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《南京理工大学》 2007年
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敏捷化开发环境下产品装配建模与可装配性研究

周开俊  
【摘要】: 激烈的市场竞争、客户的多样性要求以及严格的交货期,使得企业越来越注重提升自身的敏捷响应能力、降低产品的生产成本和满足客户的多样化需求。正是在这种背景下大规模定制、敏捷化产品开发、面向装配的设计等先进生产设计方法被现代企业争相应用。本论文将敏捷化产品开发与面向装配的设计方法相结合,以大规模定制为核心指导,以面向产品族的装配模型为中心,以系列化和可装配性为两个实现目标,以敏捷化为最终表现形式,展开对敏捷化开发环境下产品装配设计关键技术的研究,主要包括如下几方面: 1)研究了面向大规模定制的产品模块划分方法。针对现有产品模块划分方法的不足,提出并建立了两类(面向创新设计、面向优化调整及再设计)模块划分问题的统一数学模型(已知模糊相似矩阵及邻接矩阵,求解最优划分矩阵的问题);在此基础上考虑划分对象之间的邻接关系,以模块内聚合度和模块间的分离度作为筛选条件构造优化目标函数;然后根据划分矩阵的特点因地制宜应用遗传算法进行优化求解,并设计了一种新颖的避免算法过早收敛的矩阵交叉方法。 2)研究了敏捷化开发环境下产品装配建模方法。针对现有装配模型难以有效支持产品概念设计、参数化设计到详细设计进化全程的问题,以系列化和可装配性为两个实现目标,提出并建立一种面向产品族的支持敏捷化开发的混合装配模型(由骨架模型、属性模型、约束关系模型、层次结构模型、参数化设计模型组成)。通过引入高层次的装配骨架模型反映设计意图并向下游传播设计约束(至属性模型),实现自顶向下的设计方法;通过引入低层次的约束关系模型记录零部件之间的各种装配约束关系,为后续的序列规划和可装配性分析提供信息支持;通过引入参数化设计模型完成装配体中各模块的变型设计,实现知识的重用和再用。 3)研究了基于遗传模拟退火算法的产品装配序列规划方法。分析了传统零件序列表示方法的不足,提出了边(接触联接关系)序列的表示方法,在此基础上对边序列的几何可行性分析、边序列的还原、零件可行直线装配方向推理及边序列的简化进行了研究。从便于高效自动筛选角度,研究了影响边序列质量的工艺因素,在此基础上建立了边序列的优化目标函数,应用遗传模拟退火算法进行装配序列的优化求解。对于遗传模拟退火算法参数多难确定的问题提出采用正交试验(初步定位)与对比试验(精确定位)相结合的方法进行求解。 4)研究了基于熵权与模糊优选的产品可装配性评价方法。分析了传统产品可装配性评价方法的不足,建立了由方案层、语义层、零件层、过程层四层组成的与产品设计过程并行进行的逐步求精评价体系,在此基础上引入熵的原理(确定各层指标的客观权重)、最小二乘法原理(确定各评价对象的优良隶属度),利用综合模糊评价方法展开对产品装配设计各阶段的可装配性进行评价,并实时反馈阶段评价结果和改进建议。 5)研究了敏捷化开发环境下产品装配设计系统。从方法论、功能目标、组织方式三方面进行了系统的需求分析,提出了敏捷产品装配设计系统的整体技术方案,并在此基础上构建了基于项目管理监控的系统体系结构和基于Web Services技术的企业应用集成框架,最后基于上述思想进行了系统原型开发,并展示了相关功能模块界面。
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TH163

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