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敏捷制造环境下装配产品变形设计方法-【新闻】广水

发布时间:2021-04-20 12:19:49 阅读: 来源:氧化铁厂家

敏捷制造环境下装配产品变形设计方法

摘 要:为了获得满足顾客个性化需求的装配产品设计方案,提出了通过修改现有成熟零件的设计的变形设计方法。建立了描述装配产品构成零件之间配合关系的模型并识别出反映装配产品构成零部件之间尺寸关联关系的约束组。每个约束组的变形设计过程被归结为一个混合整数线性规划问题,而所有约束组的MILP问题的组合求解过程则反映了装配产品的变形设计优化过程。开发了软件原型系统并进行了仿真,仿真结果表明该方法能够在合理的时间内获得新的、可行的装配产品设计方案,可以作为装配产品设计方案的生成器,以缓解顾客个性化需求对产品设计带来的压力。

关键词:装配产品;变形设计;约束组;敏捷制造

2 引言

激烈的市场竞争、大规模的客户定制、不断增多的产品种类、日益减少的客户订单规模、不断缩短的产品开发周期、广泛普及的计算机和网络技术以及日益完善的全球交通运输网络等,标志着敏捷制造时代的到来[2~3]。

从敏捷制造环境下制造企业的运作管理来看,全球采购、OEM、虚拟企业[4~7]以及供应链管理[8,9]等实践方式和管理理念已经被广泛接受。

从产品的设计角度,人们通常采用全新设计、适应性设计和变形设计[22,22]来获得新的产品设计方案,以满足顾客不断变化的需求。Stutz和Kashyap[22]将全新设计定义为用创造性的新方法设计全新产品的过程;适应性设计指应用解决已知问题的原理去解决其他差异性很大的问题的过程;变形设计则指应用解决已知问题的原理去解决与已解决的问题比较类似的问题的过程。而我国将变形设计定义为在保持原理不变和结构相似/相同的情况下,适应功能需求的不同,对部分结构和/或设计参数做适当调整[22]。Stutz和Kashyap还声称在机械设计中大约有32%的设计活动属于变形设计的范畴。与此相似,通过对一些大公司产品设计的分析,Prebil等人[22]发现大约72%左右的产品设计属于适应性设计或变形设计的范畴,只有很小一部分的设计可以归入全新设计的范畴。

钱晓明等人[22]提出了一个由信息环境层、产品建模层和产品实例化设计层三个层次构成的变形设计系统框架,将产品模型分为功能模型、结构模型、原理模型和制造模型,目的是使产品模型具备响应用户、支持快速变形设计的能力。钟廷修[23]建议企业实施快速响应工程,以适应全球买方市场对快速交货和快速响应的需求,并以此提高企业综合竞争力。快速响应工程包括快速捕捉市场需求信息、快速产品设计、快速产品试制和快速响应制造系统等四个环节。变形设计被用来快速生成新产品设计方案。周新建和张申生[24]提出了机械产品基于产品装配模型、零件模型、形状模型和装配语义的变形设计概念。

变形设计是一种用来减少设计者重复劳动、缩短产品开发周期、降低成本并最终能够允许企业在已有的成熟设计基础上迅速开发个性化产品的通用方法。然而,大部分现有变形设计方法集中在单个零部件或某类零部件的再设计上。尽管绝大部分成功产品为复杂的装配产品[25],但面向复杂装配产品的变形设计方法却不多见,或不具备很强的可操作性。因此,

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