论文部分内容阅读
装配序列规划是装配工艺设计的核心内容。一个优秀的产品装配序列,对于提高产品装配效率、减少产品装配成本、确保产品装配质量以及缩短产品开发周期具有非常重大的意义。装配序列规划问题的主要研究内容包括装配建模、装配序列生成与优化以及装配序列评价三个方面。典型的装配序列规划方法是在装配模型的基础上,采用精确式计算方法或者启发式智能算法获取最佳装配序列。基于割集理论、穷举法的精确计算方法虽然能确保全局最优解,但随着组成装配体的零部件数量的增多,不可避免的遇到装配序列组合爆炸问题;而基于智能算法求解装配序列则需要处理装配序列规划问题的强约束性和离散性,并且有时通过算法收敛获得的装配序列不具有工程有效性。本文针对目前装配序列规划中存在的问题,提出了包含产品装配建模、装配序列生成与优化、装配序列评价三个部分的装配序列规划方案框架。将装配序列规划问题分为获取可行装配序列、合理装配序列以及最佳装配序列三个阶段,采用双群协同搜索机制的萤火虫算法、基于区间逆序数和装配仿真的定量化方法以及TOPSIS排序算法综合处理装配序列规划问题。首先,结合目前装配建模研究中图结构模型善于表达零部件间的装配关系而树结构模型善于表达装配体层次结构的特点,面向装配序列规划问题建立了包含装配层次结构、装配关系以及零件信息的混合结构装配模型,为后续的装配序列生成、优化及评价奠定了数据基础。其次,针对装配序列规划问题中强约束性和离散性的难点,提出双群协同进化机制处理装配序列规划中的强约束问题,避免了通常使用罚函数处理约束问题造成的种群多样性的缺失。同时,对标准萤火虫算法进行离散操作定义,使其能够处理离散空间中寻优的装配序列规划问题。再次,针对装配序列缺少工程有效性的问题,结合工程实际,建立了包含零件级和系统级的装配序列评价指标体系;采用区间逆序数对零件级指标进行定量化,通过装配过程仿真对系统级指标进行定量化,并采用TOPSIS排序方法综合评价候选装配序列,获取最佳装配序列。最后,在本文所提的装配序列规划方法及理论的基础上,以某航天产品的实际装配过程为例,验证了本文所提方法的正确性和有效性。本文研究工作是在上海市重大科技攻关项目(新型运载火箭总装工艺协同设计关键技术研究与应用,No.11DZ1120800)以及企业委托项目(基于TECNOMATIX的对接机构总装人因工程仿真技术分析与应用)的支持下,对装配序列生成、优化及评价方法进行了研究,研究成果对装配序列规划领域有借鉴作用。