管路数字化布局设计与制造及检测集成技术

为提高航空航天等复杂产品的质量和可靠性,结合复杂产品中管路研制的工程实践,提出一种管路数字化布局设计、制造与检测集成方法,建立了该方法的技术框架和集成应用业务流程,系统阐述了管路布局设计与自动评价、导管弯曲成形质量预测与检测、导管数字化制造集成技术及工艺数据库建立、基于多目视觉的管路数字化测量四个关键技术。通过在北京卫星制造厂中的应用,验证了所提方法的有效性。随着该技术的进一步发展,可真正实现全数字量传递的科学的管路一体化设计与制造。

产品数字孪生体的内涵、体系结构及其发展趋势

数字孪生技术被认为是实现信息物理系统的核心关键技术,作为数字孪生技术在产品研发过程具体应用的产品数字孪生体,目前其研究尚处于探索阶段,研究成果相对较少且缺乏系统性。为此首先回顾了数字孪生体的产生背景,在此基础上提出了数字孪生技术的概念,然后对产品数字孪生体的内涵进行了系统阐述,建立了产品数字孪生体的体系结构,并给出了产品数字孪生体在产品设计阶段、制造阶段和服务阶段的实施途径,最后指出了产品数字孪生体的发展趋势。

基于流程的复杂产品结构化装配工艺设计技术研究与应用

针对复杂产品装配工艺设计过程复杂和逆向工艺信息管理困难的问题,在分析复杂产品装配工艺信息业务流程的基础上,建立了基于流程的结构化装配工艺模型,提出一种基于流程的结构化装配工艺设计方法,给出了基于实例的装配工艺复用、基于模板的装配工艺设计、面向装配生产现场的逆向工艺信息控制、结构化装配资源管理等关键技术的实现方法。最后开发软件系统并进行了工程应用,验证了方法的可行性。

复杂产品离散装配过程监控技术研究与应用

为了解决复杂产品装配过程监控复杂、装配数据与管理层脱节等问题,对面向复杂产品装配的监控技术进行了研究。对复杂产品装配业务流程和组织人员的监控数据需求进行了分析,提出了基于信息流模型的复杂产品离散装配过程分级监控方法,阐述了该方法中的装配现场实时数据采集、装配过程实时监控、装配进度偏差分级调整、基于组织权限的工时控制等关键技术。开发了系统软件,并验证了该软件,应用效果良好。

面向智能制造的人工智能发展与应用态势分析

人工智能是提升制造系统智能性的关键支撑技术。智能制造相关的信息物理融合以及数字孪生等方法与人工智能具有密切的关联关系。人工智能已经在创成式推理设计、机器视觉识别、决策分析,以及产品健康管理等制造环节得到了典型成功应用。提出了从“人工智能+制造”向“制造+人工智能”的转变,人与人工智能的互补结合,结合企业的经验知识沉淀,先进制造模式落实,与企业数字化转型紧密结合等发展建议。指出了基于人工智能的研发设计拟实仿真、自适应工艺优化、制造执行过程决策、制造装备资源状态评估与预防性维护、虚拟试验测试、服役性能与运维评估、跨地域/专业的综合研制集成、联动保供生产供应集成等发展重点。

快速响应制造技术的内涵、基本特征及共性关键技术

一直以来,国内外都将提高制造业和国防企业的快速响应能力作为国家战略实施计划的主要目标之一。本文在分析目前快速响应制造技术发展形势的基础上,给出快速响应制造技术的内涵和体系结构,总结了快速响应制造技术的基本特征,并详细论述快速响应制造技术的基础理论和实现技术,最后讨论了快速响应制造技术的共性关键技术,并指出其未来发展和定位。

复杂制造执行中的动态批次与物料协调技术

针对多品种变批量复杂生产环境下订单批次复杂分批及物料周转状态关联管理的需求,提出复杂制造执行过程中订单批次及物料状态的协调管理技术。根据分批过程中订单信息继承与衍生的特点,采用整体分批与过程分批相结合的方式,建立了基于批次树的动态批次管理机制,实现了整体与过程相协调的批次关联与状态协调;针对复杂生产环境下流水与离散混合生产模式中出现的物料动态组合情况,采用物料基码与批次物料衍生码相结合的方式,建立了物料及其周转状态综合控制机制,实现了流水与离散混合生产模式兼顾下的有序、可控的物料周转管理;通过制造信息在批次管理层和批次执行层自上而下的传递以及自下而上的反馈两条主线,形成综合批次管理与批次执行的闭环控制机制,实现了复杂订单批次与物料周转的数据协调和状态控制。结合工程实例分析验证了该技术的有效性。

分布式自主协同制造——一种智能车间运行新模式

为实现生产异常的实时监控、精准预测和快速响应,针对当前以制造执行系统为核心的传统车间运行模式一直存在的异常响应缓慢、决策实时性差、系统稳定性低等问题,提出一种智能车间运行新模式——分布式自主协同制造。阐述了智能车间的分布式自主协同制造的概念、体系架构和运行机制等,探讨了智能车间的分布式自主协同制造的关键技术和特点。最后指出,分布式自主协同制造模式为智能车间的实时管控和运行优化提供了一种有效途径,有可能成为未来复杂离散制造车间的主要运行模式之一。

基于数字孪生的复杂产品装配过程管控方法与应用

针对航天复杂产品装配过程的实时可视化监控、运行状态在线分析与预测难题,提出了一种基于数字孪生的复杂产品装配过程管控方法。首先构建了面向复杂产品装配过程管控的数字孪生模型;在此基础上,引入工作流技术实现了装配过程数据的实时采集与管理,提出实时数据驱动的数字孪生车间同步运行方法;随后通过灰色马尔可夫预测模型、T-K统计控制图以及关联规则算法的集成应用,实现了对复杂产品装配过程中的小样本量质量数据的实时预测与分析。最后,自主设计并开发了基于数字孪生的复杂产品装配过程管控系统,并在某卫星装配车间进行了应用验证。

基于数字孪生的复杂产品离散装配车间动态调度

面向多品种变批量生产的复杂产品离散装配车间是典型的复杂制造系统,其运行过程呈现高复杂性、强动态性和不确定性因素多等特征,为实现复杂产品离散装配车间的动态调度,提出一种基于数字孪生的复杂产品离散装配车间动态调度方法,通过物理空间和虚拟空间之间的数据交互进行更精确的动态调度。构建了基于数字孪生的复杂产品离散装配车间调度框架和调度问题模型,详细阐述了基于实时数据和神经网络的工时在线预测、面向复杂产品离散装配的数字孪生车间动态调度等关键实现技术;构建了复杂产品离散装配车间调度系统,并以某航天产品装配车间的调度过程为例,验证了该方法的有效性和可行性。

基于SolidWorks的箱体类钣金产品的参数化研究

在Solid Works装配环境中设置全局变量,结合方程式功能,建立尺寸数据链接,在此基础上,依据在装配环境中建立各部件尺寸数据之间的关系,利用二次开发技术进行参数化设计的方法,并利用VB.NET语言在Visual Studio平台上进行开发设计,保持稳定的装配关系和约束条件。

面向MCNP程序的三维模型前处理技术研究

提出了一种用于MCNP计算程序的三维模型前处理技术,并给出了CAD模型识别与简化、空腔生成以及CAD模型向半空间CSG模型转换等关键算法.设计并开发了用于MCNP计算程序的三维模型前处理系统,用于CAD模型至MCNP半空间CSG模型的快速转换.最后通过实例对软件系统进行了验证,结果表明文中所提出的方法能够快速实现复杂CAD模型至MCNP半空间CSG模型的转换,为MCNP计算程序提供了高效的三维模型处理系统,提高了MCNP程序输入文件的制作效率.

某保温管厂发泡车间智能监控系统研究

传统的车间生产人工监控模式效率低、沟通协作性差,且人工监控得到的实时数据与真实数据吻合度较低,难以满足现代化工厂智能监控需要。引入MES系统,利用数据库技术、无线网络技术、物联网技术,设计了一种由服务器、交换机、路由器、显示屏、网线等硬件与发泡车间穿管区、发泡区、场外缓冲区组网并与MES系统无缝对接的智能监控系统,使得数据信息的采集和传递更实时、更精准,生产效率更高,安全生产,避免人工传递的数据延迟和丢失、错误等现象,为生产管理人员和现场操作人员搭建高效实时的沟通、管控、执行和协同平台。

面向智能生产管控的数字孪生技术

智能生产管控是智能制造的核心表现形式。本文以智能制造CPS理念为牵引,通过对标实时状态感知、分析推理决策,以及闭环控制执行的智能生产管控需求特征和数字孪生技术内涵,建立了业务需求与技术融合的结合机制。结合科研项目实践,给出了制造服务化智能配置管理决策和自适应智能加工工艺决策的基于数字孪生的智能生产管控应用重点案例,并结合当前自动化产线建设热潮,给出了基于数字孪生的智能生产线运行模式发展趋势的判断。

智能制造背景下APS发展新重点

目前,我国加快推动'智能+'为传统产业转型升级赋能,制造企业对智能生产以及管理决策的需求日益增加,APS成为企业进行MES应用扩展和提升的重点,也是贯彻落实智能制造的重要抓手。本文从APS发展需求分析及典型业务应用场景入手,提出了智能制造背景下APS向实时动态响应、精细化全局联动调度、协同社会化等发展新重点,并针对我国目前自动化生产线的建设现状,提出基于APS的智能管控思路和自动化柔性线智能提升策略。

基于知识的复杂产品装配工艺快速编制方法

针对复杂产品装配工艺设计过程中存在的编制效率低、质量波动大、自动化和智能化程度低等问题,提出一种面向语义的知识实例检索和复用的装配工艺快速编制方法。分析复杂产品装配工艺业务流程,建立基于知识检索层和知识实例层的双层装配工艺知识模型,从内容、类型、功能及应用方向对知识进行分类。在此基础上,针对已有的知识实例,提出基于Sentence-BERT句向量模型的工艺文档语义分析方法,结合余弦相似度算法给出了工艺知识的语义检索方法,实现知识在装配工艺设计流程中的快速复用。以某航天产品为例,开发航天产品装配工艺快速设计管理系统,构建装配工艺知识库,并在某制造企业上线运行,验证所提方法的可行性,使工艺编制效率大幅提升。

基于改进A*算法的管路自动布局设计与优化方法

针对复杂机电产品中的管路布局效率低且依赖于经验的问题,提出一种基于改进A*算法的管路自动布局设计与优化方法。分析了布局过程中的工程约束,并对布局空间进行了栅格化处理;提出以A*算法作为路径搜索算法,通过构建基于长度、折弯数和方向的启发式函数,并通过改进安全性和安装固定等特定约束实现了管路路径的自动搜索。在得到初始路径后,采用二分思想对路径节点进行筛选,提出面向可制造性约束的路径优化方法,从而使布局设计结果满足可加工性要求。开发了管路自动布局设计与优化系统,并进行了算例测试与实例分析,验证了所提方法的可行性。

复杂产品装配现场动态实时可视化监控系统

为了解决复杂产品装配现场动态数据实时采集和组织复杂、实时监控困难等问题,引入工作流管理和电子看板技术,构建了一个面向复杂产品装配车间现场的动态实时可视化监控系统,建立了系统的运行流程和功能结构,阐述了基于流程和日常事务的动态数据采集模型构建、动态数据实时采集、动态数据组织模型构建、基于工位布局的车间现场可视化监控等关键实现技术。该系统以装配流程和日常事务为核心,实现了复杂产品装配车间现场的动态、实时、可视化监控和精细化管理。目前所开发的系统已在航天某所正式上线运行,应用效果良好。

复杂产品离散装配过程中的物料动态跟踪与管理技术

针对复杂产品装配中物料动态跟踪困难、物料信息可追溯性差的问题,提出一种基于流程和条码的复杂产品离散装配过程中的物料动态跟踪与管理技术。分析了复杂产品离散装配中的物料组成和物料流动过程,对基于流程和条码技术的复杂产品离散装配中的物料动态跟踪管理的三个关键实现技术进行了详细论述。阐述了实做物料的内涵,给出了实做物料的生成算法,并通过产品计划树实现了对实做物料信息的有效管理。设计并开发了软件系统,该系统在航天某厂试运行,应用效果良好。

面向复杂产品离散装配过程的电子看板系统实现与应用

为了解决复杂产品装配过程可视化程度低、信息传递效率低下等问题,提出并建立了面向复杂产品离散装配过程的电子看板系统。对复杂产品装配业务流程和组织人员的数据需求进行了分析,在此基础上提出基于流程的多级装配电子看板方法,并重点阐述了该方法中的装配现场日常事务信息综合展示、装配现场实时数据采集和装配过程实时可视化监控三个关键技术的实现方法。基于流程的多级装配电子看板方法的提出,实现了复杂产品离散装配现场的无纸化生产与装配过程的多级可视化监控。设计开发了软件系统,通过实例验证了该系统的应用效果。