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基于JAVA的零件装配序列评价

  摘 要

  机械零件装配序列的好坏对产品的质量有很大的影响,因此对机械零件装配序列进行合理的评价是可以有效保证产品质量的。首先分析影响机械零件装配序列的各种因素,在此基础上来建立装配序列评价指标体系,通过灰关联理论与专家估测法和权重概念相结合,提出基于灰色系统理论的机械零件装配序列评价方法,并通过例子进行验。最后介绍Java语言和MySql数据库的应用,通过swing对界面进行设计,连接MySql数据库获取数据显示在界面当中,并对数据进行增、删、改,实现专家评估、标准数据查询和灰关联评价的功能。

  关键词:装配序列;评价指标体系;灰关联理论;Java; Swing;MySql;

  1 引 言 机械产品是由诸多的零件装配而成的,每一种产品都会有许多不同的装配序列,不同的零件装配序列会有各自的优势,如产品的质量,装配的效率,装配的成本,操作的难易程度等方面。据统计,在产品的生产制造过程中,产品的装配费用约占30%-50%,装配的工时占总工时的40%-60%。合理的装配序列对产品的装配效率和成本有直接的影响,为了能从众多可行的装配序列中获得综合条件最优的装配序列,需要构建一个合理、有效的评价方法来对机械零件装配序列进行评价。目前,已有很多学者在装配序列评价系统做了研究工作,探索出了多种评价的方法,如王后红的基于模糊数学的装配序列评价方法,刘英等人的模糊综合评价法,殷晨波等人从装配作业时间的角度对装配序列进行评价。而灰色系统理论在装配序列评价系统的研究中还比较少见。 灰色系统理论是一门基于数学理论的系统工程学科,着重研究“小样本,贫信息”不确定性问题和“外延明确,内涵不明确”的对象,是根据社会,经济,生态等系统的行为特征数据,寻找不同系统变量之间或某些系统变量自身的数学关系和变化规律。

  Java作为一门应用十分广泛的编程语言,具有简单、面向对象、平台独立、性能优异等特点。Swing中封装了许多图形界面组件,并且不依赖于本地平台的图形界面,可以开发出很美观的图形界面程序。与数据库连接方面,Java通过JDBC可以非常方便的操作各种主流的数据库。

  2 装配序列评价 2.1影响机电产品装配的主要因素

  进行产品装配的过程中,影响因素众多,从产品本身考虑要有好的装配质量;从经济方面考虑,要控制成本和检验的费用,还要有一定的生产效率;还可以从环保的角度和装配工人的感受考虑,随着社会的发展,全世界都越来越重视环境的保护,人们对工作环境的要求也越来越高。所以从以上几个方面考虑可以将影响因素分为装配质量、装配效率、装配经济性、环境属性和宜人性等五大类指标。其中装配质量指标可分为装配精度、零件加工精度、装配基准、……;装配效率指标可分为装配时间、准备时间、自动化程度、……;装配经济性指标可分为设备费用、检验费用、防护费用、……;环境属性指标分为噪声污染、碳排放量、气体污染、……;宜人性指标可分为劳动强度、操作方便性、作业空间尺寸、……;

  2.2装配序列评价指标体系

  通过对影响产品装配的主要因素的分析,可以将评价指标体系分为两级;如图1所示:

  图2.1 装配序列评价指标体系

  2.3装配序列评价方法

  在进行装配序列评价的过程时,装配序列评价指标体系涉及到了众多评价指标和因素。在这些指标和因素中,有的是定性的,有的是定量的,也有的信息不够完整。所以装配序列评价过程存在着随机性和不确定性,不能采用传统的经典数学方法来处理这个过程。灰色系统理论着重研究“小样本,贫信息”的不确定性问题,灰色关联分析方法是灰色系统理论所依托的分析体系,是一种分析系统中各种因素关联程度的方法,是对系统动态过程发展态势的量化比较分析的方法。它提供了解决不确定性问题的合理、有效的方法。所以本文将运用灰色关联分析理论对装配序列进行评价。此外,装配评价指标体系中有的评价指标现在还没有对应的相关标准,而且各项评价指标在不同的产品的装配序列评价中的影响程度也不同,或者企业所重视的方面不同;为了保证装配序列评价结果的科学性和准确性,还将专家估测法和权重的概念引入产品装配序列评价中。2.3.1 确定评价数列

  确定装配序列评价序列的时候,不能把所有有影响的因素都考虑进去,而是要根据因素的主次关系来进行选择,要优先考虑对产品的装配过程影响较大的主要因素,依次进行选取。把所有的因素都考虑进去反而忽视了主要因素的影响,评价结果不准确。 根据装配评价指标体系中的指标结合企业生产的实际情况,收集评价数据,确定可行的评价序列的数量,设有m个可行的评价序列,n个评价指标,则可得,i = 1,2,…,m。

  2.3.2 确定参考数列

  参考数列是一个比较理想的比较标准,一般的方法是选取评价数列中的最优值来作为参考数列。但在装配序列评价指标体系中,有众多的指标和因素,有的是有其对应的标准值,有的没有对应的标准值;有的标准值不是具体的数字,而是文字描述或者图表,所以引入专家估测法对标准值是文字描述或图表的指标和因素进行改造,使其符合灰关联分析所要求的参考数列,即为。

  专家估测法的具体计算过程如下:先由每位专家分别给标准值为非数字的评价指标赋予一个正数(i = 1,2,…,k,k表示专家的总人数);从中获得该评价指标的最大值以及最小值,根据最大值与最小值的差值,合理的选取正整数P,通过公式,将专家所给的参考值分为P组,组距为Z,然后将参考值由小到大分配到其大小符合的组里;最后根据各组中参考值的分配情况,计算出参考值在每组中频数或者频率,选取参考值的频数或频率最大的那组中的参考值作为改造的参考数列中的值。2.3.3 初值化处理 对指标数据序列用关联算子进行无量纲化,本文采用的无量纲化方法是初值化处理。初值化处理的方法是根据通式对参考数列和评价数列中的各个指标进行初值化处理。依次求出和,i = 1,2,…,m;t = 1,2,…,n;和即为新的参考数列和评价数列。

  2.3.4 求解关联系数

  依据关联系数的计算公式:,t=1,2,…,n;式中的为分辨系数,在(0,1)内取值,越小,关联系数的差异越大,区分能力越强,一般取0.5。计算每个评价序列与参考序列对应的评价指标的绝对差值。即,t = 1,2,…,n ; i = 1,2,…,m;确定各评价指标的最大值和最小值,即和;

  2.3.5 确定权重

  权重是一个相对的概念,是针对某一指标而言的。某一指标的权重指该指标在整体评价中的相对重要程度。对于现实情况,没有重点的评价就不算是客观的评价。在装配序列评价的众多评价指标中,每个指标对于产品的装配序列评价的重要性各不相同,通过各评价指标权重的确定,可以体现某些评价指标在该产品装配序列评价中的重要性,使获得的评价结果更加的科学,更符合现实中的装配情况。

  权重的确定方法有很多种,如层次分析法,排序法,专家估测法等等。本文中将采用的是专家估测法来确定权重,并对其进行归一化处理。即,从而得到各个评价指标的权重,t = 1,2,…,n。

  2.3.6 求最大关联度

  根据前面算出的权重和关联系数通过公式可以求得评价序列和参考序列之间的关联度。

  算出各个评价序列和参考序列之间的关联度之后,对所有的关联度进行大小的比较,从中选出关联度最大的。其所对应的评价序列就是最佳的产品装配序列。

  3 软件系统设计概要

  基于Swing开发图形用户界面,获取MySql数据库中所建好的表中数据,将数据在界面上做出显示。实现零件装配序列添加、修改、删除等操作,实现灰关联评价、专家评估、标准数据查询等功能。

  3.1 系统开发环境

  3.2 系统功能模块

  3.2.1数据库操作

  3.3 swing图形用户界面设计

  3.3.1 Java与Swing介绍

  Java是一门可以撰写跨平台应用软件的面向对象的程序设计语言,是一门非常纯粹的面向对象编程语言。它吸收了C++语言的许多优点,又剔除了C++里难以理解的多继承和指针等概念,因此Java具有功能强大和简单易用的特征。Java崇尚的开源、自由等精神,吸引了全世界无数的优秀程序员。目前已广泛的应用于电子商务、银行、证券等系统。

  Swing是一个用于开发Java应用程序用户界面的开发工具包。它是以AWT为基础构建的。相较于AWT,Swing有着更多的图形界面组件,可以开发出更加美观的图形界面程序,并且几乎所有组件都采用纯Java实现,所以无需考虑低层平台是否支持该组件,能在各种平台上保持相同的界面外观。

  Swing按组件的功能来分,可分为以下几类:

  1、顶级容器:JFrame、JApplet、JDialog和JWindow。

  2、中间容器:JPanel、JScrollPane、JSplitPane和JToolBar等。

  3、特殊容器:JLayeredPane、JRootPane和JInternalFrame等。

  4、基本组件:实现人机交互的组件,如JButton、、JMenu和JComboBox等。

  5、不可编辑信息的显示组件:向用户显示不可编辑信息的组件,如JLabel、JProgressBar和JToolTip等。

  6、可编辑信息的显示组件:向用户显示能被编辑的格式化信息的组件,如JTable、JTextArea和JTextField等。

  7、特殊对话框组件:可以直接产生特殊对话框的组件,如JColorChoosor和JFileChooser等。

  在界面组件的布局方面,Swing沿用了AWT的布局管理器,所有的容器都有默认的布局管理器。通过这些布局管理器可以使容器以多种方式对组件进行布局,使界面更加美观,清晰。

  常用的布局管理器有以下几类:

  FlowLayout布局管理器:默认情况下,组件按默认的水平间隔和垂直间隔从左向右排列所有组件,遇到边界就折回下一行。

  BorderLayout布局管理器:将容器分为EAST、SOUTH、WEST、NORTH、CENTER这五大区域,可指定组件放置的区域,但同一区域只能显示后放入的组件。

  GridLayout布局管理器:讲容器分割成所设定的网格,每个网格所占区域相同。组件默认从左向右,从上向下依次添加到每个网格。

  GridBagLayout布局管理器:功能最强但也最复杂的布局管理器,与GridLayout不同的是一个组件可以跨越一个或多个网格,还可设置网格大小不同。

  在图形用户界面的设计中,为了使图形用户界面能够接受到用户的操作,需给各个组件加上事件处理机制,让其相应用户的各种操作。

  3.3.2 登陆界面

  登录界面 装配序列评价系统

  图片 用户名:

  图片 密 码:

  登录 取消

  图3.1 登录界面

  3.3.3 主要界面

  工具栏

  可行的装配序列

  装配序列标签页

  装配序列 标准数据

  关联度计算结果

  最优装配序列

  图3.2 系统主要界面

  3.4 数据库技术

  MySql数据库是非常受欢迎的开源SQL数据库管理系统,是一个快速的、多线程、多用户和健壮的数据库服务器。虽然与其他大型的数据库相比,MySql有其不足之处,但其以体积小、速度快、总体拥有成本低,特别是开源这一特点,受到一般的个人使用者和中小型企业的欢迎。

  最基本的MySql是没有图形化管理工具的,只有命令行管理工具,这也是MySql的一大特点。它有着强大的sql语句并且非常方便进行移植,所以并不太需要有图形化的管理工具。

  3.4.1 装配序列表

  在装配序列表中,主要存放的是与装配序列评价相关的数据,其中包括权重值、参考序列和一些可行的评价序列

  3.4.2 标准数据表

  在标准数据表中,主要存放装配评价指标中有标准的值的数据,在本文的装配评价指标中有标准值的是环境属性。在环境属性中有包含了噪声污染、空气污染、水污染等污染指标。

  如噪声污染表: 表3.4 单位:dB

  序号 列名 数据类型 长度 主键 允许空值 备注

  1 序号 int 2 是 否 编号

  2 环境类别 int 2 是 环境功能区

  3 昼间 int 4 是 时间段

  4 夜间 int 4 是 时间段

  其中环境类别分为:疗养区、高级住宅区;居住、文教机关;商业、工业混杂区;工业区;城市交通干线、河道、铁路等。

  4 软件系统详细设计

  4.1 系统总体描述

  装配序列评价系统主要根据企业生产实际情况和连接数据库的基本操作以及标准数据查询来实现产品装配序列的评价,选出最优的装配序列

  系统运行的总体流程图如下所示:

  手动操作

  程序启动 装配序列评价系统 显示评价结果

  数据库数据

  图4.1 总体流程图

  4.2 系统登录模块

  系统登录模块实现的功能为用户输入用户名和密码,其对用户名和密码进行验证,若输入都正确,登录页面消失,显示系统主界面,等待进一步用户操作;否则提示错误,请求再次输入。登录模块流程图如下所示:

  启动 用户名、密码 判断 显示系统主界面

  用户名或密码 用户名

  错误 密码正确

  图4.2 登录流程图

  4.3 添加模块

  添加模块利用菜单项的事件触发实现,用户可以为主界面的装配序列表的末尾添加一个装配序列并且同步到数据库表中。该模块流程图如下所示:

  添 加 添加界面 输入数据 确认添加 SQL命令

  图4.3 添加模块流程图 表格更新

  结 论

  经过一段时间的学习和研发,基于Java的零件装配序列评价系统基本开发完成。所实现的功能基本符合课题的要求,能够实现装配序列的添加、修改、删除等操作,实现灰关联评价、专家评估、标准数据查询等功能。Swing框架对于系统界面的设计虽然略显单调,但也能满足用户的基本需求。

  本次毕业设计的学习,使我对Java这门语言有了更深的了解,特别是在Swing框架这方面。我真正的了解到了一个软件系统的界面是怎么被构建起来的,虽然相比于那些大型的软件,我所做到的还是比较基础的部分,但任何一个大型的界面都是由一个个基础部分所组成的,这对于今后的学习奠定了坚实的基础。同时,我也在设计的过程中遇到了很多的问题,软件到目前也是有着很多的不足,这些都需要进一步地进行改善。


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