制造过程产能柔性及其若干关键技术研究

【摘要】： 随着科学技术的发展和经济全球化进程的推进,企业生存环境发生了巨大变化,客户个性化和多样化需求越来越高,市场竞争日趋激烈。产能柔性作为企业在面临环境变化时的调整和适应能力,已成为企业实现快速响应市场和效益最大化的保障。本文以离散制造企业为对象,研究制造过程产能柔性及其关键技术问题,主要研究工作如下: 1.从企业面对的不确定性环境出发,以离散制造企业为对象,提出制造过程产能柔性的概念,构建其概念模型,并进行定量分析。研究制造过程质量控制对产能柔性衡量指标的影响,建立制造过程产能柔性与质量控制的关系模型;分析制造过程产能柔性与柔性制造单元、产品设计质量的关系,确定其内含的关键技术。 2.为实现制造过程产能柔性的综合优化,以加工时间和成本综合最小为目标,建立零件工艺规程多目标优化数学模型,基于工艺规程优化设计的复杂性,采用改进遗传算法对工艺规程优化策略进行研究,并以大模数齿轮工艺规程多目标优化为对象,给出了应用实例。 3.针对一些离散制造企业多品种、小批量生产特点,研究基于零件族聚类的单值——移动极差工序质量预防控制技术,进行精益和六西格玛有机融合的质量诊断和改进技术研究,提出了集预防、诊断、改进于一体的质量集成控制技术,进而构建质量集成控制系统体系结构;并通过案例验证了质量集成控制技术的可行性。 4.基于设备柔性对制造过程产能柔性的重要影响,从提高设备柔性的角度,应用模块化设计理论,以铝塑门窗型材柔性锯铣加工单元为研究对象,对加工单元的功能模块进行划分,通过基型模块和异型模块的设计,开发塑窗行业柔性锯铣加工单元,从提高硬件设备柔性的角度保障制造过程产能柔性。 5.面向制造和装配的设计是充分考虑制造过程产能柔性的设计方法。以自行走式电缆牵引机设计为例,利用面向制造的设计理念,充分考虑机构的功能及其可制造性、制造时间和成本等进行牵引机方案和结构设计;基于并行装配序列、利用装配干涉检测手段进行牵引机装配结构设计,完成牵引、行驶功能集成的牵引机设计,并实现其短周期、低成本、高效率地制造和装配,从而提高制造过程的产能柔性。 本文部分研究结果已在企业中得到应用,效果良好。