中国机械工程第
21
卷第
21
期
2010
年
11
月上半月
组件化的装配生产线快速设计
张
j
顶琦秦现生邓瑞君白晶
西北工业大学,西安,
710072
摘要:为了实现快速低成本的装配线设计与制造,在模决化的基础上引入组件的概念,提出了一种
纽件化的设计方法,并用于装配生产线的快速定制设计与制造中。对纽件、组件实例、组件化和组态进
行了定义,给出了组件化设计的方法和流程。通过元素识别、元素聚类、元素集概括抽象实现了系统的
组件化并建立了组件库;提出了生产线快速定制设计的组态法则,构造了纽态成套方程,并给出了组件
实例化的过程。结合某装自己线的设计与制造,进行了应用验证。实践结果表明,采用纽件化设计方法,
装配线的开发周期和效率均得到了显著提高。
关键词:组件化;快速设计;装配生产线;组态
中图分类号:
TP39
1.
7
文章编号
:1004--132X(2010)21--2584--06
Componentization
in
Rapid
Design
of
Assembly
Li
ne
Zhang
Shunqi
Qin
Xiansheng
Deng
Ruijun
Bai
Jing
Northwestern
Polytechnical
University
,
Xi'an
, 710072
Abstract:
In
order
to
design
and
manufacture
assembly
line
rapidly
with
low
cost
, a
concept
of
component
was
led in
based
on
modular
design.
Componentization
methodology
was
proposed
and
used
for
rapid
customized
design
and
manufacture
of
assembly
line.
Component
,
component
instance
,
componentization
and
configuration
were
defined
resp
巳
ctively.
Componentization
method
and
proce-
dure
were
presented.
Componentization
was
realized
by
the
steps
of
element
identification
,
element
cluster
and
element
set
abstraction
,
and
then
a
component
library
was
built.
Configuration
principles
of
rapid
customized
design
for
assembly
line
w
巳
re
put
forward.
Configuration
outfit
formulation
was
constructed
and
the
processes
of
component
instantiation
were
presented.
It
was
applied
to
design
and
manufacture
an
assembly
line.
The
application
was
tested
to
improve
the
development
cycle
and
effi
C1
ency.
Key
words:
componentization;
rapid
design;
assembly
line;
configuration
O
引言
装配生产线以高生产效率、低成本的优势在
汽车部件装配领域得到了广泛应用。产品变型及
新产品的研发技产,必然导致装配生产线的改造
甚至重建
o
目前,装配生产线大都采用专用装配
生产线,为了'快速、低成本地设计、制造装配生产
线,国内外学者进行了大量的研究,提出大批量定
制技术、成组技术、可重构制造技术、模块化设计
方法等。模块化的设计思想
[IJ
首先在欧美国家于
19
世纪
50
年代被提出,经实践,模块化被认为是
实现产品多样化的主要途径
[2J
。文献
[3J
通过对
机床结构的分析,提出分级模块的思想;文献
[4J
提出一种启发式的方法用于模块识别中。对于复
杂系统并行设计,
Tsai
等
[5J
提出在概念设计阶段
就采用基于模块化的方法;文献
[6J
提出柔性元结
构、柔性模块和虚拟柔性模块的概念,实现了模块
的参数化设计。随后,高卫国等
[7J
系统地提出了
收稿日期
:2010-01-18
• 2584 •
广义模块化的设计方法。在大批量定制(
mass
customization)
技术中,谭建荣等[町、王海军等
[9J
提出了面向定制生产的产品配置设计方法;孟祥
慧等
[10J
提出了可配置产品族模型的描述和规划
方法。文献口
1J
提出了基于类和特征的产品配置
建模方法,将零部件视为类,并应用软件设计中面
向对象的方法表达配置模型。文献[l
2J
建立了基
于标准设计语言
(unified
modeling
language
,
UM
L)的模块配置知识库。
Jiao
等〔时提出了从三
个角度出发设计产品族的方法,并从戚本角度出
发优化了产品定置设计[叫。陈友东等口
5J
建立了
数控系统组件化模型。
组件因其具有良好的封装性、明晰的接口、可
以实例化、重用性好、灵活性好等优点,已成为软
件设计中的一个重要方向。借鉴组件的优点,笔
者在模块化设计方法的基础上,将组件技术引入
装配生产线的设计和制造中,开展装配生产线组
件化快速设计方法的研究,以提高设计与制造的
效率和知识的重用水平。