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《重庆大学》 2002年
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快速可重构汽车焊装制造系统及其关键支持技术研究

陈猛  
【摘要】: 目前的制造模式在快速响应市场需求上显得有些不足,此外还存在着生产率与系统柔性间的矛盾。因此,必须探索新的制造模式以解决这些矛盾。在这种情况下,一些学者提出了可重构制造系统RMS(Reconfigurable Manufacturing System)这一制造哲理。汽车制造业是全球性重要支柱产业,在激烈的市场竞争中,必须根据市场需求,尽快地制造出客户满意的个性化汽车,主要表现为车身具有个性化,而底盘则可以变化很小或者不改变。焊装是汽车制造的四大工艺之一,焊装生产系统的快速高效建造是汽车制造业快速响应市场需求的重要条件之一。因此,将RMS这一制造哲理用于指导汽车焊装生产线的设计和制造工作,对增强汽车制造企业竞争力有重要意义。本文结合可重构制造系统使能技术,针对汽车焊装生产这一特殊的制造活动,研究在底盘变化较小的情况下,汽车焊装可重构制造系统的关键支持技术PCDIKS。 ① 研究了汽车焊装生产线重构规划(Planning)技术。论述了汽车焊装生产线重构设计的特点;采用可焊装性系数对不同焊装顺序的优劣进行定量评价,应用基于语义的多专家模糊评价方法并开发了基于Web的评价工具;讨论了车身焊装结构扩展关系图ERG的建模方法,利用组件生成规则和图论割集算法实现了车身焊装顺序规划求解;焊装生产线各工位占用的时间取决于零件的复杂程度和焊点数,利用异步度可以定量表示生产线工位平衡程度;建立了多层次的资源信息模型,并基于面向对象方法实现了焊装资源信息模型的描述,最后提出了可重构焊装系统评价指标体系。 ②研究了汽车焊装夹具(Clamp)快速重构设计技术。焊装夹具快速重构设计是汽车焊装生产重构实现的关键,其重点在于定位问题和元部件标准化。由于车身制件是薄板冲压件,具有在法向上易变形的特征,因此必须采用在第一基准面上的定位点数大于3的“N-2-1”定位原理,定位效果不仅取决于定位点的数量,而且取决于定位点的布置形式,有限元分析法是确定定位点数量与位置的最佳解决方案;面向焊装夹具重构的工程数据库必须包含资源库和算法库;讨论了焊装夹具元部件标准化和结构可重构化的设计方法以及可重构焊装夹具评价目标。 ③研究了面向车体焊装重构生产的过程诊断(Diagnose)技术。车体的尺寸精度是汽车质量的重要体现,车体焊装关系树层层拓扑的复杂结构决定了焊装误差产生的多因素性和焊装误差来源的多样性,过程诊断技术保证了系统在运行过程中具有良好的缺陷和故障诊断能力,从而成为实现重构的关键技术。车体的尺寸精度可以由关键点的尺寸(6σ)进行表示,运用相关性分析方法可以 WP=5 准确地发现误差源。针对相关性分析和矩阵特征分析等计算工作繁琐的问题,开发了一个软件系统,在工程实践中利用过程诊断技术取得了明显的效果。 ④ 研究了基于软构件的可重构信息(Information)集成技术。汽车焊装制造系统的可重构要求支撑其运行的信息平台必须具有可重构性。可重构信息系统的实现,实际上是要解决三个方面的问题,即遗留系统的重构重用、新的信息资源的构件化描述和新旧信息资源的集成。从整个制造系统的角度出发,研究了可重构信息集成系统的结构体系,阐述了CORBA规范及其核心;研究了基于CORBA的对象化封装并结合工程实例,进行了基于软构件的CA-HJCAD系统开发。 关于焊装生产知识库(Knowledge)设计技术和焊装计算机仿真(Simulation)技术,本文没有做详细地探讨。
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