時間：2023-02-16 06:28:03
序論：在您撰寫機械工程類職稱論文時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導您走向新的創(chuàng)作高度。
很多人不清楚工程類職稱有哪些，雖然知道要發(fā)表相關的職稱論文，但是由于工作時間較長，精力有限，往往不愿意自己花時間寫，又不知道工程建筑類職稱論文哪里找？這里先來解決第一個問題，工程類職稱都有哪些？
工程技術人員... 高級工程師 工程師 助理工程師 技術員
地、測、野外... 地、測、野外高級工程師 地、測、野外工程師 地、測、野外助理工程師 地、測、野外技術員
工程技術職務：設研究員級高級工程師、高級工程師、工程師、助理工程師、技術員。
工程技術職務名稱為：高級工程師、工程師、助理工程師、技術員。
高級經(jīng)濟師、高級工程師、高級會計師、高級統(tǒng)計師、高級審計師為高級職務；經(jīng)濟師、工程師、會計師、統(tǒng)計師、審計師為中級職務；助理經(jīng)濟師、助理工程師、助理會計師、助理統(tǒng)計師、助理審計師及經(jīng)濟員、技術員、會計員、統(tǒng)計員、審計員為初級職務、工程技術職務和會計。
建筑工程列職稱論文機構哪里找呢？這里小編推薦，為什么呢，原因如下：
工程類職稱論文找草根，原因一：全天候的在線服務
公司推行的是24小時的在線服務，企業(yè)客服9：00-21：00 QQ在線，手機24小時開機，無節(jié)假日，有什么問題都可以第一時間聯(lián)系上。
工程類職稱論文找草根，原因二：豐富的數(shù)據(jù)資源
公司擁有自己的數(shù)據(jù)庫資源，不僅有大量免費的文章可供參考，也有豐富的期刊資源可供選擇，不論您是否有相關資料的提供，我們都會用最專業(yè)的聲音，給您一個滿意的答復。
工程類職稱論文找草根，原因三：專業(yè)的寫作人才
公司對錄用的都是經(jīng)過嚴格審察，對其學歷背景（碩士以上），所寫作的文章進行評估，合作老師都是長時間從事寫作工作的，扎實的文字功底、熟練的專業(yè)知識都是經(jīng)得起時間和實踐的檢驗的。另外，我們對于出品的文章也要進行審核，檢測，質量把關后再交給客戶手中。
工程類職稱論文找草根，原因四：跟進式的售后服務
而每個職稱都需要我們付出相應的努力，職稱論文是在晉升中尤為重要的一環(huán)，我們應該怎么寫作呢?
1、論文應結合具體項目，有一定的創(chuàng)新性、理論性和前瞻性。理論上有獨到見解，技術上有新觀點，應用上有新體會，指明技術發(fā)展方向，對解決重大關鍵技術問題或對促進指揮部科技進步有一定的指導意義。
2、論文內容立題明確、技術性強，資料可靠，論據(jù)充分，結論正確，層次分明，邏輯嚴密，文理通順，圖表清晰，計量標準，參閱文獻詳盡，文本格式規(guī)范。
3、論文寫作的評審，按總體技術水平、指導作用、應用價值，社會、經(jīng)濟效益，以及撰寫質量水平等方面綜合評價。
4、總體技術水平具有獨到見解，創(chuàng)新觀點，達到行業(yè)先進水平，有前瞻性，對本行業(yè)技術有積極促進作用。達到指揮部先進水平，有一定的新意、新觀點，解決了生產(chǎn)實際中的較重大問題。
5、論文字數(shù)要求在3000～6000字以內，一律按要求的文本格式打印，并提供論文寫作的電子版。論文可以由1人撰寫，也可幾人合著，但不超過3人，第一撰寫人必須是指揮部內部員工。
6、文章的邏輯性。很多作者在寫作文章時，常常犯一些邏輯上的錯誤，這是論文寫作的大忌，其具體表現(xiàn)為：
(1)文不對題，前文提出了論點，后文進行闡述時，卻發(fā)現(xiàn)闡述的和論點不能一致，講的是兩回事。整體上看，文章題目和正文發(fā)生了錯位；
(2)文章的論點不足以進行大篇幅論述。作者前文提出了一個論點，下文進行了論述。然而，這個論點卻只是一個現(xiàn)象，作者并沒有把這種現(xiàn)象提煉成一種論點，因此作者就會把文章變成一種現(xiàn)象的羅列，而這種羅列卻只是表層的，不足以作為一個論點。
在寫作醫(yī)學職稱論文的時候，我們應該注意晉升論文撰寫結構的要求：
1、題目：應簡潔、明確、有概括性，字數(shù)不宜超過20個字。
2、署名：醫(yī)學論文署名要用真名，并寫明工作單位和郵政編碼，論文第一作者必須對全文負責。
3、摘要：要有高度的概括力，語言精練、明確，中文摘要約100—200字。
4、關鍵詞：從論文標題或正文中挑選3～5個最能表達主要內容的詞作為關鍵詞。
5、論文正文
1計算機類工程碩士學位論文存在的問題
1.1論文相對簡單
國家工程碩士專業(yè)學位教育指導委員會制定的工程碩士研究生培養(yǎng)指導意見中指出：論文選題一般應直接來源于企事業(yè)單位，具有明確的應用背景和實用價值，同時應具有先進性、一定的技術難度和工作量，能體現(xiàn)作者綜合運用科學理論、方法和技術手段解決工程實際問題的能力。
現(xiàn)在計算機類工程碩士的論文大部分與工程碩士從事的工作相關，來源于企事業(yè)單位，有實際的應用背景和使用價值，但深度不夠。就近幾年的實際情況看，計算機類工程碩士的畢業(yè)論文管理信息系統(tǒng)設計與開發(fā)約占80%，硬件設計約占10%，圖形圖像處理約占5%，其它約占5%。計算機類工程碩士學位論文大部分是開發(fā)管理信息系統(tǒng)，相對比較簡單。所使用技術難度相對較小，工作量相對不足。
1.2論文選題有一定的重復
工程碩士論文選題有一定的重復，相近題目較多，有的相關題目幾乎每年都有學生做。這與學生所從事的工作有很大關系，因為很多工程碩士來自不同單位的同一部門或同一單位的同一部門，他們的工作背景十分相似，工作內容十分相似，所開發(fā)使用的系統(tǒng)在功能、技術上都有相似之處。
1.3論文對國內外現(xiàn)狀不了解，先進性不足
工程碩士論文中引用的參考文獻絕大部分是中文文獻，英文文獻較少，有的論文中幾乎沒有；所引用的參考文獻在高水平刊物上發(fā)表的文獻相對較少；所引用的參考文獻的時間較舊；一些學生在論文中很少提相關研究工作。這些都反映出工程碩士論文對國內外研究現(xiàn)狀缺乏了解，所做論文先進性不足，創(chuàng)新少或基本沒有創(chuàng)新。
1.4論文寫作不夠規(guī)范
計算機類工程碩士論文各培養(yǎng)單位都給出了統(tǒng)一的格式。但是從提交上的論文來看，工程碩士論文寫作不夠規(guī)范，具體表現(xiàn)在：英文摘要翻譯錯誤較多，參考文獻在正文中未標出，論文內容格式不一致，論文參考文獻格式不統(tǒng)一等。有的工程碩士論文中不區(qū)分別人的工作和自己的工作，混為一談，不突出重點。
2原因分析
2.1學生要端正學習態(tài)度
大部分學生考取工程碩士是為了有一個更好的學習平臺，能更好的提升自身素質，學成后為企事業(yè)單位更好地做出貢獻。但是一部分學生有一定的功利目的，或為了評職稱、或為了漲工資、或為了升職，只想拿一個文憑。在整個學習過程中不認真學習，在做論文過程中不認真做論文，甚至有找人替做論文的現(xiàn)象。
2.2導師指導不到位
工程碩士論文實行導師負責制，導師對畢業(yè)論文質量起著至關重要的作用，計算機類工程碩士導師實行雙導師制，這是一個很好的導師指導體制，可以發(fā)揮校內導師和校外導師雙方優(yōu)勢共同指導工程碩士。但是在實際指導過程中這種體制卻沒有充分發(fā)揮它的優(yōu)勢，校外導師基本不起作用，有的學生在提交論文之前臨時找一個校外導師。在整個論文階段，工程碩士和導師聯(lián)系很少。
2.3培養(yǎng)單位管理欠缺
高校作為培養(yǎng)的主導單位，應該制定一套完善的，行之有效地過程管理體制，以利于對每個工程碩士培養(yǎng)實行全程監(jiān)控，確保工程碩士培養(yǎng)質量。要從為國家培養(yǎng)高層次人才的角度去重視這個問題，拿出切實可行的方案。不能把工程碩士辦成一個產(chǎn)業(yè)，一味擴大規(guī)模，追求效益，而忽視了質量。
2.4企事業(yè)單位應重視
工程碩士所在企事業(yè)單位應加強對人才培養(yǎng)的扶持。工程碩士所在企事業(yè)單位作為工程碩士的實際使用方，對高層次人才有需求。企事業(yè)單位應該為自己單位人才培養(yǎng)提供相應的配套措施，比如給予一定的脫產(chǎn)學習時間，盡早為工程碩士配備校外導師等。
2.5培養(yǎng)單位和企事業(yè)單位配合不到位
企事業(yè)單位需要人才，派遣相關員工到高校參加工程碩士學習，高校收取一定的費用，為企事業(yè)單位培養(yǎng)人才。這是一個很好的紐帶，給培養(yǎng)單位和企事業(yè)單位提供了一個很好的合作機會。只有雙方聯(lián)合培養(yǎng)，才能真正培養(yǎng)好工程碩士。但實際工作中，培養(yǎng)單位和企事業(yè)單位配合較少，基本處于脫節(jié)狀態(tài)，沒有充分發(fā)揮雙方的優(yōu)勢。
3應采取的措施
采取培養(yǎng)單位、企事業(yè)單位、導師（校內導師和單位導師）、學生等多方面齊抓共管，提高工程碩士論文質量和工程碩士培養(yǎng)質量。
3.1學生自身
選題時，多閱讀相關文獻，對論文的國內外研究工作有一個比較清晰的了解，了解在相關方面國內外研究已到達何種水平。多思考別人已經(jīng)研究的問題我們能否改進或采用其它方法能更好地解決，別人研究的問題我們能否加以拓展，別人在其它研究中所采取的方法和技術能否應用到我們的研究中改進我們的工作。盡量做一些帶有技術創(chuàng)新、應用創(chuàng)新和理論創(chuàng)新的工作，不要做一些重復性的簡單研究工作。
學生在論文寫作過程中要注意將別人的研究工作和自己的研究工作分開，首先闡述別人的研究工作，然后重點闡述自己的研究工作及自己的研究工作與別人的不同和創(chuàng)新。
在寫作過程中提高規(guī)范意識，按照培養(yǎng)單位要求的規(guī)范格式來寫，參考文獻在論文正文的引用位置一定要標出，參考文獻引用位置要與引文內容一致。英文翻譯一定要合乎語法規(guī)則，專業(yè)名詞一定要使用恰當。
3.2導師職責
指導老師負責工程碩士畢業(yè)設計和學位論文的撰寫工作。導師的指導、監(jiān)管和治學作風對學生的畢業(yè)論文質量的提高起著重要作用。
工程碩士實行雙導師制，由校內導師和企事業(yè)單位具有高級技術職稱的校外導師共同負責。這樣做的目的是根據(jù)工程碩士在職的特點，充分發(fā)揮校內老師理論知識扎實和校外導師有實際項目經(jīng)驗的各自優(yōu)勢，保證工程碩士培養(yǎng)質量?，F(xiàn)狀是雙導師制的作用沒有得到充分發(fā)揮。
培養(yǎng)單位在選拔工程碩士導師時應當注重工程碩士和學術學位研究生的不同。在遴選時使用不同的遴選條件，在工程碩士校內導師遴選時要注重學術水平和實際項目經(jīng)驗并重，盡量選取兩者兼而有之的作為工程碩士導師。不要把學術學位研究生的導師不加遴選直接作為工程碩士導師，這樣做沒有注意到工程碩士和學術學位研究生培養(yǎng)特點的不同，不利于工程碩士質量的提高。沒有實際項目經(jīng)驗的導師指導工程碩士是不合適的，但指導高校教師可以。
工程碩士校外導師的遴選現(xiàn)在沒有完善的機制。培養(yǎng)單位應該和工程碩士所在企事業(yè)單位一起做好這項工作。根據(jù)工程碩士所在企事業(yè)實際情況確定遴選標準。工程碩士的培養(yǎng)對企事業(yè)和培養(yǎng)單位都是有利的。企事業(yè)單位可以提高自身人才素質的提高，培養(yǎng)單位可以提高工程碩士培養(yǎng)質量，擴大知名度和影響力。工程碩士校外導師應選擇企事業(yè)單位中實際參加項目的高級技術負責人，由培養(yǎng)單位應該和工程碩士所在企事業(yè)單位共同遴選，發(fā)放聘任證書并給予較好的待遇。
工程碩士、校內導師、校外導師在畢業(yè)設計和畢業(yè)論文寫作期間應經(jīng)常互動，交流意見，共同提高畢業(yè)論文質量。雖然身處異地，但互聯(lián)網(wǎng)和移動電話技術的普及，使得異地在線交流完全沒有問題，尤其是對計算機類工程碩士，語音聊天、視頻聊天、電子郵件、飛信等為異地交流提供了良好的平臺。
3.3培養(yǎng)單位和企事業(yè)單位聯(lián)合培養(yǎng)，規(guī)范論文過程管理
培養(yǎng)單位應和企事業(yè)單位共同努力，規(guī)范培養(yǎng)流程，對論文的整個過程進行規(guī)范管理。
1）開題答辯
開題是論文工作的開始，是學生在校內導師和校外導師指導下完成選題和調研，寫出文獻綜述和開題報告后進行的工作，開題工作目的是對學生選題的內容、研究方案、可行性、難度、工作量、先進性等進行評估，提出建議，幫助學生找到合適的題目。
開題工作應由培養(yǎng)單位和工程碩士所在企事業(yè)單位統(tǒng)一組織，開題小組由非校內導師和校外導師在內的其它校內、校外專家參加，校內導師和校外導師列席旁聽，可以參與討論。開題工作要召開專門的會議，學生先對自己選題的內容做闡述，然后開題小組的校內、企事業(yè)單位專家提問，提出意見和建議。選題不合格者不能進入論文階段。開題工作要當場形成集體評議，開題小組專家、校內導師、校外導師、學生本人要在集體評議書上簽字確認。學生的開題報告、文獻綜述、開題的集體評議書培養(yǎng)單位、學生所在企事業(yè)單位、校內導師、校外導師、學生本人各留一份存檔。
2）論文工作
論文工作應在兩位導師指導下由學生本人完成。在論文完成過程中要求學生、校內導師和校外導師定期（每周一次）交流，交流階段性的進展、在論文完成中遇到的問題、商討解決方案。不需要每次都見面交流，可以共同通過網(wǎng)絡交流。每次交流要形成論文定期工作報告，內容包括論文進展、期間遇到的問題、解決方案等。論文定期工作報告學生、校內導師、校外導師、培養(yǎng)單位、學生所在企事業(yè)單位都要存檔，作為對學生、校內導師、校外導師考核的依據(jù)。
3）論文
剽竊別人論文、科技成果屬于學術不端行為，必須防止。為防止剽竊論文等不良學術行為，一些部門開發(fā)了學位論文和學術論文軟件。培養(yǎng)單位應當購買相應軟件，學生提出論文答辯申請后要求學生提交電子版學位論文并使用防剽竊軟件對學位論文進行。發(fā)現(xiàn)抄襲行為，不允許答辯，培養(yǎng)單位和學生所在企事業(yè)單位要根據(jù)情況對學生和校內導師、企事業(yè)單位導師予以處罰。
4）論文盲評
論文寫作完成后，答辯前培養(yǎng)單位要組織學生論文盲評，盲評一般要兩份論文，為了盲評效果少受其它因素影響，最好兩份都校外盲評。盲評兩份都不及格，不能答辯，根據(jù)盲評意見繼續(xù)修改論文。盲評兩份都合格，可以參加答辯。盲評一份合格，另一份不合格，要再送第三份盲評，第三份盲評不合格，不能答辯，第三份盲評合格，可以參加答辯。所有盲評意見反饋給學生、校內導師、校外導師，培養(yǎng)單位、學生所在企事業(yè)單位備案存檔。
5）論文答辯
論文答辯是論文階段的最后一個環(huán)節(jié)。答辯由非校內導師和校外導師在內的其它其它校內、校外專家參加。首先由學生針對論文內容陳述，然后專家提問，學生回答，最后專家根據(jù)論文寫作情況、答辯情況、培養(yǎng)單位提供的開題報告、文獻綜述、開題報告集體評議書、論文定期工作報告，綜合后給學生論文成績。論文成績不能僅僅根據(jù)學生的論文和答辯給出。論文工作是一個過程，應該結合論文整個過程的各個階段給出論文成績，這樣才更加合理。從論文的整個過程中才能發(fā)現(xiàn)論文工作的整個軌跡，才能發(fā)現(xiàn)學生寫出的論文是否是學生本人所作，是否是學生本人的創(chuàng)新。答辯形成集體決議，由答辯專家集體簽字。培養(yǎng)單位、學生所在企事業(yè)單位、校內導師、校外導師、學生本人各留一份存檔。
6）加強考核制度
對導師的考核。培養(yǎng)單位和企事業(yè)單位應當聯(lián)合對校內、校外導師考核，對指導認真，水平高的導師應予以獎勵，鼓勵先進，發(fā)揮榜樣的力量。對不認真負責，水平較差的導師應予以懲罰，甚至取消導師資格。
對學生的考核。對于學習認真，成績優(yōu)秀，論文質量高，為企業(yè)解決了生產(chǎn)實際問題，產(chǎn)生了良好社會效益和經(jīng)濟效益的學生予以獎勵。對不認真學習，成績較差，論文有抄襲，找別人做論文等不良學術行為的學生應予以懲罰，甚至取消學籍。
培養(yǎng)單位和企事業(yè)單位應積極總結計算機類工程碩士培養(yǎng)工作中的不足，借鑒優(yōu)秀工程碩士培養(yǎng)單位的先進經(jīng)驗。把現(xiàn)有工程碩士教育辦好，提高工程碩士論文質量，提高工程碩士培養(yǎng)質量，使工程碩士真正得到企事業(yè)和社會的肯定和歡迎。
參考文獻：
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機械工程師職稱論文怎么寫？它的寫作也是有標準的格式和要求的，不是自己想怎么寫就怎么寫，本篇主要是向大家介紹了機械工程師職稱論文怎么寫，希望給大家在論文的寫作當中帶來幫助。
【標準論文格式要求(1)】
1.中文摘要
(1)居中打印“摘要”二字(三號黑體)，字間空一字符。
(2)“摘要”二字下空一行打印摘要內容(小四號宋體)
(3)摘要內容后下空一行打印“關鍵詞”三個字(小四號黑體)，其后為關鍵(小四號宋體)，每一關鍵詞之間用逗號隔開，最好一個關鍵詞后不打標點符號。
2.英文摘要
(1)居中打印“ABSTRACT”，再下空兩行打印英文摘要內容；
(2)摘要內容每段開頭留四個空字符；
(3)摘要內容后下空一行打印“KEYWORDS”，其后為關鍵詞用小寫字母，每一關鍵詞之間用逗號隔開，最后一個關鍵詞不打標點符號。
3.目錄
目錄二字為小二號黑體，居中打印；下空一行為章、節(jié)、小節(jié)及開始頁碼(小四號宋體)。章、節(jié)、小節(jié)分別以第1章、1.1、1.1.1等數(shù)字一次標出。
4.前言
“前言”二字為三號黑體，居中打??；二字之間控一字符。
5.正文：
1XXX--章級層次
三號黑體居中排，段前段后各0.5行；
1.1XXX--節(jié)級層次
四號黑體左起排，段前段后各0.5行；
1.1.1XXX--小節(jié)級層次
四號楷體左起排，段前0.5行；
1.1.1.1或1.XXX--條款層次
小四號宋體左起；
(1)XXX(小四號宋體，接排)
畢業(yè)論文、設計說明書正文用小四號宋體，行間距為22磅，標準字距。
6.圖
圖題采用中文，中文字體為5號宋體。引用圖應在圖題右上方角標出文獻來源。圖號以章為單位順序編號。標號在圖下方。
7.表格
表格按章順序編號，表格必須按規(guī)定的符號標注單位。標號在表上方。
8.公式
公式書寫應在文中另起一行，居中排列。公式序號按章順序排列。標號在公式同行右對齊。
9.參考文獻
參考文獻按論文中參考文獻出現(xiàn)的先后順序用阿拉伯數(shù)字連續(xù)編號；參考文獻中每條項目應齊全。
機械工程師職稱論文范文欣賞
論文題目：淺談我國機械制造發(fā)展現(xiàn)狀和前景趨勢
摘要機械制造的技術水平是衡量國家的現(xiàn)代化發(fā)展進度的有效指標之一，是每一個國家國民經(jīng)濟的重要組成部分。隨著全球經(jīng)濟一體化的不斷發(fā)展，各行業(yè)間的競爭也在不斷加劇，國際市場競爭現(xiàn)象越演越烈，如何將高科技融入機械制造中，增強企業(yè)的市場競爭力成為了我國機械制造業(yè)面臨的巨大挑戰(zhàn)。
關鍵詞機械制造技術；特點；現(xiàn)狀；趨勢
1機械制造技術的特點
1.1機械制造的系統(tǒng)性
機械制造技術主要包括了計算機技術、自動化技術、感應技術、信息管理技術以及新開發(fā)材料技術的運用，特別是對產(chǎn)品的設計，銷售網(wǎng)絡、組織管理等等方面已經(jīng)具有相當成熟的現(xiàn)代技術運用。機械制造技術需要將傳統(tǒng)的制造加工技術與現(xiàn)代科技技術進行有機結合，從而將制造技術貫穿于整個生產(chǎn)制造過程。
1.2機械制造的綜合性
機械制造技術不僅局限于機械加工制造的本身過程，它的產(chǎn)品面向整個市場，并且涉及到產(chǎn)品設計、開發(fā)、加工、銷售以及售后的各個環(huán)節(jié)，并形成一個完整的體系。機械制造的終極追求是產(chǎn)品投放進市場后的應用情況，先進的機械制造技術可以提高企業(yè)的行業(yè)競爭力，提升企業(yè)的經(jīng)濟效益，并能夠推動一個國家的經(jīng)濟發(fā)展，從而實現(xiàn)社會效益與經(jīng)濟效益的雙贏。
1.3現(xiàn)代機械制造技術體現(xiàn)了市場競爭要素
市場競爭力的核心就是產(chǎn)品生產(chǎn)率，隨著經(jīng)濟市場化的不斷發(fā)展，全球經(jīng)濟一體化的發(fā)展速度也越來越快，制造業(yè)的市場競爭矛盾已經(jīng)逐漸向質量、時間和成本三者綜合考慮的矛盾。先進的制造業(yè)技術可以將三者進行有效結合，從而提升制造企業(yè)的核心市場競爭力。
2我國機械自動化技術發(fā)展的現(xiàn)狀
2.1管理模式落后
在工業(yè)發(fā)達的國家，管理模式已經(jīng)逐漸實現(xiàn)計算機系統(tǒng)代替人為管理，并且尤其重視對體制的改革和生產(chǎn)流水線模式的更新。已經(jīng)全面提出了精益生產(chǎn)、高效生產(chǎn)、準時生產(chǎn)的管理思想，但由于我國進入信息時代時間較短，對于先進管理模式還處于正在發(fā)展的階段，對計算機管理模式的運用并不廣泛，還是以人為管理為主的管理模式。
2.2自動化技術落后
與國外的先進制造技術相比較，我國還存在著許多不足之處，首先，我國還沒有掌握自動化的核心技術，設計的產(chǎn)品方案相對較為落后，僅僅是簡單利用自動化技術，目前還無法真正做到將機電進行有機結合；其次，我國使用的機械自動化還是傳統(tǒng)的加工方式，并且，已有的自動化的設備數(shù)量太少，導致我國自動化整體水平較低；第三，我國的計算機應用技術還相對較為落后，還不能有效利用計算機技術，機械自動化發(fā)展進度較為緩慢；最后，我國的機械種類選擇的局限性比較大，質量也無法達到國際普遍執(zhí)行的標準，使用的范圍也不夠普遍、廣泛。因此，我國的機械自動化還處在初級階段，隨著中國制造2025的不斷推進，發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>
3機械制造自動化技術的發(fā)展前景與趨勢
3.1機械制造自動化技術和網(wǎng)絡化融合
隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的不斷發(fā)展，市場環(huán)境也發(fā)生了相應的轉變。將機械制造自動化技術融入網(wǎng)絡化是工業(yè)機電設備一體化發(fā)展的主要趨勢。網(wǎng)絡技術普及的市場大環(huán)境下，監(jiān)視技術與遠程控制技術也得到了迅猛發(fā)展，遠程控制的終端設備就是機械制造的產(chǎn)品，因此，將機械自動化融入網(wǎng)絡化發(fā)展是勢在必行的，這有利于提升企業(yè)的市場競爭力。除此之外，局域網(wǎng)絡技術還將運用到大量的家電設備中，逐步滲入人們的生活，人們利用計算機技術就可以實現(xiàn)足不出戶的生活模式，正常與外界進行交流和溝通，給人們的生活帶來了很大的便利，同時，這也是機械制造自動化技術的主要發(fā)展趨勢之一。
3.2以智能化為依托，發(fā)展實用型機械自動化技術
人類的社會進步一直伴隨對智能的開發(fā)，機械制造自動化技術的發(fā)展也會隨著人類社會進步的腳步進行智能化發(fā)展。智能化的機械制造自動化技術是與傳統(tǒng)機械制造自動化最大的區(qū)別，也是工業(yè)一體化發(fā)展的主要方向。具體體現(xiàn)在控制論的基礎上運用生理學、運籌學、心理學以及計算機科學進行人工智能模擬、自動編程、人機接口和對話，在加工過程中對所涉及的問題進行分析、判斷、決策，從而取代部分人類腦力勞動，對人類的職能進行收集，從而達到更高的控制目標。機械制造自動化技術向智能化層次的發(fā)展是未來機械制造業(yè)的發(fā)展趨勢之一。我國的智能化機械自動化技術應當以企業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展實際需要作為導向，采取與之相應的自動化方式進行生產(chǎn)，只有將企業(yè)發(fā)展需求作為核心原則進行機械自動化技術發(fā)展，才能將機械自動化技術產(chǎn)生的利益最大化，從而取得高效地經(jīng)濟效益和社會效益。
3.3以新材料為支撐，進行綠色化發(fā)展
隨著社會環(huán)境受到各方的關注，綠色化發(fā)展是工業(yè)改革的必經(jīng)之路。傳統(tǒng)工業(yè)發(fā)展需要耗費大量的資源，依靠掠奪環(huán)境資源進行自我發(fā)展，但地球上的能源有限，不能滿足人類持續(xù)發(fā)展的需求，因此，工業(yè)發(fā)展必須走綠色發(fā)展道路，從而改變高投入低收入的局面，必須高效利用有限的資源走可持續(xù)的綠色發(fā)展道路，是機械自動化技術發(fā)展面臨和迫切需要解決的問題。我國的機械制造業(yè)給我國生態(tài)環(huán)境帶來了巨大影響，所以，必須保持生態(tài)環(huán)境與機械制造發(fā)展的平衡，才能走可持續(xù)發(fā)展道路。
3.4光機電一體化發(fā)展
將計算機技術、光學技術、微電子技術、控制技術及機械技術交叉融合的光機電一體化發(fā)展是現(xiàn)階段很多高新企業(yè)以及高新設備的基礎，光機電一體化技術是實現(xiàn)機械一體化產(chǎn)品的基礎，采用光機電一體化技術能夠生產(chǎn)出高功能水平、高附加價值的機械產(chǎn)品，光機電一體化技術中的激光技術、傳感檢測技術、光能驅動等等均是機械制造自動化技術發(fā)展的主要趨勢之一。
關鍵詞：計算機應用;裝配規(guī)劃;綜述;虛擬現(xiàn)實;軟計算;協(xié)同裝配
裝配是產(chǎn)品生命周期的重要環(huán)節(jié)，是實現(xiàn)產(chǎn)品功能的主要過程。寫作畢業(yè)論文裝配成本占產(chǎn)品制造成本40%～50%，裝配自動化一直是制造自動化中的瓶頸問題。裝配規(guī)劃是在給定產(chǎn)品與相關制造資源的完整描述前提下，得到產(chǎn)品詳細的裝配方案的過程，對指導產(chǎn)品可裝配性設計、提高產(chǎn)品裝配質量和降低裝配成本具有重要意義。產(chǎn)品的裝配規(guī)劃通常需要得到零部件的裝配序列、裝配路徑、使用的工裝夾具和裝配時間等內容[1]~[3]。
較早的傳統(tǒng)裝配規(guī)劃采用人工方式，工藝人員根據(jù)設計圖紙和技術文檔，通過分析產(chǎn)品裝配圖中零件的幾何形狀和位置關系，必要時再和設計人員進行討論，進一步明確設計者的真正意圖，利用自己的經(jīng)驗和知識規(guī)劃出產(chǎn)品的裝配方案。這種方法工作量大、效率低，且難于保證裝配方案的經(jīng)濟性。
隨著計算機集成制造CIMS和并行工程CE技術的發(fā)展和應用，一方面對裝配相關的設計技術提出了計算機化的要求，以提高和產(chǎn)品開發(fā)過程中其他環(huán)節(jié)的集成化程度。另一方面要求裝配方案的優(yōu)化以降低成本和縮短規(guī)劃時間以加快產(chǎn)品開發(fā)進程。受“需求牽引”和“技術推動”兩方面的影響，80年代初，出現(xiàn)了對計算機輔助裝配規(guī)劃(ComputerAidedAssemblyPlanning，CAAP)技術的研究。到目前為止，CAAP經(jīng)歷了幾個不同的發(fā)展階段，出現(xiàn)了4種代表性的方法，按照出現(xiàn)的時間順序及方法的特點，筆者將其歸結為經(jīng)典裝配規(guī)劃方法、虛擬裝配規(guī)劃方法、裝配規(guī)劃軟計算方法和協(xié)同裝配規(guī)劃方法。
1經(jīng)典裝配規(guī)劃方法
早期CAAP的研究側重于裝配序列的規(guī)劃，以產(chǎn)品CAD裝配模型為基礎，寫作碩士論文一般采用幾何推理的方法，通過產(chǎn)品裝配建模、裝配序列推理和表達以及裝配序列評價和選擇為產(chǎn)品面向裝配的設計和裝配工藝規(guī)劃提供指導和支持，其過程通常如圖1所示。
1.1產(chǎn)品裝配建模
產(chǎn)品裝配模型是裝配規(guī)劃的基礎，為裝配規(guī)劃提供裝配體和零部件的相關信息。常用的裝配信息表達模型可分為圖模型和矩陣模型。法國學者Bourjauct提出了聯(lián)系圖模型[4]，將零件之間的物理接觸關系定義為聯(lián)系即裝配關系，圖中的節(jié)點對應零件，邊表示所連接的零件間至少有一種裝配關系。關系模型[5]進一步區(qū)分了零件之間的接觸關系和聯(lián)接關系，圖中包含3種實體類型：零件、接觸和聯(lián)接，邊表達了實體間的關系。產(chǎn)品等級裝配模型[6]將裝配體看成具有層次結構性，即裝配體可以分解為子裝配體，子裝配體又可分解為下級子裝配體和零件的集合，以此表達產(chǎn)品的裝配組成。
矩陣比圖易于計算機表達和實現(xiàn)。Dini和Santochi[7]利用干涉矩陣、接觸矩陣和連接矩陣表達產(chǎn)品，干涉矩陣描述了零部件間沿坐標軸方向裝配時相互間的干涉情況，接觸矩陣描述了零部件間的物理接觸狀態(tài)，連接矩陣描述了零部件間的連接類型。為減少矩陣的數(shù)量，Huang[8]等把6個干涉矩陣合并為一個拆卸矩陣，集成的表達零部件間沿坐標軸方向的干涉情況。
1.2裝配序列推理和表達
基于聯(lián)系圖模型，Bourjauct采用人機交互“問答式”方法獲取裝配優(yōu)先約束關系[4]，寫作醫(yī)學論文隨后DeFazio和Whitney[9]，Baldwin[10]等人的工作進一步較少了需要由用戶回答問題的數(shù)量，然后通過對裝配優(yōu)約束關系進行推理得到聯(lián)絡建立優(yōu)先關系的層次模型表達產(chǎn)品的裝配序列。
“割集”法是基于拆卸策略的裝配規(guī)劃中通常采用的圖論算法。HomemdeMell和Sanderson[5]通過對產(chǎn)品聯(lián)接圖進行縮并，利用“割集”算法對聯(lián)接圖進行循環(huán)分解，生成所有可能的子裝配體，直到不可再分。并提出了裝配序列的AND/OR圖表達方法，圖中的節(jié)點對應裝配過程中的子裝配體或零件，超弧表達將子裝配體或零件聯(lián)接在一起形成更大子裝配體的裝配操作。因為“割集”算法的計算復雜性為O(3N)(N為零件個數(shù))，因此，對于復雜產(chǎn)品的裝配順序規(guī)劃存在指數(shù)爆炸問題，這是難以讓人接受的。
1.3裝配序列評價和選擇
裝配序列的選擇對裝配線設計、裝配成本、裝配設備選擇有很大影響，寫作職稱論文而評價是選擇的基礎。裝配序列的評價可分為定性和定量兩方面因素[11]~[13]，定性因素主要考慮的有裝配方向換向的頻度、子裝配體的穩(wěn)定性和安全性、裝配操作任務間的并行性、子裝配體的結合性和模塊性、緊固件的裝配、零件的聚合等。定量因素主要考慮的有整個裝配時間(包括子裝配體的操作時間、運輸時間等)、整個裝配成本(包括勞動成本、夾緊和加工成本)、產(chǎn)品在裝配中再定位的次數(shù)、夾具的數(shù)目、操作者的數(shù)目、機器人手爪的數(shù)目、工作臺的數(shù)目等。
更多的經(jīng)典裝配規(guī)劃方法研究文獻可以參見TexasA&M大學Wolter教授的“AssemblyPlanningBibliography”[14]，其中收集了自1980年起近15年經(jīng)典裝配規(guī)劃方法的相關研究。經(jīng)典方法一般表達出全部的序列解空間，這使它可能從中找出最優(yōu)的裝配序列，但隨著產(chǎn)品中零件數(shù)量的增加，解空間的組合爆炸給序列的存儲、選優(yōu)帶來極大困難；且序列的幾何推理方法不易融入人類的裝配知識，難免產(chǎn)生眾多幾何可行但工藝不可行的序列結果。
2虛擬裝配規(guī)劃方法
虛擬現(xiàn)實技術為裝配規(guī)劃的“人－機”協(xié)同工作提供了契機。虛擬裝配是指由操作者通過數(shù)據(jù)手套和三維立體顯示設備直接三維操作虛擬零部件來模擬裝配/拆卸過程，無需產(chǎn)品或支撐過程的物理實現(xiàn)，通過分析、先驗模型、可視化和數(shù)據(jù)表達等手段，利用計算機工具來安排或輔助與裝配有關的工程決策[15]。虛擬裝配過程中，人機可以充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，即人通過直覺/裝配經(jīng)驗和知識決定產(chǎn)品的裝配過程，但不能精確地判斷當前所有可能裝配的零件，也不太可能準確判定裝配某一零件后裝配體的穩(wěn)定性等因素，而通過一定算法和規(guī)則實現(xiàn)的機器智能剛好彌補人的不足。虛擬裝配方法得到的不僅僅是零件的順序，還可以包括零件路徑、裝配工具、夾具和工作臺等信息。圖2為虛擬裝配規(guī)劃的工作步驟。
國外虛擬裝配規(guī)劃的研究以沉浸式虛擬裝配環(huán)境VADE[16],[17](VirtualAssemblyDesignEnvironment)為代表，寫作英語論文通過建立一個裝配規(guī)劃和評價的虛擬環(huán)境來探索運用虛擬現(xiàn)實技術進行設計、制造的潛在技術可能性，為機械系統(tǒng)裝配體的規(guī)劃、評價和驗證提供支持。在虛擬環(huán)境中，利用提取并導入的CAD系統(tǒng)產(chǎn)生的裝配約束信息引導裝配過程；通過引入了質量、慣性和加速度等物理屬性，基于物理特性進行裝配建模，逼真地模擬真實裝配環(huán)境；支持雙手的靈活裝配和操作；記錄虛擬裝配過程中產(chǎn)生的掃體積和路徑信息并可進行編輯；建立了工具/零件/人相互作用模型，支持裝配工具在虛擬裝配環(huán)境中的運用。
國內管強等[18]將虛擬現(xiàn)實技術與面向裝配設計的理論相結合，建立了一個虛擬環(huán)境下的面
向裝配設計系統(tǒng)（VirDFA）。萬華根等[19]建立了一個具有多通道界面的虛擬設計與虛擬裝配系統(tǒng)（VDVAS），通過直接三維操作和語音命令方便地對零件進行交互拆裝以建立零件的裝配順序和裝配路徑等裝配信息。在面向過程與歷史的虛擬設計與裝配環(huán)境（VIRDAS）中，張樹有等[20]通過識別裝配關系進行裝配運動的導航，實現(xiàn)虛擬拆卸/裝配順序規(guī)劃、虛擬裝配分析。從集成的觀點出發(fā)，姚珺等[21]提出面向產(chǎn)品設計全過程的虛擬裝配體系結構，從方案設計、結構設計和裝配工藝設計3個層次上分階段地對產(chǎn)品可裝配性進行分析與評價。田豐等[22]提出一個面向虛擬裝配的三維交互平臺（VAT），簡化了虛擬裝配應用系統(tǒng)的構造，便于應用的快速生成。
應用虛擬現(xiàn)實環(huán)境開展裝配規(guī)劃，提供了一種新的思路和工具。但是，虛擬環(huán)境的構建需要較大資金的軟硬件投入，另外，虛擬現(xiàn)實技術本身（如圖形的高速刷新）及其相關硬件技術（如力觸覺設備）的不成熟使得虛擬裝配的研究仍處于探索階段。
3裝配規(guī)劃軟計算方法
1994年，Zadeh教授將模糊邏輯與智能技術結合起來，提出了軟計算方法（softcomputing）[23]。軟計算以模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡和概率推理為基礎，不追求問題的精確解，以近似性和不確定性為主要特征，所得到的是精確或不精確問題的近似解。為避免組合爆炸同時又能得到較優(yōu)的裝配規(guī)劃方案，近來，基于建模、表達和尋優(yōu)一體化的裝配規(guī)劃軟計算方法得到廣泛關注。
3.1裝配規(guī)劃神經(jīng)網(wǎng)絡方法
神經(jīng)網(wǎng)絡是模擬人類形象思維的一種人工智能方法，它是由大量神經(jīng)元廣泛互連而成的復雜網(wǎng)絡系統(tǒng)，寫作留學生論文單一神經(jīng)元可以有許多輸入、輸出，神經(jīng)元之間的相互作用通過連接的權值體現(xiàn)，神經(jīng)元的輸出是其輸入的函數(shù)。若將優(yōu)化計算問題的目標函數(shù)與網(wǎng)絡某種狀態(tài)函數(shù)(通常稱網(wǎng)絡能量函數(shù))對應起來，網(wǎng)絡動態(tài)向能量函數(shù)極小值方向移動的過程就可視作優(yōu)化問題的求解過程，穩(wěn)態(tài)點則是優(yōu)化問題的局部或全局最優(yōu)解。
Hong和Cho[24]用于機器人裝配順序優(yōu)化的Hopfiled神經(jīng)網(wǎng)絡中，考慮裝配約束、子裝配體穩(wěn)定性和裝配方向改變等因素建立網(wǎng)絡的能量方程，基于優(yōu)先約束推理和專家系統(tǒng)提供的裝配成本驅動網(wǎng)絡的進化方程得到優(yōu)化的序列。但由于神經(jīng)網(wǎng)絡缺乏全局搜索能力，計算結果顯示，該方法容易產(chǎn)生不優(yōu)化的裝配順序，且常常只能得到一個局部最優(yōu)的裝配序列。另外，參數(shù)選擇和初始條件對網(wǎng)絡的靈敏度影響大；神經(jīng)網(wǎng)絡在應用前須進行訓練，而訓練時要由專家提供較多可行的順序作為樣本。而樣本可能是針對某種類型的產(chǎn)品，對其它類型的產(chǎn)品則不一定適用，該方法的應用范圍窄。
3.2裝配規(guī)劃模擬退火算法
模擬退火算法源于固體退火思想，將一個優(yōu)化問題比擬成一個熱力學系統(tǒng)，將目標函數(shù)比擬為系統(tǒng)的能量，將優(yōu)化求解過程比擬成系統(tǒng)逐步降溫以達到最低能量狀態(tài)的退火過程，通過模擬固體的退火過程獲得優(yōu)化問題的全局最優(yōu)解。
Saeid等[25]利用模擬退火算法進行裝配序列規(guī)劃時，根據(jù)產(chǎn)品裝配模型獲得裝配優(yōu)先關系，將裝配過程總裝配時間和重定向次數(shù)運用多屬性應用理論組合成單一目標函數(shù)，作為裝配序列優(yōu)化的評價函數(shù)。Hong和Cho[26]將裝配約束和裝配過程的成本映射為裝配序列能量函數(shù)，利用模擬退火算法使裝配序列能量函數(shù)擾動地逐步減小，經(jīng)過多次迭代，直到能量函數(shù)不再變化為止，最后得到具有最小裝配成本的裝配序列。作者將該方法應用到一個電子繼電器裝配體上，并將其性能與利用神經(jīng)網(wǎng)絡[24]的裝配規(guī)劃方法進行了比較，結果顯示基于模擬退火的裝配序列優(yōu)化方法可以產(chǎn)生較好的裝配序列并且在運算時間上優(yōu)于人工神經(jīng)網(wǎng)絡方法。
模擬退火算法具有較強的局部搜索能力，并能使搜索過程避免陷入局部最優(yōu)，但模擬退火算法對整個搜索空間的狀況了解不多，不能使搜索過程進入最有希望的搜索區(qū)域，從而使得算法的運算效率不高。
3.3裝配規(guī)劃遺傳算法
在眾多軟計算方法中，遺傳算法得到了眾多研究者的重視。寫作工作總結遺傳算法是模仿生物自然選擇和遺傳機制的隨機搜索算法，它將問題的可能解組成種群，將每一個可能的解看作種群的個體，從一組隨機給定的初始種群開始，持續(xù)在整個種群空間內隨機搜索，按照一定的評估策略即適應度函數(shù)對每一個體進行評價，不斷通過復制、交叉、變異等遺傳算子的作用，使種群在適應度函數(shù)的約束下不斷進化，算法終止時得到最優(yōu)/次最優(yōu)的問題解。圖3為裝配規(guī)劃遺傳算法的一般流程。
裝配規(guī)劃遺傳算法的研究重點集中于設計裝配序列的基因編碼方式以包含更多的裝配過程信息、設計基因操作的形式和改進遺傳算法的局部搜索能力上。Lazzerini等[27]的分段編碼遺傳算法中，將染色體分為3段編碼，第1段表示參與裝配的零件編號，第2段表示零件的可行裝配方向，第3段表示裝配工具，從而使染色體包含了部分工藝信息。為了提高算法的性能，文中將裝配體分解為子裝配體進行裝配，減少了參加裝配序列規(guī)劃的零件數(shù)目；Guan等[28]采用基因團編碼方式，一個基因團表達一個零件的裝配操作，由被裝配零件號裝配元、裝配工具裝配元、裝配方向裝配元和裝配類型裝配元組成。在擴大采樣空間選擇下一代種群的基礎上，通過交叉和多層次變異實現(xiàn)裝配序列并行優(yōu)化。廖小云和陳湘鳳[29]在裝配序列規(guī)劃遺傳算法中設計了復制、交叉、變異、剪貼和斷連5種遺傳算子尋找裝配序列優(yōu)化解。在Smith等[30]的增強型遺傳算法中，選擇下一代個體并不完全依靠適應度，而是先把一定數(shù)量較優(yōu)的個體復制到下一代，將適應度低但幾何可行的序列用于繼續(xù)產(chǎn)生序列，直到滿足下一代種群中序列個數(shù)的需求，從而使算法能跳出局部最優(yōu)點，在全局范圍內搜索最優(yōu)解。
理論上，找到全局最優(yōu)裝配序列要求參加演化計算的種群規(guī)模要足夠大，迭代次數(shù)要無限
多，但在計算資源和時間限制下是達不到要求的。因此，遺傳算法求解裝配規(guī)劃問題的效率和結果依賴于初始種群規(guī)模及其質量、遺傳算子及其操作概率等因素。
4協(xié)同裝配規(guī)劃方法
裝配體作為實現(xiàn)產(chǎn)品功能的載體，零部件可能由不同的企業(yè)設計，零部件和產(chǎn)品可能在不同的裝配工廠完成裝配過程，因此需要設計團隊的協(xié)同工作和決策以保證裝配質量和降低裝配成本。計算機和網(wǎng)絡技術的快速發(fā)展縮短了異地人員在時間和空間上的距離，為實時的“人－機－人”協(xié)同裝配工作提供了可能。
Wisconsin-Madison大學[31]提出網(wǎng)絡環(huán)境下的電子化裝配（e-Assembly），探討在Internet/Intranet上利用3D模型進行協(xié)同虛擬裝配和拆卸的方法論和工具，擬實現(xiàn)的關鍵技術包括3D交互可視化、協(xié)同裝配/拆卸/維護/回收等。目前已開發(fā)了Motive3D系統(tǒng)，利用Synthesizer模塊可以交互/自動進行產(chǎn)品的裝配建模和規(guī)劃，Visualizer模塊為用戶在Web平臺上提供裝配序列規(guī)劃結果的可視化仿真，但缺少交互修改、調整功能。在ATS項目[32]實施中，為了向異地的開發(fā)人員展示裝配設計和裝配規(guī)劃結果，嘗試利用VRML作為可視化工具，一方面供設計團隊瀏覽零部件設計，另外將裝配模型用文本編輯軟件進行編輯，生成裝配序列的VRML仿真文件，供異地的設計團隊實時進行評價和提出修改意見。但手工編輯文件不但花費的時間長達一周，而且每次設計修改后都必須重新編輯；同時，仿真文件僅具有瀏覽功能，不能進行交互修改。
Web環(huán)境下的協(xié)同裝配規(guī)劃方法[33]采用協(xié)同工作環(huán)境下的裝配建模、裝配規(guī)劃任務分配和裝配序列合成等技術，通過對復雜產(chǎn)品裝配規(guī)劃問題的分解，即降低了單機規(guī)劃工作模式的復雜度，又便于集中不同地域多專家的裝配知識和經(jīng)驗進行裝配規(guī)劃方案的協(xié)同決策。面向協(xié)同廣義裝配[34]通過確定裝配子任務編碼方法、裝配人員評價指數(shù)和制定協(xié)同裝配協(xié)議，以VRML為產(chǎn)品模型載體實現(xiàn)協(xié)同裝配系統(tǒng)。在裝配知識和規(guī)則的支撐下，支持局域網(wǎng)內多用戶實施產(chǎn)品預裝配、驗證零部件可裝配性，相關的裝配人員能夠協(xié)同討論裝配方案。Web環(huán)境下3D交互裝配可視化仿真結構是一個符合開放技術標準的可視化裝配系統(tǒng)[35]，它基于VRML-Java實現(xiàn)裝配場景的動態(tài)生成、裝配控制、碰撞檢測以及裝配過程的動畫回放等功能，目前完成了基于“堆疊”思路的裝配驗證方式。但該系統(tǒng)屬于單用戶系統(tǒng)，不能支持多用戶的實時協(xié)同裝配工作。
5結論與展望
CAAP的研究在理論上取得了一定的成果，在工業(yè)界也得到了一定的應用，但相對而言還很少，這說明該技術距離工業(yè)實用還存在較大差距。裝配規(guī)劃是一個經(jīng)驗和知識密集型的工作，同時又與具體行業(yè)和產(chǎn)品有緊密的關系。經(jīng)典裝配規(guī)劃方法的精確推理在保證序列的幾何可行性方面具有優(yōu)勢，而軟計算技術能夠將人的模糊知識融入規(guī)劃過程中，使得結果具有更好的工藝可行性，兩者的適當結合將有利于模仿人類裝配專家的實際裝配規(guī)劃過程，從而得到合理的裝配方案。
跨地域、跨國家的網(wǎng)絡化、協(xié)同化產(chǎn)品設計和制造新模式的形成使產(chǎn)品裝配成為一個需要協(xié)同工作和決策的問題。隨著虛擬現(xiàn)實技術和網(wǎng)絡技術的進一步發(fā)展，建立基于網(wǎng)絡的協(xié)同裝配決策平臺和虛擬環(huán)境，支持異地多人員協(xié)同裝配方案決策將是新形勢下裝配規(guī)劃研究的新趨勢。
參考文獻
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[3]牛新文,丁漢,熊有倫.計算機輔助裝配順序規(guī)劃研究綜述[J].中國機械工程,2001,12(12):1440~1443.
關鍵詞：計算機應用; 裝配規(guī)劃; 綜述; 虛擬現(xiàn)實; 軟計算; 協(xié)同裝配
裝配是產(chǎn)品生命周期的重要環(huán)節(jié)，是實現(xiàn)產(chǎn)品功能的主要過程。畢業(yè)論文 裝配成本占產(chǎn)品制造成本40%～50%，裝配自動化一直是制造自動化中的瓶頸問題。裝配規(guī)劃是在給定產(chǎn)品與相關制造資源的完整描述前提下，得到產(chǎn)品詳細的裝配方案的過程，對指導產(chǎn)品可裝配性設計、提高產(chǎn)品裝配質量和降低裝配成本具有重要意義。產(chǎn)品的裝配規(guī)劃通常需要得到零部件的裝配序列、裝配路徑、使用的工裝夾具和裝配時間等內容[1]~[3]。
較早的傳統(tǒng)裝配規(guī)劃采用人工方式，工藝人員根據(jù)設計圖紙和技術文檔，通過分析產(chǎn)品裝配圖中零件的幾何形狀和位置關系，必要時再和設計人員進行討論，進一步明確設計者的真正意圖，利用自己的經(jīng)驗和知識規(guī)劃出產(chǎn)品的裝配方案。這種方法工作量大、效率低，且難于保證裝配方案的經(jīng)濟性。
隨著計算機集成制造CIMS 和并行工程CE技術的發(fā)展和應用，一方面對裝配相關的設計技術提出了計算機化的要求，以提高和產(chǎn)品開發(fā)過程中其他環(huán)節(jié)的集成化程度。另一方面要求裝配方案的優(yōu)化以降低成本和縮短規(guī)劃時間以加快產(chǎn)品開發(fā)進程。受“需求牽引”和“技術推動”兩方面的影響，80 年代初，出現(xiàn)了對計算機輔助裝配規(guī)劃(Computer Aided Assembly Planning，CAAP)技術的研究。到目前為止，CAAP 經(jīng)歷了幾個不同的發(fā)展階段，出現(xiàn)了4 種代表性的方法，按照出現(xiàn)的時間順序及方法的特點，筆者將其歸結為經(jīng)典裝配規(guī)劃方法、虛擬裝配規(guī)劃方法、裝配規(guī)劃軟計算方法和協(xié)同裝配規(guī)劃方法。
1 經(jīng)典裝配規(guī)劃方法
早期CAAP 的研究側重于裝配序列的規(guī)劃，以產(chǎn)品CAD 裝配模型為基礎，碩士論文 一般采用幾何推理的方法，通過產(chǎn)品裝配建模、裝配序列推理和表達以及裝配序列評價和選擇為產(chǎn)品面向裝配的設計和裝配工藝規(guī)劃提供指導和支持，其過程通常如圖1 所示。
1.1產(chǎn)品裝配建模
產(chǎn)品裝配模型是裝配規(guī)劃的基礎，為裝配規(guī)劃提供裝配體和零部件的相關信息。常用的裝配信息表達模型可分為圖模型和矩陣模型。法國學者Bourjauct 提出了聯(lián)系圖模型[4]，將零件之間的物理接觸關系定義為聯(lián)系即裝配關系，圖中的節(jié)點對應零件，邊表示所連接的零件間至少有一種裝配關系。關系模型[5]進一步區(qū)分了零件之間的接觸關系和聯(lián)接關系，圖中包含3 種實體類型：零件、接觸和聯(lián)接，邊表達了實體間的關系。產(chǎn)品等級裝配模型[6]將裝配體看成具有層次結構性，即裝配體可以分解為子裝配體，子裝配體又可分解為下級子裝配體和零件的集合，以此表達產(chǎn)品的裝配組成。
矩陣比圖易于計算機表達和實現(xiàn)。Dini 和Santochi[7]利用干涉矩陣、接觸矩陣和連接矩陣表達產(chǎn)品，干涉矩陣描述了零部件間沿坐標軸方向裝配時相互間的干涉情況，接觸矩陣描述了零部件間的物理接觸狀態(tài)，連接矩陣描述了零部件間的連接類型。為減少矩陣的數(shù)量，Huang[8]等把6個干涉矩陣合并為一個拆卸矩陣，集成的表達零部件間沿坐標軸方向的干涉情況。
1.2裝配序列推理和表達
基于聯(lián)系圖模型，Bourjauct 采用人機交互“問答式”方法獲取裝配優(yōu)先約束關系[4]，醫(yī)學論文 隨后De Fazio 和Whitney[9]，Baldwin[10]等人的工作進一步較少了需要由用戶回答問題的數(shù)量，然后通過對裝配優(yōu)約束關系進行推理得到聯(lián)絡建立優(yōu)先關系的層次模型表達產(chǎn)品的裝配序列。
“割集”法是基于拆卸策略的裝配規(guī)劃中通常采用的圖論算法。Homem de Mell 和Sanderson[5]通過對產(chǎn)品聯(lián)接圖進行縮并，利用“割集”算法對聯(lián)接圖進行循環(huán)分解，生成所有可能的子裝配體，直到不可再分。并提出了裝配序列的AND/OR 圖表達方法，圖中的節(jié)點對應裝配過程中的子裝配體或零件，超弧表達將子裝配體或零件聯(lián)接在一起形成更大子裝配體的裝配操作。因為“割集”算法的計算復雜性為O(3N) (N為零件個數(shù))，因此，對于復雜產(chǎn)品的裝配順序規(guī)劃存在指數(shù)爆炸問題，這是難以讓人接受的。
1.3裝配序列評價和選擇
裝配序列的選擇對裝配線設計、裝配成本、裝配設備選擇有很大影響，職稱論文 而評價是選擇的基礎。裝配序列的評價可分為定性和定量兩方面因素[11]~[13]，定性因素主要考慮的有裝配方向換向的頻度、子裝配體的穩(wěn)定性和安全性、裝配操作任務間的并行性、子裝配體的結合性和模塊性、緊固件的裝配、零件的聚合等。定量因素主要考慮的有整個裝配時間 (包括子裝配體的操作時間、運輸時間等 )、整個裝配成本 (包括勞動成本、夾緊和加工成本 )、產(chǎn)品在裝配中再定位的次數(shù)、夾具的數(shù)目、操作者的數(shù)目、機器人手爪的數(shù)目、工作臺的數(shù)目等。
更多的經(jīng)典裝配規(guī)劃方法研究文獻可以參見Texas A&M 大學Wolter 教授的“Assembly Planning Bibliography”[14]，其中收集了自1980年起近15 年經(jīng)典裝配規(guī)劃方法的相關研究。經(jīng)典方法一般表達出全部的序列解空間，這使它可能從中找出最優(yōu)的裝配序列，但隨著產(chǎn)品中零件數(shù)量的增加，解空間的組合爆炸給序列的存儲、選優(yōu)帶來極大困難；且序列的幾何推理方法不易融入人類的裝配知識，難免產(chǎn)生眾多幾何可行但工藝不可行的序列結果。
2虛擬裝配規(guī)劃方法
虛擬現(xiàn)實技術為裝配規(guī)劃的“人－機”協(xié)同工作提供了契機。虛擬裝配是指由操作者通過數(shù)據(jù)手套和三維立體顯示設備直接三維操作虛擬零部件來模擬裝配/拆卸過程，無需產(chǎn)品或支撐過程的物理實現(xiàn)，通過分析、先驗模型、可視化和數(shù)據(jù)表達等手段，利用計算機工具來安排或輔助與裝配有關的工程決策[15]。虛擬裝配過程中，人機可以充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，即人通過直覺/裝配經(jīng)驗和知識決定產(chǎn)品的裝配過程，但不能精確地判斷當前所有可能裝配的零件，也不太可能準確判定裝配某一零件后裝配體的穩(wěn)定性等因素，而通過一定算法和規(guī)則實現(xiàn)的機器智能剛好彌補人的不足。虛擬裝配方法得到的不僅僅是零件的順序，還可以包括零件路徑、裝配工具、夾具和工作臺等信息。圖2 為虛擬裝配規(guī)劃的工作步驟。
國外虛擬裝配規(guī)劃的研究以沉浸式虛擬裝配環(huán)境VADE[16]， [17](Virtual Assembly DesignEnvironment)為代表，英語論文 通過建立一個裝配規(guī)劃和評價的虛擬環(huán)境來探索運用虛擬現(xiàn)實技術進行設計、制造的潛在技術可能性，為機械系統(tǒng)裝配體的規(guī)劃、評價和驗證提供支持。在虛擬環(huán)境中，利用提取并導入的CAD 系統(tǒng)產(chǎn)生的裝配約束信息引導裝配過程；通過引入了質量、慣性和加速度等物理屬性，基于物理特性進行裝配建模，逼真地模擬真實裝配環(huán)境；支持雙手的靈活裝配和操作；記錄虛擬裝配過程中產(chǎn)生的掃體積和路徑信息并可進行編輯；建立了工具/零件/人相互作用模型，支持裝配工具在虛擬裝配環(huán)境中的運用。
國內管強等[18]將虛擬現(xiàn)實技術與面向裝配設計的理論相結合，建立了一個虛擬環(huán)境下的面
向裝配設計系統(tǒng)（VirDFA）。萬華根等[19]建立了一個具有多通道界面的虛擬設計與虛擬裝配系統(tǒng)（VDVAS），通過直接三維操作和語音命令方便地對零件進行交互拆裝以建立零件的裝配順序和裝配路徑等裝配信息。在面向過程與歷史的虛擬設計與裝配環(huán)境（VIRDAS）中，張樹有等[20]通過識別裝配關系進行裝配運動的導航，實現(xiàn)虛擬拆卸/裝配順序規(guī)劃、虛擬裝配分析。從集成的觀點出發(fā)，姚珺等[21]提出面向產(chǎn)品設計全過程的虛擬裝配體系結構，從方案設計、結構設計和裝配工藝設計3 個層次上分階段地對產(chǎn)品可裝配性進行分析與評價。田豐等[22]提出一個面向虛擬裝配的三維交互平臺（VAT），簡化了虛擬裝配應用系統(tǒng)的構造，便于應用的快速生成。
應用虛擬現(xiàn)實環(huán)境開展裝配規(guī)劃，提供了一種新的思路和工具。但是，虛擬環(huán)境的構建需要較大資金的軟硬件投入，另外，虛擬現(xiàn)實技術本身（如圖形的高速刷新）及其相關硬件技術（如力觸覺設備）的不成熟使得虛擬裝配的研究仍處于探索階段。
3 裝配規(guī)劃軟計算方法
1994 年，Zadeh 教授將模糊邏輯與智能技術結合起來，提出了軟計算方法（soft computing）[23]。軟計算以模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡和概率推理為基礎，不追求問題的精確解，以近似性和不確定性為主要特征，所得到的是精確或不精確問題的近似解。為避免組合爆炸同時又能得到較優(yōu)的裝配規(guī)劃方案，近來，基于建模、表達和尋優(yōu)一體化的裝配規(guī)劃軟計算方法得到廣泛關注。
3.1 裝配規(guī)劃神經(jīng)網(wǎng)絡方法
神經(jīng)網(wǎng)絡是模擬人類形象思維的一種人工智能方法，它是由大量神經(jīng)元廣泛互連而成的復雜網(wǎng)絡系統(tǒng)，留學生論文 單一神經(jīng)元可以有許多輸入、輸出，神經(jīng)元之間的相互作用通過連接的權值體現(xiàn)，神經(jīng)元的輸出是其輸入的函數(shù)。若將優(yōu)化計算問題的目標函數(shù)與網(wǎng)絡某種狀態(tài)函數(shù)(通常稱網(wǎng)絡能量函數(shù))對應起來，網(wǎng)絡動態(tài)向能量函數(shù)極小值方向移動的過程就可視作優(yōu)化問題的求解過程，穩(wěn)態(tài)點則是優(yōu)化問題的局部或全局最優(yōu)解。
轉貼于 Hong 和Cho[24]用于機器人裝配順序優(yōu)化的Hopfiled 神經(jīng)網(wǎng)絡中，考慮裝配約束、子裝配體穩(wěn)定性和裝配方向改變等因素建立網(wǎng)絡的能量方程，基于優(yōu)先約束推理和專家系統(tǒng)提供的裝配成本驅動網(wǎng)絡的進化方程得到優(yōu)化的序列。但由于神經(jīng)網(wǎng)絡缺乏全局搜索能力，計算結果顯示，該方法容易產(chǎn)生不優(yōu)化的裝配順序，且常常只能得到一個局部最優(yōu)的裝配序列。另外，參數(shù)選擇和初始條件對網(wǎng)絡的靈敏度影響大；神經(jīng)網(wǎng)絡在應用前須進行訓練，而訓練時要由專家提供較多可行的順序作為樣本。而樣本可能是針對某種類型的產(chǎn)品，對其它類型的產(chǎn)品則不一定適用，該方法的應用范圍窄。
3.2 裝配規(guī)劃模擬退火算法
模擬退火算法源于固體退火思想，將一個優(yōu)化問題比擬成一個熱力學系統(tǒng)，將目標函數(shù)比擬為系統(tǒng)的能量，將優(yōu)化求解過程比擬成系統(tǒng)逐步降溫以達到最低能量狀態(tài)的退火過程，通過模擬固體的退火過程獲得優(yōu)化問題的全局最優(yōu)解。
Saeid 等[25]利用模擬退火算法進行裝配序列規(guī)劃時，根據(jù)產(chǎn)品裝配模型獲得裝配優(yōu)先關系，將裝配過程總裝配時間和重定向次數(shù)運用多屬性應用理論組合成單一目標函數(shù)，作為裝配序列優(yōu)化的評價函數(shù)。Hong 和Cho[26]將裝配約束和裝配過程的成本映射為裝配序列能量函數(shù)，利用模擬退火算法使裝配序列能量函數(shù)擾動地逐步減小，經(jīng)過多次迭代，直到能量函數(shù)不再變化為止，最后得到具有最小裝配成本的裝配序列。作者將該方法應用到一個電子繼電器裝配體上，并將其性能與利用神經(jīng)網(wǎng)絡[24]的裝配規(guī)劃方法進行了比較，結果顯示基于模擬退火的裝配序列優(yōu)化方法可以產(chǎn)生較好的裝配序列并且在運算時間上優(yōu)于人工神經(jīng)網(wǎng)絡方法。
模擬退火算法具有較強的局部搜索能力，并能使搜索過程避免陷入局部最優(yōu)，但模擬退火算法對整個搜索空間的狀況了解不多，不能使搜索過程進入最有希望的搜索區(qū)域，從而使得算法的運算效率不高。
3.3 裝配規(guī)劃遺傳算法
在眾多軟計算方法中，遺傳算法得到了眾多研究者的重視。工作總結 遺傳算法是模仿生物自然選擇和遺傳機制的隨機搜索算法，它將問題的可能解組成種群，將每一個可能的解看作種群的個體，從一組隨機給定的初始種群開始，持續(xù)在整個種群空間內隨機搜索，按照一定的評估策略即適應度函數(shù)對每一個體進行評價，不斷通過復制、交叉、變異等遺傳算子的作用，使種群在適應度函數(shù)的約束下不斷進化，算法終止時得到最優(yōu)/次最優(yōu)的問題解。圖3 為裝配規(guī)劃遺傳算法的一般流程。
裝配規(guī)劃遺傳算法的研究重點集中于設計裝配序列的基因編碼方式以包含更多的裝配過程信息、設計基因操作的形式和改進遺傳算法的局部搜索能力上。Lazzerini 等[27]的分段編碼遺傳算法中，將染色體分為3 段編碼，第1 段表示參與裝配的零件編號，第2 段表示零件的可行裝配方向，第3 段表示裝配工具，從而使染色體包含了部分工藝信息。為了提高算法的性能，文中將裝配體分解為子裝配體進行裝配，減少了參加裝配序列規(guī)劃的零件數(shù)目；Guan 等[28]采用基因團編碼方式，一個基因團表達一個零件的裝配操作，由被裝配零件號裝配元、裝配工具裝配元、裝配方向裝配元和裝配類型裝配元組成。在擴大采樣空間選擇下一代種群的基礎上，通過交叉和多層次變異實現(xiàn)裝配序列并行優(yōu)化。廖小云和陳湘鳳[29]在裝配序列規(guī)劃遺傳算法中設計了復制、交叉、變異、剪貼和斷連5 種遺傳算子尋找裝配序列優(yōu)化解。在Smith 等[30]的增強型遺傳算法中，選擇下一代個體并不完全依靠適應度，而是先把一定數(shù)量較優(yōu)的個體復制到下一代，將適應度低但幾何可行的序列用于繼續(xù)產(chǎn)生序列，直到滿足下一代種群中序列個數(shù)的需求，從而使算法能跳出局部最優(yōu)點，在全局范圍內搜索最優(yōu)解。
理論上，找到全局最優(yōu)裝配序列要求參加演化計算的種群規(guī)模要足夠大，迭代次數(shù)要無限
多，但在計算資源和時間限制下是達不到要求的。因此，遺傳算法求解裝配規(guī)劃問題的效率和結果依賴于初始種群規(guī)模及其質量、遺傳算子及其操作概率等因素。
4 協(xié)同裝配規(guī)劃方法
裝配體作為實現(xiàn)產(chǎn)品功能的載體，零部件可能由不同的企業(yè)設計，零部件和產(chǎn)品可能在不同的裝配工廠完成裝配過程，因此需要設計團隊的協(xié)同工作和決策以保證裝配質量和降低裝配成本。計算機和網(wǎng)絡技術的快速發(fā)展縮短了異地人員在時間和空間上的距離，為實時的“人－機－人”協(xié)同裝配工作提供了可能。
Wisconsin-Madison 大學[31]提出網(wǎng)絡環(huán)境下的電子化裝配（ e-Assembly ），探討在Internet/Intranet 上利用3D 模型進行協(xié)同虛擬裝配和拆卸的方法論和工具，擬實現(xiàn)的關鍵技術包括3D 交互可視化、協(xié)同裝配/拆卸/維護/回收等。目前已開發(fā)了Motive3D 系統(tǒng)，利用Synthesizer模塊可以交互/自動進行產(chǎn)品的裝配建模和規(guī)劃，Visualizer 模塊為用戶在Web 平臺上提供裝配序列規(guī)劃結果的可視化仿真，但缺少交互修改、調整功能。在ATS 項目[32]實施中，為了向異地的開發(fā)人員展示裝配設計和裝配規(guī)劃結果，嘗試利用VRML 作為可視化工具，一方面供設計團隊瀏覽零部件設計，另外將裝配模型用文本編輯軟件進行編輯，生成裝配序列的VRML 仿真文件，供異地的設計團隊實時進行評價和提出修改意見。但手工編輯文件不但花費的時間長達一周，而且每次設計修改后都必須重新編輯；同時，仿真文件僅具有瀏覽功能，不能進行交互修改。
Web 環(huán)境下的協(xié)同裝配規(guī)劃方法[33]采用協(xié)同工作環(huán)境下的裝配建模、裝配規(guī)劃任務分配和裝配序列合成等技術，通過對復雜產(chǎn)品裝配規(guī)劃問題的分解，即降低了單機規(guī)劃工作模式的復雜度，又便于集中不同地域多專家的裝配知識和經(jīng)驗進行裝配規(guī)劃方案的協(xié)同決策。面向協(xié)同廣義裝配[34]通過確定裝配子任務編碼方法、裝配人員評價指數(shù)和制定協(xié)同裝配協(xié)議，以VRML 為產(chǎn)品模型載體實現(xiàn)協(xié)同裝配系統(tǒng)。在裝配知識和規(guī)則的支撐下，支持局域網(wǎng)內多用戶實施產(chǎn)品預裝配、驗證零部件可裝配性，相關的裝配人員能夠協(xié)同討論裝配方案。Web 環(huán)境下3D 交互裝配可視化仿真結構是一個符合開放技術標準的可視化裝配系統(tǒng)[35]，它基于VRML-Java 實現(xiàn)裝配場景的動態(tài)生成、裝配控制、碰撞檢測以及裝配過程的動畫回放等功能，目前完成了基于“堆疊”思路的裝配驗證方式。但該系統(tǒng)屬于單用戶系統(tǒng)，不能支持多用戶的實時協(xié)同裝配工作。
5 結論與展望
CAAP 的研究在理論上取得了一定的成果，在工業(yè)界也得到了一定的應用，但相對而言還很少，這說明該技術距離工業(yè)實用還存在較大差距。裝配規(guī)劃是一個經(jīng)驗和知識密集型的工作，同時又與具體行業(yè)和產(chǎn)品有緊密的關系。經(jīng)典裝配規(guī)劃方法的精確推理在保證序列的幾何可行性方面具有優(yōu)勢，而軟計算技術能夠將人的模糊知識融入規(guī)劃過程中，使得結果具有更好的工藝可行性，兩者的適當結合將有利于模仿人類裝配專家的實際裝配規(guī)劃過程，從而得到合理的裝配方案。
跨地域、跨國家的網(wǎng)絡化、協(xié)同化產(chǎn)品設計和制造新模式的形成使產(chǎn)品裝配成為一個需要協(xié)同工作和決策的問題。隨著虛擬現(xiàn)實技術和網(wǎng)絡技術的進一步發(fā)展，建立基于網(wǎng)絡的協(xié)同裝配決策平臺和虛擬環(huán)境，支持異地多人員協(xié)同裝配方案決策將是新形勢下裝配規(guī)劃研究的新趨勢。 參考文獻
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