)研究了變型設(shè)計(jì)與NC編程技術(shù)，包括：面向變型技術(shù)

7、的NC程序設(shè)計(jì)原理、加工特征的定義、NC子程序庫(kù)的設(shè)計(jì)、NC程序主模板的內(nèi)容和組織形式、生產(chǎn)知識(shí)庫(kù)設(shè)計(jì)。然后，對(duì)基于NC程序主模板的數(shù)控程序變型設(shè)計(jì)原理、過(guò)程及其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究。 最后，基于前面幾章中的原理和方法，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品變異性控制的應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行了總體分析與設(shè)計(jì)，并采用CAD系統(tǒng)Solid Edge 15和VB 6.0技術(shù)，對(duì)其中關(guān)鍵的模塊進(jìn)行了開(kāi)發(fā)和集成。最后，以浙江省某紡織機(jī)械集團(tuán)大規(guī)模定制產(chǎn)品開(kāi)發(fā)平臺(tái)實(shí)施項(xiàng)目為案

8、例，給出了各個(gè)子系統(tǒng)模塊的應(yīng)用過(guò)程、應(yīng)用結(jié)果等。結(jié)果表明，本文所提出的變異性分析及其控制的思想、面向大規(guī)模定制變異設(shè)計(jì)的產(chǎn)品族模型、基于構(gòu)件單元的產(chǎn)品族建模方法和過(guò)程、衡量產(chǎn)品族變異性控制的指數(shù)體系、描述產(chǎn)品構(gòu)成零件之間的裝配配合圖及其約束集、未知設(shè)計(jì)參數(shù)的極大似然估計(jì)思想和EM算法、制造過(guò)程變異性控制技術(shù)、NC程序主模板、以及基于NC程序主模板的數(shù)控程序變型設(shè)計(jì)原理、方法、過(guò)程及其關(guān)鍵技術(shù)等是有效的、可行的。 綜上所述，本文提