Research of Forming the Product’s Construction using Constituent Parts ; Gaminio konstrukcijos sudarymo naudojant sudedamąsias dalis tyrimas

Linas Burneika

Sujets

• Constituent country
• Mechanical engineering

Informations

• Publié par: vilnius_gediminas_technical_university
• Publié le: 01 janvier 2010
• Nombre de lectures: 34
• Langue: English
• Poids de l'ouvrage: 2 Mo

Extrait

VILNIUS GEDIMINAS TECHNICAL UNIVERSITY
Linas BURNEIKA
RESEARCH OF FORMING
THE PRODUCT‟S CONSTRUCTION
USING CONSTITUENT PARTS

DOCTORAL DISSERTATION
TECHNOLOGICAL SCIENCES,
MECHANICAL ENGINEERING (09T)


Vilnius 2010 Doctoral dissertation was prepared at Vilnius Gediminas Technical University in
2005–2009 year.

Scientific supervisor

Prof Dr Habil Andrejus Henrikas MARCINKEVIČIUS (Vilnius Gediminas
Technical University, Technical Sciences, Mechanical Engineering – 09T).






















http://leidykla.vgtu.lt
VGTU leidyklos TECHNIKA 1713-M mokslo literatūros knyga







ISBN 978-9955-28-532-8
© Vilniaus Gedimino technikos universitetas, 2010
© Burneika, L., 2010
[e-mail]


VILNIAUS GEDIMINO TECHNIKOS UNIVERSITETAS
Linas BURNEIKA
GAMINIO KONSTRUKCIJOS SUDARYMO
NAUDOJANT SUDEDAMĄSIAS DALIS
TYRIMAS

DAKTARO DISERTACIJA
TECHNOLOGIJOS MOKSLAI,
MECHANIKOS INŽINERIJA (09T)


Vilnius 2010

Disertacija rengta 2005–2009 metais Vilniaus Gedimino technikos universitete.

Mokslinis vadovas

Prof. habil. dr. Andrejus Henrikas MARCINKEVIČIUS (Vilniaus Gedimino
technikos universitetas, technologijos mokslai, mechanikos inžinerija – 09T).


Abstract
In modern business of machine manufacturing, there is a growing tendency
towards design of custom tailored products. The construction of the product
usually is changed during the customization according to the requirements of the
customer. The examples of such products are refrigerators, metal and wood
processing machines, elevators, escalators, hoisting cranes, trucks, etc.
Customizable products of this type are more expensive than mass or batch
produced ones, but they are much less expensive than one-off or small batch
production.
The product configuration methods are used for creating construction
variants. These methods contain two main phases: initially a set of all available
variants of product construction are modeled, later a specific product variant is
selected with respect to the customer‟s criteria. This set of all product variants is
further called the product configuration model. If there is no such construction
variant that meets customer‟s requirements in the product configuration model
created in advance, then the new variant has to be designed and included into the
configuration model.
The aim of this work is to develop the method for defining variants of
product‟s construction. Using this method, new variants of product construction
model should be created faster and easier, being composed from the constituent
parts, their properties, and constraints defining relations of the parts. Following
tasks were accomplished in this work: to analyze the existing product
configuration methods and selected commercial configurators, to develop the
method of product configuration model representation and formalization, to
propose the means of practical implementation, to develop the prototype and
conduct experiments on selected products.
In the first chapter analysis of related technical literature and comparison of
selected commercial configurators are presented, issues and tasks are
determined. These issues are addressed in the second chapter, where
representation of product configuration model is designed, based on prototype
cloning and class taxonomy approaches. The final chapter is dedicated for
research of the proposed method for defining variants of product‟s construction.
The results are summarized in general conclusions.
The work is written in English, consists of 3 chapters, the list of references,
and appendix. The results of the thesis were announced in 4 conferences, 4
scientific papers were published. Two of them are referred by Thomson ISI Web
of Science, one paper – by Thomson ISI Proceedings, and one paper is published
in Lithuanian periodical scientific publication.
V
Reziumė
Užsakovams pritaikytų gaminių projektavimo procesas šiuo metu yra
paplitęs mašinų gamyboje ir kitose pramonės šakose. Šio proceso metu gaminio
konstrukcija keičiama atsižvelgiant į užsakovo poreikius. Tokie gaminiai yra
metalo ir medžio apdirbimo staklės, liftai, eskalatoriai, kranai, sunkvežimiai ir
pan. Nors pritaikytas pagal poreikius gaminys yra brangesnis už serijiniu būdu
padarytus gaminius, tačiau jis žymiai pigesnis už vienetinius gaminius.
Mašinų ir įrenginių konstrukcijos projektams sudaryti iš sudedamųjų dalių
yra naudojami gaminio konfigūravimo metodai. Šių metodų pagrindinis
trūkumas yra tas, kad papildyti gaminio konfigūravimo modelį yra sudėtinga.
Kuriant naujus gaminių konstrukcijų variantus yra naudojamos tik modelyje
esančios sudedamosios dalys, bet nenumatomas būdas kurti naują konstrukcijos
projektą iš labiausiai panašios modelyje esančios gaminio konstrukcijos.
Nepakankamai įvertinama, kad gaminio konfigūravimo modelis dažnai
keičiamas ir tobulinamas. Taip pat reikalinga galimybė gaminio konfigūravimo
modelyje kurti naujas sudedamąsias dalis, plečiant gaminių pasiūlą ir atsiradus
naujiems užsakovų poreikiams.
Šio darbo tikslas – sukurti gaminio konstrukcijos variantų sudarymo ir
parinkimo metodą, kurį taikant būtų greičiau ir lengviau kuriami nauji gaminio
konstrukcijos modelio variantai naudojant sudedamąsias dalis, jų savybes ir
galimų ryšių tarp sudedamųjų dalių ribojimus. Siekiant tikslo, buvo sprendžiami
šie uždaviniai: ištirti esamus gaminio konfigūravimo metodus ir pasirinktas
komercines konfigūravimo sistemas, pasiūlyti gaminio konfigūravimo modelio
vaizdavimo ir formalizavimo metodą, pasiūlyti šio metodo įgyvendinimo būdą,
sudaryti sistemos prototipą ir atlikti jos bandymus.
Pirmame skyriuje pateikiami mokslinės literatūros ir pasirinktų komercinių
konfigūravimo sistemų analizės ir palyginimo rezultatai. Atsižvelgiant į
nustatytas problemas buvo iškelti uždaviniai. Šie uždaviniai sprendžiami
antrame skyriuje, kuriame aprašytas siūlomas gaminio konfigūravimo modelis,
grindžiamas klasių taksonomija ir naujų gaminių variantų kūrimu kopijuojant
prototipus. Baigiamasis skyrius skirtas pasiūlyto gaminio konstrukcijos variantų
sudarymo metodo tyrimams. Darbo rezultatai pateikiami galutinėse išvadose.
Darbas parašytas anglų kalba, jį sudaro 3 skyriai, literatūros sąrašas ir
priedas. Disertacijos rezultatai paskelbti 4 konferencijose ir 4 moksliniuose
straipsniuose. Du straipsniai išspausdinti leidiniuose, įtrauktuose į Thomson ISI
Web of Science sąrašą, vienas straipsnis – leidinyje įtrauktame į Thomson ISI
Proceedings, ir vienas straipsnis išspausdintas Lietuvos periodiniame leidinyje.
VI
Abbreviations
AJAX – Asynchronous JavaScript and XML
API – Application programming interface
BDD – Binary Decision Diagram
BOM – Bill of materials
CAD – Computer Aided Design
CBR – Case-based reasoning
CLP(FD) – Constraint Logic Programming over Finite Domains
CNC – Computer Numeric Control
CRM – Customer Relationship Management
CSP – Constraint Satisfaction Problem
ERP – Enterprise Resource Planning system
ETO – Engineer-to-order business process
FOL – First order logic
JIT – Just-in-time strategy of inventory management
LA – Theory of linear arithmetic over integer and real numbers
MTO – Manufacturing-to-order business process
OWL – Ontology Web Language
PDM – Product Data Management system
PLM – t Lifecycle Management system
RDF – Resource Description Framework
SMT – Satisfiability Modulo Theory
XML – Extensible Markup Language


VII

VIII


Contents
INTRODUCTION ................................................................................................ 1
Problem of the research .................... 1
Relevance of the work ...................... 3
Research object . 3
Aim of the work ................................................................................................ 3
Tasks of the research ........................ 3
Methodology of the research ............ 4
Scientific novelty .............................. 4
Practical value ................................................................................................... 4
Presented for defense ........................ 5
Scope of the scientific work ............. 5
Approbation of the results ................................................................................ 5
1. ANALYSIS OF PRODUCT CONFIGURATION METHODS AND
SYSTEMS ........................................ 7
1.1. Background .............................................................. 7
1.2. The approaches for solving product configuration problem .................. 13
1.3. Knowledge representation of the product configurations ...................... 19
IX
1.4. Analysis of existing commercial product configurators ........................ 25
1.5. The benefits of using product configuration systems ............................ 34
1.6. Requirements of small and me