求解三维装配几何约束闭环系统的约束变换方法

采用等价性分析方法消除三维几何约束系统中的伪约束闭环,并将几何约束图分解为单边子图、独立闭环子图和耦合闭环子图;采用螺旋理论识别出装配几何约束组合对应的运动副约束,将约束闭环子图映射为运动副约束图;通过分析运动副约束图的拓扑结构选择切除约束,建立装配几何约束闭环系统的相对坐标表达,将约束闭环系统的整体迭代求解转换为切除部分约束与相对坐标的迭代求解。该方法降低了数值迭代求解的规模,考虑了约束方向对求解结果的影响,既提高了约束求解的效率和稳定性,又保证了约束求解结果的正确性。     

求解三维装配几何约束闭环系统的约束变换方法

采用等价性分析方法消除三维几何约束系统中的伪约束闭环,并将几何约束图分解为单边子图、独立闭环子图和耦合闭环子图;采用螺旋理论识别出装配几何约束组合对应的运动副约束,将约束闭环子图映射为运动副约束图;通过分析运动副约束图的拓扑结构选择切除约束,建立装配几何约束闭环系统的相对坐标表达,将约束闭环系统的整体迭代求解转换为切除部分约束与相对坐标的迭代求解。该方法降低了数值迭代求解的规模,考虑了约束方向对求解结果的影响,既提高了约束求解的效率和稳定性,又保证了约束求解结果的正确性。     

基于图论的几何约束系统的求解策略研究

约束求解是参数化设计与机构分析中的关键技术，数值求解是最直接的约束求解方法，但效率低，不稳定。本文利用约束网络图（GCG图）进行约束系统的表达，并提出了约束风暴法和归约图法用于约束系统的求解，避免了对数学方程的大规模数值求解，在求解时间和效率上具有明显的优势，最后把约束求解应用于特征造型中的草图参数化驱动。     

基于柔性约束关系的二维几何系统的建模及求解

采用约束图 (无向图 )来表达几何系统的柔性约束关系模型 ,通过面向对象技术用类封装系统几何基元并通过无向图的扩展邻接多重表来构建该系统模型 ;对不同约束的具体处理方法可归纳并规范为处理规则 ,规则也采用规则图 (无向图 )的形式来表达 ,对于每一个规则 ,设一个标识。我们建立两种典型类型的规则图 ,对应于两种类型的规则图分别建立两个函数 ,在函数体中根据规则的标识将规则映射为方程(组 ) ,通过数值算法得到方程 (组 )的解 ;在约束模型推理求解过程中 ,根据人工智能技术中深度优先搜索算法并结合几何元素的自由度分析 ,搜索到可依次求解未知元素的约束子图 ,对于约束子图我们同样设一标识 ,约束子图和规则图通过标识相匹配 ,根据规则图的类型 ,调用对应于该类型规则的函数即可求解出约束子图中的未知元素     

基于自由度分析的二维图形约束传播算法研究

提出了一种基于自由度分析的约束传播算法,求解二维参数设计中所建立的几何约束模型。用约束图表示几何元素及它们之间的约束关系,用规则图表达求解推理的过程,采用基于规则的推理与数值计算相结合,并基于自由度分析的约束求解策略,提高了算法的效率和可靠性。     

自由度描述与装配约束图求解方法的研究

对几何基本图元进行配合时的约束产生的自由度空间进行了分析,特别是对于距离约束产生的复杂自由度空间进行了描述,给出了自由度空间的数据定义,使得复杂自由度和简单自由度能够统一表达;针对多个约束形成的约束图,将可能出现的闭环约束自动转化为近似闭环约束进行求解,进而采用迂回和递归求解的算法对近似闭环约束进行求解,为闭环约束求解提供了一种思路.     

带时间约束的钢板切割作业计划的优化

针对船舶建造中钢板利用率低且切割机负荷不均衡等问题,研究建立了带时间属性的钢板切割计划多目标优化模型。模型综合考虑了切割时间约束、零件在母板上排样的空间约束和切割机能力约束,目标是最大化钢板利用率和切割机各单位时间内的负载均衡率。通过启发式算法实现零件的重构,并采用改进遗传算法结合启发式排样规则进行模型求解。以某船厂的分段钢板切割为例,将分段零件月计划作业量进行分解,获得周计划作业量,确定最优的切割计划和排样图。结果表明,所提方法可有效提高板材利用率和切割机在各单位时间内的负载均衡率。     

一类多品种小批量混流制造系统作业组织模式与工件排序

为解决考虑搬运时间的混流制造系统的资源优化与调度问题,对作业组织模式与工件排序进行了深入研究。建立了以设备停机次数、工件搬运次数、搬运设备数量、搬运次数均衡程度作为第一、第二、第三和第四优化目标,以生产周期作为约束的多目标决策模型,利用该模型选择作业组织模式并确定最优排序方案。分别研究了用于求解该多目标决策模型的各分目标和约束:为不同类型批量工件建立加工时间模型;设计开始和结束搬运时间优化模型;给出平行移动模式的设备停机次数算法。开发了考虑搬运时间的混流制造系统软件程序,并设计了所需搬运设备情况的全局优化算法。通过分析和求解企业订单数据验证了所提方法的有效性。     

面向产品全生命周期的xBOM研究

在产品全生命周期中，存在各种面对企业不同部门和用途的BOM视图，为有效地保证了BOM视图之间的数据完整性，正确性和一致性，提出了BOM视图之间的转换方法。通过定义虚设部件，中间部件和外协部件及其相关映射函数，实现了设计BOM、工艺BOM和制造BOM之间的转换，并在制造BOM的基础上，实现了采购BOM等其他BOM的快速快建。     

基于混合整数规划的高级计划排程方法研究

针对目前离散制造企业普遍存在的MRP计划和车间调度相脱节的问题,本文提出了高级计划排程(APS)的数学模型和近似求解算法。以订单的提前/拖期总惩罚成本最小为目标函数,构建了包含BOM结构、零件加工次序、机器析取约束等的APS混合整数规划模型;采用遗传算法对APS模型进行近似求解,该算法采用随机键编码方式、轮盘赌选择方法、两点交叉法、精英保留策略等遗传操作;最后用算例验证了APS模型和求解方法的有效性。     

面向产品设计的BOM配置研究

为了将产品自动配置技术有效融入产品开发之中,从而提高产品的开发效率,提出了BOM知识体(KBOM)的理念,并建立了基于KBOM的可重用、可共享的产品配置模型,以表达领域知识;然后将配置模型映射成为动态约束满足问题(DSCP),进而设计了将回溯法、优选法和最邻近相似匹配法融入其中的分级遍历算法来求解DSCP,并给出了算法的实现流程;最后,以某企业的齿轮泵设计为应用实例,验证了所述方法的可行性和有效性。     

基于广义产品结构的产品配置

针对传统的基于结构的产品配置方法中,零部件之间约束关系表达能力较弱的问题,将基于规则的方法和基于结构的方法相结合,给出了一种基于广义产品结构的产品配置模型和配置求解方法。该模型采用基于结构的方法描述配置知识的结构信息,采用基于规则的方法描述配置约束信息,增强了对配置约束的描述能力。配置求解方法中,提出了配置推理图的概念,并基于先根遍历访问模型中的节点,采用数据驱动的深度优先图搜索策略求解每个节点的配置约束,提高了配置求解能力。最后通过一个应用示例,给出了基于该产品配置模型的配置求解工作过程。     

BOM多视图和视图之间映射模型的研究

为有效地保证BOM视图之间的数据完整性、正确性和一致性,在分析产品及其零部件之间的装配关系描述模型的基础上,提出了BOM视图之间的转换方法。通过定义"继承部件"、"虚设部件"、"中间部件"和"外协部件"及其相关映射函数实现了从设计BOM和工艺BOM到制造BOM的转换,实际应用表明BOM视图转换技术是有效和可行的。     

基于改进人工蜂群算法的产品拆卸序列规划

为了提高复杂产品拆卸序列规划效率,提出了一种改进的人工蜂群算法用于此类问题求解。通过拆卸混合图表达产品零部件之间的连接关系和优先约束关系,并推导出可行拆卸序列的约束表达式,建立拆卸序列规划数学模型和适应度计算公式。对初始种群进行了优先约束规划,提出一种可行度算法用于蜂群对蜜源的搜寻与选择。定义了自适应选择参数、动态平衡可行度与适应度算法的优先配比,以实现复杂产品拆卸序列规划的快速求解。最后以内啮合齿轮泵为实例,利用所提方法进行了拆卸序列规划求解,通过分析实验结果,并对比传统人工蜂群算法,证明了该方法的可行性和高效性。     

基于遗传算法的设备维修BOM配置研究

针对企业设备维修成本居高不下的问题,本文设计了通过降低备件采购成本来降低设备维修成本的设备维修BOM配置方法。考虑到设备维修BOM配置的计算量非常巨大,这里运用遗传算法来对其求解。设计了遗传算法的适应度函数、自适应交叉和变异概率,从而提高了遗传算法的性能。最终得到了良好的设备维修BOM配置结果。     

基于多色集合的装配序列规划方法

提出一种新的装配序列推理方法,该方法以装配约束关系与或图为依据建立装配约束关系多色集合矩阵和约束关系逻辑方程,并将工艺可行性作为求解可行序列的约束条件。给出了约束方程组的求解算法和产品的装配序列生成算法。用实例说明了装配序列的求解过程,验证了算法的可行性。研究的算法通过求解约束关系方程组,提前排除了不合理的装配方案,减小了搜索空间,结构清晰,运算简单,便于复杂产品的应用。     

面向复杂机械产品的目标选择性拆卸序列规划方法

为提高复杂产品目标选择性拆卸序列规划的效率,基于自底向上的思想,提出一种拆卸混合图和粒子群算法相结合的方法。为了表达产品零部件间的内部约束和拆卸优先关系,建立产品拆卸混合图模型,并推导出可拆卸性约束表达式。基于粒子群优化算法,给出目标选择性拆卸序列规划问题的数学描述和粒子适应度计算公式。利用图深度搜索算法确定拆卸目标位置,并设计目标驱动递归推理法生成可行目标选择性拆卸序列,以此初始化粒子,通过粒子进化,实现了复杂产品目标选择性拆卸序列最优化的快速求解。以一个全自动洗衣机为拆卸实例,用所提方法进行目标选择性拆卸序列规划求解,通过分析试验结果,证明了该方法的有效性和可行性。     

配置设计的分级约束满足问题求解方法研究

从分析配置设计过程中约束对变量的不同作用程度入手,提出将配置求解过程作为分级约束满足问题进行处理,对约束进行分级处理,赋予不同的约束水平,以确定配置求解过程中约束满足的顺序。通过引入"活动变量"和"活动约束",对有向图中结点和弧赋予新的含义,构建了分级约束满足问题网络,采用一致性方法和基于图的传播技术相结合的方法进行网络的一致性检验和约束的传播,并提出了分级约束满足问题网络在求解过程中约束冲突的解决方法,形成了配置设计的分级约束满足问题求解方法,较好地解决了变量受多个不同强度约束条件作用时的合理赋值和约束冲突的问题。并以捆钞机产品配置为例,验证了分级约束满足问题求解方法的可行性。     

面向减速机产品BOM多视图关系的研究

物料清单(BOM)作为企业产品开发和生产组织的核心数据,它贯穿了产品的整个生命周期.本文通过对BOM的分类及BOM视图之间的基本转换流程的研究,结合城速机企业的生产特点和产品结构分类,利用在设计BOM中添加传递路线的方式实现了各BOM视图之间的转换,为企业生产管理中及时、准确的制定物料需求计划提出了科学可行的解决方案.     

作业车间含工期约束的离散时间成本权衡问题的关键路径法

针对作业车间含工期约束的离散时间成本权衡问题,提出一种改进的基于关键路径的精确求解方法.该方法在保证交货期的前提下,通过优化选择需要压缩的活动及压缩量,最小化总成本.最后,给出一个算例阐释该方法求解过程,通过与枚举方法比较,验证了关键路径法的有效性.