航天结构产品精确高效制造工程展望

我国航天产业化发展及市场需求的快速增长对航天结构产品的制造能力提出了挑战,实现由传统研制型的面向单件生产的"一对一验合协调"方式向面向批量生产型的"批次性互换协调"方式的转变是推动航天结构产品制造能力提升的关键。在分析国内航天结构产品制造技术现状和汽车车身制造2mm工程成功经验的基础上,阐述了航天结构产品制造形性控制的特殊性,提出了开展航天结构产品精确高效制造工程的研究思路和技术体系,并给出了运载火箭箭体结构精确高效制造的重点研究内容。     

基于骨架提取的拓扑优化最小尺寸精确控制

受到可制造性的约束,拓扑优化技术目前多用于结构的概念设计,因此,研究直接面向加工制造的拓扑优化方法很有必要。该文基于启发式BESO(Bi-directional Evolutionary Structural Optimization)算法,提出了一种高效的可精确控制结构最小尺寸的拓扑优化方法。通过灵敏度插值,细化边界单元,改进BESO算法,解决边界不光滑问题;采用拓扑细化方法,提取拓扑结构的骨架构型;以此为基础,判定结构中不满足最小尺寸约束的部位,基于改进的BESO算法,实现拓扑优化结构的最小尺寸精确控制;此外,在优化过程中,通过松弛施加最小尺寸约束的方法,有效避免优化早熟问题。数值算例表明了该拓扑优化方法的有效性。     

基于数字化设计制造协同的飞机计量保障体系架构探讨

在国家科技创新,数字化设计制造高速发展的背景下,先进的数字化制造与传统的"先制造后检测再校准"的计量保障模式的矛盾愈发突出。以几何参数的数字化计量保障能力为例,通过分析对比国内外航空数字化设计制造工程中的几何参数计量保障工作现状,提出在飞机全生命周期内要保证产品数字化制造的几何尺寸精度,应依据新的产品几何规范,从产品的数字模型定义出发,面向数字化设计制造协同的关键过程和关键参数的测量溯源性要求,研究架构新的数字化计量保障技术体系,并就体系架构展开探讨。     

面向成本的设计方法与技术研究

在分析产品成本相关领域研究的基础上，提出了面向成本的设计方法。根据面向成本的设计方法，在产品概念设计阶段，应用价值工程及ＤＦＡＭ的分析方法，实现产品结构优化。在产品详细设计阶段，通过建立包含制造加工，装配，检测等成本信息的产品模型，实现 技术经济性评价，根据评价结果，及时进行产品再设计，降低产品成本。     

提升我国航天装备制造能力的思考

本文从航天装备及其制造过程的特点分析了我国航天装备制造系统能力的构成,并结合我国航天装备制造的发展趋势,分析了我国航天装备制造存在的突出问题,提出了提升我国航天装备制造能力的对策建议。     

GRMS——一种新的面向订单的制造系统模式

本文提出了一种新的面向订单的制造系统模式－广义随机制造系统模式－ＧＲＭＳＭ。ＧＲＭＳ采用协调分布式控制方式，通过自治单元自下而上的竞争、自上而下的协调改善系统的性能；采用基于工作地的自主式工艺设计和资源重用等策略，实现订单制造的优化目标；采用基于动态网筛的漏斗模型，实现面向订单的均衡生产。文章介绍了ＧＲＭＳ的基本原理、体系结构，运行机制和特点。     

从流程的观点认识我国制造企业的产品创新

从流程的观点探讨了产品创新的内涵,产品创新流程中营销、设计和制造之间的有机协调以及知识供应链的作用,提出了面向产品创新的企业流程再造的实施策略。     

面向全生命周期的大规模定制生产模式的研究

针对目前关于大规模定制的研究主要囿于产品族开发的现状,提出了从全生命周期的角度研究大规模定制生产模式的思路。通过分析单件定制、大规模生产和大规模定制三种生产模式之间的差别,形成了面向大规模定制的响应模式,总结出了设计和定制分离、延迟策略以及模块化产品族的特点。提出了面向DFX的产品族设计方法、包含需求配置和工程配置等在内的定制配置过程、基于制造单元的生产线布局规划过程、基于产品族结构和JIT策略的物流网络融合处理、面向并行装配线规划的设计结构矩阵处理算法等内容。     

实现从制造大国到制造强国的跨越

为实现中国从"制造大国"到"制造强国"的转变,2013年中国工程院会同工业和信息化部联合组织开展"制造强国战略研究"重大咨询研究项目。本项目从机械、航空、航天、轨道、船舶、汽车、电力装备、信息电子、冶金、化工、纺织、家电、仪器十三个领域的制造业发展问题进行研究。研究分析了中国制造业所处现状、面临的机遇和挑战,总结中国制造业大而不强的原因,提出制造强国工程科技战略的思路和目标。研究建立了评价制造强国特征的指标体系,预测中国制造业发展趋势。项目提出了实现制造强国的指导方针和战略对策,明确跨入制造强国行列的"三步走"战略,为我国研究制订《中国制造2025》提供了科学支撑和决策支持。     

面向灵捷制造的产品开发及其组织

灵捷制造是21世纪制造企业的战略。而作为灵捷制造企业,其产品必须具备灵捷性。本文结合灵捷制造的特点和功能,论述了为提高企业产品的灵捷性,企业在产品开发时就必须采用并行工程的工作方式,要组织任务团队,并要通过加强标准化工作以及借助于模式化技术等来从工作方式、组织、技术及产品上提高企业产品开发的灵捷性,以此提高企业的灵捷性,使企业成为灵捷制造企业。     

MRPⅡ中生产计划与控制的缺陷分析及改进

分析了制造资源计划的生产计划与控制模型不适合"按订单生产"的因素,如"同类项归并"、"事后性能力约束"等.结合按订单生产方式的特点,提出了一种如何接收订单和计划生产的方法.根据订单产品的物料清单、工艺路线,结合工作中心的能力计划,预估能满足客户需求的程度,来安排自身的生产和外协,以提高对客户需求的响应能力.在此基础上,提出了一个面向客户订单的生产计划与控制系统框架.     

面向过程的制造执行系统的研究

对制造过度建模技术及面向过程的车间管理和控制方法进行了分析和研究。采用面向对象Ｏ－Ｏ技术抽象出制造过程中的基本不对象类,并建立了制造过程对象类的关系模型。制造执行系统以制造过程模型为“引擎”,实现面向过程的车间管理和控制,并面向过程将传统车间管理中零散的制造过程、人员、物料、设备、工序工艺和质量等信息通过制造过程这一基本的对象类全面地集成在一起。     

面向2035年复合材料构件精确制造发展战略研究

先进复合材料具有高比强度、高比模量、可设计性好等优点，广泛应用于航空航天、轨道交通等领域的装备制造，是工业发达国家战略必争资源；保障和提升先进复合材料的供给能力，突破大型复杂复合材料构件的设计成形、加工装配、检测修复等精确制造技术，对支撑制造强国建设具有重要价值。本文总结了国内外复合材料构件精确制造技术的发展现状及趋势，从高精密数控缠绕、复合材料自动铺放、复合材料预制体成形、纤维复合材料增材制造、高性能碳纤维生产等方面梳理了复合材料构件精确制造的关键技术与装备；结合基本态势研判了制约复合材料制造技术水平提升的“卡脖子”环节，提出了我国复合材料构件制造技术与装备的发展思路与分阶段发展目标。研究建议，组织建设国家级创新机构，设立国家重大专项支持，加强学科建设和人才培养，加强国际技术交流与合作，着力推动重大科学创新和关键技术突破，为国家重大工程和装备应用提供高质量科技支撑。     

“智造”背景下智能包装装备发展趋势

"智能制造"包含有五个方面,既产品智能化、生产方式智能化、服务智能化、管理智能化,以及装备智能化。智能制造装备是先进制造技术、信息技术以及人工智能技术在制造装备上的集成和深度融合,是实现高效、高品质、节能环保又安全可靠的生产下一代制造装备的可靠战略。智能装备具有以下几点特征:a.智能感知:设备或者仪表等传感器要具有自组织、自学习、自维护的感知能力,理解环境信息和自身信息,并进行分析和判断来规划自身行为和能力。     

中小企业敏捷性及其评价体系研究

动态联盟作为实现敏捷制造的企业组织模式,是我国中小企业提高市场竞争能力的重要途径。基于我国国情,分析了影响中小企业和动态联盟敏捷性的主要因素及其影响方式;提出了面向动态联盟的企业敏捷性评价体系的基本框架和结构模型。     

统计技术对质量过程控制数据的优化控制

针对统计过程控制技术在企业实施过程中难以真正实现质量控制功能的现状,对制造质量控制系统中数据的管理方法进行研究,提出依据产品结构配置的数据管理方法,解决制造质量数据分散、无序和不完整等问题,实现质量数据的合理存储和读取,大大提高了统计过程控制的准确性和可靠性。     

基于虚拟制造(VM)技术的工具类产品设计研究

文章基于虚拟制造技术,以工具类产品--摘果器设计为例,对其进行了虚拟建模,产品使用环境仿真,和同类产品优缺点对比,虚拟装配等方面的具体研究.展现了虚拟制造技术在产品开发中扮演的重要角色,最终提出了基于虚拟制造技术的工具类产品开发模型流程图,以便于为工具类产品提供一个迅速,方便,高效的设计模式,从而降低成本,缩短产品开发周期,达到产品一次性制造成功的目的.     

金属材料增材制造及其在民用航空领域的应用研究现状

金属增材制造技术以逐层快速熔/凝、堆积金属或合金材料为基本原理,以"添加"制造的方式成形任意形状零件,具有成形效率高、材料利用率高、成本低、复杂异形结构和高熔点材料的成形能力强等优点,在民用航空构件的减重、快速构型更改、集成化制造等方面具有传统工艺无法比拟的技术优势.面向增材制造技术的金属原材料和成形工艺丰富多样,为制备不同尺寸、不同形状、不同使用环境要求的构件提供了更多的选择,为减重、增效、成本控制提供了新的路径.因此,国内外均在积极制订相关重大战略规划以抢占增材制造创新技术先机、推进制造业的转型升级.全球制造商和高校等机构开展了大量增材制造原材料、工艺、性能方面的应用研究,其中以民用航空尖端制造业的应用研究最为典型.与其他领域不同,增材制造金属构件在民机上的装机应用需要经历严格的适航验证程序,形成标准规范技术体系,实现制造过程和产品质量的稳定可控,最终才能装机使用.本文介绍了金属增材制造的国内外政策概况、原材料与成形工艺分类、无损检测类型、民用飞机的应用研究情况,指出了针对金属增材制造在民用航空领域扩大应用的研究和发展趋势.     

数控加工技术在机械加工制造中的运用

随着科学技术的逐渐发展,数控技术通过特定功能程序语言的运用,在与计算机融合中可以实现机械产品的自动加工,这种技术是实现智能产业制造的基础,由于技术的优势性,在结合工程制造行业中得到了广泛运用。对机械加工制造工程进行分析,总结数控加工技术在工程制造中的运用价值,旨在通过问题的分析构建有效性的研究方案,以满足数控加工技术使用的整体需求,推动机械行业的创新发展。     

自感型功能结构研究前沿与展望

目的 对自感型功能结构的研究进展进行归纳和分析,并对其发展前景进行展望。方法 定义自感型功能结构的概念,分析自感型功能结构的设计流程,揭示自感型功能结构的内涵,并从敏感材料、制造方法、响应激励3个视角对自感型功能结构设计的研究进展进行分类,证明其可以通过元胞性能设计、基元构型制造和序构综合调控的设计方法进行制备并应用于实际场景中,实现结构—功能的一体化。结果归纳了自感型功能结构的设计与制造研究进展,总结了自感型功能结构的重点技术和在不同领域的突出性成果,结合自感型功能结构的概念内涵,对其在机械、材料、生物等领域的应用进行了展望。结论自感型功能结构可以对本体和环境的变化进行感知,按照设计好的特定方式发生功能或性能的变化,具有结构构型高效、感知对象多样、感知元件集成等特点,在相关领域中具有广阔的应用前景。