大規模定制環境下零件工藝重用實例的描述方法研究

嚴鍵　趙凱芳　劉輝

摘要：針對大規模定制環境下零件工藝實例的描述問題，提出了面向對象的工藝重用方法，定義了工藝重用對象，建立了重用對象的基元模型，同時提出了重用對象的可拓變換原理，并利用可拓變換求解出了描述重用對象的工藝知識空間。

關鍵詞：大規模定制;工藝重用;基元模型;可拓變換

0 引言

大規模定制（Mass Customization，MC）是以近似大批量生產的成本和效率，向客戶提供定制的個性化服務和產品生產模式。在MC環境下，為有效減少由定制產品帶來的生產加工多樣性，要求零件加工工藝實例必須具有重用性。近年來，有關學者在工藝實例重用領域進行了相關探索。文獻[1]提出基于工序特征建立零件的工藝知識實例，但在MC環境下，工藝實例的可識別性和重用性欠佳;文獻[2]研究了通過尋求最優工藝方案來實現MC環境下的工藝知識重用，但該方法復雜，通用性差;文獻[3]提出的CAPP技術在一定程度上滿足MC環境工藝設計需求，但沒有深入考慮工藝的重用性。本文在相關研究基礎上，提出了以工藝實例為對象的重用原理，根據MC環境下零件變形設計的特點，定義了新的零件工藝重用對象，并描述它們的工藝知識，以達到描述零件加工工藝實例的目的。

1 MC環境下面向對象的工藝實例重用機理

MC生產環境下，外部需求的差異化和多樣性會導致零件加工工藝多變，以往面向工藝過程的工藝重用方式已不適用于新的生產環境。因此，本文提出用面向對象的工藝重用方式來實現MC環境下零件加工工藝重用的建議。面向對象的工藝實例重用原理是先根據零件結構變形設計單元，確定工藝重用實例的虛擬對象，然后根據定制零件的具體特征，將虛擬對象進行變形或拓展，形成各個具體的對象。各個具體的對象根據零件的結構規則組合成復合對象，再由復合對象組合成最終的定制零件實體。將以上過程中產生的各級對象以合理的描述方法保存起來，就形成各級對象的對象庫。當新定制零件產生時，在零件對象庫中搜索出與之匹配的實例對象。

2 零件加工工藝的重用對象

2.1? ? 工藝重用對象的分析

MC環境下的各種設計技術多以結構單元為基礎設計單元，因此工藝重用的對象應是以結構單元為基本加工單元。結構單元是由簡單的圖形（點、線、面等）操作（移動或旋轉）形成的形狀結構[4]。顯然，該定義下的結構單元不具有加工意義，不能成為工藝重用的對象。為此，需要重新定義工藝重用的對象。

2.2? ? 工藝重用對象的定義

零件加工的工藝重用對象包括以下幾種：（1）制造結構單元。由簡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體單元。制造結構單元是面向設計與制造的結構單元的集成，包含了零件（族）設計階段定義的基礎特征（結構、功能與關系等）與工藝類特征。（2）制造結構元素。具有相似特征的一組制造結構單元的總稱。制造結構元素是一個抽象單元，是在零件（族）設計采用的虛擬結構單元的基礎上，集成了工藝特征，代表了一類制造結構單元的共有特征。（3）復合制造結構元。由制造結構單元按一定的規則集成起來具有工程意義的實體單元。復合制造結構元包含設計類和工藝類特征，不同復合制造結構元的集成組合或復合制造結構元與制造結構單元的集成組合形成零件實體。

以上定義的重用對象中，制造結構單元是重用的最小單元;制造結構元素是抽象出來的重用對象，是為了便于快速匹配到具體的制造結構單元。本文采用可拓學的基元理論和可拓變換方法來全面闡述重用對象的內涵及其相互關系。

2.3? ? 工藝重用對象的基元描述

4 結語

本文根據MC生產環境特點，定義了新的工藝重用對象，提出求解工藝知識空間的方法，完善地描述了重用對象的工藝知識內容，為實現MC生產環境零件的工藝重用奠定了基礎。

[參考文獻]

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[2] 金哲，宋執環，楊將新.可重構制造系統工藝路線與系統布局設計研究[J].計算機集成制造系統，2007，13（1）：7-12.

[3] 趙剛，江平宇.面向大規模定制的e-制造工藝優化決策方法研究[J].中國機械工程，2007，9（5）：1056-1059.

[4] 邢建國.定制生產下工藝可重用理論、方法及關鍵技術研究與應用[D].杭州：浙江大學，2002.

[5] 楊春燕，蔡文.可拓工程[M].北京：科學出版社，2007.

收稿日期：2020-03-02

作者簡介：嚴鍵（1986—），男，四川閬中人，工程師，研究方向：機械工藝設計、產業規劃、項目管理等。