基于计算智能技术的产品敏捷开发系统研究

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1、基于计算智能技术的产品敏捷开发系统研究

2、第1内容显示中当今世界，科学技术突飞猛进，世界经济格局变化巨大，市场竞争日益激烈。产品需求向个性化、多样化方向发展。传统的以流水作业线为标志的大批量制造模式，是以企业自身的生产能力为中心而不是以市场和顾客为中心，制造刚性过大，不能适应瞬息万变的市场需求。诚如著名的题为“21世纪制造企业点略”的报告中所言：世界性的激烈竞争使得市场变化得太快，以至企业的自我调整变化的速度跟不上市场变化速度，这是影响企业生成和发展的世界性问题。在这种情况下，多品种、变批量的制造模式代表着先进的生产力，正逐渐取代传统的制造模式。新的制造模式要求企业追求更完善的

3、T.Q.C.S，即上市时间(TimetoMarket)短、质量(Quality)高、成本(COST)低及售后服务S(Service)完善，这给产品设计与制造带来了很大的压力。如何在越来越短的时间内完成品种越来越多的产品开发是工业界和学术界面临的重要课题。国家“S-863”计划也将产品开发与设计技术作为制造集成系统技术主题的一个重要专题。　　另一方面计算智能技术中的遗传算法、神经网络在机械设计／制造的应用研究中已取得了一定成果，但基本上都是针对各自领域中的问题，没有在更高层次上思考计算智能技术在产品设计／制造中的应用。　　为在短时间内完成产品开发，以适应激烈的市场竞争所要求的新

4、的制造模式，本文在计算智能技术在相关领域中的研究成果的基础上，提出了一个基于计算智能技术的产品敏捷开发系统，分析了其中的关键技术。1.基于计算智能技术的产品敏捷开发系统　　目前，先进的产品开发系统无不是采用CAD／CAE／CAM技术。的确，CAD／CAE／CAM在工程应用中取得了巨大的成功，CAD使人们摆脱了繁锁、精度低的手工作业，CAE使对复杂结构的工作分析从奢望变成现实，CAM则使制造在很大程度上实现了信息化、自动化。它们都极大地提高了生产率。目前的CAD是以几何建模技术为主，是对设计后期阶段的支持，从设计进程上讲是自底向上，难以真正支持工程实际中自顶向下的设计模式。在C

5、AE方面，即使对于有经验的设计师而言，利用现有的CAE软件对一件复杂产品进行较深入的工程分析已是不易而又费时之事，要分析多种产品，且在设计中可能要反复多次，其工作量之巨，耗时之多，不能适应市场竞争和现代制造模式对产品快速开发之需要。CAM中数控技术、加工中心技术已在生产中发挥重要作用，但对作为CAD和CAM桥梁的CAPP的研究却未获得期望中的重大突破，以至于CAPP成为CAD和CAM之间的“瓶颈”。目前比较实用的CAPP系统几乎都是修订似的，无法设计出不属于系统已建的零件簇的新零件的工艺规划。　　因此，由上述可知，目前的CAD／CAE／CAM产品开发系统虽是先进之技术，但还不

6、能完全满足产品快速开发的更高需求。鉴于此，本文提出了基于计算智能技术的产品敏捷开发系统，它包括：基于计算智能技术的方案优化智能子系统、基于计算智能技术的结构优化子系统、基于计算智能技术的结构分析子系统、产品详细设计子系统、基于计算智能技术的CAM子系统和产品数据管理模块，分别对应智能CAD、CAD、CAE、CAPP、CAM技术，如图1所示，具体分析如下：　　(1)产品数据管理(PDM)：PDM是集成数据库的数据管理能力、网络的通讯能力与过程的控制能力于一体的工程数据管理技术，在本系统中它的任务是有效地将从设计任务、方案智能优化、产品详细设计、结构分析、CAPP直到制造的数据，

7、予以定义、组织、管理，使产品数据在整个开发系统内保持一致、最新、共享和安全。　　(2)基于计算智能技术的方案智能优化子系统：该子系统支持自顶向下的设计(Top-do-Hopfeild网络求解，对于弹塑性问题，将其转化为线性不等式约束下的二次规划问题，用M-TH网络求解，文献［8］的研究表明求解是实时的；其二是在有一定的分析样本后，采用基于神经网络的结构近似分析方法，该方法利用神经网络很强的非线性映射能力建立结构的压力、位移等和设计变量之间的映射模型，采用样本点来训练网络，训练后的网络可用作近似工程分析，可以大大减少工程分析的工作量和时间。　　(6)基于计算智能技术的CAPP子

8、系统：CAPP是连接CAD和CAM的中间环节，也是CIMS的关键技术，CAD的数据信息只有经过CAPP子系统才能变成CAM的制造信息，生产管理和调度部门的许多工作也必须依靠CAPP子系统才能变成CAM的制造信息，生产管理和调度部门的许多工作也必须依靠CAPP子系统的输出信息。尽管人们对CAPP研究和开发进行过各种努力，也有所进展，从派生式CAPP到创成式CAPP甚至于知识基CAPP，但由于工艺规划涉及面多，问题复杂，规划方法缺少良好的理论和坚实的科学基础，工艺设计师自身的经验又难以总结、获取、表达，因此