汽车整车多级生产线协同排序优化方法

为满足汽车整车生产线不同工艺车间对车身序列的不同需求,提高汽车生产线多工艺车间的协同生产能力并降低生产成本,提出一种面向汽车整车多级生产线的协同排序优化方法。分析了汽车生产过程中不同工艺车间对车身序列的不同需求,在考虑焊接车间车型更换次数、涂装车间颜色更换次数、总装车间总超载和空闲时间、总装车间物料消耗均衡等传统优化目标的基础上,搭建了缓冲区重排序成本的目标函数,并以此构建了汽车整车多级生产线协同排序多目标优化模型,然后采用基于启发式出入站规则的第三代非支配排序遗传算法对模型进行优化求解。最后通过某公司的实际生产案例,验证了所提模型和方法的有效性。

课程思政在交叉学科专业课程中的教学设计与实践——以人因与设计课程为例

课程思政是高校落实“三全育人”和立德树人的重要途径,将思想政治教育融入各学科的专业课中已然成为高等院校相关研究的重难点之一。交叉学科专业课程融合不同学科的专业知识和理论,如何在其中融入思想政治元素以提高学生的政治素养,成为当代教育改革的重要课题。以人因与设计课程为例,结合其教学特点,构建一套交叉学科专业课程的课程思政元素体系、融合设计方案和教学案例,并将所提出的人因与设计课程思政设计方案在南昌大学经济管理学院工业工程类学生中实践,以验证所提方案的有效性和可行性,可为其他交叉学科专业课程的思政建设提供一定的理论参照和实践借鉴。

面向高效低碳的数控加工参数多目标优化模型

数控加工是目前机械制造系统广泛采用的一种加工方法,为实现数控加工的低碳化,研究数控车削加工的高效低碳切削参数优化问题。建立切削加工过程时间目标函数和包含电能碳排放、刀具碳排放、切削液碳排放的碳排放目标函数。然后,考虑加工过程中机床设备性能和加工质量的实际约束条件,建立以数控加工的切削速度和进给量为优化变量,以最小加工时间(高效)和最低碳排放(低碳)为优化目标的多目标优化模型。引入权重系数将其转化单目标优化模型,并应用复合形法对优化模型进行优化求解。通过某具体实例验证了所建模型的有效性,并对优化结果和优化变量的灵敏度进行了分析。

基于Archard模型的机床导轨磨损模型及有限元分析

机床导轨的磨损是导致机床精度降低或丧失的重要因素。针对机床导轨磨损深度的预测问题,提出了一种基于Archard模型与有限元模拟试验的机床导轨磨损分析方法。该方法基于修正的Archard模型形成一种磨损深度的计算公式,并采用一种离散化计算方法进行求解;结合ANSYS软件,提出机床导轨磨损有限元分析模拟的方法及流程;最后,以车床滑动导轨为例,用有限元试验方法对机床导轨的磨损过程进行模拟分析,得到磨损深度关于磨损次数的计算公式,其结果表明:机床导轨磨损深度的仿真模拟值与实际值具有一致性。

面向能耗的多工艺路线柔性作业车间分批优化调度模型

合理的调度方案能有效降低柔性作业车间总能耗。针对柔性作业车间中加工工件种类多、单批工件数量大、加工工艺路线柔性大等问题,研究一种面向能耗的多工艺路线柔性作业车间分批优化调度模型。分析柔性作业车间中工件加工过程能耗特性,以车间总能耗最低和完工时间最小为优化目标建立了多工艺路线柔性作业车间分批优化调度模型,并采用多目标模拟退火算法对模型进行优化求解。通过算法优化得到的调度方案与经验调度方案的对比分析,验证了该模型的有效性和实用性。

基于广义边界的机械加工系统碳排放量化方法

针对机械加工系统碳排放问题,提出了一种机械加工系统碳排放量化方法。对机械加工系统物料、能源消耗及碳排放特点进行了分析,定义了其广义边界,并对碳排放的多源性进行了论述;对机械加工系统多源碳排放量化方法进行了详细论述,不仅考虑了机械加工设备物料、能源消耗引起的碳排放,而且考虑了切削液、刀具等辅助物料及废屑处理引起的碳排放,分别给出了其量化方法并对量化方法中的关键要素进行了研究;通过一个具体案例验证了该量化方法的可行性。

面向高效低碳的机械加工工艺路线多目标优化模型

工艺路线规定了将毛坯变成零部件的整个加工过程,工艺路线的低碳优化直接关系到产品生产全过程及整个车间的低碳生产。为实现机械加工工艺路线的低碳优化决策,引入特征元和加工元概念表示机械零部件特征,建立以工艺路线最短总加工时间(高效)和最低总碳排放(低碳)为优化目标的机械加工工艺路线多目标优化模型。应用改进的NSGA-II(Non-dominated sorting genetic algorithm II)算法对优化模型进行寻优求解。以某机床电动机座加工过程为例验证了所建模型的有效性和实用性。

基于风险矩阵和模糊集的绿色制造实施风险评估方法

为了给企业在实施绿色制造过程中面临的风险评估提供参考,从可行的技术、管理和组织措施方面探讨了绿色制造实施全过程的风险种类。提出了基于风险矩阵和模糊集理论的绿色制造实施风险评估方法,将模糊集理论用于确定风险矩阵的两个关键变量,即风险影响等级和风险概率。最后,以某机床制造企业绿色制造实施中的风险评估为例,验证了上述评估方法的可行性和实践性。

面向生命周期的机床行业绿色制造运行模式

为了在机床行业有效实施绿色制造,面向机床产品生命周期建立了一种基于产品设计主线和生命周期主线的机床行业绿色制造运行模式,并对其中的机床绿色设计、绿色生产、废旧机床再制造等进行了论述。机床绿色设计包括绿色设计过程、设计目标、优化设计措施等;机床绿色生产包括生产工艺、环境排放及绿色化措施等;废旧机床再制造包括零部件级再制造和产品级再制造。该绿色制造模式在某机床企业得到了初步应用,取得了良好的应用效果。

面向能量效率的数控铣削加工参数多目标优化模型

切削参数是数控加工工艺中的重要组成,切削参数的合理选择能够显著影响到机床能量效率。为提高机床能量效率,分析数控铣削加工的能耗构成特性和加工时段能耗特性,建立数控铣削加工能耗模型,并通过非线性回归拟合获取能耗模型的相关系数,建立了以最高能量效率和最小加工时间为目标的多目标优化模型,采用连续禁忌算法对模型进行优化求解。通过算法优化结果与试验结果进行对比分析,验证了能效模型的有效性。

逆向工程辅助零部件再制造关键技术及应用

针对废旧零部件再制造过程中人工参与多、经验依赖性强、修复效率低、可靠性差等问题,从系统的角度提出逆向工程辅助废旧零部件再制造的流程框架,并就其中的关键技术废旧零部件原始模型重构和缺损部位模型的提取两方面进行阐述。通过分离点云数据中的损伤区域与完好区域,自动判断特征轮廓线是否经过点云损伤区域,保证了逆向建模的精度;提出一种基于改进迭代最近点算法的配准方法,该配准方法能够自动剔除损伤区域的点,提高损伤模型与原始模型的配准精度,保证缺损部位模型提取的准确性。最后通过实际修复案例,对所提方法进行了验证。

基于改进模糊神经网络的废旧零部件再制造工艺方案决策方法

鉴于废旧零部件损伤状况及其再制造质量要求的差异性导致再制造工艺方案具有不确定性和模糊性,为确定最优再制造工艺方案,在对废旧零部件再制造工艺过程特征问题进行描述的基础上,建立了再制造工艺方案优化决策模型;提出一种基于改进T-S模糊神经网络的再制造工艺方案决策方法,并对该模型进行了求解。将所提出的方法应用到某机床厂废旧机床主轴再制造中,运用MATLAB编程实现了再制造工艺方案的优化决策,并通过与传统模糊神经网络方法进行性能对比,验证了所提出方法的有效性。

面向不确定性的再制造车间设施动态布局方法

针对再制造工艺过程的不确定性问题,提出一种再制造车间设施动态布局优化方法。对再制造工艺过程的不确定性进行描述,分析了再制造车间的不确定性物流要素,以再制造物流成本和再制造工艺单元重布置成本最小为目标,建立了再制造车间设施动态布局模型,并提出一种基于模拟退火算法的再制造车间设施布局优化求解方法。将所提方法应用到某机床再制造车间设施布局中,运用MATLAB编程实现了再制造车间优化布局,并对再制造布局方案和算法性能做了分析,验证了所提方法的有效性。

基于改进ICP算法的损伤零部件精确配准方法

针对损伤零部件点云模型与原始模型利用传统迭代最近点算法配准出现较大误差的问题,提出一种基于该算法的改进算法,以实现两模型间对应点的准确获取,从而实现损伤零部件点云与原始模型的准确配准。考虑到损伤零部件表面尺寸和形貌发生变化,该算法将对应点曲率约束与对应点间的距离约束结合,并设定曲率和距离阈值实现损伤点云的自动剔除,保证了配准点云对应点的准确性及配准的快速性。最后,运用MATLAB实现了算法编写,并通过损伤模具的配准验证了该算法的有效性。

基于关键链的再制造系统不确定性生产调度方法

针对再制造系统生产调度的不确定性问题,提出一种基于关键链的再制造系统不确定性生产调度方法。基于单代号网络图(Activity-on-node,AON)对再制造系统调度问题进行参数描述,并建立再制造系统生产调度模型,对目标函数和约束条件进行描述。基于关键链理论对模型进行求解,将再制造生产调度问题看作是不确定性的资源受限型项目调度,以平均作业时间求得基准调度;将基准调度作为AON网络图中的资源约束,综合考虑AON网络图中的工序约束和资源约束得出再制造生产调度的关键链;再通过压缩作业时间、设置缓冲区以解决再制造工艺时间的不确定性问题,获得最终的调度方案。将该方法应用到某再制造车间的生产调度实践中,并用Crystal Ball软件对调度结果进行仿真。

废旧零部件不确定性再制造工艺时间的模糊学习系统

针对废旧零部件质量状况差异性导致的再制造工艺路线和工艺时间不确定性问题,建立基于模糊Petri网的废旧零部件再制造工艺过程模型,建立一个废旧零部件不确定性再制造工艺时间的模糊学习系统,基于废旧零部件的质量状况信息对其再制造工艺时间开展模糊学习。同时引入一种自适应学习机制对再制造工艺时间开展参数统计和更新,不断提高预测结果对实际再制造系统动态变化的适应性。将所建立的模糊学习系统应用到某废旧机床主轴的再制造实践中,运用Matlab软件开展仿真应用。

面向能耗的2.5D型腔数控铣削加工刀具组合优化选择

为降低数控机床的能量消耗,深入研究了2.5D型腔数控铣削加工过程中的刀具组合优选问题。系统地分析了刀具组合与2.5D型腔数控铣削加工过程能耗的映射关系,揭示了刀具直径和刀具可行域对加工能耗的影响,并构建了多刀具数控铣削加工能耗函数。建立了以可行刀具为优化变量、以能耗和成本为优化目标的数控铣削加工刀具组合多目标优化模型,提出一种基于有向图和Dijkstra算法的刀具组合优化求解方法。以某2.5D型腔数控铣削加工刀具组合优选为例开展实验,验证了所提模型与方法的有效性和实用性。

基于切削功率的数控车削批量加工刀具磨损在线监测

为了实现数控车削批量加工刀具磨损状态的在线监测,在分析切削功率与刀具磨损量关系的基础上,考虑加工参数对切削功率的影响,基于正交实验设计与响应面法,建立了切削功率与刀具磨损量及加工参数之间的回归模型。提出一种实时更新切削功率阈值的刀具磨损状态在线监测方法。该方法首先对功率信号进行滤波处理,结合数控系统判断机床的运行状态,然后实时计算切削功率阈值并与实际加工过程切削功率进行比较来监测刀具的磨损状况。通过实验案例自动在线监测数控车削过程中刀具磨损的情况,验证了该方法的有效性。

面向能耗的纯电动汽车双电机动力系统参数优化匹配

由于动力系统参数匹配会影响纯电动汽车的动力性和经济性,针对新型双电机动力系统提出一种面向能耗的双电机动力系统参数优化匹配方法。基于新欧洲行驶循环工况对双电机动力系统进行参数初步匹配;进而基于工作模式的划分和双电机的动力分配,建立以电机功率、转速、传动比为变量,以比能耗和百公里加速时间为目标的多目标优化模型,并利用多目标粒子群优化算法对优化模型进行求解。优化结果表明,优化后的动力参数能有效提高电动汽车的动力性和经济性。

基于田口法和响应面法的数控铣削工艺参数能效优化方法

为研究机床能量效率与工艺参数耦合的复杂机理,提出一种基于田口法和响应面法的数控铣削工艺参数能效优化方法。分析加工过程中的能耗特性,建立了数控铣削加工能量效率函数。基于田口法规划优化实验,并基于响应面法建立工艺参数与比能和加工时间的回归方程,构建了以铣削加工工艺参数为变量、以高能效和高效率为优化目标的多目标优化模型。使用多目标粒子群优化算法对该模型进行求解,并通过实验数据和算法优化结果分析了加工过程中工艺参数与比能及加工时间的关联关系。