基于加工能力模糊聚类的设备分组方法

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1、基于加工能力模糊聚类的设备分组方法周媛媛1。田锡天1，黄利江1，辛字鹏1，马光辉2(1．西北工业大学cAPP与制造工程软件研究所，西安710072；2．中航工业西安航空发动机(集团)有限公司，西安710021)【摘要】为了在工艺设计中高效、合理、准确地确定加工设备，实现资源优化配置，提出了基于加工能力模糊聚类的设备分组方法。该方法采用加工能力元描述设备的加工能力，通过对加工能力元的聚类分组，实现对设备的分组。在此基础上，建立了加工能力元的数学模型，采用区间数模糊c一均值聚类算法对模型进行了求解，并采用改进的最大最小距离算法产生初

2、始分组中心。最后，通过具体实例，验证了该方法的有效性。关键词：加工能力；模糊聚类；设备分组MachineGroupingMethodBasedonFuzzyClusteringofMachiningCapabnityzHOUYuan”anl，TIANxitianl，HUANG叫ian91，xINY_upen91，MAGuanghui2(1．hlstituteofCAPP&M咖factIlI协gEngine耐ngSo胁are，NorthwestemP01ytecllIlicalUIliVers毋，xi’an710072，China

3、：2．√≮VICxi’anAero—EngineGroupLtd．，xi’an710021，China)【ABSTRACT】Inordertoselectmachinee仃ectiVely，reasonablyandcorrectlyamongprocessplanning吼doptimizeresourceallocation，amethodn锄edmachinegroupingmethodbasedon如zzyclusteringofmachiIlingc印abilit)rispro-posed．Inthismethod，m

4、achiningc印abilit)，elementisintroducedtodescribemachiningc叩abilityandmachinesare静oupedbyclusteringgroupingofmachiningc印abili够elemem．Then，amathematicalmodelisbuilttodescribemachinecapabili够element．Themodelissolvedby缸zyC-meansclusterillgalgoritllmforinteⅣal—Valueddata．I

5、mproVedmax-miIldistancealgorimmisadoptedtogenerateinitialgroupingcenters．Finally，anex锄pleisusedtoValidatethemethod．Keywords：Machiningc印abil时；Fuzzyclustemg；MachinegroupingDOI：10．16080郇ssnl67l一833x．2016．03．066工艺设计是连接产品设计和制造的桥梁，是生产制造的前提。加工设备的确定是工艺设计的重要步骤之一。工艺人员往往是依据经验确定

6、加工设备，因此加工设备的选择结果受工艺人员经验水平的影响很大，不利于资源的合理利用。面向工艺设计，根据设备的能力对设备进行合理分组，可以根据工艺要求在设备组中快速选择符合要求的加工设备，提高设备选择的准确性、高效性，实现资源优化配置，同时也减少人员参与，为工艺设计中的自动化决策提供条件。目前设备的分组方法主要概括为两种：一种是按照设备的类别进行分组的方法，如机械设备可分为金切机床、锻压设备和铸造设备等，金切机床又可分为车床、铣床、刨床、钻床等，以此类推继续细化分类。这样的设备分组方法，虽然有利于设备的管理，但是对于工艺设计来说，

7、同一加工特征可以用不同类别的设备进行加工，同一设备也可以加工不同的加工特征，因此按类别对设66航空制造技术·2016年第3期备分组的方法不利于工艺设计过程中对设备的选择。另一种方法是将设备构建成制造单元，满足某类零件的加工。近几十年来，很多学者对制造单元的构建技术做了大量研究：考虑加工时间、加工顺序、生产批量等生产约束条件，建立了分别以加工成本最少、运输成本最少、物流总量最小、最佳设备及单元平衡等为目标的数学模型⋯，通过聚类分析法、遗传算法、神经网络、粒子群优化算法等方法实现制造单元的构建【2‘51。但大多数研究都是在已知零件可

8、选设备的基础上，对这些可选设备进行组合，构成完成某种加工任务的制造单元。而很少从零件加工设备的选择角度研究如何将设备进行分组。石旭东等嗍根据设备具有的工艺元素，应用扩展模糊C一均值聚类算法(EFCM)对设备进行分组，形成加工单元。这种分组方法使每个设备只能属于一