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基于知识的网络化制造工艺设计技术及其在机床装备制造中的应用

孙卫红

  随着信息技术的快速发展和制造业发展的全球化、网络化、虚拟化、数字化,网络化制造正成为主制造企业利用外部制造资源、提高快速响应制造能力的重要发展趋势。本文结合机床制造企业的需要,在分析龙门铣床的结构和工艺的基础上,重点研究了机床装备网络化制造形成的制造资源管理技术、任务分解、制造资源配置技术和制造工艺协同技术,提出了基于知识的产品工艺信息建模原理、方法和平台架构;基于知识本体的制造资源建模及信息表达;基于知识可拓网络化制造工艺资源匹配优化;基于知识挖掘的网络化工艺设计流程重组等,并结合企业具体应用将上述理论应用于实际机床设计制造中,取得了良好的效果。 论文的主要工作如下: 第一章综述了网络化制造的研究现状,阐述了基于知识的设计、网络化制造资源、计算机辅助工艺设计技术,在分析现有的工艺设计不足的基础上给出了论文主要研究内容及技术路线。 第二章针对网络化制造工艺对知识设计的需求,在分析数据、信息和知识的概念之间的联系和区别的基础上,研究了网络化制造工艺知识的来源、层次、分类和特点,给出网络协同工艺元(NPU)、面向网络化制造的零件工艺规划(NPP)、面向网络化制造与资源相联系的零件工艺规划(NSPP)、网络化制造最终工艺规划(FNPP)的定义。提出了网络化制造的工艺知识平台框架。 第三章在分析网络化制造环境下产品零件、制造工艺、制造资源本体建模特点的基础上,提出了网络化制造的p-p-R的产品-工艺-制造资源的形式化表达模型,通过龙门铣床产品表达了典型零件分类和龙门铣床的制造中的典型工艺及可拓工艺信息描述。建立了基于本体的复杂零件加工特征、加工工艺、设备资源的P-P-R模型。 第四章在P-P-R模型基础上构建P-P-R映射关系,通过可拓理论实现随时添加新的零件特征和零件的工艺特征来完成制造任务-资源的匹配,并实现了基于AHP的网络化制造资源选择,用一种改进的蚁群算法实现网络化制造资源优化配置,给出了网络化制造工艺可重用知识获取、可拓理论铣床零件工艺和制造资源匹配和优化的实例。 第五章为解决企业制造工艺流程灵活性不足及与实际需求相脱节的问题,提出了网络化制造工艺审批模型和工作流挖掘算法,描述了一种基于过程挖掘的网络化工艺流程重组方案,通过分析日志记录,用虚拟节点代替工作流中的循环结构,用节点间的前驱关系判定工作流中的选择结构,从而重构出改进后的网络化制造工艺审批流程,并通过产品工艺审批实例证明所提出方案的有效性和合理性。 第六章主要结合机床企业在生产情况下对工艺信息系统的需要,针对机床制造企业的工艺特点,构建了网络化制造工艺系统的总体结构,并分析了网络化工艺系统的工作流程,开发了机床网络化制造工艺原型系统,实现了机床网络化产品零件信息本体建模、P-P-R管理模块、制造资源匹配优化模块、网络化工艺流程重组模块等工具集的开发,并给出了实例的应用效果。 第七章总结了本文的主要研究内容和成果,并展望了今后的研究方向。……   
[关键词]:知识;网络化制造;工艺设计;制造资源建模;资源配置;可重用设计;工作流
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:浙江大学2010年