拆卸序列規(guī)劃中子裝配體的識(shí)別與生成

陳　建, 張勝良, 李　鑫, 陳　琨

(浙江工業(yè)大學(xué) 特種裝備制造與先進(jìn)加工技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 浙江 杭州 310014)

?

拆卸序列規(guī)劃中子裝配體的識(shí)別與生成

陳建, 張勝良, 李鑫, 陳琨

(浙江工業(yè)大學(xué) 特種裝備制造與先進(jìn)加工技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 浙江 杭州 310014)

摘要：子裝配體識(shí)別是解決大規(guī)模拆卸序列規(guī)劃“組合爆炸”問(wèn)題的有效方法之一.為了準(zhǔn)確有效地識(shí)別與生成子裝配體,在裝配體零部件間接觸關(guān)系、聯(lián)接關(guān)系和向位妨礙關(guān)系及其相應(yīng)圖模型、矩陣的基礎(chǔ)上,提出了一種基于圖模型和判斷矩陣的拆卸序列規(guī)劃子裝配體的識(shí)別算法.該算法利用圖模型對(duì)子裝配體集合做加法,利用判斷矩陣對(duì)子裝配體集合做減法,首先依據(jù)子裝配體識(shí)別準(zhǔn)則對(duì)圖模型檢索生成潛在子裝配體集合,然后依據(jù)矩陣判斷公式從集合中排除不符合連續(xù)性原則、穩(wěn)定性原則和可行性原則的子裝配體,并篩選理想個(gè)數(shù)的符合重量標(biāo)準(zhǔn)、同質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)的最終子裝配體集合.以減速器實(shí)例驗(yàn)證方法的可行性和有效性.

關(guān)鍵詞：子裝配體； 拆卸； 拆卸序列規(guī)劃

具有環(huán)境意識(shí)的機(jī)械設(shè)計(jì)或綠色設(shè)計(jì),作為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要工具,愈來(lái)愈受到學(xué)者與研究人員的青睞[1],而拆卸序列規(guī)劃(disassembly sequence planning,DSP)的研究是其中一個(gè)重要的課題.拆卸序列規(guī)劃的本質(zhì)是一個(gè)NP問(wèn)題,對(duì)于零部件數(shù)量眾多的大型復(fù)雜產(chǎn)品,不可避免地面臨“組合爆炸”問(wèn)題[2-3].解決這個(gè)難點(diǎn)的有效途徑之一,就是采用子裝配體的識(shí)別與生成技術(shù)恰當(dāng)?shù)貙⒘悴考s減到一定數(shù)量,提高拆卸效率[4].

由于子裝配體在拆卸序列規(guī)劃中的重要性,許多學(xué)者對(duì)子裝配體識(shí)別與生成方法進(jìn)行了研究.張勐等[5]根據(jù)零件聯(lián)接類型,建立裝配體的帶權(quán)無(wú)向聯(lián)接圖模型,通過(guò)模型邊權(quán)值的設(shè)定將緊固聯(lián)接和接觸聯(lián)接區(qū)分開(kāi)來(lái)并保存了接觸聯(lián)接中的方向信息,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了Ⅰ型和Ⅱ型子裝配體的識(shí)別算法,但該方法對(duì)邊權(quán)值的分配存在一定的困難；龔京忠等[6]采用局部約束有向圖表達(dá)裝配體中的聯(lián)接與裝配關(guān)系,通過(guò)建立裝配鄰接和阻礙矩陣,采用緊聯(lián)接分析和有向圖分析識(shí)別子裝配體,但該方法的3個(gè)提取準(zhǔn)則并不能保證所有的子裝配體被識(shí)別；曹德君等[7]從裝配有向圖中識(shí)別基礎(chǔ)件,通過(guò)模糊數(shù)學(xué)理論建立幾何和工藝優(yōu)先約束因素相對(duì)于裝配難度的隸屬函數(shù),以綜合函數(shù)值作為權(quán)值得到賦權(quán)配合關(guān)聯(lián)圖,并以基礎(chǔ)件為核心通過(guò)設(shè)置難度系數(shù)對(duì)零件節(jié)點(diǎn)進(jìn)行合并與組合，得到簡(jiǎn)化配合關(guān)聯(lián)圖,在此基礎(chǔ)上通過(guò)一定規(guī)則和基礎(chǔ)件識(shí)別子裝配體,但該方法基于模糊理論函數(shù)的量化規(guī)則需要理論和實(shí)踐支持,獲取和確定十分困難；王孝義等[8]采用一種基于結(jié)構(gòu)樹(shù)重構(gòu)的人機(jī)協(xié)同多級(jí)子裝配規(guī)劃方法,在數(shù)字化裝配環(huán)境下,充分發(fā)揮人的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)和創(chuàng)造性,并有效利用計(jì)算機(jī)的快速計(jì)算能力,提高復(fù)雜產(chǎn)品多級(jí)子裝配規(guī)劃的效率和質(zhì)量,但該方法流程復(fù)雜,對(duì)人的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)和計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力依賴嚴(yán)重；王禮健等[9]基于產(chǎn)品聯(lián)接關(guān)系圖,提出了分解子裝配體的方法,給出了相似子裝配體的概念,將功能和結(jié)構(gòu)相似的子裝配體歸類在一起,但沒(méi)考慮到各個(gè)零部件之間的干涉關(guān)系形成的約束關(guān)系；Wang等[10]總結(jié)了不同的子裝配體識(shí)別方法,指出子裝配體應(yīng)滿足的三大約束條件:拓?fù)浼s束條件、幾何約束條件和工藝約束條件,圖論和圖搜索算法、整數(shù)規(guī)劃算法和新興理論(比如基于知識(shí)的方法、智能算法和虛擬技術(shù)等)都可用來(lái)解決子裝配體識(shí)別問(wèn)題；Agrawal等[11]利用CAD軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)子裝配體自動(dòng)識(shí)別并生成裝配序列.

子裝配體的識(shí)別與生成的概念最早是在裝配序列規(guī)劃的研究中提出并得到充分研究的,上述大多數(shù)方法也是在裝配序列規(guī)劃的背景下提出的,與拆卸序列規(guī)劃中子裝配體的識(shí)別方法有一定相通之處,但也存在著質(zhì)的區(qū)別,比如：子裝配體穩(wěn)定性判別在裝配序列規(guī)劃中遠(yuǎn)比拆卸序列規(guī)劃重要[12],拆卸目標(biāo)與深度比裝配豐富，等.因此裝配序列規(guī)劃子裝配體的識(shí)別理論不能完全應(yīng)用于拆卸序列規(guī)劃子裝配體識(shí)別中,在裝配序列規(guī)劃子裝配體的識(shí)別基礎(chǔ)上,結(jié)合拆卸的特點(diǎn)進(jìn)行拆卸序列規(guī)劃子裝配體識(shí)別理論研究是十分必要的.面向回收的拆卸可實(shí)現(xiàn)材料、零部件的再利用,由現(xiàn)今依靠人力進(jìn)行拆卸轉(zhuǎn)向機(jī)器全自動(dòng)拆卸對(duì)實(shí)現(xiàn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義.鑒于此,綜合學(xué)者的研究成果,提出基于圖模型與判斷矩陣的面向回收的拆卸子裝配體的識(shí)別與生成方法,包括如下3個(gè)部分:裝配體中零部件之間的3類關(guān)系、基于圖模型和判斷矩陣的拆卸子裝配體的識(shí)別算法及子裝配體的篩選.

1接觸、聯(lián)接和向位妨礙

產(chǎn)品是由零部件以一定的裝配關(guān)系聯(lián)接組成、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且具有特定功能的裝配體,其結(jié)構(gòu)表達(dá)及拆卸過(guò)程一般是在笛卡爾坐標(biāo)系下進(jìn)行的,方向包括±x,±y,±z三維.雖然接觸關(guān)系、聯(lián)接關(guān)系等作為拆卸序列規(guī)劃中最基本概念很早就被提出來(lái)了,但是研究學(xué)者對(duì)其本質(zhì)還沒(méi)有統(tǒng)一的闡釋,導(dǎo)致同一對(duì)象的有(無(wú))向圖不盡相同.本文綜合相關(guān)文獻(xiàn)和自己的理解,試將裝配體中零部件之間的關(guān)系分為三大類:零部件間的接觸關(guān)系、零部件間的聯(lián)接關(guān)系和零部件間的向位妨礙關(guān)系.

1.1相關(guān)概念

接觸:設(shè)一產(chǎn)品P由n個(gè)零部件組成,P={p1,p2,p3,…,pn},若零部件pi沿k方向(k=±x,±y,±z)與相鄰零部件pj只是簡(jiǎn)單的表面接觸,且當(dāng)作用于它們的裝配外力消失后,兩相鄰零部件pi和pj可自發(fā)分離(非嚴(yán)格沿著k方向),則稱pi和pj在k方向?yàn)榻佑|關(guān)系,用布爾量Λk(pi,pj)來(lái)表示,如圖1中+x方向的零件2和零件3.若pi和pj在方向k存在接觸聯(lián)接關(guān)系,則Λk(pi,pj)=1,否則Λk(pi,pj)=0.

圖1　裝配體示例Fig.1　Assembly example

聯(lián)接:設(shè)一產(chǎn)品P由n個(gè)零部件組成,P={p1,p2,p3,…,pn},若相鄰兩零部件pi和pj在k方向形成不可自發(fā)分離的聯(lián)接,即需借助一定的外力消除之間的內(nèi)力才能使零部件pi和pj分開(kāi),則稱pi和pj在k方向上為聯(lián)接關(guān)系,用Ψk(pi,pj)表示,如圖1+x方向的零件1和零件2.若pi和pj在方向k存在接觸聯(lián)接關(guān)系,則Ψk(pi,pj)=1,否則Ψk(pi,pj)=0.

向位妨礙:設(shè)一產(chǎn)品P由n個(gè)零部件組成,P={p1,p2,p3,…,pn},若零部件pi沿著k方向前進(jìn),假設(shè)與零部件pj發(fā)生碰撞但不停止運(yùn)動(dòng),直到從產(chǎn)品中完全拆卸下來(lái)(可能不止發(fā)生1次碰撞),或者這樣理解,從零部件pi的某點(diǎn)發(fā)射一條射線,沿著k方向前進(jìn),若射線與pj的某面相交并穿透,直到完全離開(kāi)該產(chǎn)品,則pj構(gòu)成對(duì)pi的向位妨礙,如圖1中的零件2在+x方向?qū)α慵?構(gòu)成向位妨礙,用布爾量Γk(pi,pj)表示.若pj在k方向?qū)i構(gòu)成向位妨礙,則Γk(pi,pj)=1,否則Γk(pi,pj)=0.

1.2圖模型建立

接觸聯(lián)接圖:對(duì)一個(gè)由n個(gè)零部件組成的裝配體P={p1,p2,p3,…,pn},根據(jù)零部件在k方向的接觸聯(lián)接關(guān)系,建立相應(yīng)的k方向的接觸聯(lián)接圖,即

Gk={V,E}，

其中：V={p1,p2,p3,…,pn}為圖的節(jié)點(diǎn),代表裝配體的零部件；E={Λ(pi,pj)∨Ψ(pi,pj)/pi∈V,pj∈V}為圖的邊線,代表零部件中的接觸聯(lián)接關(guān)系,其中聯(lián)接關(guān)系用實(shí)線表示,接觸關(guān)系用虛線表示.示例裝配體在+x方向的接觸聯(lián)接圖如圖2所示(擋圈、螺釘與鍵是聯(lián)接件,由于起著接觸聯(lián)接作用,故不作為節(jié)點(diǎn),用邊線表示).

圖2　+x方向的接觸聯(lián)接圖Fig.2　Contact and connection graph in +x direction

有時(shí),為了分析方便,把±x,±y,±z六個(gè)方向的接觸聯(lián)接關(guān)系匯總到一起形成的接觸聯(lián)接圖稱為總接觸聯(lián)接圖,用G表示.

向位妨礙圖:對(duì)一個(gè)由n個(gè)零部件組成的裝配體P={p1,p2,p3,…,pn},當(dāng)pj在k方向?qū)i構(gòu)成向位妨礙,可建立相應(yīng)的k方向的向位妨礙圖,即

Hk={V,D}，

其中：V={p1,p2,p3,…,pn}為圖的節(jié)點(diǎn),代表裝配體的零部件；D={Γ(pi,pj)/pi∈V,pj∈V}為圖的帶箭頭的邊線,代表箭尾的節(jié)點(diǎn)pi在k方向?qū)^的節(jié)點(diǎn)pj構(gòu)成向位妨礙.示例裝配體在+x，+y方向的向位妨礙圖如圖3、圖4所示.

圖3　+x方向的向位妨礙圖Fig.3　Interference graph in +x direction

圖4　+y方向的向位妨礙圖Fig.4　Interference graph in +y direction

如果pi在k方向?qū)j構(gòu)成向位妨礙,且pj在k方向?qū)i構(gòu)成向位妨礙,在向位妨礙圖中可以看到節(jié)點(diǎn)pi和pj之間形成一個(gè)首尾相接的有向閉環(huán),則沿著k方向產(chǎn)品不可被完全拆卸,pi和pj必須作為一個(gè)整體拆卸下來(lái).

1.3矩陣表達(dá)

根據(jù)接觸聯(lián)接圖,可得在方向k的接觸矩陣Ak和聯(lián)接矩陣Bk.

其中,

aii=0.

其中：bij=0意味著pi和pj在k方向無(wú)聯(lián)接,且bii=0；bij=±1意味著與螺紋聯(lián)接相關(guān),當(dāng)含有螺紋的pi較pj在k方向先拆卸時(shí)為正,否則為負(fù)；bij=±2意味著與緊配合相關(guān),當(dāng)pi較pj在k方向先拆卸時(shí)為正,否則為負(fù).

根據(jù)向位妨礙圖,可得在方向k的向位妨礙矩陣Ck.

其中,

cii=0

2子裝配體的識(shí)別與生成

2.1子裝配體

子裝配體理解為出于某種目的,由一系列可以分別拆卸下來(lái)的零部件組合而成的可作為一個(gè)整體拆卸下來(lái)的集合,其價(jià)值大于所有零部件的價(jià)值之和,比如實(shí)現(xiàn)動(dòng)力輸出的電動(dòng)機(jī)等[13-14].拆卸理論中,子裝配體可以分為事實(shí)子裝配體和理想子裝配體.事實(shí)子裝配體為在產(chǎn)品裝配階段已生成的部件等,理想子裝配體指的是為達(dá)到某種目的,若干零部件被人為當(dāng)成一個(gè)元素進(jìn)行拆卸.從形成子裝配的角度看,在盤、軸、箱、叉、套五類機(jī)械零件中,軸類零件最容易形成子裝配,其次是箱體,而其它類型的零件則多依附于這2類零件上,此外,螺紋聯(lián)接件也可以形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的零件組合[7].

子裝配體的識(shí)別在拆卸序列生成中具有關(guān)鍵作用：1)降低拆卸的難度,簡(jiǎn)化拆卸序列生成,大大減少了組合爆炸的可能性；2)避免了不必要的額外操作,如果拆卸的最終目標(biāo)是回收同種類材料,只需把含有該材料的若干個(gè)子裝配體和零部件拆卸下來(lái)即可；3)把單個(gè)拆卸任務(wù)分解為多個(gè)低等級(jí)的并行拆卸任務(wù),縮短了拆卸時(shí)間,變相地增加收益.

子裝配體從矩陣中這樣理解:設(shè)一產(chǎn)品P由n個(gè)零部件組成,P={p1,p2,p3,…，pn},它在k方向的接觸矩陣、聯(lián)接矩陣和向位妨礙矩陣分別為Ak，Bk和Ck,在Ak，Bk和Ck的列和行按照同樣的序數(shù)提取m列m行的子矩陣AT,k，BT,k和CT,k,稱為子裝配體在k方向的接觸矩陣、聯(lián)接矩陣和向位妨礙矩陣,而這m個(gè)相對(duì)應(yīng)的零部件構(gòu)成的裝配體就成為產(chǎn)品P的子裝配體T={t1,t2,t3,…,tm}.

2.2基于圖模型和矩陣的子裝配體識(shí)別算法

圖模型表達(dá)零部件關(guān)系直接明了,矩陣表達(dá)零部件關(guān)系易于計(jì)算分析,故特提出基于圖模型和判斷矩陣的子裝配體識(shí)別算法,其思想是利用圖模型把接觸聯(lián)接關(guān)系的零部件組合起來(lái)生成包含子裝配體元素的子裝配體集合,然后利用矩陣判斷公式判斷這些潛在子裝配體的可行性.

首先利用圖模型把接觸聯(lián)接關(guān)系的零部件組合起來(lái)生成包含子裝配體元素的子裝配體.產(chǎn)品通常有一個(gè)基件,本算法假設(shè)基件不參加組成裝配體,因?yàn)楫a(chǎn)品本身就是一個(gè)裝配體.基件在產(chǎn)品中是具有最多接觸聯(lián)接關(guān)系的零件,在接觸聯(lián)接圖中表現(xiàn)為輻射最多線條的點(diǎn).建立子裝配體集合S=φ,把具有聯(lián)接關(guān)系的零部件(在接觸聯(lián)接圖中表現(xiàn)為實(shí)線)組合作為一個(gè)集合及其具有聯(lián)接關(guān)系的子集歸并到子裝配體集合S中.接著從S中依次選一個(gè)元素Ω進(jìn)行如下步驟:對(duì)+x方向的向位妨礙圖進(jìn)行修正,把Ω包含的若干節(jié)點(diǎn)合并為一點(diǎn),對(duì)這些節(jié)點(diǎn)的作用均視為對(duì)Ω的作用,得到修正的+x方向的向位妨礙圖,依次修正+y，+z向位妨礙圖,得到三維組合的向位妨礙圖,檢索有沒(méi)有節(jié)點(diǎn)與Ω構(gòu)成圓環(huán),若有,則把該節(jié)點(diǎn)加到Ω并進(jìn)行更新,同時(shí)更新S,如此往復(fù).其流程圖如圖5所示.

圖5　基于圖模型和判斷矩陣的子裝配體識(shí)別流程圖Fig.5　Flow chart of assembly identifying based on graph model and judgment matrices

然后根據(jù)矩陣判斷公式進(jìn)行判斷,排除不符合以下原則的潛在子裝配體.

連續(xù)性原則:屬于某子裝配體的零部件應(yīng)至少與其它零部件有1個(gè)接觸.如果在子裝配體的接觸矩陣AT,k中對(duì)于某元素i在任何k方向存在如下情況,則該裝配體是不可實(shí)現(xiàn)的:

aij=0 andaji=0(j=1,2,…,m).

2.3實(shí)例分析

在圖6所示減速器中,零件4為基件,零件1,7,8,11屬于聯(lián)接件,在圖模型中采用線條來(lái)表示,其接觸聯(lián)接圖和向位妨礙圖如圖7、圖8所示.

圖6　減速器實(shí)例Fig.6　Example of gear reducer

圖7　接觸聯(lián)接圖Fig.7　Contact and connection graph

圖8　向位妨礙圖Fig.8　Interference graph

在接觸聯(lián)接圖中具有聯(lián)接關(guān)系的零部件(在接觸聯(lián)接圖中表現(xiàn)為實(shí)線)組合作為一個(gè)集合及其具有聯(lián)接關(guān)系的子集歸并到子裝配體集合S中,圖中{2,4,10}，{3,5,6,9}均具有聯(lián)接關(guān)系,{2,4,10}的子集{2,4}{4,10}具有聯(lián)接關(guān)系,{3,5,6,9}的子集{3,5,6}{3,5,9}{5,6,9}{3,5}{5,6}{5,9}具有聯(lián)接關(guān)系,所以S={{2,4,10},{2,4},{4,10},{3,5,6,9},{3,5,6},{3,5,9},{5,6,9},{3,5},{5,6},{5,9}},把S中含有基點(diǎn)4的子集去掉,更新S={{3,5,6,9},{3,5,6},{3,5,9},{5,6,9},{3,5},{5,6},{5,9}}.然后從S中依次選一個(gè)元素進(jìn)行如下步驟:比如{5,6,9}=Ω,對(duì)向位妨礙圖進(jìn)行修正,把節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2合并為一個(gè)點(diǎn)Ω,對(duì)節(jié)點(diǎn)1或節(jié)點(diǎn)2的作用均視為對(duì)Ω的作用,得到圖9修正向位妨礙圖,此時(shí)沒(méi)有節(jié)點(diǎn)與Ω構(gòu)成圓環(huán),接著根據(jù)矩陣判斷公式對(duì)這3個(gè)零件組成的子裝配體的連續(xù)性、穩(wěn)定性和可行性進(jìn)行判斷,結(jié)果完全符合,至此,{3,5,6}是子裝配體集合S中的一個(gè)元素.

圖9　修正向位妨礙圖Fig.9　Modified Interference graph

從實(shí)例可以看出,基于圖模型和判斷矩陣的子裝配體識(shí)別算法通過(guò)知識(shí)的重復(fù)利用,簡(jiǎn)化了子裝配體的識(shí)別過(guò)程,效率得到保證,圖模型的充分條件和判斷矩陣的必要條件保證了子裝配體的準(zhǔn)確性和有效性,在子裝配體的識(shí)別問(wèn)題方面前進(jìn)了一步,為保證大規(guī)模裝配質(zhì)量和提高拆卸效率提供了條件.

3子裝配體的篩選

子裝配體的識(shí)別算法可生成包含1個(gè)或多個(gè)子裝配體的子裝配體集合S,但子裝配體應(yīng)保持在一定的數(shù)量,過(guò)少則增加拆卸的時(shí)間和成本,相應(yīng)的拆卸效益減少,過(guò)多則增加前期分析成本,并且在選擇性拆卸中產(chǎn)生副作用.除了產(chǎn)品的事實(shí)子裝配體外,確定若干個(gè)最具價(jià)值的理想子裝配體具有重要意義,一般根據(jù)以下3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行[15]：

1)重量標(biāo)準(zhǔn).通常越重的子裝配體,越具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值,用W表示,等于該裝配體的重量與該產(chǎn)品的重量之比.

2)同質(zhì)標(biāo)準(zhǔn).確定某子裝配體中哪種材料的回收價(jià)值所占的比例最大,用U表示,等于該材料的回收價(jià)值在該子裝配體的回收價(jià)值占的比例.

3)價(jià)值標(biāo)準(zhǔn).該子裝配體無(wú)需或稍許改變或分離即可投入使用,用V表示,等于該裝配體的價(jià)值在所有子裝配中價(jià)值之和占的比例.

把重量標(biāo)準(zhǔn)W、同質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)U和價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)V依據(jù)之間相對(duì)重要性等級(jí)組合起來(lái)按照公式(1)進(jìn)行計(jì)算并排序得到K,其值越大,該子裝配體被選中的概率越大.

K=W+Uα+Vβ，

(1)

其中,α是同質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)于重量標(biāo)準(zhǔn)的重要性系數(shù),β是價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)于重量標(biāo)準(zhǔn)的重要性系數(shù).

4結(jié)束語(yǔ)

子裝配體識(shí)別與生成是拆卸規(guī)劃關(guān)鍵步驟之一,可解決組合爆炸和搜索空間過(guò)大的問(wèn)題.利用圖模型知識(shí)及判斷矩陣對(duì)零部件之間的接觸關(guān)系、聯(lián)接關(guān)系和向位妨礙關(guān)系作了討論,在此基礎(chǔ)上,提出了一種基于圖模型和判斷矩陣的拆卸子裝配體的識(shí)別算法.該算法結(jié)合圖模型和矩陣的相關(guān)知識(shí)和優(yōu)點(diǎn),可有效識(shí)別與生成拆卸子裝配體,是一種行之有效的方法,從而高效地服務(wù)于復(fù)雜產(chǎn)品的拆卸序列規(guī)劃.

參考文獻(xiàn)：

[1]ZHANGHC,KUOTC,LUHT,etal.Environmentallyconsciousdesignandmanufacturing:astate-of-the-artsurvey[J].JournalofManufacturingSystems,1997,16(5):352-371.

[2] 鐘艷如,黃保群,黃美發(fā),等.基于模塊化設(shè)計(jì)的混合圖拆卸建模研究[J].工程設(shè)計(jì)學(xué)報(bào),2006,13(1):31-35.

ZHONGYan-ru,HUANGBao-qun,HUANGMei-fa,etal.Disassemblyhybridgraphmodelbasedonmodulardesign[J].ChineseJournalofEngineeringDesign,2006,13(1):31-35.

[3]LAMBERTAJD,GUPTASM.Disassemblymodelingforassembly,maintenance,reuseandrecycling[M].BocaRaton:CRCPress,2004:169.

[4]GAOJ,XIANGD,DUANG.Subassemblyidentificationbasedongreyclustering[J].InternationalJournalofProductionResearch,2008,46(4):1137-1161.

[5] 張勐,古天龍.基于帶權(quán)無(wú)向聯(lián)接圖的子裝配體識(shí)別方法研究[J].桂林電子科技大學(xué)學(xué)報(bào),2008,28(1):19-22.

ZHANGMeng,GUTian-long.Researchonsubassemblyidentificaltionbasedonweightedundirectedliaisongraph[J].JournalofGuilinUniversityofElectronicTechnology,2008,28(1):19-22.

[6] 龔京忠,李國(guó)喜,臧宇飛,等.基于有向圖子裝配識(shí)別的裝配序列規(guī)劃[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2008(9):201-203.

GONGJing-zhong,LIGuo-xi,ZANGYu-fei,etal.Basedonamaptoidentifysub-assemblyoftheassemblysequenceplanning[J].MachineryDesign&Manufacture,2008(9):201-203.

[7] 曹德君,田錫天,耿俊浩,等.在裝配序列規(guī)劃中子裝配體識(shí)別方法研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2009(10):126-128.

CAODe-jun,TIANXi-tian,GENGJun-hao,etal.Theresearchonsubassemblydetectioninassemblysequenceplanning[J].MachineryDesign&Manufacture,2009(10):126-128.

[8] 王孝義,汪惠芬.基于結(jié)構(gòu)樹(shù)重構(gòu)的復(fù)雜產(chǎn)品多級(jí)子裝配規(guī)劃研究[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù),2011,30(5):797-803.

WANGXiao-yi,WANGHui-fen.Multi-levelsubassemblyplanningforacomplexproductbyre-organizingthestructuretree[J].MechanicalScienceandTechnologyforAerospaceEngineering,2011,30(5):797-803.

[9] 王禮健,錢衛(wèi)榮,王煒華.基于連接關(guān)系穩(wěn)定性的子裝配體識(shí)別[J].航空制造技術(shù),2012(3):87-91.

WANGLi-jian,QIANWei-rong,WANGWei-hua,etal.Subassemblyidentficationbasedonconnectionstability[J].AeronauticalManufacturingTechnology,2012(3):87-91.

[10]WANGY,LIUJ.Subassemblyidentificationforassemblysequenceplanning[J].TheInternationalJournalofAdvancedManufacturing,2013,68(1/4):781-793.

[11]AGRAWALD,KUMARAS,FINKED.Automatedassemblysequenceplanningandsubassemblydetection[C].IIEAnnualConferenceandExpo2014.Virginia,USA:InstituteofIndustrialEngineers,2014:781-788.

[12]LAMBERTAJD.Disassemblysequencing:asurvey[J].InternationalJournalofProductionResearch,2003,41(16):3721-3759.

[13]ONGNS,WONGYC.Automaticsubassemblydetectionfromaproductmodelfordisassemblysequencegeneration[J].InternationalJournalofAdvancedManufacturingTechnology,1999,15(6):425-431.

[14] 楊培林,陳曉南,龐宣明.裝配體中的聯(lián)接關(guān)系及子裝配生成方法的研究[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào),2004,38(11):1136-1139.

YANGPei-lin,CHENXiao-nan,PANGXuan-ming.Studyonconnectionsandsubassembliesinassembly[J].JournalofXi′anJiaotongUniversity,2004,38(11):1136-1139.

[15]DINIG,FAILLIF,SANTOCHIM.Adisassemblyplanningsoftwaresystemfortheoptimizationofrecyclingprocesses[J].ProductionPlanningandControl,2001,12(1):2-12.

Identifying and generating subassemblies in disassembly sequence planning

CHEN Jian, ZHANG Sheng-liang, LI Xin, CHEN Kun

(Key Lab of Special Purpose Equipment and Advanced Manufacturing Technology, Ministry of Education,Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China)

Abstract：Subassembly identification is an effective method for solving the problem of “combinatorial explosion” in disassembly sequence planning.In order to identify and generate subassembly accurately and effectively,an algorithm of identifying and generating subassemblies in disassembly sequence planning (DSP) was proposed based on graph models and judgment matrices (GMJM) after analyzing contacts,connections and interferences between the parts in the assembly and corresponding models and matrices.Elements in subassembly collection could be added utilizing graph models and could be decreased utilizing judgment matrices,that was to say,firstly potential subassembly collection was generated retrieving the graph models in terms of criteria of subassembly recognition,then the assemblies that didn’t conform to principles of continuity,stability and feasibility in terms of matrix determination formula,and the final subassembly collection consisting of ideal number that met the standards of weight,homogeneity and value would be obtained.The case of gear reducer showed the feasibility and effectiveness of the method.

Key words：subassembly; disassembly; disassembly sequence planning

中圖分類號(hào)：TH 122

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1006-754X(2016)01-0001-07

作者簡(jiǎn)介：陳建(1975—),男,山東泰安人,博士,副教授,碩士生導(dǎo)師,從事綠色設(shè)計(jì)及制造、機(jī)器人等研究,E-mail:chenjian@zjut.edu.cn.http://orcid.org/0000-0002-4105-8212

收稿日期：

2015-08-04.

本刊網(wǎng)址·在線期刊：http://www.journals.zju.edu.cn/gcsjxb

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51175473);浙江省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(LY15E050021);浙江省教育廳科研項(xiàng)目(Y201122752).

DOI:10.3785/j.issn. 1006-754X.2016.01.001