计算制造(丁汉).doc

计算制造(丁汉).doc计算制造*丁汉I熊有伦2上海交通大学机械学院,上海,200030华中科技大学机械学院,武汉,putationalManufacturing)屮的三个典型问题:调度、排样与对策,并探索计算制造的理论基础和体系。计算制造旨在集成计算几何、加工原理、传感器信息融合、网络控制和维护、计算智能和虚拟原烈等方法,目的是使制造系统中的某些问题归结为计算机可形式化描述的计算模型,研究其可计算性和复杂性,解决制造过程屮出现的几何和特征建模、推理、基于网络的设计、控制和维护、计算智能和虚拟原型有关的数学建模及其复杂性分析。关键词计算制造、几何推理、计算智能、基于网络的控制和维护,虚拟原型引言科学技术的发展、市场需求的快速变化和全球性的经济竞争,是制造环境正在发生根木性变化的三个基木要素。当前,世界正处在由资源消耗型的T业经济向信息知识为基础的知识经济转变的重要丿力史时期。在这种情况下,纽•织结构相对固定、制造资源相对集屮、以区域性经济环境为主导、以面向产品为特征的传统的制造系统模式已不相适应,全球性的以灵活敏捷的纟FI织形态与控制机制快速响应市场需求变化的新一代制造系统模式正在形成。新一代制造系统带来诸多需要解决的新的科学问题,如制造系统和制造过稈的计算和复杂性分析问题。在以计算机为核心工具的信息时代,随着网络化和智能化的不断发展,制造系统和制造过程的计算复杂性L1成为制约产品快速设计和快速制造的关键问题。putationalManufacturing)通过对制造系统和制造过程进行建模,定性推理和定量分析,解决复杂零件测量、评定、加工路径生成、干涉检查、空间布置、装配规划、可拆卸等问题,以实现制造系统的重构和调度,从而达到提高产品质量,减少成本,缩短产品开发周期的目的。作为新兴的研究领域,计算制造及其相关关键技术的研究已引起了国内外学者的广泛注意。Lee以复杂曲面的五轴加工为研究对彖,在计算制造的曲面设计和加工方法方面进行了颇有成效的研究叫国内有关高校在国家自然科学基金项目的支持下,对计算制造的关键技术进行了深入研究,putationalManufacturing)^在集成计算几何、加工原理、传感器信息融合、网络控制和维护和计算智能等方法,利用计算机对制造过程和制造系统的表示、计算、推理°国家自然科学基金资助项H(批准号:59985004和59990470)和形式处理,包括制造屮的几何表示、计算、优化和推理,解决制造过程中出现的几何和特征建模、推理、控制、规划、调度和管理有关的计算问题及其复杂性分析。目的是使制造系统中的某些问题归结为计算机可形式化的计算模型,研究其可计算性和复杂性。计算制造屮的三个典型问题:调度、排样与对策。调度:纽合爆炸,求解速度和求解质量,问题规模和新型启发式算法。排样:几何表示,儿何推理,几何问题求解,例如背包问题、机器人无碰路径规划问题。对策:分布式控制与自主决策,多自主体的合作与竞争。计算几何是计算制造的理论基础z—,与代数几何、组合几何、凸分析、优化和计算方法等学科有关,并与计算机科学和技术有紧密的联系。算法分析、数据结构、复杂性分析等都是计算几何实现的基础。计算几何已成为解决制造系统屮诸多难题的有力工具,如计算几何技术可用来预处理加工零件的几何信息,从复杂表面设计屮提取几何约束的加工信息,以支持工艺规划活动。计算机儿何的理论框架包括儿何模