（机械制造及其自动化专业论文）基于cims环境下纸箱产品cad分系统的研究与开发.pdf

f j j c 1 3 2 0 摘要 c i m s 环境下纸箱产品c a d 分系统是卟在c i 搬环埂下运行的 纸箱产品计算机辅助设计系统，本文从c 【抓稿息集成角腰出发， 较深入地研究了系统理论与实现方法，提出了适；色装行q p 的纸 箱产品c a d 分系统的体系结构、功能模型和信息模型，并利用面 向对象技术完成了纸箱产品信息描述、结沟参数化设计、结构修 改、工艺路线设计、工程数据维护各功能模块的开发，同时存 研究了c a d 技术基础上，运用其中的参数化技术原理、方法以及 相似性( 成组) 技术和参数汜建模方法，针对中国包装进出r 1 爱 司天津分公司纸箱厂具体生产环境，实现了纸猜产品结构的参数 化动态设计。 l 基于包装纸箱生产工艺特点，利用晴i 向象技术阳x e f r e s h 技术，研究并实现了实用性的工艺数据库的维护、 艺路线的制 j 之以及r 芝技术卡片检索。 除此本文还全面而t ? 细地研究了图形支撑软f t 。a u t o c p 、dr 1 4 与开发工具v l s u a lb a s i c5 0 阐的联接与通讯技术。实现了图形 支撑软牛与开发工具的集成。根据c i m s 信息集成的要求，深入研 究了c i m s 系统的集成范围和集成模式，针对纸箱产品c a d 分系统 在c t p c i m s 中的地位和特点，提出了基于c i m s 环境下纸箱产品c a d 分系统与其它分系统的集成框架和实现模式。 总之，该分系统综台运用了信息集成技术、o l e 技术、o d b c 技术、成组技术、参数化技术及面向对象技术等多种软硬件设 方法，收到了很好的效果。纸箱产品c a d 分系统的研究和开发推 进了c a d 技术在包装纸箱行业的发展莉l 直用对c m s 的集成，釉 实施都有 _ 分重要的现实意义和经济意义l 关键词：c 1 m sc a dc t p c i m s 纸箱产品c a d 功能模型信息模型参麴化技术成纽投术 信息集成技术面向对象技术 a b s t r a c i c a 1 1 ( np r o d u c tc a d s y s t e mi nc l m si sac a r t o np r o d u c tc o m p u t e rm d e d d e s i g ns y s t e m ，w h i c hr u n si nt h ec i r c u m s t a n c eo fc i m sa c c o r d i n gt ot h e 】_ e q u e s to fc i m si n f o m l a t i o ni n t e g r a t i o n t h i sf l l e s i sh a sd e e p l yr e s e a r c h e dt h e s y s t o nt h e o r ya n dm c t h o d ，a n dh a sb r o u g h t 佑r w a r dt h es y s t e ms t r u c t u r e f a n c t i o nm o d e l h r b r m a t i o i lm o d e lw h i c ha r ep r o p i t i o u st oc a r t o np r o d u c tc a d s 3 7 s t e m b yu s i n g0 0t e c l m o l o g y i th a sf i n i s h e dt i l ed e v e l o p m e n to ff i m c t i o n m o d e l s ，s u c ha si n f o m m t i o nd e s c r i b i n g s t r u c t u r ep a r o a n e t e rd e s i g n i n g s t r u c t u r e m o d i f y m g ，出ep r o c e s sr o u t ep l a n n i n g p r o j e c td a t a m a i n t a i n i n ga n ds o o i l s h n u l t a n e o u s 娩b a s e do nt h er e s e a r c ho fc a dt e c h n o l o g ya n da i m e da tt h e p r a c t i c a ll n m _ 1 u f a c t u r i n ge n v i r o n m e n to f t h ec a r t o nf a c t o r ) o f c h i n ap a c k i n g h n p & e x p t i 蛐j i nc o r p o r a t i o n ，m a n a g i n g p a r a m e t e rt e c h n o l o g y , g t , a n dp a r a m e t e r m o d e l i n gt e c l m o l o g y , t h i s * i l e s i sh a sr e a l i z e dt h ep a r a m e t e rd y n a m i cd e s i g no f c a r r o l lp r o d u c ts t r u c t u r e o nt h eb a s i so f t h e p r o c e s s f e a t u r eo f c a r o np r o d u c t ，t h i st h e s i sh a sa l s o r e s e a r c h e da n df i n i s h e dt h ep r a c t i c a lp r o c e s sd a t a b a s em a i n t a i n i n g ，p r o c e s sr o u t e p l a r m i n g , a n dp r o c e s sc a r ds e a r c h i n g b e s i d e s ，t h i st h e s i sh a sa l s o m i n u t e l y r e s e a r c h e dt h e l i n k m ga n d c o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g yb e t w e e nt h e s u p p o r t e dg r a p h - s o f l - - a u t o c a d r 1 4a n dd e v e l o p m e n tt o o i 一一v i s u a lb a s i c5 0 a n d 】1 a sc m r i e do u tt h e i n t e g r a t i o nb e t w e e nt h es u p p o r t e dg r a p h s o f ta n dd e v e l o p m e n tt 0 0 1 i nt e r m so f t h er e q u e s to fc m si n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o n , t h ei n t e g r a t i o ns c o p ea n dm o d eo f c i m sa r e d e e p l y r e s e a r c h e d a i m e da tt h e p o s i t i o na n df e a t u r eo f c a r t o np m d u c t c a d 汹t h ec t p c 琢4 s t h ei n t e g r a t i o nf i - a l l l e w o r ka n dm o d ei se r e c t e d i naw o r d ，t h et h e s i ss y n t h e t i c a l l ym a n a g e dm a n 3 r s o f t w a r ea n dh a r d w a r e d e s i g nm e t h o d , s u c ha si n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o nt e c h n o l o g y , o l et e c h n o l o g y , o d b c t e c h n o l o g y , g r , p a r m n e t e rt e c h n o l o d ；o b j e c t - o r i e n t e dt e c h n o l o g ya n ds o o i li ta l s oi n v i t e dp r a c t i c a le f f e c tt h er e s e a r c ho f c a r t o n - p r o d u c tc a d s y s t e mi s v e r yi m p o r t a n te i t h e ri nt h ef i e l do f p a c ko rt ot h ec i m si n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o n a n da c t u a l i z a t i o n k e y w o r d s ：c i m sc a dc t p c i m sc a r t o n p r o d u c t c a d f u n c t i o nm o d e li n f o r m a t i o nm o d e lp a r a m e t e rt e c h n o l o g y g r o u pt e c h n o l o g y i n f o r m a t i o n i n t e g r a t i o nt e c h n o l o g y o b j e c t o r i e n t e dt e c h n o l o g 第一章引论 1 1c i m s 与c a d 技术 计算机集成制造( 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 ) 一一c i m 的概念 最早是由美国约瑟夫哈林顿博士在1 9 7 3 年提出的，是企业组织、管理 与运行的一种新哲理，它借助计算机硬件，综合运用现代管理技术、制 造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术等，将企业生产经营全 过程中有关的人、技术和管理三要素及有关的信息流、物料流和价值流 ( 资金流) 有机地集成并优化运行，以实现产品的高质量、低成本、交 货期短、售后服务好，提高企业的综合应变能力，从而使企业赢得竞争。 而所谓的c 1 m s ( 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 gs y s t e m ，简称 c i m s 。) ，则是基于c i m 哲理建成的复杂的人机系统。如图l 一1 所示， 市场信息技术信息 蟹1 - 1c i m s 系统组成 系统组成是由管理信息分系统( m i s ) 、工程设计自动化分系统( c a d ) 、 工艺规程设计自动化分系统( c a p p ) 、制造自动化分系统( c 洲) 、质量 保证分系统( q a s ) 以及计算机网络( n e t ) 和数据库系统( d b ) 7 个部 分有机地集成起来的，其中工程设计自动化分系统( c a d ) 是整个产品 设计制造的龙头。作为一种高新技术，c i m s 不仅是企业适应全球竞争 的技术手段，也是未来制造业生产模式发展的必然趋势，被公认为是2 1 世纪工业的主导。因此，c i m s 受到世界各国的普遍关注。例如，美国 早就将c i m s 列为提高制造业国际竞争力的六项关键技术之一。许多制 造业大公司如波音、通用、汽车等，也都争相采用c i m s 来提高公司在 国际市场上的竞争力。我国在八十年代后期将c i m s 列为“8 6 3 国家高 科技计划”之一，十多年的示范工程和推广应用，已经取得了辉煌的成 绩。目前，国家先后在2 0 多个省市6 0 多个不同行业的企业进行推j “应 用。天津市c i m s 专家组在国家：9 6 3 c i m s 的扶持下于1 9 9 7 年成立，加 大了对天津市各行业c i m s 实施的力度和广度。 在c i m s 系统中，作为产品生产制造的龙头工程设计自动化分 系统占有重要的地位，它密切关系到产品的工岂设计、制造以及产 品质量。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 ，简称c a d 技术) 就是 用来辅助产品设计的，它是在系统硬件、软件的支撑下，研究对象描述、 系统分析、产品设计、仿真、优化和图形处理等技术的理论和工程方法， 是涉及整个产品设计过程的一项综合性的高新技术，是人的智慧和创造 力与计算机系统功能的巧妙结合。该技术的应用和发展，正在引起一场 深刻的产品设计技术革命，并对产品结构、产业结构、管理结构、生产 方式以及人才知识结构等产生重大的影响。所以，它是当前国际上科技 领域的前沿课题，也是世界各国关注的投资强度很大的c i m s 的重要组 成部分。c a d 技术作为c i m s 的关键技术之一，在国内外也相应得到 了很好的发展和应用。 c a d 技术从兴起到现在历时四十多年，大概分为四个主要发展时 期： ( 1 ) 创造基础与设想阶段( 6 0 年代初) 美国麻省理工学院( m i t ) 于1 9 5 0 年在它研制的名为旋风的 计算机上采用了阴极射线管( c r t ) 做成的图形终端并能被动地 显示图形。5 0 年代后半期出现了光电，由此开始了交互式计算机 图形学的研究，有了c a d 的雏形。 ( 2 ) 探索阶段，成为实用支术( 1 9 6 0 年1 9 7 0 年) 这是交互式计算机图形学发展的最重要时期。1 9 6 3 年美国通 用汽车公司( g m ) 与i b m 合作开发d a c i 系统，用于汽车外型设 计。1 9 6 7 年洛克希德i b m 与开发出c a d a m 系统一第一个完整 的c a d 系统。在6 0 年代后期，出现了一批厂商，它们将硬、软件 放在一起成套出售给用户，即所渭t u r n k e y 系统，并很快形成了c a d 产业。 ( 3 ) 成熟发展阶段( 1 9 7 0 年1 9 8 0 年) 计算机交互图形技术日渐成熟并在工业界中日益得到应用，出 现了工作站系统( 如a p o l l o 、s u n 、h e ) 、实体造型系统u gi i 、i d e a s 。但是大多数还是1 6 微机上的三维线框系统及二维绘图系 统，只能解决一些简单的产品设计问题，但是c a d 的发展基本成 熟。 ( 4 ) 普及应用阶段( 1 9 8 0 年) 进入8 0 年代，工业界认识到了c a d 新技术对生产的巨大促 进作用，于是在设计方面对c a d 提出了各种要求，导致了新理论、 新方法的出现。在此阶段，涌现出大量的c a d 软件：美国c v 公 司的c a d d s5 系统；美国麦道公司( m c d o n n e l l d o u g l a s ) 的u g i i 系统( u n i g r a p h i c si i ) ：美国s d r c 公司的i - d e a s 系统：法国达 索( d a s s a u l t ) 飞机公司的c a t i t 系统；美国参数化技术公司( p t c ) 的大型p r o e n g i n e e r 系统；美国a u t o d e s k 公司的a u t o c a d 系统等。 这些c a d 系统不仅能绘制工程图形，而且能进行三维造型、实体 造型、复杂曲面造型、有限元网格分析、n c 过程模拟与仿真等各 种工程的应用，标志着c a d 技术已经成熟地发展到了一个新的境 界。 今天，微机的拥有和使用已经相当的普及，其容量、速度和处理能力 有了很大的发展，加上微软公司3 2 位操作系统w i n d o w s 9 x 和w i n d o w sn t 的推广应用，使整个微机系统的性能达到了一个前所未有的境界。在这种 情况下，微机c a d 系统已不再是一种简单的绘图工具，而是向更高级 的建模和集成系统发展。目前，蓝面实体建模、特征建模、参数化、约束 管理及相关性设计等新技术都己开始引入到微机c a d 系统中来，构成了新 一代微机集成化、网络化、智能化、标准化c a d 系统，其中的典型商品化 软件包括a u t o d e s k 公司的a u t o d e s km e c h a n i c a ld e s k t o p ( m d t ) 、b a y s t a t e t e c h n o l o g i e s 公司的c a d k e y 9 7 、i n t e r g r a p h 公司的s o l i de d g e 等， 我国c a d 技术已由六、七十年代技术萌芽期进入全面发展期，个别领 域( 如工程设计) 已开始进入成熟期。工程设计单位c a d 普及率达到8 0 ， 机械行业的骨干企业c a d 普及率达3 0 ，开始甩掉图板的企业、公司、设 计院所已超过万家：国产c a d 软件如高华的c t i c a d 、凯思的p i 、c a d 、 开目的开目c a d 、杰必克的超人c a d 等软件，产值近亿元，标志着我国 c a d 软件产业逐步形成并走向市场，打破了国外c a d 软件独占我国市场 的局面。这些国产c a d 软件技术含量很高，包括二维图形与三维造型、参 数化设计、曲面设计、有限元分析、运动机构分析、数控加工、碰撞模 拟仿真、工程图档、企业数据管理等，可与国际c a d 技术接轨。 随着c a d 技术的飞跃发展，其在生产实践中也得到了推广应用。近年， 我国各省市成立了c a d 应用工程小组，加大c a d 技术应用力度，主要将 c a d 技术推广应用于机械、电子、建筑、轻纺、包装等行业中。 机械：主要用于绘制二维工程图纸、三维几何造型技术描述、分析 计算产品及零部件的形状和结构和模拟仿真，以及集成加工 信息。 电子：主要用于印刷板电路的生产、集成电路的生产、电子产品( 或 没各) 中机械构件的设讨和制造。 建筑：主要用于总体布局、房屋的外形和结构及内部的装饰设计、 通风、供热、照明设备的布局、结构件的力学结构分析。 轻纺、服装：主要用于花布和地毯的花纹图案与色彩的设计；服装 款式的设计、排料、放样及衣料裁剪。 包装：主要用于纸箱纸盒箱型设计与二维绘图、包装图案色彩的设 计、墨图设计、纸板优化排料、工艺技术卡片的生成与管理 等。 c a d 作为c i m s 系统重要组成之一，它的发展和推广应用促进了 c i m s 中其它相关分系统的发展和实现，也促进了c i m s 工程的推广应 用和实施。 1 3 本课题来源背景及主要研究内容 随着国家8 6 3 高科技计划c t m s 示范应用工程试点的成功和进一步推广应 用，e l m s 的思想已悄悄步入了各行各业，并逐步为中小型企业所接受，目前， 各省的中小型企业c i m s i 程已拉下了帷幕。中国包装进出口公司天津分公司 纸箱厂c i m s ( 以下简称：c t p c i m s ) 应用工程就是继1 9 9 7 年天津市c i m s 专家成立后，在天津市科委和c i m s 专家组的指导和支持下展开的，目前已 经完成可行性论证、初步设计，并都通过天津市c i m s 专家组评审，已正式 列入天津市c i m s 示范应用工程，整个c i m s 应用工程正处于详细设计阶段。 4 该课蹶是c t p - c i m s 中关于纸箱产品设计与开发的一个分系统。 在工程研究和实施中，我们以c i m s 哲理性技术原理为指导，考虑c 1 m s 环境下纸箱产品c a d 分系统的地位和特点，提出了适合纸箱产品c a d 分 系统的研究与开发”基于c i m s 环境下纸箱产品c a d 分系统的研究与 开发”。此分系统不仅仅研究纸箱产品c a d 技术，还研究与其它分系统问 的集成，并解决与其它分系统之间接口问题。 在具体研究过程中，本分系统分两期工程完成，本人主要完成纸箱产品 c a d 分系统的体系结构设计、功能建模、数据建模、信息建模及表示方法， 研究系统间的接口技术，利用从c t p c i m s 的e r p ( e n t e r p r i s er e s o u r c e p l a n n i n g 简称：e r p ) 分系统传递过来的产品描述信息自动实现参数化结 构设计，然后以规定的数据格式将某些图形信息传递给e r p 及优化排料分 系统，以实现c i m s 的信息集成。除此之外，还研究图形支撑软件与开发工 具间的通讯，具体的研究和实践内容可以归纳为以下几点： 深入企业，进行了企业需求分析，对企业的组织结构、生产经营模式、 管理模式、产品设计与开发、成本核算、生产计划与调度、质量控 制等进行详细了解； 参与了整个c t p c i m s 的总体规划、初步设计、e r p 选型： 研究了c t p c i m s 环境下纸箱产品c a d 分系统的地位和特征，在此基 础上提出了其总体设计思想原则和实现策略，建立了基于c i m s 环境 下纸箱产品c a d 分系统的体系结构、功能模型和信息模型； 了解了c a d 技术的发展和应用，研究了c a d 技术的参数化造型技术、 特征造型技术、参数化设计原理和方法，实现了纸箱产品的参数化 设计： 基于包装纸箱生产工艺特点，研究并实现了实用性的纸箱产品工艺 数据库的维护、工艺路线的制定以及工艺卡片检索； 深入研究了a u t o c a dr 1 4 图形支撑软件和v i s u a lb a s i c5 0 开发工 具的特点，探讨了各自的对外接口技术原理，实现了a u t o c a dr 1 4 与 v i s u a lb a s i c5 0 间的信息传递： 深入研究了基于c i m s 环境下纸箱产品c a d 分系统与其它分系统之间 的信息集成，并提出了具体集成框架和集成模型，对系统内和系统 外的集成分别采用了数据库和接口两种集成模式： 探讨了( c l l e n t s e r v e r ) 客户机n 务器型应用软件的运行原理及开 发机制，深入研究了用v i s u a lb a s i c5 0 开发工具开发的纸箱产品 c a d 分系统在c i m s 环境下如何实现网络数据库的访问： 运用上述理论方法，结合实践，从软件工程角度出发，完成了基于 e j 糈环境下纸箱产品c a d 分系统的研究与开发，初步研究工作已基 本实现从产品的信息转入到产品设计、工艺卡片的生成与编辑、工 艺卡片的输出、图档的管理、技术数据的维护以及与其它分系统之 间的信息传递、资源共享。验证了本课题提出的基于c i m s 环境下纸 箱产品c a d 分系统的正确性、可行性和实用性。并为c i m s 环境下纸 箱产品c a d 分系统的进一步研究奠定了坚实基础。经初步应用表明， 该分系统的开发和研制符合包装行业纸箱产品设计的特点，并得到 该厂的好评。 1 4 本课题研究目的和意义 目前，国内外包装纸制品企业向多品种、变批量生产方式方向发展， 为适应市场变化，缩短产品受计和生产准备周期是极其重要的一环。中国包 装进出口公司天津分公司纸箱厂( 以下简称：c t p ) 是我国华北地区包装纸 制品行业的骨干企业，属于典型的多品种、变批量型生产模式、按订单生产、 连续兼离散混合型的企业。其纸箱产品设计与开发的主要特点：箱型设计和 墨图设计、制版还处于比较落后阶段，已严重影响产品品种、产品质量和产 品交货期，图档管理办法也比较繁琐，劳动强度大、效率低。尽管该企业在 技术上进行了大规模的改进，使设备能力、工艺水平、产品质量和职工素质 都有一定幅度的提高。但还是不能满足市场的需求和变化，这就迫切需要用 现代的技术方法来作出快速反应。因此，在包装企业实施c i m s ，开发适合 包装行业的纸箱产品c a d 分系统，也是一个迫于眉睫的问题。 目前，该企业拥有一台美国出产的纸箱产品打样机设备，随设备有一 套纸箱产品c a d 软件，但是该软件价格高达1 6 0 万美金，由于资金约束， 企业没有引进这套软件，所以供应商没有提供相应的技术支持，国产软件无 法与之进行联接实现信息集成。由于该设备对纸板质量要求较高，所以此设 备没有投入生产，仅用于精品纸盒及展览品的设计和打样。国外有关纸箱产 品设计的其它c a d 软件尚无具体报道，而国内自行开发的适合包装业的 c a d 软件如：绍兴高得软件研究所的b o x c a d 系统，天津轻工业学院的 瓦楞纸箱原纸管理系统、北大方正f o u n d e rp a c k 系统等，虽然具有一定的 实用性，但仍存在以下问题： 适用性差：这些成型系统仅具有包装纸箱行业的共性，且没有二次 开发功能，不能适应c t p 的实际需要。 功能不够完善：系统功能只针对包装行业的某一生产环节，没有全 面展开，进行全面的规划。 集成性差： 各应用系统是独立开发的“孤岛化”软僻，没有提供 系统接口功能，信息集成差，同样的信息将在不同的系统中多次 重复的输入，不能保证信息的准确性、及时性。 不能面向c i m s 环境：各应用系统没有形成网络化环境，主要信息 模型缺乏全面考虑c 1 m s 要求和特点，资源和设备共享程度低。 所以系统不适应更广泛的应用。 基于成型软件的上述局限性，加之纸箱行业规模小、利润薄的特点。 企业决定c t p - c i m s 应用工程的第一期工程总经费额3 3 0 万元，其中硬件费 用及打样机2 2 0 万元，软件开发费、系统实施和软件工具费l l o 万元，整个 一期工程不突破总经费额。综匕所述，在进行c t p c i m s 的实施时，遵循 国家c i m s 的“尽量采用成熟软件”实施原则，我们采取部分分系统引进与 部分分系统自行开发相结合。e r p 分系统选购成熟软件，纸箱纸盒的设计分 系统与纸板优化排料分系统采取自行开发，然后研究与e r p 分系统的之间 的接口，实现信息集成。 采取这种引进与自行开发相结合的措施，既满足了企业的功能需要又 解决了企业资金不足的问题，而且给企业和社会带来一定效益： 纸箱产品设计模块化、参数化，可减少设计劳动强度，提高设计效 率，缩短新品设计周期。 建立工艺路线设计模块，使生产过程管理科学化。 实现工艺卡片的档案管理规范化、自动化，可成倍提高信息检索效 率。 提高技术人员的素质，培养一批掌握先进制造技术的员工队伍。 提高对客户需求的反应速度，提高企业的声誉，增强市场竞争力。 纸箱产品c a d 分系统作为c t p c i m s 应用工程的系统组成之一， 不仅能促进我国及我市纸制品行业推广和应用c a d 系统，而且也将 在我国纸箱行业推广应用c i m s 中起示范作用。同时，对其它行业 c a d 应用软件的研制同样有指导意义。 第二章基于c i i i s 环境下纸箱产品c a d 分系统的研究和开发 2 1 1 影响企业发展的瓶颈 随着市场经济的深入发展，中国包装进出口公司天津分公司纸箱厂 ( 以下简称：c t p ) 也置身于 圈内同行的激烈竞争中，为了增强企业市场竞 争能力和进一步提高经济效益，也为了完成企业2 0 0 0 年生产经营目标，实 现企业发展的总策略和总方针，当务之急足迅速提高企业现代化管理水平 和纸箱生产技术水平，扩大市场占有率，所以首先要解决好企业以下三个 最突出的“瓶颈”问题： 充分发挥现有生产能力 八十年代以来，企业做了大规模的设备与技术投入，引进具有国际先 进水平的纸板与纸箱成型生产线，但一流的设备并未创造出一流的效益，3 0 0 0 力- _ ：t z 米的年生产能力仅发挥了6 0 ，与设计能力有相当的差距，与国外同行 相比，设备规模相近，人数是他们2 4 倍，但产量仅是他们的l 4 。主要 原因有以下几点： 1 ) 由于没有建立同行及市场信息库，不能及时了解市场需求，影响 了企业对市场的占有率，使企业生产订单不足，设备能力不能得 到充分发挥。 2 ) 由于从设备层到操作层缺乏科学的控制手段，使得车速、粘合剂、 蒸汽压力、纸张湿度等主要参数不能及时检测、采集和分析，更 不能被优化应用，造成设备能力难以充分发挥，也影响产品合格 率，造成企业经济损失。 生产经营管理方法和手段亟待改进 目前，企业采用传统的手工管理方式，使得生产经营和管理方面存 在许多问题，现阶段迫切需要解决的突出表现在以下4 个方面： 1 ) 经营销售方面： 首先，由于不能及时准确地获取市场及客户方面的信息，不能随时了 解市场的动态变化情况，使经营者不能及时、准确地定位市场，做出决策。 其次在合同管理和价格审核方面也不规范，如审批方式及审批程序的不顺畅 以及合同执行情况跟踪混乱等，由于没有使用计算机，合同的管理工作也很 不方便。另外，销售人员的业务职责不明确，除承揽业务外，还要到设计室、 生产科、汽车队等部门协调订单的执行，使工f 常的计划执行受到干扰，打乱 了计划部门的工作秩序，降低了工作效率，也不能把全部精力投入到业务联 系中，对订单型的企业来说大大影响了企业对市场的开拓能力。 目前，销售部门各种统计报表有几十份，生产统计人员每天处于繁忙 之中进行各种统计，由于这些报表是多年来各部门根据需要自行设计而延用 下来的，有很多内容是不合理、不科学的，而且大量重复，这种工作方式不 但造成了大量的人力浪费，还难以保证统计出来信息的准确性。 2 ) 生产计划和调度方面： 由于缺乏一个周期较长的科学合理的生产计划，使得生产安排受到多 方面人为的干扰，如业务人员为了完成自己的销售计划，常到车间干扰计划 的执行等等，同时又由于计划的不周而造成调度方面的繁忙和混乱。因为这 一切都是由人工方式完成，所以，生产过程中的车间机台生产情况、设备运 行情况、刻字制版情况、质量检验情况等信息不能得到及时地收集、处理、 传递和反馈，造成了工作效率的低下，使企业生产不能达到准确、有效地组 织和协调。 3 ) 资源管理方面： 由于不能及时地反映出生产过程中各种物料的消耗与库存方面的信 息。使得生产计划和物资供应方面的衔接不够紧密，造成了一些不合理现象 的发生，如由于库存不清，家底不明，部分产品和原材料积压，无形中就增 加了生产成本，造成了相应浪费。 财务管理方面由于没有贯穿于生产过程的各种信息流的支持，使财务 人员在成本核算时依旧采用经验估算法进行原辅料消耗的核算，这种方法 不能及时核算出每个生产环节的原辅料消耗费用，也不能及时反映出生产过 程中相应的漏洞，从而使企业在生产经营过程中不能及时发现问题、有效堵 塞漏洞、控制生产成本，造成了相应的损失。 设备管理和人事管理方面也未能做到科学、准确的动态管理。未能及 时准确地反映出人力、能力方面的信息，使生产经营决策人员在生产经营过 程中难以做到心中有数。 4 ) 纸板排料方面 目前生产调度的一项重要且头疼的工作就是对纸箱纸板进行排料，由 于是采用人工计算的方式进行排料，难以将各种因素考虑周全，从而不能使 原料利用率达到合理和优化的效果，导致产品成本降低的目标难以实现。据 统计，如果能使纸板原料利用率提高1 ，每年就可以节约材料费4 0 余万元。 9 因此，应用数学规划方法丌发；t - g l 辅助排料分系统提高纸原材料利用率， 将是企业降低成本，提高经济效益的重要手段。 产品质量及档次需要迸一步提高，产品成本需要进一步降低 目前，企业用于指导生产的工艺技术 片 二的产品结构图采用哑图方 式，直观性较差。工艺卡片上的印刷示意图是经过多次缩小复印后贴上的， 鳖阁制作手段也落后，目前采用人工墨图设计、刻字、制版等，这些印前生 产准备工作已直接影u 向产品质量档次和工作效率。 为了解决上述问题，c i m 哲理和技术为我们提供了可行的指导思想、 方法和技术，所以，我们除了进一步加强技术改造以外还必须利用信息技术 建立具有中国包装进出口公司天津分公司纸箱厂特色的c i m s 工程。 2 1 。2c r p - c i m 体系结构 根据企业的实际功能需要，从软件工程和c i m s 信息集成出发，我们应 用系统理论和方法对c t p c i m s 工程进行了总体规划如图2 一l 所示。它由5 个分系统构成，分别是生产经营管理分系统、纸箱产品设计分系统( c a d ) 、 生产实施分系统( p a s ) 、质量保证分系统( c a q ) 和信息集成与支持分系统。前 4 个是应用分系统，信息集成与支持分系统由网络和数据库组成，整个系统 以纸箱产品c a d 分系统为核心，各应用分系统为外围而构成。 在具体实施过程中，我们遵循c i m s 实施的“效益驱动、总体规划、 重点突破、分布实施、推广应用”二十字方针，综合考虑实施效率和企业资 金约束，我们采取引进与自行开发结合的实施措施。其中生产经营管理分系 统、生产实旌分系统p a s ) 、质量保证分系统( c a q ) 引进美国通用系统( g s c ) s v m i x 公司的e r p 成熟软件s y t e l i n e 和业务过程建模软件s y t e g u i d e ，而纸 箱产品设计分系统( c a d ) 是纸箱行业纸箱产品设计的特点，虽然目前软件市 场上c a d 软件琳琅满目，但只适合于机械、建筑、服装方面的产品设计， 正真适合纸箱产品设计的软件近乎一张空白。再则现有机械c a d 软件的工 程术语、工程设k t - 习惯和没计环境都不适合纸箱产品的设计，因此，我们采 取自行开发，具体研究和开发内容随后章节详细阐述。 图2 - 1c t p - c i i i , 5 体系结构 2 2 纸箱产品c a d 分系统的研究与开发 在实际生产中纸箱产品设计与开发是重要环节，对产品生产周期和效 率、客户产品需求的反应速度，甚至整个生产过程的管理都有极大的影响。 从图2 一l 的c r p c i m s 总体体系结构规划图也可以看出，纸箱产品设计分系 统( c a d ) 在c t p - c i m s 系统中，直接影响到信息的集成和传递，因此，我们在 自行开发时，对其纸箱产品设计的特点进行了详细分析，并在此基础上，结 合整个c t p - c i m s 的总体规划和目标，对纸箱产品c a d 分系统的进行了具体 研究和开发。 2 2 1 纸箱产品设计的特点 包装纸制品行业属于典型的订单驱动多品种、变批量混合型生产模式 的企业，其纸箱产品的设计与开发有如下显著特点： 产品订单的随机性 由于按订单组织生产，生产企业在计划期内可以接到多少订单，用户 会提出那些订货事先无法确切知道，因为订单的内容和达到的时间具有随 机性，所以企业只能按随机到达的订单顺序逐项进行设计、生产，有的产 品从签定订单到交货时间只有几天甚至几个小时，因此，尽量缩短纸箱产 品的设计时间是缩短交货期的有效途径之一。 产品的多样性 该行业的变批量生产决定其产品的多样性，对于常翘纸箱产品，一般 占行业的主导产品，可以作为行业的标准产品。但是，随着科技的发展， 用户对产品质量也越来越高，对产品的结构性能和技术要求也越来越高， 对产品品种要求也越来越多，传统的手工设计方法己赶不上潮流，为适应 客户的需求，企业需要不断提高产品的设计手段，提高产品质量，降低产 品成本。 产品生产的次性 对变批量生产型企业，有的产品需求可能是一次性的，如有重复的需 求则是偶然，一般不知下次需求的客户和时间。需要将其累计为样品库， 以备再次生产所需。这就需要先进的管理方法和手段来管理繁多的图档文 件。 产品开发与设计是一项创造性的工作，是人们智慧的反映，但计算机可 以被用来作为一种辅助工具，以缩短产品的设计周期，提高产品设计质量， 降低产品的设计成本，也减轻劳动强度，提高效率。基于企业的需求分析， 认为纸箱产品c a d 分系统需要解决下列问题： 目前设计室及打样室配置的计算机及其它一些设备并未充分发挥作 用，因此需要修订扩展打样机中己有的设计方案数据库，或引进开 发一些软件，建立c a l ) 、c a m 系统，充分利用现有硬件资源，使计算 机成为一种有效的工具，以提高设计工作效率。， 利用计算机把其庞大繁杂的工程图纸管理起来，便于查询，把人员 从这种繁琐的管理工作中解脱出来从事创造性的设计工作或者从事 开拓庞大的市场，真正实现“两头大，中间小”现代型企业。 对“生产通知单”和“工艺技术卡片”这些用于调度和指导生产的 技术文档的格式、内容，进行规范化、标准化，并对其进行的计算机 管理。 建立参数化产品结构设计模块，对常用包装产品实现参数化设计。 目前，工艺卡片上的产品结构图采用哑图方式，直观性较差。利用 参数化结构设计模块，可实现按比例绘制产品结构图，为墨图制作 做好准备。 建立一个图文混排的印刷排版模块和图档管理模块。该模块从产品 结构设计模块接收结构设计信息，以确定印刷范围。能够输入并处 理客户提供的商标和印刷图样，能够实现图样的编辑、保存，能以 l ：1 的比例绘制墨图。并与刻字组实现印刷图样的数字化传输。 2 2 2 纸箱产品c a d 分系统的设计目标 根据纸箱产品设计的特点和急需解决的问题，本分系统开发完成后应 是一个实用性很强的集成化c a d 分系统： 通过先进的人机界面技术，建立一个包装产品设计环境，设计人 员应能通过与分系统的交互，实现常用包装产品的参数化设计。 对于不同包装产品品种的设计，此分系统只需设计人员在界面上 输入或选择不同的参数，由此分系统根据这些参数自动生成纸箱 产品的结构展开图。 此分系统的建立要达到最大幅度地提高设计质量、缩短设计周期、 减少重复劳动的目的。纸箱产品的结构展开圈图纸全由分系统自 动生成，并且图纸能在打印机或绘图仪上按所需比例输出。 此分系统应对包装产品的设计资料、数据和文档具有管理功能， 并具有数据维护和分系统扩充功能，即用户可对数据库中的数据 进行增加、删除和修改，并且对分系统的维护设置使用权限。 2 。2 3 纸箱产品蝴系统的设计思想原则 作为集成化管理c i m s 系统，它的功能应覆盖整个企业生产运营的全 过程。而作为其分系统的纸箱产品c a d 分系统是个直接面向工程设计 人员的应用系统，同时也是面向企业设计过程及工程图库的管理系统，是 基于二维设计与绘图、围绕各种类型、品种包装产品，实现包装产品计算 机辅助设计和工程绘图及设计过程管理的集成系统方案。为保证该分系统 能为广大同行业设计人员所接受并符合现代企业管理的要求，从系统科学 角度出发，在分系统的总体设计和各模块的设计中应紧密结合整个c i m s 系统的思想路线来实现： 面向对象分析( o b j e c t o r i e n t e da n a l y s i s ) 、面向对象设计( o b j e e t o r i e n t e dd e s i g n ) 利用面向对象技术，分系统及各模块的功能设计，紧紧围绕纸箱产 品设计中急需解决的问题进行，例如在图形库的功能方面，针对设计速 度问题，对不同的包装产品品种分别采用模块化及参数化产品设计，重 点解决二维工程图的生成，建立工程适用的模块化图库、参数化图库及 标准系列产品，并且实施设计过程和图库管理。 面向应用、面向设计人员 应用界面设计技术，用户界面的设计应符合纸箱工程设计人员的习 惯，尽量采用纸箱工程术语，使得工程设计人员经过简单的培训即可直 接应用该c a d 分系统完成设计工作。 功能完整性 在纸箱产品c a d 分系统总体设计中，通过总体调度各功能模块， 把各模块组合成统一的整体。各模块之间通过数据库传递信息，形成一 个以数据库为中心的一体化软件。 以现代瀚渭i 【程为指导 首先制定软件开发的规范说明书，使所有软件设计都依据c i m s 统一 的规范进行，以确保系统的统一性。 在纸箱产品c a d 分系统的具体程序开发过程中，将以现代软件工程 为指导，始终遵循以下开发原则： 模块化原则 将分系统按照不同的功能分成多个模块，使模块问相互独立，又紧密 联系，做到高内聚，低偶合，便于程序的编制、维护及功能扩充。 使用性与有效性相结合 各功能模块全面地为实现本分系统的功能服务并有效地完成各项功 能。 安全性与可靠性相结合 分系统设计保证在运行过程中，能够成功地完成各项功能，并具有必 要的安全、检测功能。 用户友好化 用户友好化包括两方面的含义，一是便于用户操作，为用户提供了图 标、菜单及在线帮助功能；_ 是准确反映用户业务分系统界面提示全部 采用用户所熟悉的工程术语：采用信息隐藏技术，使用户在不熟悉计算机 的情况下亦能轻轻松松操作分系统。 界面可视化 采用面向对象技术，将分系统功能用直观的图形界面表达，便于用户 理解和操作。 根据需求分析，考虑经济效益和时间、人力因素，遵循c i m $ 实施的“效 益驱动、总体规划、重点突破、分布实施、推广应用”二十字方针，整个工 程分两躺完成。 第一期工程：首先以常见的基本包装产品为列象，建立参数化模型的 产品设计模块，实现选定产品并确定内径尺寸和原材料种类后，自动完成相 关尺j j 的计算和产品展开图的绘制。并利用数据库技术建立个工艺卡片信 息的档案管理模块，以及工艺路线设计模块。 第二期工程：；l 进打样机系统中的d w g 图形转换部分软件，与纸箱产 品c a d 分系统共享图形信息，实现全部包装产品结构设计过程的一体化，为 与墨图设计、翎作模块的集成奠