船用中速柴油机数字化装配工艺设计仿真

    0 前言

    船用中速柴油机主要用作中小型船舶主机或大型船舶发电机，在军用舰艇、海洋工程和航运业的应用非常广泛。由于长期依赖许可证生产，国内中速机企业自主研发能力普遍较弱。近年来，世界船用中速机行业掀起了双燃料发动机研发热潮，这一空白产品领域将给国内企业带来难得的追赶契机，借助先进制造技术弥补产品创新能力短板势在必行。装配工艺问题是柴油机研制中的关键技术问题之一，有关企业已经使用三维CAD开展工程设计，生产管理阶段也在逐步推行管理信息化，但在装配工艺环节依然沿用二维手工设计管理模式，成为实施先进制造战略的明显制约，采用数字化技术提高装配工艺设计管理水平已成为企业技术升级改造的紧迫任务。

    数字化装配工艺是计算机辅助装配工艺设计的最新形式，与传统CAPP相比具有集成、结构化、可视化的突出优点，能极大提高工艺设计管理效率，实现与装配相关的所有业务活动集成优化。然而数字化装配工艺产生于计算机集成制造、虚拟制造、并行工程荟聚融合的背景，目标结构更加多元，技术内涵更加丰富，实施过程本身也是一项知识密集型工作，必须具体企业具体分析。为探索数字化装配工艺在中速柴油机制造企业的应用路径，首先要正确认识这项技术与传统CAPP的区别，得到数字化装配工艺软件核心功能，明确目标需求之后，针对核心功能开展典型工艺原型实验，获得可行技术路线。

    1 数字化装配工艺技术内涵

    包含机加工艺设计在内的CAPP比CAD和数控加工技术出现得都要晚，世界上第一个CAPP诞生于1970年，在此后20多年CAPP一直追求软件推理能力提高，最终目标是要达到工艺设计自动化，从早期的检索式、派生式发展到创成式、工艺设计专家系统，相继取得成组技术编码、装配信息模型、工艺知识库、推理机等重要成果，解决了一些简单相似零部件工艺知识重用问题，但由于工艺过程的复杂性，现有人工智能方法在工艺知识获取、表示、应用方面仍有很多不足，特别是装配工艺设计需要考虑多个零部件的几何工艺特征和相互关系，大型机电产品手工装配涉及更多资源要素结构与动态相互作用，带来决策模型难以建立、方案组合爆炸等问题，与机加工艺单一零件几何外形求解相比，系统的复杂性显而易见，目前仅有个别软件提供装配路径自动规划功能，起到非常有限的辅助作用，其他一些实验室原型带有很多简化假设、单独针对某一产品零部件或工艺求解中的局部问题，距离实际工程应用非常遥远，工艺设计自动化逐渐走到尽头。