衛(wèi)星典型構(gòu)件工藝挖掘與配置方法研究.pdf

1、機(jī)械結(jié)構(gòu)是衛(wèi)星平臺(tái)的重要組成部分，其作用是支撐其他各分系統(tǒng)和有效載荷。結(jié)構(gòu)板、中心承力筒、框類零件等都是組成衛(wèi)星機(jī)械結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)件。我國衛(wèi)星制造企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際表明，典型構(gòu)件的生產(chǎn)能力已經(jīng)成了衛(wèi)星制造企業(yè)提高快速響應(yīng)能力的關(guān)鍵。隨著衛(wèi)星朝系列化和平臺(tái)化方向的發(fā)展，典型構(gòu)件在結(jié)構(gòu)上也逐步呈現(xiàn)出相似性和系列化的特征?？偨Y(jié)典型構(gòu)件現(xiàn)行的制造工藝，基于制造特征分析歸納不同衛(wèi)星中同類典型構(gòu)件制造工藝的相似性，從中挖掘典型構(gòu)件系列的典型工藝，并形成典

2、型工藝庫，據(jù)此實(shí)現(xiàn)典型構(gòu)件制造工藝的快速配置，對(duì)于實(shí)現(xiàn)典型構(gòu)件制造工藝的規(guī)范化，提高衛(wèi)星制造企業(yè)的快速響應(yīng)能力具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。這也是本文的主要研究內(nèi)容和希望實(shí)現(xiàn)的研究目標(biāo)。
　　在大規(guī)模定制生產(chǎn)模式下，相對(duì)于產(chǎn)品族與配置技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段中的巨大推動(dòng)作用，工藝族的概念與配置技術(shù)在工藝設(shè)計(jì)中的應(yīng)用還只處于起步階段。對(duì)此，本文首先對(duì)工藝族的概念進(jìn)行拓展，提出了廣義工藝族的概念，明確廣義工藝族的內(nèi)涵，包括通用工藝特征、

3、工藝知識(shí)和通用工藝結(jié)構(gòu)三個(gè)方面，并基于工藝平臺(tái)建立了廣義工藝族的體系架構(gòu)。為保證廣義工藝族信息在各制造系統(tǒng)之間的傳遞和共享，建立了廣義工藝族的UML模型，并采用XML對(duì)廣義工藝族的信息模型進(jìn)行表達(dá)。
　　為了建立完善的衛(wèi)星典型構(gòu)件的廣義工藝族，需要從衛(wèi)星典型構(gòu)件的歷史工藝數(shù)據(jù)中對(duì)廣義工藝族中的工藝知識(shí)與通用工藝結(jié)構(gòu)進(jìn)行挖掘。對(duì)此，首先根據(jù)衛(wèi)星典型構(gòu)件工藝設(shè)計(jì)中常用的典型工序序列和工藝決策規(guī)則可以表示為關(guān)聯(lián)規(guī)則形式的特點(diǎn)，采用關(guān)聯(lián)規(guī)

4、則的經(jīng)典挖掘算法Apriori算法對(duì)這兩類兩者進(jìn)行挖掘。針對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)量的情況下，Apriori算法挖掘效率低的問題，采用二進(jìn)制粒子群優(yōu)化算法對(duì)工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，獲得關(guān)聯(lián)規(guī)則的最小支持度與最小置信度，以提高挖掘效率。并以衛(wèi)星結(jié)構(gòu)板成型工藝中典型工序序列的挖掘和衛(wèi)星管路焊裝工藝中工藝決策規(guī)則的挖掘驗(yàn)證了算法的有效性。通過挖掘獲得的典型工序序列和工藝決策規(guī)則為完善衛(wèi)星典型構(gòu)件的廣義工藝族的工藝知識(shí)的完善奠定了基礎(chǔ)。其次，針對(duì)工藝數(shù)據(jù)往往以

5、非結(jié)構(gòu)化的自然語言存儲(chǔ)的問題，采用屬性有向圖對(duì)工藝進(jìn)行描述，并基于工藝單元的二分圖最優(yōu)匹配和工藝路線的鄰接矩陣研究了工藝的相似度計(jì)算方法。針對(duì)工藝聚類具有聚類數(shù)量未知的特點(diǎn)，基于近鄰傳播聚類算法，建立了典型工藝挖掘的半監(jiān)督聚類算法，并以Silhouette指標(biāo)和IGP指標(biāo)作為聚類結(jié)果的評(píng)價(jià)指標(biāo)。以衛(wèi)星結(jié)構(gòu)板面板機(jī)加的典型工藝聚類實(shí)例驗(yàn)證了算法的有效性。由于廣義工藝族的通用工藝結(jié)構(gòu)往往體現(xiàn)為工藝路線的形式，而通過聚類挖掘獲得的典型工藝具有

6、代表性，其工藝路線即可用于表示廣義工藝族的通用工藝結(jié)構(gòu)。
　　針對(duì)衛(wèi)星典型構(gòu)件工藝設(shè)計(jì)效率低、工藝重用率低的問題，提出將配置技術(shù)應(yīng)用于工藝設(shè)計(jì)過程中。針對(duì)工藝設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)多個(gè)中間變量與約束的情況，采用生成式約束滿足問題進(jìn)行工藝的配置，確定了模型變量與模型約束，基于廣義工藝族建立了工藝配置的約束模型，并基于回溯搜索算法實(shí)現(xiàn)了工藝配置問題的求解。對(duì)衛(wèi)星結(jié)構(gòu)板面板的機(jī)加工藝進(jìn)行配置，可獲得多個(gè)工藝配置方案。針對(duì)最優(yōu)方案的選取問題，提出

7、了工藝配置方案評(píng)價(jià)的重用度指標(biāo)和有效性指標(biāo)，研究了各指標(biāo)的計(jì)算方法，并建立了工藝配置方案的評(píng)價(jià)模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)工藝配置方案的權(quán)衡評(píng)價(jià)。
　　最后，以北京衛(wèi)星制造廠的衛(wèi)星典型構(gòu)件為應(yīng)用驗(yàn)證對(duì)象，探討了相關(guān)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。從衛(wèi)星制造廠工藝設(shè)計(jì)部門的實(shí)際需求出發(fā)，開發(fā)了基于Siemens UG NX8.0和基于Web的衛(wèi)星典型構(gòu)件工藝配置系統(tǒng)工具，詳細(xì)討論了系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的搭建，介紹了相關(guān)信息模型及主要功能模塊的設(shè)計(jì)，給出了系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)例，對(duì)