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网络化制造模式一经提出便受到了普遍关注和迅速发展,是对传统制造模式的扬弃和创新。它提供制造企业在因特网环境下开展生产、经营活动的理论和方法,突破了地理空间给企业生产经营所造成的障碍,已成为提高现代制造企业快速响应市场机会、更好地满足顾客需求的新型制造模式。 计算机支持的协同工作(Computer Supported Cooperative Work,CSCW)一直是网络化制造领域中研究的热点,它要求处于不同地域的多个用户在网络环境下分工协作、共同高效地解决复杂问题。由于CSCW适应了现代社会的群体性、交互性、分布性和协作性等主要特点,因此有广泛的应用领域。 制造企业的工艺设计是一个知识密集的、企业和团队协同工作的复杂过程,随着新的制造模式,尤其是CSCW模式的出现,将协同技术与工艺设计过程结合,即协同工艺设计,是企业工艺设计发展的必然趋势。协同工艺设计将充分、合理地利用大范围内的设计资源(制造资源、智力资源等),有效降低产品成本、提高产品设计质量和缩短产品设计周期。因此,研究新模式下的工艺设计方法已经成为制造企业一个亟待解决的问题。 本文在相关项目基金的资助下,针对离散型制造企业产品工艺设计与管理的特点,从总体设计、结构功能、核心算法设计以及系统实现等方面进行了深入研究。针对企业的实际特点,采用多种先进技术,设计并开发出适于实际应用的产品协同工艺设计与管理系统。本论文的主要研究工作有如下几个方面: (1)根据工艺设计中协同的要求,提出了面向工作流技术的协同工艺设计过程模型,应用随机Petri网对整个工艺流程建模,并用UML图来抽象工作流系统的具体功能,以全面的描述工艺工作流系统,最后阐述了工艺工作流管理系统的功能。在工艺协同设计方面,对工艺设计的同步协同过程中数据交换方法、数据通信方法、会话管理方法和控制方法做了详细的研究。 (2)协同工艺设计中虚拟团队的组建和任务分配研究了虚拟团队的组建和面向团队成员的任务分配方法。建立了虚拟团队组建模型,应用改进蚁群算法求解,并给出算例验证;设计了基于Q学习的最优行为选择策略和Q学习的BP神经网络模型与算法,并将其应用到面向团队成员的任务分配问题,最后用算例验证其有效性。 (3)在分析工艺路线规划与调度集成问题的基础上,提出了集成模型,分析了工艺路线与调度协同优化的集成策略,给出了多工艺路线的网络图表示方法,研究了网络图与改进蚁群算法的融合方法,最后以具体的实例验证方法的可行性和实用性。 (4)针对装配工艺规划问题,提出了连接结构的概念,建立了基于连接结构的装配序列规划模型,把功能件、连接件封装在连接结构之内,屏蔽零件的具体特征,简化了产品装配关系的表达,并应用改进蚁群算法求解,最后给出实例验证方法有效性。 (5)在理论研究的基础上,针对网络化制造模式下协同工艺设计的特点,构建了协同工艺设计与管理系统支持平台体系结构,并分析了系统功能;在此基础上,运用Java/JSP/Servlet/SQL server/Tomcat等技术,以离心压缩机为依托,构建了沈阳鼓风集团有限责任公司的协同工艺设计与管理原型系统。