高压隔离开关参数化建模与快速配置研究

企业管理与信息化 李勃高压隔离开关参数化建模与快速配置研究 5 高压隔离开关参数化建模与快速配置研究 李 勃 (广州市特种机电设备检测研究院，广东广州 511400) 摘要：介绍了某系列高压隔离开关产品应用 应用其000结合建立了用于产品配置的数据库。使用作 为前台软件，发出针对此类产品的快速配置系统。该系统能根据 订单要求，快速生成产品制造关键词：高压隔离开关；参数化建模；产品配置；图分类号：献标识码：A 文章编号：16721616(201207000504 高压开关生产企业主要是为发电和输变电行 业提供各种开关设备，其产品设计制造模式主要是 基于订单的小批量定制设计生产。因此，为了帮助 企业快速完成订单，需要在企业产品及零部件数据 库的基础上构建企业产品结构快速配置系统。根 据用户需求快速生成产品各种视图的如制造删、结构购，快速合理地进行成本预测与核算，制定零部件 的生产计划与采购计划，对提升开关行业制造企业 的核心竞争力有着重要的意义。户外高压隔离开 关适用于交流5026于发电 厂、变电所高压线路有电压无负载时的线路切换， 以及高压母线、断路器检修中与高压线路电气隔 离。该系列产品的特点是一种型号产品可有多达 百种配置方式，建模与装配时只需变换少量参数和 零部件，即可变换为一种新产品。过 参数配置表即可控制一组相似零部件族，大大提高 了建模效率，节约了大量存储空间，并可以自动生 成文以某系列户外高 压隔离开关为例，对其系列变型条件下零部件三维 模型的管理和产品的快速配置进行了研究开发，并 可将三维数字样机的置系统中，实现与1基于开关参数化建模与装配 该户外高压隔离开关是系列化产品，根据用户 的需求，可以有不同的规格和安装方式。按其产品 结构，将其分为以下3个部分：(1)2，(2)静触头；(3)操动机构(包括手动操动机构与电 动操动机构)。产品层次结构如图1所示。 图1户外隔离开关产品装配层次结构图 子部件和子部件或品中许多零部件 是应用数化零件)与数化部 件装配)功能实现的，即应用参数表控制同类零部 件的尺寸与产品装配。 户外高压隔离开关虚拟装配样机如图2所示。 图2户外高压隔离开关虚拟样机 极 收稿日期：20111102 作者简介：李勃(1984一)，男，吉林长春人，广州市特种机电设备检测研究院检验员，硕士，主要研究方向为计算机集成制造系统。 6 2012年4月 中国制造业信息化第41卷第7期 2配置系统的实现 21需求配置与工程配置 和约束来建立一个产品配置的设计平台。在该 配置平台中，提出配置的基本单元用“特征(而不是“部件”或“组件”来表达和描述。Hi 方法相结合的配置求解框架，并将其应用到在线 销售系统。华中科技大学杨煌俊、刘清华_3出了一种基于条件约束满足问题框架的配置建 模方法，该方法利用配置变量和配置约束来统一表 达配置模型中的产品模型和用户需求，从而使配置 模型具有表达一致性。 需求配置面向整个产品族的外在特征及其功 能要求。高压隔离开关类产品根据其产品族结构 分为3大部件分别进行配置。工程配置的目的是 获得具体的零部件，包括参数和相关工程信息。同 时，需求配置的输出即为工程配置的输入，两者结 合共同完成配置设计，关系如图3所示。 图3配置需求与工程需求关系 22主要配置参数 某系列户外高压隔离开关的主要配置参数见 表1。 表1产品配置模型参数及其参数值域 特性 域值 电流A 接地形式 极间距离装方式(。) 静触头类型 母线直径动机构 1 250，1 600，2 000，2 500 接地、不接地 1 400，1 600，1 700，2 000 45，90，135 管母线、软母线母线0，80，9o，100，120，130 置方案共有42438(8种静触头)= 768种。产品配置模型如图4所示。 3极 霸 垂直式户外高压隔离开关 操动机构 自由配霞 静触头 约束2 图4垂直式户外高压隔离开关产品配置模型 23系统功能简介 此系统使用进行前台操作，000作为后台数据库，采用C 置流程图如图5所示。产品配置完成后生成一张 产品制造根据需要生 成生产物料清单、采购物料清单，如图6所示。 图5产品配置流程图 24 实现方法 首先在过其 企业管理与信息化 李勃高压隔离开关参数化建模与快速配置研究 7 器一塌茹 一 墨一一一 曩。| 一三 ： jI。 I | ； 一 弓一一 r l 一 - 一 ： r l r 1嘲r一 一 一一 一一 一 一一年 一 一一一一 | 嘲 薯 慷 矗暑辟 毒 嚣 帝净， C 薯鼍 H一 衄 叠赫I j u 萎 一wl t 口_ 81 e,日 誊。 w 叩唧口 1 n 鼯 nt l吣t 茹_手一一一一 | 警 |g* 考 I 善 醐商 一硒 馏 1 曩二 黼 “ 1 n t rj v J ， 蔓= 嘲rf 硼r一r一 一 ： 1一1 矧断i憎 i一 |。l 一一 聊一 一T 一一 善 i r 目 叠W 1 骑r弋一一一弋 | 馥 阳m 一一 一一一 ，一一 嘲酆 馘崔群 一r ：0 广一一7 ， 。 t t t |薅 强0 一 。 舔 】碑 - w ，一； _ _ 。 _ - J 图6产品配置结果 件000中，稍 作修改，零件果2，的零件51，结构 51(在原厂的图纸编号 中无安装方式表示，各种安装方式，只是安装角度有改变)。同时在库中新建部件产品表。 在数据库中建立产品配置部分数据表：产品类 表(产品表(2，配置知识表(表2)；静触头配 置知识表(表3)；操动机构配置信 息表(操动机构分类编号表(操 动机构信息表(各表之间在数据 库中的关系如图7所示。 图7产品配置各表关系图 使用系统时将在数值作为数据库检索的参考值，通过对产品配置 知识表的查找确定所需部件的编号，并根据此部件 编号找到此部件属性中的零件产品成套出厂编号为551，则在数据库 构中空白表示无此项)。 表2 分) 有些规则不能编进数据库但其参数可以间接 确定时，可通过句进行逻辑判断，排 除不适合的配置，找出适合的产品型号。例如选择 管母线时，就可以选择几种管母线直径，而如果选 择软母线型，则不可选择母线直径。随后在适合的 型号中通过如配置 1 600A、接地方式为接地、极间距1 600装 方式为90。的垂直伸缩式产品。首先通过使用 产品配置知识表中找到所 需部件的编号，通过此编号找到产品的零件与结构最后生成的，将得到的2，后的零件 8 2012年4月 中国制造业信息化第41卷第7期 成新的总装零件将所 生成的新表保存在根据订单编号新命名的数据表 中。再通过执行的制造3结论 这种快速配置系统具有很强的针对性、高效 性，即只针对这一种系列产品，尤其适合户外高压 隔离开关这种在零部件较少改变的情况下，有百余 种配置方案的产品。类型产品的建模效率，其自动生成零部件的功能使其和配置系统很好地关联起来。当产 品在方便了对产品配置单的 管理。对于基于订单的小批量生产模式来说，提高 工作效率就意味着产生了经济效益。 参考文献： 【1 J et he ,004C004：209221 12et by 001 3杨煜俊，刘清华，万立，等基于条件约束满足问题的产品 配置研究J计算机集成制造系统，2004，10(11)：1 332 1 337 4王爱民，肖田元，孟明辰面向大规模定制的配置设计技术研 究J计算机集成制造系统，2004，10(11)：1 3261 331 I 1 1400，t a of a a of OM 000，a OM OM 上接第4页) 43黄泽衣，郭红，唐远新，等有交货期限的部最优，过小会增加计算的复杂度。如何借助于 装配逆序调度算法的研究J_哈尔滨理工大学学报，1999 特赦规则等方法权衡好两者之间的关系，还有待作 5金(1锋0)赫：31，孔金东园基于设备可用时间约束的装配作业 进一步的研究。 车间调度规则J计算机集成制造系统，2008(9)：1 721 1 731 参考文献： 6 ，cA 1刘善国先进飞机装配技术及其发展J航空制造技术，sJ2006(1