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现代战争爆发突然、进程短促、消耗量大,在目前军工制造业研制模式和生产能力的约束下,迫切需要建立一种满足战时多品种、变批量武器装备生产需要的,能够支撑生产线、制造链快速复制、成网、形成综合能力的制造模式。快速扩散制造就是在这个背景下提出的一种基于有限生产能力与制造资源的社会化联合制造模式。 快速扩散制造将武器装备产品划分成若干模块、次模块、组件、附件和零件等部分,对各部分的制造工艺进行优化与固化,然后把生产任务扩散到具有特定制造能力的制造单元,充分利用资源的整合与优化所产生的集群效应,实现武器装备在较短时间内完成大批量的生产任务。 快速扩散制造单无是快速扩散制造的基础组成部分,是制造行为的执行机构,也是产品得以物化的场所。快速扩散制造单元是围绕产品加工过程,将信息、资源、管理、技术和人进行集成和封装,能够面向不同的制造任务快速而动态地优化内部配置元素,形成对外提供特定制造服务的可重构制造功能体。 本文以快速扩散制造单元为主要研究对象,分析和构建了快速扩散制造单元的理论模型,设计并部分实现了扩散制造单元的运控系统,提出了现实生产车间扩散化改造的步骤和方案,建立了快速扩散制造链的数学模型。论文主要研究内容包括: [1].建立了快速扩散制造单元的理论模型。基于单元化制造和集成制造理论,采用面向对象的多视图复杂系统分析方法,建立了快速扩散制造单元的生存周期模型、过程模型、层次结构的信息模型、虚拟资源体模型、基于角色权限控制的双功能组织模型、基于模块化集成控制理论的功能模型等,阐述了基于制造资源动态配置的制造单元形成原理,为传统制造车间数字化分析与建模、运控系统构建和快速扩散化改造提供方法层面的参考。 [2].设计并部分实现了快速扩散制造单元的运控系统。针对运控系统的模块化需求和快速部署的特点,选择了基于体系结构的构件开发方法,建立了基于J2EE的运控体系框架,采用EJB技术开发服务器端的功能构件,利用Web Start技术智能化地部署客户端。给出了一种基于的限状态机理论的工作流引擎构件的设计思路和开发步骤,为运控系统的最终实现探索出一条可行的技术路线。 [3].提出了快速扩散制造单元的构造方法。提出了基于理论模型的四间扩散化改造方法和基于“能力—需求”匹配的快速扩散制造单元快速响应组建方法,并结合某车间实例,详细阐述了每一个关键步骤应该实施的内容、注意的问题和提交的成果,并给出了可供借鉴的异构数控机床的信息采集技术方案、基于条码技术的扩散期物流管理方案以及多控制环的实时质量控制方案。 [4].建立了快速扩散制造链的数学模型。分析了快速扩散制造链的形成原理和阶段特征,建立了时间和成本约束下的制造任务集与制造资源集的匹配成链模型,给出了制造任务的形式化描述方法和基于层次分析的制造能力评价方法,采用资源优化配置和流程优化调度方法,提出了多级制造计划的数学模型和排除异常、消解冲突的调度机制。