大規(guī)模定制環(huán)境下零件工藝重用實(shí)例的描述方法研究

嚴(yán)鍵　趙凱芳　劉輝

摘要：針對(duì)大規(guī)模定制環(huán)境下零件工藝實(shí)例的描述問(wèn)題，提出了面向?qū)ο蟮墓に囍赜梅椒?，定義了工藝重用對(duì)象，建立了重用對(duì)象的基元模型，同時(shí)提出了重用對(duì)象的可拓變換原理，并利用可拓變換求解出了描述重用對(duì)象的工藝知識(shí)空間。

關(guān)鍵詞：大規(guī)模定制;工藝重用;基元模型;可拓變換

0 引言

大規(guī)模定制（Mass Customization，MC）是以近似大批量生產(chǎn)的成本和效率，向客戶提供定制的個(gè)性化服務(wù)和產(chǎn)品生產(chǎn)模式。在MC環(huán)境下，為有效減少由定制產(chǎn)品帶來(lái)的生產(chǎn)加工多樣性，要求零件加工工藝實(shí)例必須具有重用性。近年來(lái)，有關(guān)學(xué)者在工藝實(shí)例重用領(lǐng)域進(jìn)行了相關(guān)探索。文獻(xiàn)[1]提出基于工序特征建立零件的工藝知識(shí)實(shí)例，但在MC環(huán)境下，工藝實(shí)例的可識(shí)別性和重用性欠佳;文獻(xiàn)[2]研究了通過(guò)尋求最優(yōu)工藝方案來(lái)實(shí)現(xiàn)MC環(huán)境下的工藝知識(shí)重用，但該方法復(fù)雜，通用性差;文獻(xiàn)[3]提出的CAPP技術(shù)在一定程度上滿足MC環(huán)境工藝設(shè)計(jì)需求，但沒(méi)有深入考慮工藝的重用性。本文在相關(guān)研究基礎(chǔ)上，提出了以工藝實(shí)例為對(duì)象的重用原理，根據(jù)MC環(huán)境下零件變形設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，定義了新的零件工藝重用對(duì)象，并描述它們的工藝知識(shí)，以達(dá)到描述零件加工工藝實(shí)例的目的。

1 MC環(huán)境下面向?qū)ο蟮墓に噷?shí)例重用機(jī)理

MC生產(chǎn)環(huán)境下，外部需求的差異化和多樣性會(huì)導(dǎo)致零件加工工藝多變，以往面向工藝過(guò)程的工藝重用方式已不適用于新的生產(chǎn)環(huán)境。因此，本文提出用面向?qū)ο蟮墓に囍赜梅绞絹?lái)實(shí)現(xiàn)MC環(huán)境下零件加工工藝重用的建議。面向?qū)ο蟮墓に噷?shí)例重用原理是先根據(jù)零件結(jié)構(gòu)變形設(shè)計(jì)單元，確定工藝重用實(shí)例的虛擬對(duì)象，然后根據(jù)定制零件的具體特征，將虛擬對(duì)象進(jìn)行變形或拓展，形成各個(gè)具體的對(duì)象。各個(gè)具體的對(duì)象根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)規(guī)則組合成復(fù)合對(duì)象，再由復(fù)合對(duì)象組合成最終的定制零件實(shí)體。將以上過(guò)程中產(chǎn)生的各級(jí)對(duì)象以合理的描述方法保存起來(lái)，就形成各級(jí)對(duì)象的對(duì)象庫(kù)。當(dāng)新定制零件產(chǎn)生時(shí)，在零件對(duì)象庫(kù)中搜索出與之匹配的實(shí)例對(duì)象。

2 零件加工工藝的重用對(duì)象

2.1? ? 工藝重用對(duì)象的分析

MC環(huán)境下的各種設(shè)計(jì)技術(shù)多以結(jié)構(gòu)單元為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)單元，因此工藝重用的對(duì)象應(yīng)是以結(jié)構(gòu)單元為基本加工單元。結(jié)構(gòu)單元是由簡(jiǎn)單的圖形（點(diǎn)、線、面等）操作（移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)）形成的形狀結(jié)構(gòu)[4]。顯然，該定義下的結(jié)構(gòu)單元不具有加工意義，不能成為工藝重用的對(duì)象。為此，需要重新定義工藝重用的對(duì)象。

2.2? ? 工藝重用對(duì)象的定義

零件加工的工藝重用對(duì)象包括以下幾種：（1）制造結(jié)構(gòu)單元。由簡(jiǎn)單圖形操作形成的具有具體加工形狀和完整工藝信息的實(shí)體單元。制造結(jié)構(gòu)單元是面向設(shè)計(jì)與制造的結(jié)構(gòu)單元的集成，包含了零件（族）設(shè)計(jì)階段定義的基礎(chǔ)特征（結(jié)構(gòu)、功能與關(guān)系等）與工藝類特征。（2）制造結(jié)構(gòu)元素。具有相似特征的一組制造結(jié)構(gòu)單元的總稱。制造結(jié)構(gòu)元素是一個(gè)抽象單元，是在零件（族）設(shè)計(jì)采用的虛擬結(jié)構(gòu)單元的基礎(chǔ)上，集成了工藝特征，代表了一類制造結(jié)構(gòu)單元的共有特征。（3）復(fù)合制造結(jié)構(gòu)元。由制造結(jié)構(gòu)單元按一定的規(guī)則集成起來(lái)具有工程意義的實(shí)體單元。復(fù)合制造結(jié)構(gòu)元包含設(shè)計(jì)類和工藝類特征，不同復(fù)合制造結(jié)構(gòu)元的集成組合或復(fù)合制造結(jié)構(gòu)元與制造結(jié)構(gòu)單元的集成組合形成零件實(shí)體。

以上定義的重用對(duì)象中，制造結(jié)構(gòu)單元是重用的最小單元;制造結(jié)構(gòu)元素是抽象出來(lái)的重用對(duì)象，是為了便于快速匹配到具體的制造結(jié)構(gòu)單元。本文采用可拓學(xué)的基元理論和可拓變換方法來(lái)全面闡述重用對(duì)象的內(nèi)涵及其相互關(guān)系。

2.3? ? 工藝重用對(duì)象的基元描述

4 結(jié)語(yǔ)

本文根據(jù)MC生產(chǎn)環(huán)境特點(diǎn)，定義了新的工藝重用對(duì)象，提出求解工藝知識(shí)空間的方法，完善地描述了重用對(duì)象的工藝知識(shí)內(nèi)容，為實(shí)現(xiàn)MC生產(chǎn)環(huán)境零件的工藝重用奠定了基礎(chǔ)。

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收稿日期：2020-03-02

作者簡(jiǎn)介：嚴(yán)鍵（1986—），男，四川閬中人，工程師，研究方向：機(jī)械工藝設(shè)計(jì)、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、項(xiàng)目管理等。