层次化单元装配模型

装配设计是产品设计的重要设计阶段 ,在分析装配设计和层次化单元任务模型的基础上 ,建立了支持装配设计的面向对象的层次化单元装配模型 .装配单元的层次化结构表达了功能结构 ,通过功能映射可以建立功能到单元的对应关系 .研究了基于层次化装配单元模型的装配设计 。

考虑产品与单元匹配的单元装配系统构建模型

针对日本式单元生产过程中流水装配线向单元装配系统转换的决策优化问题,本文以最小化总完工时间和工人总工时为目标,同时考虑产品与单元的匹配关系,构建了单元装配系统多目标优化模型,基于NSGA-Ⅱ算法设计了适用于该问题的三段染色体的编码方式。通过算例分析了产品与单元匹配关系变化对总完工时间和工人总工时的影响,结果表明,在工人数不变的情况下,产品与单元匹配关系变化会导致总完工时间产生较大差异,随着工人数增多,这种差异逐渐变小。

转向单元装配线仿真建模及优化研究

利用Flexsim仿真软件,建立了转向单元装配线的仿真模型。通过对仿真模型运行结果的分析,有针对性地利用启发式平衡方法对装配线进行平衡优化,提出对合装工艺、锁紧工艺、密封工艺等几方面的优化仿真方案。采用优化方案后,装配线平衡率由41.82%提升到75.75%,工位由36个减少到28个,节拍由90秒减少到60秒。解决了整条装配线不平衡、生产率低的问题,提高了企业的经济效益。

面向大规模定制的动态单元装配系统设计与重构建模

针对大规模定制批量化与定制化的生产组织要求,提出采用单元装配系统在大规模定制生产中进行装配作业的思想,分析了单元装配系统在大规模定制生产中的适用性,综合考虑动态环境下系统设备重置、多能工重新指派、多周期生产计划、交货策略、招聘解雇成本等多种因素,建立了以重构成本最小为目标函数的动态单元装配系统重构的规划模型,并验证了模型的有效性。

论发动机动力单元装配工艺的重要性

济柴JC130机型是一款大缸径,模块化设计的高增压大型发动机,设计功率段为2000-3000kW,模块化设计模式提升了产品的设计质量,更方便用户后期的维护与保养。本文针对实际案例分析因不遵循工艺方法进行装配动力单元造成的漏水问题,并与动力单元模块化装配工艺进行对比,证实装配过程中工艺的重要性。

考虑有限缓存约束的多机器人装配单元调度问题研究

【目的】解决在有限缓存约束下的装配与搬运作业整体调度问题。【方法】考虑单元内缓存容量约束和搬运时间对调度的影响,建立了考虑有限缓存约束的模型,并基于关键路径的改进遗传算法求解该模型,提出了适合该模型的三层编码方式和插入式解码方式,设计了基于关键路径的交叉和变异方法,通过标准测试算例对算法的主要参数进行优化求解,并通过实验验证了改进操作的有效性。【结果】1)各参数对算法求解性能的影响力由大到小依次是:多样性阈值thr、种群大小pop、交叉概率β、变异概率γ、轮盘赌筛选尺度k。2)随着种群规模的增大,能够搜索到最优解的概率更大,但在种群规模增大到150之后此影响将减弱。3)交叉概率β取80%,轮盘赌筛选尺度k取2,变异概率γ取10%较为合适。【结论】1)正逆工序两种初始化方式可以互为补充,通过添加补充种群的方式,可以使得遗传算法具有较好的进化动力并取得较优的计算结果。2)采用基于关键路径的交叉和变异方法,不仅能够提升种群中的信息交换效率,使得种群整体的进化更加优秀,也能够在一定程度上提升算法的局部搜索能力。3)将缓存容量设置为全部待调度工件的20%可以得到较优的调度结果。

装配式墙体单元构造设计与应用研究

以轻型装配式建筑的外围护墙体为研究对象,创新设计骨架墙体构造,构建易于施工的集防水、保温隔热、断热桥和装饰等轻质高效的可预制外墙设计技术体系。将框架内空腔分层定义,组合特殊性能材料成型墙体基础单元,运用热工性能与构造层关系计算墙厚,装饰层与墙体基础单元以挂钩类构造结合。制备试样进行传热系数测试为0.62W/(m^(2)·K),符合相应标准规定的夏热冬暖地区节能墙体热工要求。成果已应用于新农村建设示范项目竹质装配式房屋,在福建山林湿热环境测试使用3年后,现场检验外观完好无损坏。结果表明:装配式墙体预制率达到90%以上,具有易于装配施工、居住空间物理环境舒适和使用寿命长等优点。

树结构主干分枝层级化的部件装配单元聚类划分

针对部件装配过程中装配工作并行度低和特征偏差分析难的问题,提出了一种树结构主干分枝层级化的部件装配单元聚类划分方法。首先,根据零件间的装配关联构建部件树结构,分析分枝零件间的装配特征关联指标,建立指标系统及其应用规则表达分枝间的亲密度并建立亲密度矩阵,完成部件树主干表达;其次,以分枝间亲密度为初始输入,引入改进Dijkstra路径规划算法,利用算法本身的优势获得主干与多分枝间的局部最短路径最优解,构建主干-分枝层级矩阵,以实现部件树结构主干-分枝层级化,进而合并分枝完成装配单元聚类划分;最后,以单元划分结果进行虚拟装配,分析在物理车间执行总装时是否存在干涉情况以优化最终的划分结果。以某车用差速器装配体的装配单元聚类划分过程为实例验证了所提方法的可行性和有效性。

螺栓螺母全自动装配单元的设计及应用

基于螺栓螺母装配作业流程,结合少人化的设计理念,设计了螺栓螺母全自动装配单元,并对其中的电控系统、输送料装置、拧紧装置、检测装置、出料装置、工装部件等结构进行了系统的论证和研究,实现了螺栓螺母的智能化装配。同时围绕五个创新点和解决两个核心问题,突出全自动装配单元的高速和稳定性,达到了提高作业效率和装配质量的目的。

路堤边坡装配式拱形骨架设计方案研究

铁路路基边坡防护工程传统现浇式施工模具多、工期长、维护难。以某沿海高速铁路路基护坡工点为例,进行路堤边坡装配式拱形骨架设计方案研究,包括装配单元的划分、安装、连接、吊装及施工等五个方面。共设置6种装配单元;单元按照自上而下布置,自下而上安装;单元间采用卯榫方式搭接;在单元体重心两侧对称位置设吊装点运输和安装;装配单元安装前需先进行脚墙及骨架底镶边现浇施工,以保证装配式拱形骨架的稳定和平顺性。

考虑批量分割的单元装配系统工作量平衡联合决策模型

针对日本式单元化生产中批量大小不合理导致单元间工作量不平衡的问题,在单元装配系统构建过程中考虑批量分割,构建流水线向单元装配系统转化的多目标优化模型.该模型以最小化总完工时间和最小化工人总工时为目标,对转化过程中单元构建和批量分割进行联合决策.考虑到多目标优化问题特点以及解空间复杂度,增加局部搜索策略,对算法进行改进,提出INSGA-II算法,设计了基于游标的编码方式表示批量分割,满足单元数量动态变化下批量划分约束.在进化过程中不断优化各单元对应产品种类以及批量大小,平衡单元间工作量,缩短总完工时间.最后,通过数值算例验证所提出方法的有效性,结果表明在产品数量波动较大的情况下,考虑批量分割能更好地平衡单元间工作量.

直升机总装生产线的装配工艺设计规划及建设思路

文章通过系统性地研究装配工艺设计规划的关键基础性工艺技术,开展直升机总装节拍生产线的装配工艺设计规划及建设思路研究,提出了创新性理论,全面展示如何提升装配参数、工艺分离面、装配单元、装配顺序、工艺装备数字化、物料清单数据结构、装配指令和装配工艺验证等方面的工艺设计规划能力,从科研到批产阶段重点是实践出“为每个设计要素寻找出最优工艺实现途径、设计规划出装配单元的装配工艺协调性最好、精度保证最可靠和总装生产最高效”的工艺方案;充分运用这些关键工艺技术为直升机总装生产线建设和系统集成总装赋能,提高总装工序单元化、模块化、数字化、智能化和并行作业化的能力,并通过智能物流配送的高效协同一起来实现大幅提高总装生产线的组织效率,构建直升机总装精益生产线;该研究是提升直升机总装核心能力和总装生产线建设水平的必由之路,更是总装工艺技术、生产、质量和信息化管理融合提高的重要手段。

考虑需求波动的单元装配系统构建问题的多目标模型

顾客个性化需求的增强导致企业需要应对动态变化的市场需求,在非确定性需求的环境下提升生产效率和应变能力。日本式单元装配模式以其较高的生产效率和柔性已经逐步成为应对多品种小批量需求的生产方式。由于现有研究多集中于确定性需求,本文针对日本式单元系统构建问题的特点,考虑需求波动的情境下流水线装配向单元装配系统转化问题,构建单元装配系统转化的多目标优化模型。该模型以最小化总加工周期的期望和方差为目标,决策单元装配系统的构建方案,以提升需求波动情境下系统的稳定性和对需求波动的应变能力。根据问题特点设计基于NSGA-II的优化算法求解大规模问题,并结合文献数据说明了模型的应用。数值算例验证了方法的有效性,结果表明考虑需求波动情境下的单元系统构建可以提升生产系统应对波动需求的能力以及稳定性。

考虑员工合作关系的单元装配系统构建方法

针对流水线装配向单元装配转换的基本问题,考虑员工之间的合作关系,以最小化总装配周期和最小化员工总工作时间为目标,建立流水装配线向单元装配系统转换的多目标优化模型.针对模型的特征,采用基于NSGA-Ⅱ的多目标优化算法进行求解.通过数值实验证明考虑员工合作关系的必要性,并分析员工合作系数的均值和方差的变化对单元系统构建的组成和性能的影响.结果表明,整体合作程度较高及合作关系差异较大时,单元系统的性能提升程度较为明显.

元动作装配单元误差源及误差传递模型研究

机械产品装配误差源和误差传递规律分析,是装配精度预测与控制的前提工作。在对数控机床进行结构化分解至元动作的基础上,提出了元动作装配单元的概念。针对元动作装配单元层面影响装配质量的因素,将装配过程的误差源分为位置误差、形状误差、装配位置误差等五类误差源;建立各类误差源及其误差评价的统计模型;分析误差在零件间、零件内两特征间的传递和相互作用,构建误差传递链图、误差传递网络对五种误差源与配合误差进行形象化表达。综合误差传递链接图,建立面向整个产品误差传递及装配功能表达的装配误差网络图模型,为方便误差传递网络图中各类误差传递模型的计算与存储,又进一步构建了面向整个产品装配误差传递的链接矩阵。以某加工中心连续分度转台蜗杆转动元动作装配单元装配为例,验证误差源表达和误差传递模型的有效性。

基于飞机三维模型的装配单元快速划分方法

以航空企业实际调研为基础,在传统飞机装配单元划分经验知识的指导下结合当前飞机数字化技术开展基于飞机三维模型的装配单元快速划分技术研究,提出以三维工艺分离面作为数字化装配单元划分依据,建立其建模算法和流程,并在此基础上进行装配单元构件快速识别和建模研究,建立装配单元快速识别和建模算法,从而实现装配单元的快速划分.这些技术和方法已在CATIA V5系统上得到初步开发和验证.

基于广义装配关系的复杂产品装配单元划分方法

通过分析复杂产品的装配几何关系,考虑夹具和工装在装配过程中的使用情况以及装配工艺性能,建立零部件之间的广义装配关系。在此基础上,构建以装配关系强度和装配并行度为目标的数学优化模型,采用免疫克隆算法进行聚类优化,完成复杂产品的装配单元划分。此方法不仅考虑零部件之间的广义装配关系,而且考虑单元划分的目的,使划分结果更加合理。最后,以某飞机机翼装配单元划分为例进行验证,结果表明该方法具有一定的适用性和有效性。

基于装配单元的可装配性评价技术

以装配单元为研究对象 ,探讨了产品可装配性的内涵及其影响因素 ,构造了可装配性评价指标体系 ,建立了可装配性评价系统模型 。

面向协同装配规划的装配单元规划方法

作为复杂产品装配规划的有效求解策略,协同装配规划将复杂产品的装配规划结构按照装配要求分解为简单的子装配规划结构,子装配规划结构的最优或次优装配序列采用成熟的装配规划方法求解,通过装配序列合并得到产品的整体装配序列。协同装配规划所要解决的首要问题是装配规划结构分解,针对这个问题,提出装配单元规划方法。首先从产品可装配性的角度分析了影响装配单元规划的装配设计和装配工艺约束,并对归类的部分装配约束进行量化;进而基于模糊层次分析法生成装配单元决策图,采用最小生成树算法生成候选装配单元。同时,建立装配关系干涉矩阵对候选装配单元进一步验证,生成装配过程中互不干涉的装配单元。以一款电动机装配体为例验证提出的方法,结果表明该方法是一种求解装配规划结构分解问题的有效方法。

元动作装配单元的故障维修决策

为快速确定故障部位,缩短维修时间,提出一种基于元动作装配单元的故障维修决策方法。首先,提出元动作装配单元的概念,并介绍其特点和划分原则,然后,采用模糊集理论和灰色关联理论将元动作装配单元故障进行风险性分析并排序,进而对各故障灰色关联度进行归一化处理并用主次图法确定关键故障,最后利用灰色聚类分析法对关键故障进行聚类分析,选择出元动作装配单元关键故障的合理维修方式。通过对某加工中心某元动作装配单元进行实例分析,证明了该方法的有效性。