（机械制造及其自动化专业论文）基于bs架构的工艺资源管理模型及应用.pdf

武汉理工大学硕士学位论文 摘要 机械制造工艺资源是产品加工过程中重要的技术资料，是企业设计工艺规 程、制定生产计划、控制产品制造等阶段的重要信息依据建立基于w e b 的机 械制造工艺资源管理系统的指导思想是利用计算机网络来对工艺资源进行管 理，实现工艺资源数据共享，使企业在整个生产活动中都使用相对一致的工艺 资源，提高工艺数据准确率和一致性，适应计算机与网络技术在制造业中的应 用和发展 本文以湖北三环气门有限公司技术信息化预研项目为背景，针对工艺资源 信息管理系统的实际需求，提出了建立机械制造工艺资源的管理系统的体系结 构和具体的实施方案，探索了软件系统开发的关键技术，其主要成果如下： 1 在分析论述i n t e r n e t 技术的发展与对制造业信息化建设的推动作用、 c a p p 技术的发展概况与在先进制造模式中的作用以及c a p p 系统的设计方法和 在我国的应用现状的基础上，提出在集成式c a p p 环境下建立基于w e b 工艺资 源管理系统的意义，详细阐述建立工艺资源管理系统的技术原理和实施方法。 2 在分析工艺资源之问以及工艺资源管理系统与以c a d ，c a m ，c a p p ，p 蹦及 - i r p i i 的相互关系的基础之上，提出了工艺资源管理系统的功能要求和具体的 实施方案，使企业日益庞大的工艺资源数据得以有效地管理：t 艺资源管理系 统数据内容丰富，并符合国家标准，同时可不断丰富其内容，从而更加符合企 业的生产实际 3 提出了基于多层式思想的工艺资源管理系统的体系结构、功能模块及其 作用。建立起适合工艺资源系统需求的软、硬件环境。从工具化开发的角度完 成了工艺资源查询、增加、删除和修改等功能，整个系统操作简单方便，查找 效率高，查询过程直观 4 在工艺资源管理的系统实现方式上采用资源参数与实现程序分离的方 式，使系统基于网络数据库环境，信息共享程度高，并可实现用户权限管理， 以满足企业内不同用户的需求 5 在系统软件应用程序开发方面，利用面向对象的程序设计方法，实现程 序的合理、优化开发，使系统程序具有很强的维护性和扩充性：同时，使用户 在一个界面友好、直观、方便的环境中操作。 关键词：机械制造工艺资源管理计算机辅助工艺设计 a b s t r a c t 1 五e p r o c e s sr e s o u r c e so fm e c h a n i c a lm a n u f a c t u r i n gi s t h em o s ti m p o m m t t e c h n o l o g y i n f o r m a t i o nr e s o u r c e sf o rm e c h a n i c a l p r o c e s s i n e n t e r p r i s eo f m a n u f a c t u r i n g , i ta l s oi s 锄i m p o r t a n ti n f o r m a t i o nf o u n d a t i o nf o rp r o c e s sr e s o u r c e si n d e s i g n i n gp r o c e s sr e g u l a t i o n s ，c o n s t i t u t i n gp r o d u c es c h e m ea n dc o n t r o l l i n gp r o d u c e p r o d u c t t h eo b j e c to fd e v e l o p i n gp r o c e s sr e s o u r c e sm a n a g e m e n ts y s t e r nb a s e do n n e t w o r kt e c h n o l o g yi st os h a r ep r o c e s sr e s o u r c e si n f o r m a t i o na n do f i e fr e l a t i v e l v c o h e r e n tp r o c e s sg e s o u r c e s i t 锄i m p r o v ep r o c e s sd a t a sv e m c i t ya n dc o n s i s t e n c yi n w h o l ee n t e r p r i s e , a n da d a p tt oc o m p u t e ra n dn e t w o r k sa p p f i c a t i o na n dd e v e l o p m e n t i nm a n u f a c t u r i n g b e i n ga s s o c i a t e dw i t ht h ep r o j e c t “r e s e a r c ho np r o c e s sd e s i g na n dm a n a g e m e n t i n t e g r a t i o ns y s t e mb a s e do nw c bt e c h n o l o g y ”，w h i c hi sap r e - r e s e a r c hi t e mo ft r i - r i n g c o m p a n yi nh u b e ip r o v i n c e 1 h i sp a p e rp u tf o r w a r d - c o n f i g u r a t i o na n da l l i m p l e m e n t i n gs c h e m eo fp r o c e s sr e s o u r c e sm a n a g e m e n ts y s t e mf o rm e c h a n i c a l m a n u f s c t u r i n g , a n ds e a r c h e da f t e rt h ek e vt e c h n o l o g yo fs o f t w a r ed e v e l o p m e n t t h i s p a p e r sm a i nc o n c l u s i o n sa r ea sf o l l o w s ： 1 t h i sp a p e rp r e s e n t st h em e a n i n go fb u i l d 缸gd i s t r i b u t e dp r o c e s sm a n a g e m e n ti n i n t e g r a t i o nc a p 只p a n i c i l l 缸s e tf o r i l lt h et e c h n o l o g yp r i n c i p l ea n di m p l e m e n tm e t h o d o fp r o c e s sr e s o u r c e sm a n a g e m e n ts y s t e m o nt h eb a s i so fd i s c u s s i n gs o m eq u e s t i o n s s u c ha s d e v e l o p m e n to fi n t e r n e tt e c h n o l o g ya n di t se f f e c to l lm a n u f a c t u r i n g i n f o r m a t i o n , d e v e l o p m e n tg e n e r a ls i t u a t i o no fc a p pt e c h n 0 1 0 盼a n di t se f f e c to n a d v a n c e dm a n u f a c t u r et e c h n o l o b y , d e v i s em e a s u r ea n da p p l i c a t i o na c t u a l i t yo f ( 一p s y s t e mi no u rc o u n t r y 2 o nt h eb a s i so fa n a l y z i n gt h er e l a t i o n s h i po fp r o c e s sr e s o u r c e sa sw e l la st h e r e l a t i o n s h i p so f p r o c e s sr e s o m c e sm a n a g e m e n ts y s t e mw 油c a d 。c a m , c a p ep d m a n dm r p 皿t h i sp a p e rp u t sf o n v a r dt h ef u n c t i o nn e e da n dc o n c r e t ei m p l e m e n ts c h e m e 1 n b cp r o c e s sr e s m l r o 络m a n a g e m e n tc a nm a n a g et h ee n o r m o n si n c r e a s i n gp r o c e s s i l s o u r c c sd a mo fa ne n t e r p r i s e 。a n di th a sa b u n d a n tp r o c e s sr e s o u r c e sd a t at h a t a c c o r d i n gw i t hn a t i o n a ls t a n d a r d ：t h ep r o c e s sl s o u r c e sm a n a g e m e n tc o u l dc o n t i n u e t oe n r i c ht h ec o n t e n t sa n da d a p tt on f e d so fe n t e r p r i s e si nm a n u f a c t u r i n g 3 t h i sp a p e rp u t sf o r w a r dt h es y s t e ms t r u c t u r e , f u n c t i o nm o d u l e sa n de f f e c to f p r o c e s sl e s o n r sm a n a g e m e n ts y s t e mo nh a s i so fm u l t i l a y e ri d e a s a n di tp r e s e n t sa s u i t a b i cs o f t w a r ea n dh a r d w a r ee n v i r o n m e n tf o rp r o c e s si - e s o u r o 隧；m a n a g e m e n t s y s t e r n t h em a n a g e m e n ts y s t e mr e a l i z e dt h ef u n c t i o ns u c ha sq u e r y , a d 正d e l e t ea n d m o d i f i c a t i o nm a n i p u l a t i o na n ds oo n t h es y s t e mh a st h ea d v a n t a g eo fs i m p f i c i t ya n d c o n v e n i e n c ei nm a n i p u l a t i o n , h i 曲e f f i c i e n c yf o rl o o k u pa n dv i s u a lf o rq u c r yc o u r s e 幸a d o p t i n gt h em o d e so f 姗m c e sp a r a m e t e r ss e p a r a t ef r o m 删u l et o b o o s tu pa d a p t a b i l i t yo fi n f o r m a t i o ns y s t e m , o nb a s i so fc o n f i g u r a t i o no fp r o c e s s r e s o u r c e sm a n a g e m e n ts y s t e m t h ep r o c e s sr e s o n r 嘲m a n a g e m e n tb a s e do nn e t w o r k a n dd i s t r i b n t e dd a t a b a s ee n v i r o n m e n tt oa d v a n c et h ed e g r e eo fs h a r ec o m m u n i c a t i o n v i s i tc o n t r o la n df i tt ov a r i o u su s e i si n t h ee n t e r p r i s eo f m a n u f a c l u r i n g 5 i nt h ea p p l i c a t i o nd e v e l o p m e n to fs y s t e ms o f t w a r e , b a s e do no b j e c t - o r i e n t e d p r o c e d u r ed e s i g nm e t h o dt oi m p l e m e n tt h ea p p f i c a f i o nd e v e l o p m e n tw i t hr e 魄s o l la n d o p t i m i z e , t oa c c o m p l i s hm a i n t a i n i n ga n de x p a n d i n gt h es y s t e mp r o c e d u r e i nt h i s s y s t e m ，t h eu s e fc o u l dm a n i p u l a t ei na m i t y , v i s u a la n dc o n v e n i e n ti n t e r f a c e k e y w o r d s ：m e c h a n i c a l m a n u f a c r u r i n gp r o c e s s ，r e s o u r c e sm a n a g e m e n t , c a p p 武汉理工大学硕士学位论文 第一章绪论 2 0 世纪有许多重大科技成果，但任何一项技术对整个社会影响者没有信息 技术那么大在生产过程的物质流、能源流与信息流中，信息流是最活跃的，其 影响也是最大的。物质流与能源流在信息流指挥下运动近年来机械制造技术最 大的变化是信息处理、信息流动的变化。 计算机技术、数据库技术和网络通讯技术的迅速发展为信息的快速流动提 供了基础，在此基础上，“时间”成为市场竞争能力的重要指标，产品的更新换 代速度变得越来越快，在“优胜劣汰、适者生存”这个永恒不交的自然法则驱使 下，传统的制造业正经历着前所未有的变革。 在这种形势下，中央提出了。以信息化带动工业化，发挥后发优势，实现 社会生产力的跨越式发展”的战略。作为国民经济的基础的制造业也必须实现信 息化，如何围绕制造业和经济发展的需求，如何整合科技资源、如何加快信息技 术向传统产业渗透，成为“以信息化带动工业化”重点难点所在。 用信息技术改造传统制造业，用信息化带动工业化，实现技术的跨越式发 展成为制造业发展的必由之路。信息技术与制造业的融合是机械制造技术发展的 主要方向之一如何实现这些孤立系统之间的集成，己经成为一个日益突出并急 需解决的问题。 激烈的市场竞争也向我们提出了更高要求，传统的设计理念和设计模式都 需要从根本上进行转变。作为计算机技术在制造业自动化领域中的一项重要应用 的c a p p ( 计算机辅助工艺过程设计) 虽然经过二十余年的发展，但至今仍是计算 机辅助技术领域的发展相当滞后的一个领域，也是计算机集成制造系统乃至整个 制造业发展薄弱的一个环节这主要是因为长期以来，过分强调了c a p p 系统的 自动化，注重于开发适用某个特定企业的制造环境的特定的c a p p ，缺乏从整个 产品的角度去研究c a p p 的应用和集成问题；缺乏对计算机只是辅助工艺设计工 具的这一观念的认识和理解；缺乏对开发通用化的框架式c a p p 系统重要性的认 识。在这种形势下，我们提出。面向产品的c a p p 与工艺管理系统的研究和开发”， 通过构建一个开放性的、分层次的，面向产品的c a p p 应用框架，实现企业的工 艺信息共享及工艺设计与管理的一体化，帮助我们朝着更高应用水平的c a p p 软 件系统研究和开发迈出关键的一步 随着新世纪的来临和科学技术的迅速发展，人类社会正开始走向知识经济 的新时代。在人类走向知识经济时代的进程中，快速发展的科学技术必将对经济 与社会的发展产生深刻影响，也必将对制造业的发展带来重大的变化，并把制造 4 武汉理工大学硕士学位论文 业推进到一个崭新的发展阶段计算机和网络技术伴随集成制造、敏捷制造等先 进制造技术的出现，企业对信息集成的要求越来越强烈，计算机辅助工艺设计 ( c o m p u t e ra i d e dp r o c e s sp l a n ，c a p p ) 系统除了与计算机辅助设计( c o m p u t e r a i d e dd e s i g n ，c a d ) ，计算机辅助制造( c o m p u t e r - a i d e dm a n u f a c t u r i n g ，c a m ) 集成外，还能够与制造自动化、管理信息系统以及质量检测与控制系统集成，这 种集成是统一在工程数据库的集成。本章首先讨论制造业信息化发展状况、c a p p 在先进制造模式中的作用、以及工艺资源管理在c a p p 系统中的地位和作用，提 出本文的背景、研究意义及所需做的主要工作 1 1 制造业信息化的发展状况 制造业信息化主要包括经营管理信息化、设计信息化和制造信息化等方面。 其中，管理信息化是制造业企业信息化的重要组成部分：它的技术可以包括办公 自动化系统( o a ) 、管理信息系统( m i s ) ，制造工艺资源计划与企业资源计划 ( 躲p i i e r p ) 、全面质量管理( t 伽) 、项目管理( p m ) 、供应链管理( s 例) 、业务过 程重组( b p r ) 、决策支持系统( d s s ) 、动态企业建模( d 叫) 及电子商务( e c ) 等 制造业信息化随着信息技术的发展而不断向前进步，先后经历了计算机辅 助单元技术应用和计算机集成制造系统( c o m p u t e ri n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n g s y s t e m , c i 骼) 等技术的应用发展阶段。 在计算机辅助单元技术应用阶段，主要包括c a d c a p p c a m c a e ( 以下简称 “c a x ”) ，是企业信息化建设的基础。各个系统是在计算机技术发展的较低阶段 实施的，各个系统所解决的问题域有明确的范围，相互之间很难通信，由此形成 很多的信息。孤岛”这些孤立的系统在辅助人们解决特定领域的问题发挥过重 大的作用，但是随着制造业的发展，企业闻跨区域、跨时间、跨领域的合作化已 成为必然趋势，甚至同一企业的各部门之间也需要相互沟通，将各行业各系统联 接起来，达到信息共享是制造业所必须解决的问题。 计算机集成制造系统阶段，先后经历了小规模集成( 也就是对各项单元技 术的局部集成) 和大规模集成( 即对各项局部集成系统的再集成) 。它随着以 i n t e r n e t 为龙头的网络技术和数据库技术得以飞速发展，运用i n t r a n e t 技术构 筑信息共享平台，提高企业竞争力已经成为大势所趋i n t r a n e t 在企业信息发 布、产品设计与数据处理、数据库的应用以及企业员工、产品供应商和用户之间 的交流和协作等方面正在发挥越来越重要的作用。在此基础上，新的制造技术、 方法、战略的哲理呈出不穷，如精益生产、并行工程、智能制造、敏捷制造、虚 拟制造及绿色制造等，这些提法的共同特点是在运用当前的信息技术，探索一种 5 武汉理工大学硕士学位论文 具备敏捷性、动态性、柔性的集成化制造模式。协同技术也成为制造业信息化应 用的新热点，它对企业的资源管理、利用与整合，产品设计与制作，生产过程及 结果的控制，以及企业之间的深入沟通与合作，都将起到重要的作用。 总之，信息技术与制造技术的融合是机械制造技术发展的主要方向。制造 业信息化的目的是将信息技术、现代管理技术和传统的制造技术相结合并应用到 企业产品生命周期( l i f e - - c y c l e ) 全过程和企业运行管理的各个环节，降低生产和 管理成本，提高经济效益，使企业全生命周期各类活动中的人、经营管理、技术 业务以及其价值流、信息流、物流达到集成优化，进而改善企业的敏捷性、柔性、 强壮性，全方位提升企业在信息时代全球化市场中的竞争力 1 2c a p p 在制造业信息化中的作用 1 2 1c a p p 的发展应用概况 c a p p 是指计算机辅助工艺过程设计( c o m p u t e ra i d e dp r o c e s sp l a n i n g ) ， 通常用于辅助设计机械产品零件制造工艺过程并编制相应文档传统上的c a p p 是狭义的，它主要面向零件的机械加工工艺的设计，而且常常是车间一级的后 来逐步扩充到各种专业的工艺过程设计乃至工艺信息管理 c a p p 是连接c a d 与c a m 的桥梁，是许多先进制造系统的技术基础之一，是 企业信息化的重要组成部分，是实现产品设计与产品制造整个过程集成的关键性 环节之一，其研究开发工作一直在国内外蓬勃发展，而且逐渐引起越来越多的人 们的重视近年来。随着计算机集成制造系统( c o m p u t e ri n t e g r a t e d m a n u f a c t u r i n gs y s t e m ：c i m s ) ，智能制造系统( i n t e l l i g e n tm a n u f a c t u r i n g s y s t e m ：i m s ) 、并行工程( c o n c u r r e n te n g i n e e r i n g ：c e ) ，虚拟制造系统( v i r t u a l m a n u f a c t u r i n gs y s t e m ：v m s ) 、敏捷制造( a g i l em a n u f a c t u r i n g ：a m ) 等先进制 造系统的发展无论从广度上还是从深度上，都对c a p p 的发展提出了更新更高的 要求 在制造自动化领域内c a p p 技术的发展是最迟的世界上最早研究c a p p 的 国家是挪威，始于1 9 6 6 年，并于1 9 6 9 年正式推出世界上第一个c a p p 系统 a u t o p r o s ，1 9 7 3 年推出商品化a u t o p r o s 系统。美国是6 0 年代末7 0 年代初开始 研究c a p p 的，并于1 9 7 6 年由c a m - i 公司推出颇具影响力c a m - i sa u t o m a t e d p r o c e s sp l a n n i n g 系统，从6 0 年代末到9 0 年代初，先后出现了在设计方式上 不同的两类系统，即派生式系统和创成式系统。派生式系统( v a r i a n t ) 已从单纯 的检索式发展成为今天具有不同程度的修改、编辑和自动筛选功能的系统，融合 6 武汉理工大学硕士学位论文 了部分创成式的原则和方法。创成式( g e n e r a t i v e ) 系统的研究与开发始于7 0 年 代中期，而且很快得到普遍重视，被认为是有前途的方法。近年来，这两类系统 都在发展中不断改进提高和互相渗透，而且在传统软件技术( 如传统的过程性结 构和判定树、判定表等决策形式) 继续应用的情况下，从8 0 年代开始探索将人工 智能( a d 、专家系统技术等技术应用于c a p p 系统的研究和开发，研制成功了所 谓基于鲡识的创成式c a p p 系统或c 矗p p 专家系统。近年来，有人将人工神经元网 络技术，模糊推理以及基于实例等用于c a p p 系统之中，也有人提出了c a p p 系统 建造工具的思路，并进行了卓有成效的实践。还有人将传统派生法，传统创成法 与人工智能结合在一起，综合他们的优点，构造了所谓的混合式c a p p 系统目 前国内外已有许多上述各类系统的实例，一般是针对某类零件的专用c a p p 系统， 但迄今为止得到生产实际考验且令人满意的系统不多 在国内也出现了对集成c a p p 的研究，代表成果主要有清华同方c a p p 和开 目c a p p ，它们都已商品化，具有一定的实用性和开放性但在c a p p 本身的技术 应用方面缺乏先进技术( 如人工智能等) 的应用，缺乏可制造性评价以及特征建 模等的内容的研究，未能纳入整个c i m s 环境下综合考虑c a p p 系统的集成由于 c a p p 系统应用环境的动态性，再加上工艺设计过程中存在大量的非确定性，均导 致了c a p p 成为企业内实现设计制造一体化的主要。瓶颈”目前在企业应用中的 c a p p 系统主要存在以下几个问题 ( 1 ) 未提供与企业常用软件集成运行的支撑环境，不支持并行设计模式。传 统的c a p p 系统大多是基于一种串行反馈的设计模式，各设计阶段的设计工作是 相对独立的，前序设计对后序设计的要求了解较少，后序设计只是被动接受前序 设计的结果，这样就使得产品设计的效率变低，产品开发成本提高更为重要的一 点，传统的c a p p 系统较少考虑来自m r p 的生产订单、加工批量等生产计划管理资 源与制造资源的约束，因而在产品的生产周期、制造成本方面未能实现最优 ( 2 ) 进行工艺设计时，大多是面向固定制造资源环境的专用系统或预先假定 的静态企业资源信息或者认为可用资源是无限的，因而这样的c a p p 系统不能随 制造资源的状态变化而变化，如不能适应制造环境、设备故障、设备负荷及工具 短缺等的变化，设计出的工艺不具有实时性 ( 3 ) 系统学习能力低下，知识表达困难，自学能力差，知识库不能随着新技 术、新工艺的不断出现而自动更新 ( 4 ) 系统通用性比较差，缺乏柔性多数系统只能处理简单的、特定环境下的 某些零件 9 0 年代末，随着计算机技术、数据库技术、网络技术在企业中的深入应用， 特别随着c i m s 在企业中深入应用，以单个零件为研究对象的c a p p 系统己经不能 7 武汉理工大学硕士学位论文 满足于企业实际的工艺设计的需要，人们开始探索以整个产品为主体研究对象的 c a p p 系统，在这种情况下出现了面向产品的c a p p 系统，这种c a p p 系统是一个 以整个产品为主体应用对象，以产品的工艺数据为中心，集工艺过程设计、工艺 信息管理为一体的交互式计算机应用系统，并通过融合检索、修订、创成等多种 工艺决策技术以及人工智能技术和计算机系统集成技术，逐步实现工艺设计和管 理的现代化，并在应用中不断积累工艺设计人员的经验和知识，从而提高工艺人 员的工作效率。面向产品的c a p p 系统的研究和开发是目前c a p p 发展的一个新阶 段，它使得c a p p 系统的研究和开发不再停留在以某个零件为应用对象的层面上， 而是升华到了以整个产品为应用对象的更高层次上长期以来，c a p p 系统过分 强调对零件信息的获取，缺乏从整个产品的角度去研究c a p p 系统的应用和集成 问题对面向产品的c a p p 系统的研究必将大大促进c a p p 的研究和发展。 c a p p 技术正朝着更加实用、更加灵活、更加智能方向发展，它将在并行工 程思想指导下实现c d ，c p p c m 的全面集成，进一步发挥c a p p 在整个生产活动 中的信息中枢和功能调节作用，包括与产品设计实现双向的信息交换和传送；与 生产计划调度系统实现有效集成；与质量控制系统建立内在联系它将充分共享 工艺人员的工艺经验、工艺知识能够得到，充分利用标准( 典型) 工艺生成新的工 艺文件，并从根本上改变工艺过程设计的。个体”劳动与。手工”劳动性质，提 高工艺设计质量并为制定先进合理的工时定额、改善企业管理提供科学依据；同 时还可以逐步实现工艺过程设计的自动化及工艺过程的规范化、标准化与优化 i 2 2c a p p 在先进制造模式中的作甩 在现代制造企业中，工艺规程作为一种指导性技术文件对企业生产的正常 运转起着至关重要的作用，它的基本任务是将产品或零件的设计信息转换为加工 指令计算机辅助工艺设计是以计算机及其软件为辅助工具，帮助工艺设计人员 把零件的设计信息转换为加工指令的先进工艺设计手段，是连接c a d 与c a m 的纽 带与桥梁，是生产管理调度部门的信息来源之一c a p p 系统应具有以下功能： 产品零件信息描述与输入；检索标准工艺文件；选择加工路线；选择机床、刀具、 夹具、量具等；选择装卡方式和定位表面、优化选择切削用量、确定工时定额和 加工费用；确定工序尺寸和公差；确定毛坯类型；绘制工序图及编制工艺文件； 对有关工艺数据进行统计；对工艺文件进行管理。因而c a p p 在先进制造模式中 占有相当重要的作用。 8 武汉理工大学硕士学位论文 1 2 2 1c i m s 中的o a p p 系统 c i 鹏的实施非常强调信息集成，但并不是简单单纯地将现有的单元技术集 成起来，而是从全局优化的角度出发去考虑，如何将生产制造过程中的相关信息 集成起来。以往计算机在制造领域的应用只注重单元技术，也就是只考虑解决本 领域内的问题，当时限于技术及硬件条件的限制，无法从全局的角度考虑信息的 集成在c i m $ 的实施过程中首先遇到的是如何集成异构环境下的信息，这样就 可最大限度地节省以前的投资然而多样化的硬件、软件平台和缺乏统一规范的 应用软件和数据形式是集成工作的巨大障碍。 c i m s 从全局信息集成的角度出发，对c a p p 系统有了新的要求：它要求能够 自动获取c a d 系统中的产品数据；能够产生数控程序；能够产生可被生产计划系 统直接接受的工艺规程数据和工艺资源清单( 刀具清单、机床清单、工装模具清 单、工时汇总等) ；能够产生可被质量控制系统直接接受的工艺规程数据和检验 标准。总之c a p p 要成为生产各个环节中信息的联接纽带 随着并行思想在现代制造技术中的应用。人们逐渐认识到必须站在信息集 成的基础上、从全局优化的角度出发，实现各功能组成之问双向的信息交换，以 达到各功能之间的相互协调和优化这样，c a p p 在整个产品生命周期中所担负 的信息集成和功能协调的重要作用将更加显著。经过多年的实践和探索，人们越 来越清醒地认识到解决这些问题的不仅要靠技术，还要涉及到企业的组织、体制 及人等重要因素。 、 1 2 2 2 基于p d m 技术的面向产品的o a p p 系统 面向产品的c a p p 的基本内容是：c a p p 系统应是以产品工艺数据为中心的集 工艺设计与信息管理为一体的交互式计算机应用框架系统；满足产品制造全球 化，网络化和虚拟企业分布式协同工作的需求因此。c a p p 应用框架系统是以 产品工艺数据为基础，以交互式工艺设计为主的多模式方法，以工艺卡片格式编 辑器为工具，面向产品实现工艺设计与管理计算机化、信息化的c a p p 应用开发 模式 由于p d m 系统对产品信息的管理，充分体现了面向对象的思想，为集成化、 工具化c a p p 系统的研制提供了重要的技术方法 基于p d m 技术的c a p p 通用平台的特点：p d m 技术能够按照工艺设计的规程， 维护和跟踪产品数据的变化过程，为c a p p 系统的运行提供维护和跟踪工程数据 的实用方法。同时，在c b 4 s 环境下，以p d m 作为集成化c a p p 系统框架，既有利 于工艺设计方法和工艺文档数据管理机制的有效实施，又为c a p p 与c a d ， 9 武汉理工大学硕士学位论文 c a m ，c i m s 等系统的集成提供了通用的环境平台，使c a p p 系统在c i m s 环境下向 集成化、工具化和实用化方向发展。 1 2 2 3 基于w e b 技术的网络化o a p p 系统开发平台 在现代制造业中，产品设计一般是由不同部门、不同职责的工艺人员来共 同完成的，具有多层次性、多阶段性和连续性等特点产品工艺设计一般包括： 产品工艺设计及产品工艺管理。产品工艺设计工作量大，重复劳动多，对工艺数 据的统计汇总等产品工艺信息管理工作效率、准确性低，因此从企业管理的角度 来看，产品工艺信息管理在企业中也是十分重要的 集成环境下面向产品的c a p p 应是。一个以整个产品为应用对象，基于b s ( c s ) 模式，以产品的工艺数据为中心的集工艺过程设计、工艺信息管理为一体 的交互式计算机应用系统，并通过融合检索、修订、创成等多工艺模式技术，以 及适当的人工智能技术和计算机系统集成技术，逐步和部分实现工艺设计和管理 自动化，从而提高工艺人员的工作效率并在应用中不断积累工艺设计人员的经验 和知识，实现企业产品工艺设计和管理的计算机化和信息化” 网络化c a p p 系统运行在企业内部局域网络环境下，采用客户机服务器 ( c l i e n t s e r v e r ) 或者是( b r o w s e r s e r v e r ) 的体系结构，服务器端的网络数据 库采用微软的s q is e r v e r ，操作系统选用w i n d o w sn ts e r v e r + t o m c a t ，客户端 操作系统采用w i n 2 0 0 0 客户端由产品数据输入及维护，工艺数据输入及维护、工艺设计、工艺输 出、工艺明细表自动生成、制造资源维护、系统集成化、通用报表定义等功能模 块组成。由于系统运行于网络环境下，应允许多个用户同时进行工艺设计 服务器端主要实现网络数据库的管理和s q l 查询，主要包括： ( 1 ) 产品数据库，主要用于存储产品的总体信息、产品b o w 表信息； ( 2 ) 工艺数据库，用于存储零部件加工工艺过程、加工工序和工步、装配工 艺、焊接工艺等工艺数据信息： ( 3 ) 工艺资源库，用于存储机床、工艺装备、刀具、量具、材料等制造工艺 资源数据： ( 4 ) 系统资源库，存储企业名称、用户定义工艺词典、系统运行参数等信息； e r p 接口数据库用于输出库存、生产、采购、外协、固定资产等e r p 功能模块用 到的数据信息，通过e r p 接口数据库可以实现同e r p 内部子系统的集成。 综上所述，c a p p 在先进制造模式中是不可或缺，无论是哪了种信息集成方 案，c a p p 都在其中起着相当重要的作用。 武汉理工大学硕士学位论文 1 3 工艺资源管理在c a p p 中的地位和作用 1 3 1 工艺资源管理的研究概况 工艺资源管理系统作为c a p p 的重要组成部分，它的发展与c a p p 的发展密 不可分。c a p p 发展了，作为其子部份的工艺资源管理系统也相应要发展。c a p p 与计算机的技术发展密切相关，计算机软件开发的每一次进步都对c a p p 的发展 提出了新的要求，并为其创造的新的更加实用平台和环境它作为c i m s 的关键 技术，在制造业自动化的推动下产生和发展，已经历了从派生式、创成式到两者 相结合的混合方式几个阶段的发展。广泛采用了成组技术、系统工程技术、数据 库技术以及人工智能和专家系统等技术，使系统的功能逐步扩大，自动化、智能 化、集成化和程度逐步提高 人们以前只重视对产品模型的研究，而忽视对制造工艺资源的研究。国外 学者对制造工艺资源模型作了一些研究，如f e n g 等建立了制造工艺资源的约束 模型；t o r s t e n 等建立了基于s t e p 的制造工艺资源信息模型；g a o 建立了产品 和制造能力模型框架；c a s e 建立了工艺能力模型等。国内这方而的研究有：陈 云等人基于面向对象和s t e p 技术的制造环境建模：把制造环境分解为三个子模 型：控制结构模型、资源模型和制造能力模型；邵新字等人把设备环境分为五层： 工厂层、分厂层、工段层、工作站层和设备层，基于特征进行设备环境建模。这 些研究重点在于资源模型建立，缺少对制造工艺资源能力的描述和研究 对制造工艺资源的研究是当前c a p p 研究的热点，一些学者认为：制造工艺 资源模型应包括三个方面，它们是资源的结构形式，制造能力和状态。结构形式 是实现产品的所有物理元素，对它们的描述是基于物理特性和功能组成。制造能 力是进行产品生产时资源可完成的工艺。状态反映资源的实际状况，如运行状况， 负荷状况 还有一些学者，通过研究建立了具有层次结构的二叉树设备环境模型，对 于最底层的具体设备，采用基于特征的方法进行描述。通过对设备分类，并对每 类设备的功能、工艺特性及状态进行分析，抽象出描述设备的两大属性：静态属 性( 包括设备的管理特征、加工特征、及控制特征) 和动态属性( 包括设备的状态 特征和实时状态) 。在此模型的基础上建立一个基于设备环境多工艺决策的c a p p 原型系统。 在传统的制造模式下，企业制造工艺资源模型是根据产品生产过程的各个 阶段、各个部门和各个计算机应用子系统对制造工艺资源信息的需求而制定的， 为各个子系统所设计的制造工艺资源数据库相互独立。其主要缺点表现在：缺乏 武汉理工大学硕士学位论文 统一、完整的制造工艺资源定义和表达，造成大量数据冗余；数据表示的不一致 性导致系统之间无法进行信息交换；制造数据多处存储，浪费大量存储资源，且 导致数据维护与更新的困难。要获得企业生产过程的全局优化方案，必须建立起 面向生产全过程的集成化动态制造工艺资源数据模型，以满足生产的各个阶段、 各个部门和各个计算机应用子系统对制造工艺资源信息的需求 1 3 2 工艺资源管理在o a p p 中的地位和作用 工艺设计的计算机化和信息化是机械制造业发展的必然趋势，c a p p 作为企 业信息化建设的龙头和关键，现在人们从集成的角度来认识c a p p 的地位和作用， 认为集成化是c a p p 应用的方向之一c a p p 集成化的基础是c a p p 的信息集成， 开放式、分布式网络和数据库系统是c a p p 集成化应用的支撑环境，采用基于数 据定义的工艺设计技术，通过分布式网络和数据库，允许管理系统在不进入c a p p 系统的前提下直接访问工艺数据库，全面实现企业产品工艺设计和管理的计算机 化和信息化m 前几年的c a p p 系统尤其是从d o s 系统移植到w i n d o w s 的c a p p 系统，因为 软件开发技术的限制，不可能开发出实用化的基于数据库的c a p p 系统。近两年 来由于w i n d o w s 编程技术日益成熟，基于d c 训c 0 r 队等软件接口技术的完善， 为开发实用化的基于数据库的c a p p 系统提供了手段目前国内外流行的企业信 息系统都是采用d c 伽c o r b a 接口标准开发的，只有这样才能保证企业信息化建 设的各种系统能够无缝集成，否则企业信息系统的各分系统就有可能成为相互独 立的信息孤岛采用标准的关系型数据库技术，也成为，当前和今后软件编程技 术的主流” c a p p 系统围绕工艺数据来解决企业的工艺设计问题。c a p p 系统中产生的工 艺数据要提供给设备部门、劳资部门、生产部门、财务部门等等由这些管理部 门依据工艺数据来安捧和组织生产，因此工艺数据在c a p p 系统中起着至关重要 的作用。而机械制造工艺资源数据涉及工艺设计需要支配的工艺资源数据( 设备、 工装、物料等) 、需要应用工艺技术支撑数据( 工艺规范、国家企业技术标准) 、 需要参考工艺技术基础数据( 工艺样板、工艺档案) ，它作为工艺数据的重要组成 部分，工艺设计人员在制定工艺规程时，企业工艺资源的状况直接影响着工艺设 计人员对工艺路线的安排，所以工艺资源信息在c a p p 的开发应用中具有相当重 要的作用 同样，工艺资源信息在c a p p 的其它相关系统中也具有十分重要的作用，以 下再从c a p p 的相关系统的角度对工艺资源的信息需求进行分析： ( i ) c a d 它是c a p p 的源头，并行环境下c a d 必须充分考虑到下游的c a p p ， 武汉理工大学硕士学位论文 c a m 等环节。机械零件的特征实现要考虑到工艺资源的状况，工艺资源是对零件 可制造性评价的重要依据： ( 2 ) c a m 制造环节能提供的工艺资源是影响零件可制造性的一个重要约束 条件，在机械加工的阶段也必需考虑工艺资源状况； ( 3 ) w i s 信息管理系统要制定生产计划，进行固定资产和成本核算此时要 考虑工艺资源的所有属性，如名称型号、使用部门及其它情况，从而必需建立一 个信息完备的工艺资源数据库； ( 4 ) m p p i i 工艺资源贯穿到制定生产计划、资源分配、计划调整与重调度各 环节 因此，在c a p p 及相关系统中均要求能对工艺资源进行方便合理的查询、使 用、管理和维护 所以，工艺资源信息管理系统是企业实施c a p p ，并逐步实现企业信息化的 一个支撑系统该系统是在c a p p 集成环境下运行，属于c a p p 信息分系统，主要 对企业工艺资源信息数