大型定制产品模块化制造关键技术研究

论文摘要

现代制造业为了满足消费者的需要，面临着用有限的生产成本快速地为客户提供多品种、高质量、定制产品的压力，合理地实施面向大规模定制的模块化设计技术是解决问题的关键。本文对大型定制产品设计过程中的模块创建、面向大规模定制的产品族结构优化、面向装配制造的结构模块划分方法、模块装配结构的评价等问题进行深入地研究。具体内容如下：1．阐述了论文的研究背景和意义，综述模块化设计的基本概念、发展历史和研究现状；指出模块化设计中存在的主要问题和模块化设计发展的主要趋势；以及论文的主要研究内容。2．在分析、归纳各种类型产品模块化研究和实施的经验、成果基础上，针对大型定制产品的特点，对其模块化开发与实施的基本原理、方法和过程分别进行了详细讨论，开发了一个在大型装配制造环境下应用大规模定制的方法。提出了一种通过应用标准的、可互换的通用广义模块模型代替传统经验设计方法的理论框架。3．介绍了大型定制产品模块化开发与设计的关键环节一通用广义模块的相关定义及开发方法。在构造通用广义模块时，应用相似系数来评价中间产品间的相似性，其技术包括基于设计和生产特征的在每一中间产品阶段计算和评价每一装配模块的方法，提出了工艺流程、产品结构、工作内容和设计属性四类特征。4．对船舶这一典型大型定制产品进一步阐述模块化实施的一些关键问题。通过这些论述将说明在实施模块化过程中，如何根据企业和产品情况，将产品的具体结构特点、设计特点与标准化、模块化思想相结合，实现模块化产品的快速设计、分析与制造。并针对船体模块划分的复杂性，提出一种面向装配制造的分级模块划分方法。该方法首先根据分段模块零件间的连接类型，建立零件之间的模糊关系矩阵，应用模糊聚类算法进行子分段模块划分。然后应用改进的ART-2神经网络算法解决造船中间产品的分类成组问题，与造船成组编码系统相比，减少了大量原始数据的积累和统计工作，具有效率高，通用性强的突出优点。5．在转换设计与生产设计之间需要设计团队间的反馈信息来评价将要进行的设计与通用广义模块间符合程度，为此提出了通用广义模块模糊综合评判方法来提供此反馈信息循环。模糊综合评判方法可使设计团队利用通用广义模块信息从单元与装配特征中分解阶段困难。通过对几种双层底分段建造方案比较，在分析影响选择分段装配方案若干因素的基础上，提出了双层底分段装配方案的多级模糊评判方法。6．对计算机辅助模块化设计原型系统的总体结构、功能模块及各功能模块的实现原理进行了分析，并利用该系统以背景船厂部分产品为例，进行了模块划分和方案评价。从而验证了前述的模块划分方法和模块评价方法的正确性和实用性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.1.1 当代制造业的特征
• 1.1.2 大型定制产品制造系统的复杂性
• 1.1.3 课题研究的意义
• 1.2 模块化设计基础
• 1.2.1 模块的定义
• 1.2.2 产品模块化的概念
• 1.2.3 模块化产品结构分解与重组
• 1.2.4 模块化设计与大规模定制的关系
• 1.3 模块化设计研究现状
• 1.3.1 模块化设计的发展历程及工业应用
• 1.3.2 模块化造船研究现状
• 1.3.3 模块化设计理论研究现状
• 1.3.4 模块化设计存在的主要问题
• 1.4 论文的研究内容
• 第2章 大型定制产品模块化开发基本理论
• 2.1 模块化思想的体系结构
• 2.1.1 产品模块化
• 2.1.2 模块化思想的拓展应用
• 2.2 产品模块化开发原理
• 2.2.1 实施模块化的基本原理
• 2.2.2 模块基本特点
• 2.3 大型定制产品模块化系统的开发模式
• 2.3.1 大型定制生产企业的业务流程
• 2.3.2 大型定制产品的模块化特征
• 2.3.3 广义模块化设计的定义
• 2.3.4 通用广义模块的特征
• 2.3.5 大型定制产品模块化开发的过程模型
• 2.3.6 大型定制产品模块化设计的过程模型
• 2.4 大型定制产品模块化开发与设计的框架模型
• 2.5 本章小结
• 第3章 通用广义模块规划
• 3.1 面向广义模块化设计的产品族规划
• 3.1.1 面向广义模块化设计的产品族规划层次
• 3.1.2 面向广义模块化设计的产品定义
• 3.1.3 广义模块化产品系列定义
• 3.2 通用广义模块规划方法
• 3.2.1 模块划分的概念
• 3.2.2 模块划分的影响因素
• 3.2.3 模块划分的角度与层次
• 3.2.4 针对单一产品的模块划分
• 3.2.5 面向产品族的模块划分
• 3.2.6 大型装配生产的特征模型
• 3.3 本章小结
• 第4章 面向装配制造的船体模块划分方法
• 4.1 模块化造船背景分析
• 4.1.1 船舶制造系统
• 4.1.2 造船模式的有序演变
• 4.1.3 模块化造船模式下船舶设计的特点
• 4.1.4 船舶模块的分类
• 4.2 模块化船舶的开发方法
• 4.2.1 船舶模块化建造面临的主要问题
• 4.2.2 模块化船舶的开发流程
• 4.2.3 船舶通用广义模块的开发方法
• 4.2.4 船舶通用广义模块的应用方法
• 4.3 面向装配制造的船体模块划分方法
• 4.3.1 船体模块划分的层次性和划分角度
• 4.3.2 船体分段模块划分方法
• 4.3.3 面向装配制造的子分段模块划分
• 4.4 本章小结
• 第5章 面向产品族的船体模块划分方案
• 5.1 船体模块专业化生产的基本原理
• 5.2 船体模块分组方法综述与分析
• 5.3 船舶模块化中间产品的特征分析
• 5.4 ART-2神经网络模型
• 5.5 网络运行原理、参数分析及改进算法
• 5.6 船体模块分类实例
• 5.7 本章小结
• 第6章 船体模块装配方案的模糊综合评判
• 6.1 模糊综合评判数学基础
• 6.1.1 模糊集合与模糊变换
• 6.1.2 模糊综合评判模型
• 6.2 模块工艺路线的评估标准
• 6.3 模糊综合评判方法
• 6.4 模块建造工艺路线优化过程
• 6.4.1 双层底分段模块的建造流程
• 6.4.2 工艺路线的评判模型
• 6.4.3 优化实例
• 6.5 本章小结
• 第7章 船舶模块化设计支持系统的开发
• 7.1 船舶模块化设计支持系统总体设计
• 7.1.1 需求分析
• 7.1.2 原型系统的总体结构
• 7.1.3 原型系统的功能分析与设计
• 7.2 原型系统的部分运行实例
• 7.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 个人简历
• 附录 关键英文词语缩写的中文对照