发展绿色制造,探索新型工业模式——访教育部“长江学者奖励计划”青年学者曹华军教授

正:请简单介绍一下绿色制造与再制造的含义。重庆大学制造工程研究所目前有哪些相关研究正在进行中?曹华军:绿色制造也称为环境意识制造、面向环境的制造、可持续制造等,是一个综合考虑环境影响和资源效益的现代化制造模式,其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周     

面向主动再制造的航空发动机涡轮叶片需求分析研究

就产品失效后再制造难的问题,以多寿命周期理论为指导,归纳出面向产品绿色再制造的多重需求要素,并结合熵权法和AHP确定其权重;在探讨需求转换和冲突解决的基础上,形成基于QFD和TRIZ的面向主动再制造的产品需求分析模型。以某型航空发动机涡轮叶片的需求分析为例说明了此模型对产品绿色再制造的可持续设计质量的改进作用。     

绿色制造技术研究

绿色制造过程包括绿色设计和绿色制造设备以及绿色制造的工艺、物料和环境。绿色制造是制造业发展的必由之路,它将使传统的制造业发生巨大的变化,为可持续发展战略提供重要的保证。绿色制造的研究具有非常高的科学价值和广阔的应用前景。     

拓扑优化与增材制造结合:一种设计与制造一体化方法

被誉为"第三次工业革命"的增材制造技术通过材料层层累加的方式实现结构的制备,这种独特的制造方式实现了高度复杂结构的自由"生长"成形,极大地拓宽了设计"空间",为新型结构及材料的制备提供了强大的工具。制造工艺的飞速发展往往需要设计技术的快速跟进,拓扑优化方法因其不依赖初始构型及工程师经验,可获得完全意想不到的创新构型,已成为结构创新设计的重要工具。因此,将拓扑优化(先进设计技术)与增材制造(先进制造技术)融合,发展面向增材制造的创新设计技术具有广阔的前景。从面向增材制造的优质结构构型设计以及考虑增材制造工艺约束的拓扑优化设计方法两个方面,介绍了现阶段基于拓扑优化方法所建立的结构创新设计理论,并指出未来研究的趋势。     

面向制造的卫星零件设计系统的研究与实现

针对卫星零件的设计和加工特点,提出了一种基于特征的卫星零件面向制造的设计系统体系结构,研究了基于特征的面向制造设计系统中的零件信息模型,确定了该设计系统中可制造性评价的内容,并建立了基于知识和几何推理的可制造性评价系统,以实现面向制造的设计技术在卫星零件设计中的应用.     

产品绿色设计研究现状及展望--一般理论及方法

综述了绿色设计的一般理论、方法和应用技术,介绍了公理化、模块化、质量功能配置等方法在绿色设计范畴内的应用,指出绿色设计必须与现有设计方法和并行工程有效融合,才能真正为设计者掌握和利用,发挥应有的作用。     

电机生产企业绿色工厂评价内容、指标及方法的研究

为积极响应《中国制造2025》以及《工业和信息化部办公厅关于开展绿色制造体系建设的通知》,针对我国目前在电机生产行业相关绿色工厂评价要求缺失的现状,结合我国电机生产企业的物料使用特点、生产工艺特点、生产装备特点、产品特点、能源利用特点、主要污染物排放特点等6个方面,对电机生产企业绿色工厂评价内容、指标及方法进行研究。该研究为我国电机生产行业全面推行绿色制造,加快电机生产行业绿色改造升级,构建电机生产行业绿色制造体系,提高我国电机生产行业的国际竞争力作出积极贡献。     

基于键图理论的无心磨削过程等效碳排放量统计方法研究

减少碳排放、实现可持续制造是制造业迫切需要解决的问题,而量化制造过程中的碳排放量是优化制造方案的必要条件。本文针对无心磨削加工过程,利用键合图理论对数控无心磨床子系统建立能耗模型,并提出了一种综合考虑能耗、资源消耗、废弃物处理的无心磨床磨削加工过程低碳性评价方法,可以全面地对无心磨削过程的等效碳排放量定量计算,为优化磨削参数、机床配置参数建立理论基础。     

并行CAD/CAM集成中的产品模型表示方法研究

提出了适用于并行协同CAD/CAM集成方式的产品模型表示方法。基于特征表示面向并行的产品模型,设计模型和制造模型有机地混合在同一表示中,可以同时满足设计与各制造环节的需要;用特征相关图完整地描述了各种类型特征之间(包括设计特征之间,设计特征与制造特征之间及制造特征之间)的相关关系,并利用双数据项字符矩阵全面地表示了特征相关图。     

面向制造的通用飞机数字化设计方法研究

为提高装配图纸对生产的可指导性,实现总装物料与图纸的层级对应,同时减少详细设计阶段各专业的冲突,对面向制造的通用飞机数字化设计方法进行了研究。结合生产工艺流程进行总体方案设计,确定总体参数;以装配流程为建模结构,在按需求配置的协同设计平台中搭建总体骨架,进而开展详细三维建模工作。通过实际机型的三维建模证明,此种建模方式下设计过程中的模型冲突得到了即时解决,各分工位设计实时关联,设计图纸可直接指导生产装配,大幅度缩短了研发周期。     

绿色制造及其关键技术

绿色制造是人类社会可持续发展战略在现代制造业中的体现。文中分析了制造业对环境的影响,介绍了绿色制造的概念及内涵,研究了产品从设计、材料选择、生产、包装、使用到废弃处理整个生命周期中的绿色制造关键技术,并以实例说明了绿色制造实施的可行性。     

适用于并行工程的基于约束的CAPP模型

 提出一种在计算机集成环境下编制工艺现程的方法,以“约束”的概念体现工艺学原则和实际生产环境信息。零件的被加工表面信息直接从集成数据库中获取。通过工艺数据库得到各被加工表面的各种可能的加工活动信息。对以这些加工活动为元素的集合施加位置关系约束,采用一定算法得到零件的多个可行工艺规程。该ＣＡＰＰ方法可在产品设计由粗到细的各个阶段实现,适于并行工程环境。     

先进制造环境下质量控制的理论与方法

分析介绍了AMT环境下质量控制的新特点及其主要的理论与方法,其中包括统计过程控制(SPC)、统计过程诊断(SPD)、统计过程调整(SPA)、质量方法论、集成质量系统(IQS)、面向质量的设计(DFQ)、虚拟环境下的质量保证技术以及质量控制的自动化与智能化技术。     

Improving the productivity of complex electronic systems design byutilizing applied design methodologies

The design process of complex electronic systems consists of four traditional main stages, which are system design, electronic design, mechanical design, and design for manufacturing. Even today when many integrated computer aided design environments are in use for electronic systems design, we still seem to accept that the design process really has to follow this path of four individual design stages. It is common that we are dealing with data transfer problems between different types of CAE-applications. However, there is a possibility to avoid the disadvantages due to integration problems between the design stages if we decide to develop the design methodology itself instead of developing those independent software applications. One effective way to improve the productivity of complex electronic systems design is to tune the so-called systematic design approach by adding special aspects of electronic systems design into the questionnaires used for collecting the requirement lists for further mechanical design and DFM. Another important tool is the carefully made manufacturability analysis. The deep interaction of mechanical and electronic design, extended by manufacturability analysis can also lead to innovative solutions as presented previously by the author. In the article entitled “Manufacturability Analysis-A Useful Subset of Systems Engineering” we were able to show that the number of iteration cycles during the different design and manufacturing stages could be reduced by 50% compared to the conventional design methodology. In this paper, we illustrate additional tools to continue this promising development work     

基于模块化产品平台的飞机族设计技术探讨

模块化产品平台是一种有效的开发产品族的策略。这种策略面向消费者多样化和个性化需求,同时能够缩短产品开发周期,降低生产成本,从而提高企业的竞争力。本文基于模块化产品平台的概念和方法,探讨了飞机族(系列)机体设计问题,包括飞机族构型设计和总体布置、飞机族气动外形设计优化、飞机族结构设计优化、飞机族多学科设计优化等问题。     

可重构制造系统的性能分析

可重构制造系统的生产管理与控制是实施可重构制造系统哲理的关键技术,而可重构制造系统的性能分析是可重构制造系统生产管理与控制的重要功能。基于可重构制造系统的赋时可重构Petri网模型及其调度Gantt图,提出可重构制造系统的性能指标评价方法,定义最大完成时间、生产资源利用率、作业完成时间和零件的平均生产能力等可重构制造系统的性能指标,并计算了实例系统的性能指标。实例研究表明,可重构制造系统的性能分析方法体现了可重构制造系统的重构柔性本质。     

高分子增材制造技术对我国航空制造业的发展影响研究

全球范围内,经权威机构正式认证的飞机金属增材制造零件数量目前仅两例;而高分子材料增材制造零部件,在波音飞机上正式使用已近20年之久,累计总量在10万件以上。将增材制造技术与航空产业进行深度融合,做好统筹规划与顶层设计,同等程度地重视用金属和高分子材料增材技术直接进行航空器零部件的制造,是促进产业健康可持续发展的关键环节。     

浅谈装备的绿色综合保障

简要论述了绿色综合保障的基本概念及内涵。分析和讨论了实现绿色综合保障的几个关键过程:绿色设计、绿色制造、绿色材料选取及绿色维修。     

金属增材制造数据处理与工艺规划研究综述

金属增材制造数据处理与工艺规划是金属增材制造软件系统的核心,涵盖了金属支撑结构设计、模型切片以及路径规划等内容,决定着最终金属零部件的产品性能。从金属增材制造模型前处理出发,较为全面地概述了与之相关的多类型支撑设计和新型支撑优化等数据处理内容,针对金属增材制造数据处理中模型切片这一关键环节,分别从平面切片、自适应切片和曲面切片等方面进行了研究进展综述,同时对金属增材制造工艺中的路径规划研究进展进行了概述,最后对其发展趋势做了初步展望。