Abstract Maintenance makes machine life long more and gets no loss about a chain reaction on part broken. Repair a part that has high complex and is important. It need engineer experience to decide its maintenance process plan. For turbine blade maintenance style that has various type and a small quantity. Different broken feature have different maintenance process in the maintenance process planning stage. This thesis creates a system for this property maintenance on the process planning system on the Maintenance of turbine blades. Analyzing blade broken feature and classifying the feature to bring up a case-based reasoning and fuzzy set operation that usually see in expert systems. It uses case-based databases to save engineer experiences and analysis to decide critical maintenance process factors. The critical factors can help find out similarity case and modulate a newer case. It needs to create a proto-type system for these purposes. The first, classifying turbine blades broken feature and coding the repair process for different maintenances. The second, using fuzzy set language to determine case¡¦s similarity and finding out algorithm. Integrating product data management system and the system. The research uses a company as case study to test and verify the proto-type system.

abstract: A process plan is an instruction set for the manufacture of parts generated from detailed design drawings or CAD models. While these plans are highly detailed about machines, tools, fixtures and operation parameters; tolerances typically show up in less formal manner in such plans, if at all. It is not uncommon to see only dimensional plus/minus values on rough sketches accompanying the instructions. On the other hand, design drawings use standard GD&T (Geometrical Dimensioning and tolerancing) symbols with datums and DRFs (Datum Reference Frames) clearly specified. This is not to say that process planners do not consider tolerances; they are implied by way of choices of fixtures, tools, machines, and operations. When converting design tolerances to the manufacturing datum flow, process planners do tolerance charting, that is based on operation sequence but the resulting plans cannot be audited for conformance to design specification. In this thesis, I will present a framework for explicating the GD&T schema implied by machining process plans. The first step is to derive the DRFs from the fixturing method in each set-up. Then basic dimensions for the features to be machined in each set up are determined with respect to the extracted DRF. Using shop data for the machines and operations involved, the range of possible geometric variations are estimated for each type of tolerances (form, size, orientation, and position). The sequence of manufacturing operations determines the datum flow chain. Once we have a formal manufacturing GD&T schema, we can analyze and compare it to tolerance specifications from design using the T-map math model. Since the model is based on the manufacturing process plan, it is called resulting T-map or m-map. Then the process plan can be validated by adjusting parameters so that the m-map lies within the T-map created for the design drawing. How the m-map is created to be compared with the T-map is the focus of this research. / Dissertation/Thesis / Masters Thesis Mechanical Engineering 2015

Yes / In advanced manufacturing systems, the production of complex and highly customisable products requires the preparation of many different product specifications and associated manufacturing process plans. The creation of these plans involves the search for the production resources (e.g. robots, machine tools, inspection devices) that are needed to implement the product specifications and how to orchestrate them. We present a model-based approach to the automatic generation of manufacturing process plans from the models of the target products and available resources. The modelling language is based on labelled transition systems, which are useful to represent sequences of operations that can be executed in parallel by multiple production resources. Some preliminary experimental results demonstrate the feasibility of the presented approach. / This conference paper will be released for public view at the end of the publisher embargo on 19 May 2025.

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Ce travail contribue à développer des méthodes de résolution associées à la méthode de simulation MMP (Model of Manufactured Part) développée par F.Vignat et F.Villeneuve. Le MMP est un modèle générique 3D des défauts géométriques engendrés sur les pièces fabriquées par un processus de fabrication donné. Ce modèle permet de générer un ensemble de pièces virtuellement fabriquées incluant les incertitudes de fabrication et permet par conséquent de mener l'analyse de tolérances fonctionnelles. Les méthodes de résolution développées autour du MMP permettent aux ingénieurs de fabrication d'évaluer une gamme de fabrication candidate du point de vue géométrique. Le développement des méthodes de résolution s'est effectué selon 2 axes. Le premier axe consiste à développer des méthodes pour la recherche du pire des cas (WCTA). La première approche de cet axe utilise des méthodes d'optimisation (SQP pour Sequential Quadratic Programming et GA pour les algorithmes génétiques) basées sur la recherche du pire des cas. La recherche du pire des cas consiste en un algorithme d'optimisation multicouche comportant deux boucles principales. La deuxième approche de cet axe consiste à faire une adaptation de la méthode du torseur des petits déplacements avec intervalle (modèle Jacobien Torseur développé au Canada) à la méthode MMP. Le deuxième axe concerne les méthodes stochastiques permettant une simulation de production d'un ensemble de pièces et l'analyse des résultats d'un point de vue statistique. La méthode stochastique est basée sur une méthode de tirage aléatoire sous contraintes. Les différentes approches sont finalement comparées entre elles.

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L'environnement manufacturier moderne est face à un bouleversement de paradigmes nécessitant plus de changeabilité au niveau physique et logique. Un système manufacturier Changeable est défini comme un système de production ayant les capacités de faciliter les changements adéquats, permettant d'ajuster ses structures et ses processus en réponse aux différents besoins. Dans ce contexte, les systèmes manufacturiers doivent se doter d’un très haut niveau de reconfigurabilité, qui est considérée comme l’un des facteurs majeurs du concept de changeabilité. En effet, dans la vision de l'Usine du Futur, la reconfigurabilité est essentielle pour s'adapter efficacement à la complexité croissante des environnements manufacturiers. Elle assure une adaptation rapide, efficace et facile de ces systèmes tout en étant réactif, robuste et économiquement compétitif. L’objectif est de répondre aux nouvelles contraintes internes et externes telles que la globalisation, la variété des produits, la personnalisation de masse ou le raccourcissement des délais. À travers cette thèse, nous étudions la problématique de conception des systèmes manufacturiers reconfigurables (Reconfigurable Manufacturing System – RMS). L’objectif consiste à concevoir des systèmes réactifs en se basant sur leurs capacités en matière de reconfigurabilité. Nous avons étudié ce problème sur trois niveaux : (i) le niveau des composantes, relatif aux modules des machines reconfigurables, (ii) le niveau des machines et leurs interactions, ainsi que l’impact de ces interactions sur le système et (iii) le niveau de l'atelier, composé de l'ensemble des machines reconfigurables. Nous avons développé pour chaque niveau, des indicateurs de performance afin d’assurer les meilleures performances du système conçu, tels que l’indicateur de modularité, l’indicateur de flexibilité, l’indicateur de robustesse et l’effort d'évolution d'un système reconfigurable. Pour l'ensemble des problèmes étudiés, nous avons développé des modèles d’optimisation multicritère, résolus à travers des heuristiques ou des métaheuristiques multicritères (comme le recuit simulé multicritère (AMOSA) et les algorithmes génétiques multicritère (NSGA-II)). De nombreuses expériences numériques et analyses ont été réalisées afin de démontrer l’applicabilité de nos approches / The modern manufacturing environment is facing a paradigm shift that require more changeability at physical and logical levels. A Changeable Manufacturing System is defined as a production system that has the ability to facilitate the right changes, allowing the adjustment of its structures and processes in response to the different needs. In this context, manufacturing systems must have a very high level of reconfigurability, which is considered to be one of the major enablers of changeability. From the perspective of the “Factory of the future”, the reconfigurability is essential to effectively adapt to the ever-increasing complexity of manufacturing environments. It allows a rapid, efficient and easy adaptation of these systems while being responsive, robust and economically competitive. The objective is to respond to new internal and external constraints in terms of globalization, variety of products, mass customization, and shorter lead times. Through this thesis, we study the problem of design of reconfigurable manufacturing systems (RMS) that meets these requirements. The goal is to design responsive systems based on their key features of reconfigurability. We have studied the RMS design problem on three levels: (i) the level of the components, relating to the modules of the reconfigurable machines, (ii) the machine level and their interactions, as well as the impact of these interactions on the system and (iii) the workshop level composed of all the reconfigurable machines. We have developed for each level, performance indicators to ensure a better responsiveness and a high performance of the designed system, like the modularity index, the flexibility index, the robustness index and the layout evolution effort of a reconfigurable system. For each of the studied problems, we developed multicriteria optimization models, solved through heuristics or multicriteria metaheuristics (such as archived multi-objective simulated annealing (AMOSA) and multi-objective genetic algorithms (NSGA-II)). Numerous numerical experiments and analyzes have been performed to demonstrate the applicability of our approaches

L'étude présente les méthodes pour identifier et simuler les défauts de fabrication tridimensionnels. Les méthodologies ont été élaborées sur la base des travaux antérieurs, tels que la méthode de simulation MMP (Model of Manufactured Part) présentée par F. Villeneuve et F. Vignat, associée à la méthode de la double mesure présentée par S. Tichadou.Dans cette thèse, la première méthode proposée, basée sur la méthode des petits déplacements (TPD) est présentée et permet l'identification des défauts de fabrication. Cette méthode permet de distinguer les défauts d'usinage et les défauts de positionnement d'un lot de pièces au cours d’un processus de fabrication. Les résultats obtenus dans cette méthode représentent les dispersions géométriques des pièces usinées. En outre, une méthode d’analyse modale de défauts a été réalisée pour analyser les défauts de forme d'une pièce mesurée sur une MMT avec un nombre restreint de points de mesure (10 points sur chaque surface usinée). Les résultats montrent que les modes des défauts de forme sont obtenus correctement (bombé, ondulation, vrillage, etc.)En raison de l'importance du rôle du défaut de positionnement dans la qualité d'un produit en cours de fabrication, ensuite deux indicateurs simples ont été proposés pour évaluer la qualité globale d’un montage de fixation de pièces.Par ailleurs, un modèle permettant de simuler les défauts de positionnement d'une pièce fixée sur un mandrin à trois mors a été développé. Le modèle final de simulation est une combinaison de trois méthodes: plan d’expérience, simulation par éléments finis, et simulation de Monte Carlo. Pour la méthode des plans d’expérience, trois facteurs, qui sont supposés être les plus importants dans les défauts de positionnement, sont utilisés dans le modèle. Les résultats obtenus à partir des simulations sont exprimés sous forme de distributions et de paramètres statistiques caractéristiques. Ceux-ci sont ensuite utilisés pour effectuer les simulations en appliquant la méthode de Monte Carlo.Enfin, un modèle global est proposé, pour simuler la gamme de fabrication d’une pièce fraisée. Ce modèle permet de vérifier la gamme choisie avec des tolérances fonctionnelles de la pièce imposée. De plus, cette méthode permet de vérifier une gamme de fabrication en garantissant les tolérances fonctionnelles imposées ou une utilisation inverse qui permet de déterminer les tolérances garantissant un nombre de pièces usinées hors des zones de tolérance. / The research presents methodologies to identify and simulate manufacturing defects in three-dimension. The methodologies have been developed based on the previous works, such as the MMP (Model of Manufactured Part) simulation method presented by F. Villeneuve and F. Vignat, and the double measurement method is presented by S. Tichadou.In this thesis, the first proposed method based on the Small Displacement Torsor (SDT) concept is presented for identification of manufacturing defects. This method allows distinguishing the machining defects and positioning defects of a batch of parts during a process plan. The results obtained in this method represent geometric dimension errors of machined parts. In addition, we applied the parameterization method, which is usually used to analyze form defects of a part measured on a CMM with hundreds of measurement points, to complete the analysis of the form defects with a restricted number of measurement points (10 points on each machined surface). Even though this number appears to be low, the modes of the form defects are almost obtained (comber, undulation, twist, etc).Because of the important role of the positioning defect in the quality of a product during manufacturing, we then propose two simple indicators for evaluating the global quality of a fixture.Furthermore, we developed a model for simulating positioning defects of a workpiece fixed on a three-jaw chuck. The model is a combination of three methods: design of experiments, finite element simulation, and Monte Carlo simulation. Three factors, which are assumed to be the most important in positioning defects, are used in this model. Based on the simulated results, the influences of these factors are estimated. The results obtained from simulations can be expressed by form of distributions or statistical parameters. These allow using simulation of tolerance analysis based on Monte Carlo simulation.Finally, a model is developed based on MMP for tolerance analysis. This model allows us to verify a given process plan with functional tolerances of the machined part by determination of a number of machined parts out of tolerance zones or determine functional tolerances of a batch of machined parts based on a given process plan (without functional tolerances) and a number of rejected parts per million.

[EN] Process planning, as a link between design and manufacturing, is a key function to ensuring that the characteristics of manufactured products meet customer needs. Multiple factors converge in the tasks of manufacturing process planning. When these factors are combined with the diversity of possible strategies and approaches, they form a particularly complex scenario. Moreover, the development of an environment increasingly competitive and globalized forces an increase of flexibility and agility of production systems. This has been especially critical in small and medium enterprises. In order to survive, these enterprises have had to improve their organization creating collaborative structures. Collaborative structures that take advantage of information and communication technologies, allowing overcome the difficulties caused by their location all over the world. An extreme case occurs in the virtual OKP (One-of-a-Kind Production) companies, in which the development of new products is the key process and it is subject to heavy demands of immediacy and diversity in terms of production. These demands can only be achieved through a close cooperation/collaboration between company partners. Taking as a starting point the above, this thesis makes a contribution in the field of collaborative process planning. For this, an ontological approach is proposed. This ontology gives support and consistency to the co-planning tools used in creating process plans, especially in decision-making related to the optimal and dynamics resource allocation. The first proposed ontology, the domain PPDRC (Product and Processes Development Resource Capabilities) ontology, is a generic ontology able to support any kind of process planning to be executed by intelligent agents in a collaborative context. Its generality is validated in this work, by means of its application to the process planning of the development process of products, processes and resources and its specialization, the MIRC (Manufacturing and Inspection Resource Capabilities) ontology, for machining and inspection process planning. The PPDRC ontology presents a number of particular characteristics, such as: social and agentive character of the resources involved in the process planning; the possibility for representing nonlinear process plans; the concept of resource capability based on its skills to perform a specific activity; or the fact that it has been built using concepts of foundational ontologies, facilitating the interoperability with other ontologies. The ontology is particularly effective for the establishment and validation of process plans based on the capabilities of the resources involved, allowing to maintain the information and knowledge about the capabilities of these resources. A knowledge that is enriched by inference from the data, predicates and rules that are part of the ontology. On the other hand, the MIRC ontology is a proposal that has all the characteristics of PPDRC ontology and pays special attention to preparation activities of the resources, because they largely determine their capability to implement operation activities (machining and inspection). This is a characteristic that differentiates it from others, considering that preparation activities are critical to the correct selection and allocation of resources that should be considered during the validation of these process plans. The thesis has been written on the basis of two articles that describe the aforementioned ontologies (PPDRC and MIRC) and they present two separate case studies which demonstrate their validity and scope. To facilitate the reading, this document contains some additional chapters. These additional chapters relate the general approach and the basis of the work, and discuss the results and future works. / [ES] La planificación de procesos, como nexo de unión entre el diseño y la fabricación, es un elemento clave para asegurar que las características de los productos fabricados satisfacen las necesidades del cliente. En las tareas de planificación del proceso de fabricación confluyen múltiples factores que, al conjugarse con la diversidad de estrategias y enfoques posibles, configuran un escenario particularmente complejo. Por otra parte, la evolución de un entorno cada vez más competitivo y globalizado ha obligado a aumentar la flexibilidad y agilidad de los sistemas productivos. Esto ha sido especialmente crítico en las pequeñas y medianas empresas que para sobrevivir han tenido que organizarse creando estructuras de colaboración. Estructuras colaborativas que aprovechan las tecnologías de información y comunicación, y permiten salvar las dificultades originadas por la deslocalización. Un caso extremo se presenta en las empresas de tipo OKP (One-of-a-Kind Production) virtual, en las que el desarrollo de nuevos productos es el proceso clave y está sujeto a grandes exigencias de inmediatez y diversidad de producción, que solo pueden alcanzarse con una estrecha cooperación/colaboración entre los socios. Tomando como punto de partida lo anterior, esta tesis realiza una aportación en el ámbito de la planificación de procesos colaborativa. Para ello se propone una ontología que da soporte y consistencia a las herramientas de co-planificación empleadas en la creación de planes de proceso, especialmente en la toma de decisiones vinculadas con la asignación óptima y dinámica de los recursos. La ontología propuesta en primer lugar, ontología de dominio PPDRC (Product and Processes Development Resource Capabilities), es una ontología genérica capaz de soportar cualquier tipo de planificación de proceso que sea ejecutada por agentes inteligentes en un contexto colaborativo. Una generalidad que se valida en el trabajo, con su aplicación a la planificación del propio proceso de desarrollo de productos, procesos y recursos, y con la especialización de la misma, ontología MIRC (Manufacturing and Inspection Resource Capabilities), para la planificación de los procesos de mecanizado e inspección. La ontología PPDRC presenta toda una serie de características singulares, como: el carácter social y agentivo de los recursos implicados en la planificación; la posibilidad de representar planes de proceso no lineales; el concepto de capacidad de recurso basado en sus habilidades para la realización de actividades; o la utilización de conceptos presentes en ontologías de base, que facilitan su interoperabilidad con otras ontologías. La ontología se muestra especialmente eficaz para el establecimiento y validación de planes de proceso en base a las capacidades de los recursos, al permitir mantener la información y conocimiento sobre sus capacidades. Un conocimiento que se enriquece por inferencia a partir de los datos, predicados y reglas que forman parte de dicha ontología. Por su parte, la ontología MIRC es una propuesta que reúne todas las características de la ontología PPDRC y que presta una especial atención a las actividades de preparación realizadas sobre los recursos, pues éstas condicionan en gran medida sus capacidades para la ejecución de las actividades de tipo operación (mecanizado e inspección). Se trata de una característica que la diferencia de otras, al considerar que las actividades de preparación son claves para la correcta selección y asignación de los recursos y que deben considerarse durante la validación de estos planes de proceso. La tesis se ha redactado en base a dos artículos, en los que se describen las mencionadas ontologías (PPDRC y MIRC) y se presentan sendos casos de estudio que constatan su validez y muestran el alcance de las mismas. Para facilitar su seguimiento, contiene unos capítulos adicionales, en los que se relata el planteamiento general y / [CA] La planificació de processos, com a nexe d'unió entre el disseny i la fabricació, és un element clau per a assegurar que les característiques dels productes fabricats satisfan les necessitats del client. En les tasques de planificació del procés de fabricació conflueixen múltiples factors, que al conjugar-se amb la diversitat d'estratègies i enfocaments possibles configuren un escenari particularment complex. D'altra banda, l'evolució d'un entorn, cada vegada més competitiu i globalitzat ha obligat a augmentar la flexibilitat i agilitat dels sistemes productius. Açò ha sigut especialment crític en les xicotetes i mitjanes empreses, que per a poder sobreviure han hagut d'organitzar-se, creant estructures de col·laboració. Estructures de col·laboració que aprofiten les tecnologies d'informació i comunicació, i permeten salvar les dificultats originades per la deslocalització. Un cas extrem es presenta en les empreses de tipus OKP (One-of-a-Kind Production) virtual, en les que el desenrotllament de nous productes és el procés clau i està subjecte a grans exigències d'immediatesa i diversitat, que només poden aconseguir-se amb una estreta cooperació/col·laboració entre els socis. Prenent com a punt de partida l'anterior, esta tesi realitza una aportació en l'àmbit de la planificació de processos col·laborativa. Per a això es proposa una ontologia que dóna suport i consistència a les ferramentes de co-planificació empleades en la creació de plans de procés, especialment en la presa de decisions vinculades amb l'assignació òptima i dinàmica dels recursos. L'ontologia proposada en primer lloc, ontologia de domini PPDRC (Product and Processes Development Resource Capabilities), és una ontologia genèrica capaç de suportar qualsevol tipus de planificació de procés que siga executada per agents intel·ligents en un context col·laboratiu. Una generalitat que es valida en el treball, amb la seua aplicació a la planificació del propi procés de desenrotllament de productes, processos i recursos i amb l'especialització de la mateixa, ontologia MIRC (Manufacturing and Inspection Resource Capabilities), per a la planificació dels processos de mecanitzat i inspecció. L'ontologia PPDRC presenta tota una sèrie de característiques singulars, com: el caràcter social i agentiu dels recursos implicats en la planificació; la possibilitat de representar plans de procés no lineals; el concepte de capacitat de recurs basat en les seues habilitats per a la realització de activitats; o la utilització de conceptes presents en ontologies de base, que facilita la seua interoperabilitat amb altres ontologies. L'ontologia es mostra especialment eficaç per a l'establiment i validació de plans de procés basant-se en les capacitats dels recursos, al permetre mantenir la informació i coneixement sobre les seues capacitats. Un coneixement que s'enriqueix per inferència a partir de les dades, predicats i regles que formen part de la dita ontologia. Per la seua banda, l'ontologia MIRC és una proposta que reuneix totes les característiques de l'ontologia PPDRC i que presta una especial atenció a les activitats de preparació realitzades sobre els recursos, perquè estes condicionen en gran manera les seues capacitats per a l'execució de les activitats d'operació (mecanitzat i inspecció). Es tracta d'una característica que la diferència d'altres, al considerar que les activitats de preparació són claus per a la correcta selecció i assignació dels recursos i que han de considerar-se durant la validació d'estos plans de procés. La tesi s'ha redactat basant-se en dos articles, en les que es descriuen les mencionades ontologies (PPDRC i MIRC) i es presenten sengles casos d'estudi que constaten la seua validesa i mostren l'abast de les mateixes. Per a facilitar el seu seguiment, conté uns capítols addicionals, en els que es relata el plantejament general i les bases del treball, i es disc / Solano García, L. (2015). Definición de una ontología integrada de procesos y recursos, para el desarrollo colaborativo de planes de proceso [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/58266