（机械制造及其自动化专业论文）支持网络化制造的capp系统研究.pdf

摘要 日口 . . . . . . . . 摘要 网络化制造是一种先进的制造模式。 c a p p系统作为产品制造的主要软 件支撑工具，必须适应网络化制造潮流中新的挑战和需求，因此，研究新一 代支持网络化制造的c a p p系统是c a p p重要的发展方向之一。本篇论文以 8 6 3 项目为研究背景， 讨论了支持网络化制造的c a p p 系统的体系结构以及实 现的关键技术。研究的主要内容包括: 1 . 研究了在网络化制造模式下c a p p 系统应具有的特点及系统结构和功 能模块。 2 . 进行零件信息建模的方法和动态制造资源信息建模的方法研究。 在对 现行的零件信息建模方法和制造资源信息建模方法进行分析比较的基础_ 匕 结合项目的实际情况，提出符合支持网络化制造的 c a p p要求的零件信息建 模方法和制造资源信息建模方法。 3 . 介绍了网络化工艺分工路线设计的过程， 主要研究基于知识的逻辑加 工路线设计、逻辑制造单元和物理制造单元的映射方式、可执行加工路线设 计及基于物理制造单元的工艺分工优化。 4 . 依据j 2 e e 规范和实际工艺设计工作的需要， 完成了基于j 2 e e的网络 化工艺分工路线设计的开发、设计工作。 5 . 研究在i n t e rn e t 环境下， 应用x m l技术在企业内 部实现各个单元技 术之间的信息集成。 关键词:网络化制造，c a p p ,网络化工艺分工路线设计，信息集成 西北工业大学硕士学位论文 a b s tr a c t n e t w o r k e d m a n u f a c t u r i n g i s a n a d v a n c e d m a n u f a c t u r i n g p a r a d i g m . a s a m a i n s o f t w a r e s y s t e m i n p r o d u c t m a n u f a c t u r i n g , c a p p s h o u ld b e d e v e l o p e d in o r d e r t o a d a p t t o t h e c h a l l e n g e o f t h e n e t w o r k e d m a n u f a c t u r i n g . t h e s t u d y o f c a p p s y s t e m f o r n e t w o r k e d ma n u f a c t u r in g i s o n e o f t h e d e v e l o p m e n t d i r e c t i o n s o f t h e c a p p . u n d e r t h e s u p p o r t o f a n 8 6 3 p r o j e c t , t h e k e y t e c h n o l o g y o f t h e c a p p s y s t e m f o r n e t w o r k e d ma n u f a c t u r i n g a n d i t s f r a m e w o r k a r e i n t r o d u c e d i n t h i s p a p e r . ma i n p o i n t s o f t h e p a p e r i n c l u d e : 1 . t h e n e w c h a r a c t e r s o f t h e c a p p s y s t e m u n d e r t h e m o d e o f t h e n e t w o r k e d ma n u f a c t u r i n g a r e i n t r o d u c e d a n d th e f u n c t i o n a n d t h e f r a m e w o r k o f t h e c a p p s y s t e m f o r n e t w o r k e d ma n u f a c t u r i n g a r e g i v e n i n d e t a i l s . 2 . t h e m e t h o d o f t h e p a r t i n f o r m a t i o n m o d e l i n g a n d t h e m e t h o d o f t h e d y n a m i c m a n u f a c t u r i n g r e s o u r c e s i n f o r m a t i o n m o d e l i n g a r e s t u d i e d . a f t e r r e f e r r i n g t o c u r r e n t p a r t i n f o r m a t i o n m o d e l i n g m e t h o d s a n d c u r r e n t m a n u f a c t u r i n g r e s o u r c e s i n f o r m a t i o n m o d e l in g m e t h o d s a n d t a k i n g t h e a c t u a l s i t u a t i o n o f t h e p r o j e c t i n t o a c c o u n t , a p r a c t i c a l p a r t i n f o r m a t io n m o d e l in g m e t h o d a n d a p r a c t ic a l m a n u f a c t u r i n g r e s o u r c e s i n f o r m a t i o n m o d e l i n g m e t h o d a r e p r e s e n t e d . 3 . i n t r o d u c e t h e p r o c e s s o f n e t w o r k e d p r o c e s s r o u t e p l a n n i n g . t h e r e s e a r c h o n k n o w l e d g e - b a s e d p a r t l o g i c a l m a n u f a c t u r i n g p r o c e s s d e s i g n , c o n n e c t i o n b e t w e e n l o g i c a l m a n u f a c t u r in g u n i t a n d p h y s ic a l m a n u f a c t u r i n g u n i t e x p l a i n , e x e c u t i v e m a n u f a c t u r i n g p r o c e s s d e s i g n a n d p r o c e s s r o u t e o p t i m i z a t i o n wa s d o n e . 4 . a c c o r d i n g t o c r i t e r i o n o f j 2 e e a n d r e q u i r e m e n t o f p r a c t i c a l w o r k o f p r o c e s s p l a n n i n g , t h i s p a p e r a c c o m p l i s h e d t h e d e s i g n i n g w o r k o f n e t w o r k e d p r o c e s s r o u t e p l a n n i n g s y s t e m b a s e d j 2 e e . 5 . a i m i n g a t t h e a p p l i c a t io n s i n i n t e rn e t , t h e in f o r m a t i o n i n t e g r a t i o n b a s e d o n x ml t e c h n o l o g y , b e t w e e n c a p p a n d o t h e r s y s t e m s i n e n t e r p r i s e s , i s s t u d i e d i n p a p e r . w o r d s : n e t w o r k e d ma n u f a c t u r i n g , c a p p , n e t w o r k e d p r o c e s s r o u t e .lsey thk p la n n i n g , i n f o r m a t i o n i n t e g r a t i o n i f 第一章绪论 第一章 绪论 网络技术，特别是 i n t e r n e t 技术的出现和迅速发展，深刻地影响着人类社 会的经济、科技、文化和生活等方方面面。制造业也不例外，网络技术给制造 业及制造技术带来重大影响。在这种背景下，网络技术与制造技术相结合而形 成的 网 络化制 造技 术 应运 而生 i l l . 网络化制造的出现与发展，引起全球制造领域的极大关注。1 9 9 3 年，美国 政府在宣布 “ 国家信息基础设施 ( n i i ) ” 计划时指出: “ 网络将实现制造到流通 的信息一体化;将实现远程共享科学信息资源和仪器设备资源;将提高劳动生 产率和工作效率， 刺激经济高速发展( 1 . 2 0 0 0 年 3月在新加坡召开的第五届 国际计算机集成制造 ( c i m)大会上，大会组织委员 会主席r o b e rt g a y 和学术 委员会主席j as p e r s s i n g h 联合撰写的大会论文集前一言 中指出: “ 近年来制造业最 伟 大的 影响 就 是基于i n t e r n e t 技 术 和 相关 业务 的出 现3 1 ” 德国f r a u n h o f e : 研究 院院 长h a n s - j u r g e n w a r n e c k e 教授2 0 0 0 年i i 月 在第一 届国 际机械工程大 会上 作题为“ 网络生产制造业全球化的前景” 的大会报告中指出: “ 网络化制造 使全球合作更加紧密，从而将创造无限的价值。 ”哈佛大学商学院著名教授 m i c h a e l p o r t e r 在谈到企业竞争的优势时说到: “ 网络化的企业运作是企业赚取 最大利 润、 提升市场竞争 力的有 效途径 4 1， 我国 华中 科技大学教 授杨 叔子院士 指出: “ 建立一种市场需求驱动的、 具有快速响应机制的网络化制造模式将是当 前乃至今后若干长时期内 制造业所面临的最紧迫的任务之一，是制造企业摆脱 困 境、 赢 得市 场和掌 握竞争主 动 权的关 键s 1 。 ., 由 此可 见， 实施网 络化制 造己 是 现代制造业的主要发展趋势之一。 我国己 加入 wt o ，企业面临的是全球化的市场竞争。网络给我们带来了 严峻的挑战， 也带来了极大的机遇。 因此， 实施网络化制造推动制造业信息化， 是适应经济全球化及现代制造业发展的需要，也是实施以信息化带动工业化发 展战略的需要。 1 . 1网络化制造的内涵、特征与发展趋势 1 . 1 . 1 网络化制造的内涵、特征 网络化制造是基于网络的制造企业的各种制造活动及其所涉及的制造技术 第一章绪论 第一章 绪论 网络技术，特别是 i n t e r n e t 技术的出现和迅速发展，深刻地影响着人类社 会的经济、科技、文化和生活等方方面面。制造业也不例外，网络技术给制造 业及制造技术带来重大影响。在这种背景下，网络技术与制造技术相结合而形 成的 网 络化制 造技 术 应运 而生 i l l . 网络化制造的出现与发展，引起全球制造领域的极大关注。1 9 9 3 年，美国 政府在宣布 “ 国家信息基础设施 ( n i i ) ” 计划时指出: “ 网络将实现制造到流通 的信息一体化;将实现远程共享科学信息资源和仪器设备资源;将提高劳动生 产率和工作效率， 刺激经济高速发展( 1 . 2 0 0 0 年 3月在新加坡召开的第五届 国际计算机集成制造 ( c i m)大会上，大会组织委员 会主席r o b e rt g a y 和学术 委员会主席j as p e r s s i n g h 联合撰写的大会论文集前一言 中指出: “ 近年来制造业最 伟 大的 影响 就 是基于i n t e r n e t 技 术 和 相关 业务 的出 现3 1 ” 德国f r a u n h o f e : 研究 院院 长h a n s - j u r g e n w a r n e c k e 教授2 0 0 0 年i i 月 在第一 届国 际机械工程大 会上 作题为“ 网络生产制造业全球化的前景” 的大会报告中指出: “ 网络化制造 使全球合作更加紧密，从而将创造无限的价值。 ”哈佛大学商学院著名教授 m i c h a e l p o r t e r 在谈到企业竞争的优势时说到: “ 网络化的企业运作是企业赚取 最大利 润、 提升市场竞争 力的有 效途径 4 1， 我国 华中 科技大学教 授杨 叔子院士 指出: “ 建立一种市场需求驱动的、 具有快速响应机制的网络化制造模式将是当 前乃至今后若干长时期内 制造业所面临的最紧迫的任务之一，是制造企业摆脱 困 境、 赢 得市 场和掌 握竞争主 动 权的关 键s 1 。 ., 由 此可 见， 实施网 络化制 造己 是 现代制造业的主要发展趋势之一。 我国己 加入 wt o ，企业面临的是全球化的市场竞争。网络给我们带来了 严峻的挑战， 也带来了极大的机遇。 因此， 实施网络化制造推动制造业信息化， 是适应经济全球化及现代制造业发展的需要，也是实施以信息化带动工业化发 展战略的需要。 1 . 1网络化制造的内涵、特征与发展趋势 1 . 1 . 1 网络化制造的内涵、特征 网络化制造是基于网络的制造企业的各种制造活动及其所涉及的制造技术 西北工业大学硕 七 学位论文 和制造系统的总称。其中， 网络包括i n t e rn e t , i n t r a n e t 和e x t r a n e t 等各种网络; 制造企业包括单个企业、企业集团以及面向某一市场机遇而组建的虚拟企业等 各种制造企业及企业联盟;制造活动包括市场运作、产品设计与开发、物料资 源组织、生产加工过程、产品运输与销售和售后服务等企业所涉及的一切相关 活动和工作。网络化制造的 特征有d 1 . . 基本特征: 网络化制造的实质是网络技术 ( i n t e rn e t / i n t r a n e t / e x t r a n e t ) 和制造技术的结 合。网络化制造中网络技术的根本功能是为制造系统和制造过程提供一种快速 方便的信息 ( 含数据)交换手段和环境，因此网络化制造的基本内涵特征是基 于网络的信息 ( 含数据)的快速传输和交互。 . 技术特征: ( 1 )时间特征 网络使信息能快速传输与交互，使制造系统中信息传输过程的时间效 率发生根本性的变化。该特征可使制造活动的实践过程发生重大变化，甚 至产生一些特殊功能， 如可在制造过程中利用地球时差， 实现不间断的2 4 小 时 设 计 作 业 6 t等。 ( 2 )空间特征 网络拓展了企业空间， 基于网络的异地设计、 异地制造使企业走出“ 围 墙” ， 走向全球。 网络使得分散在各地的企业根据市场机遇随时组成动态联 盟，实现资源共享，形成空间范围广阔并能动态变化的虚拟企业。 ( 3 )集成特征 网络和信息快速传输与交互支持企业内外实现信息集成、功能集成、 过程集成、资源集成及企业之间的集成。 . 功能 特征: ( 1 )敏捷响应特征 基于网络的敏捷制造和并行工程等技术可显著缩短产品开发周期，迅 速响应市场。 ( 2 )资源共享特征 通过网络，分散在各地的信息资源、设备资源甚至人才资源可实现共 享和优化利用。 ( 3 )企业组织模式特征 网 络和数据库技术将使得封闭性较强的金字塔式递阶结构的传统企业 组织模式向着网络的扁平化的、透明 度高的项目 主线式的组织模式发展。 针对市场需求和机遇，建立以企业动态联盟和资源共享为基础的，通过网 络和电子手段联系和控制的虚拟企业将是快速、优质、低成本和低风险响 第一章绪论 应市场的有效组织模式。 ( 4 )生产方式特征 过去的 “ 大批量、 少品种” 和现在的 “ 小批量、 多品种” 将发展到 “ 小 批量、多品种、定制型” 生产方式。 2 1 世纪的市场将越来越体现个性化需 求的特点，因此基于网络的定制将是满足这种需求的一种有效模式。 ( 5 )客户参与特征 客户不仅是产品的消费者，而且是产品的创意者和设计的参与者。基 于网 络的d f c ( d e s i g n f o r c u s t o m e r ) 和d b c ( d e s i g n b y c u s t o m e r ) 技术将为 用 户参与产品设计提供可能。 ( 6 )虚拟产品特征 虚拟产品、虚拟超市和网络化销售将是未来市场竞争的重要方式。 ( 7 )远程控制特征 设备的宽带联网运行可实现设备的远程控制、管理以及设备资源的异 地共享。 ( 8 )远程诊断特征 基于网络可实现设备及生产现场的远程监视及故障诊断。 以上基本特征、技术特征、和功能特征共同组成了网络化制造的内涵特征 体系，如图 i 一1 所示。 ! 基 本 特 征! 集成特征 时间特征 功能特征 远程诊断特征 远程控制特征 虚拟产品特征 客户参与特征 生产方式特征 企业组织模式特征 资源共享特征 敏捷响应特征 图1 一1网络化制造内涵特征体系 西北工业大学硕士学位论文 1 . 1 .2 网络化制造的组织模式 随着市场对产品的个性化、多元化和小批量生产的要求，迫使制造企业加 快新产品的开发研制，并以尽可能短的周期生产，更早占领市场，适应快速多 变的竞争环境。 产品结构日 趋复杂， 任何一个企业都很难在短时间内经济、快 速地独立开发和制造某一个产品的全部，这样，动态联盟企业就产生了，而网 络技术发展为组建动态企业联盟提供了很好的集成支撑环境，促进动态联盟的 发 展，同时网 络化制造的模式也 应运而生。可见动态联盟17 .$ .2 0 1 是网 络化制造 环境下企业的主要组织与运行模式之一。 动态联盟，又称虚拟企业、虚拟公司、虚拟组织机构等，是指企业自 身独 力无法完成或者难以完成市场机遇时，采取与其他企业合作、优势互补并共同 完成市场机遇的企业组织形式。它充分利用现代网络技术，把地理上分布于不 同地区的企业组织在一起，形成具有一定生命周期的相互依赖、信任和合作的 组织。动态联盟技术在优化资源配置，合理利用企业的资源，促进企业快速生 产出优质、低成本的产品，提高企业响应市场能力和竞争力等方面具有不可替 代的优势。 按照盟员企业的组织协调拓扑结构的不同，动态联盟可以分成星形结构、 平行结构、联邦结构等。按照在产品全生命周期不同阶段起的功能不同可以将 动态联盟分为19 1 : 开发信息收集动态联盟、 产品初步设计动态联盟、 确定是否 开发的市场调查动态联盟、详细设计动态联盟、产品制造动态联盟、销售动态 联盟以及产品售后服务及回收动态联盟。组成动态联盟的战略伙伴通常可以分 成四 类 1 0 .竞争型伙伴、互补型伙伴、 顾客型伙伴及供应链型伙伴。 1 . 1 .3网络化制造的发展趋势 分析国内外现有研究，网络化制造正朝以下几个方向发展11， 川: 网络化制造系统的空间范围不断发展， 全球网络化制造系统正在形成; 网络化制造中信息交换标准协议研究的重要性日 益突出: 网络化产品协同开发仍将是今后相当一段时间网络化制造的主要研究 课题; 网络化制造的集成功能在深度和广度方向 发展; 网络化的市场运作模式将是未来竞争的主要模式; 网络化制造平台将成为网络化制造技术的支持工具; a s p 和a g e n t 模式将成为网 络化制造的重要运行模式之一; 第一章绪论 1 . 2 c a p p技术研究现状及发展趋势 i f 算机辅助工艺设计( c o m p u t e r a i d e d p r o c e s s p l a n n i n g , c a p p ) 的开发、 研制 是从 2 0世纪 6 0 年代末开始的，在制造自 动化领域，c a p p的发展是最迟的部 分。 世界上研究c a p p 最早的国家是挪威， 始于 1 9 6 9 年， 并于同年正式推出世 界上第一个 c a p p系统 a u t o p r o s ; 1 9 7 3年正式推出商品化的a u t o p r o s 系统。在 c a p p发展史上具有里程碑意义的是于 1 9 7 6年推出的 c a m一工 s a u t o m a t e d p r o c e s s p l a n n i n g 系统。 取其字首的 第一个字母， 简称为c a p p 系统。 目 前对 c a p p 这个缩写法虽然还有不同的解释，但把 c a p p称为计算机辅助工 艺 设计已 经成为公 认的 释义【 1 2 1 。 我国 院 校、 研究设计单 位和企 业自2 0 世纪8 0 年代初开始计算机辅助工艺设计( c a p p ) 的应用研究与跟踪世界这一技术的发 展， 近二十年在理论上和实践上均取得了重大成就， 结合中国国情掌握了c a p p 的原理与方法， 在各类机械企业进行了 应用实践 3 。 迄今为止， 在国内学术会 议、刊物上发表的c a p p 系统己有5 0 多个。 但是，在现阶段，与其它如 c a d , c a m, mi s , p d m, e r p等计算机辅 助及应用技术的发展相比，c a p p在基础理论技术研究、系统开发与应用以及 商品 化 等方面仍然存在较大差距。 c a p p落后于 企业的需 求和发展的 现状， 使 工艺信息处理成为制约企业生产信息化、集成化、并行化和网络化的 “ 瓶颈” 。 出现上述情况的根本原因是 c a p p系统始终面对的是企业复杂多变、分布 异构的 应用环境 1 4 1 ， 这便使c a p p 系统在动态应用环境约束下求得最优解带来 了很大的困难。在网络化制造模式下，c a p p系统的应用环境从一个企业范围 向一定地域或领域甚至全球范围的扩展将会使这种情况更加严重。c a p p动态 应用环境要求一个c a p p系统应该是一个适应性很强的敏捷系统，能够根据应 用环境的动态变化而支持系统重构、软件重用和系统规模扩展 1 5 1 c a p p系统作为产品制造的主要软件支撑工具，必须适应网络化制造潮流 中新的挑战和需求，研究新一代支持网络化制造的 c a p p( 以下简称网络化 c a p p ) 系统是c a p p 重要的发展方向 之一， 近两年来深受学术界和i. 业界的关 注。 t u 等， “ 致力 于 虚 拟。 k p ( o n e o f a k in d p r o d u c t io n ) 企 业中 的 产品 i 艺设 i l e 提出了面向虚拟o k p企业的c a p p 系统参考体系结构， 并采用了 称为“ 增量工 艺 规 划” 的 工艺设 计新 方 法 。 清华 大 学的 杨 志刚 等 1 7 提出 了 广义 工 艺 规 划 概 念，以及面向动态联盟环境下的c a p p 系统三层结构:并进一步建立了工艺设 计的 任务 模型及 最大 优先分 派算法 1 8 1 。 东南大 学的 倪中 华等 1 9 提出了 制造资 源 的广义性与狭义性概念， 建立了一个面向决 速重组制造系统的c a p p 原型系统， 对动态制造环境具有一定适应性。 西北工业大学硕l 学位论文 总地来说， 网络化c a p p 还是很新的概念， 目前看到的不多的文献大都只局 限于某一方面，或是体系结构，或是单个技术，使人难以对其产生总体和直观 的概念，因此急需有一个较为具体和全面的系统。 1 .3论文的研究背景 本论文是根据国 家8 6 3 计划现代集成制造系统技术主题项目 关中高新 产业带网络化制造系统 ( 课题编号: 2 0 0 2 a a 4 1 4 0 6 0 ) 和基于制造资源优化配置 的制造过程管理系统 ( 课题编号:2 0 0 1 a a 4 1 2 0 2 0 )的研究与开发进行的。 关中高新产业带网络化制造系统主要是通过先进制造技术、信息技术、网 络技术及管理技术的综合运用，构建区域内外系统开发和应用服务平台，创建 良 好的企业间资源配置的信息环境，降低关中地区企业间及与国内外企业间资 源整合的实施成本，使大量分布在不同地域、不同行业、具有不同优势的制造 资源实现集成。 基于制造资源优化配置的制造过程管理系统着眼于数字化企业条件下，研 究基于制造资源优化配置的制造过程管理， 包括可重构制造资源优化配置平台、 基于知识的网络化工艺规划系统、集成化数控制造与仿真、基于构件的可重构 的制造执行系统、可视化制造过程管理与监控系统等五个子系统。 网络化c a p p 是这两个系统的重要组成部分，具有资源广义性、 信息分布 性和分工协作性等一些新的特点，在系统中除了完成传统c a p p的功能外还起 到了制造资源优化和企业信息沟通的作用。 1 . 4论文的研究内容 1 .零件信息建模、物理制造单元信息建模和逻辑制造单元信息建模 零件信息模型和动态制造资源信息模型是进行网络化工艺分工规划的关键 基础， 对于网络化c a p p 系统的可靠性和质量具有决定性作用，合理的零件信 息模型和动态制造资源信息模型可以对c a p p 系统的后续工艺决策产生重要的 影响。制造资源信息建模技术研究主要包括:物理制造单元信息建模技术和逻 辑制造单元信息建模技术。 2 . 网络化工艺分工路线设计 在网络化制造条件下，多个企业共享制造资源，如何合理地确定产品的工 艺分工路线首先就是要确定产品的逻辑加工路线，然后根据企业联盟的实际资 源的配置确定具体的制造单元，形成可执行加一 f 路线。 西北工业大学硕l 学位论文 总地来说， 网络化c a p p 还是很新的概念， 目前看到的不多的文献大都只局 限于某一方面，或是体系结构，或是单个技术，使人难以对其产生总体和直观 的概念，因此急需有一个较为具体和全面的系统。 1 .3论文的研究背景 本论文是根据国 家8 6 3 计划现代集成制造系统技术主题项目 关中高新 产业带网络化制造系统 ( 课题编号: 2 0 0 2 a a 4 1 4 0 6 0 ) 和基于制造资源优化配置 的制造过程管理系统 ( 课题编号:2 0 0 1 a a 4 1 2 0 2 0 )的研究与开发进行的。 关中高新产业带网络化制造系统主要是通过先进制造技术、信息技术、网 络技术及管理技术的综合运用，构建区域内外系统开发和应用服务平台，创建 良 好的企业间资源配置的信息环境，降低关中地区企业间及与国内外企业间资 源整合的实施成本，使大量分布在不同地域、不同行业、具有不同优势的制造 资源实现集成。 基于制造资源优化配置的制造过程管理系统着眼于数字化企业条件下，研 究基于制造资源优化配置的制造过程管理， 包括可重构制造资源优化配置平台、 基于知识的网络化工艺规划系统、集成化数控制造与仿真、基于构件的可重构 的制造执行系统、可视化制造过程管理与监控系统等五个子系统。 网络化c a p p 是这两个系统的重要组成部分，具有资源广义性、 信息分布 性和分工协作性等一些新的特点，在系统中除了完成传统c a p p的功能外还起 到了制造资源优化和企业信息沟通的作用。 1 . 4论文的研究内容 1 .零件信息建模、物理制造单元信息建模和逻辑制造单元信息建模 零件信息模型和动态制造资源信息模型是进行网络化工艺分工规划的关键 基础， 对于网络化c a p p 系统的可靠性和质量具有决定性作用，合理的零件信 息模型和动态制造资源信息模型可以对c a p p 系统的后续工艺决策产生重要的 影响。制造资源信息建模技术研究主要包括:物理制造单元信息建模技术和逻 辑制造单元信息建模技术。 2 . 网络化工艺分工路线设计 在网络化制造条件下，多个企业共享制造资源，如何合理地确定产品的工 艺分工路线首先就是要确定产品的逻辑加工路线，然后根据企业联盟的实际资 源的配置确定具体的制造单元，形成可执行加一 f 路线。 西北工业大学硕l 学位论文 总地来说， 网络化c a p p 还是很新的概念， 目前看到的不多的文献大都只局 限于某一方面，或是体系结构，或是单个技术，使人难以对其产生总体和直观 的概念，因此急需有一个较为具体和全面的系统。 1 .3论文的研究背景 本论文是根据国 家8 6 3 计划现代集成制造系统技术主题项目 关中高新 产业带网络化制造系统 ( 课题编号: 2 0 0 2 a a 4 1 4 0 6 0 ) 和基于制造资源优化配置 的制造过程管理系统 ( 课题编号:2 0 0 1 a a 4 1 2 0 2 0 )的研究与开发进行的。 关中高新产业带网络化制造系统主要是通过先进制造技术、信息技术、网 络技术及管理技术的综合运用，构建区域内外系统开发和应用服务平台，创建 良 好的企业间资源配置的信息环境，降低关中地区企业间及与国内外企业间资 源整合的实施成本，使大量分布在不同地域、不同行业、具有不同优势的制造 资源实现集成。 基于制造资源优化配置的制造过程管理系统着眼于数字化企业条件下，研 究基于制造资源优化配置的制造过程管理， 包括可重构制造资源优化配置平台、 基于知识的网络化工艺规划系统、集成化数控制造与仿真、基于构件的可重构 的制造执行系统、可视化制造过程管理与监控系统等五个子系统。 网络化c a p p 是这两个系统的重要组成部分，具有资源广义性、 信息分布 性和分工协作性等一些新的特点，在系统中除了完成传统c a p p的功能外还起 到了制造资源优化和企业信息沟通的作用。 1 . 4论文的研究内容 1 .零件信息建模、物理制造单元信息建模和逻辑制造单元信息建模 零件信息模型和动态制造资源信息模型是进行网络化工艺分工规划的关键 基础， 对于网络化c a p p 系统的可靠性和质量具有决定性作用，合理的零件信 息模型和动态制造资源信息模型可以对c a p p 系统的后续工艺决策产生重要的 影响。制造资源信息建模技术研究主要包括:物理制造单元信息建模技术和逻 辑制造单元信息建模技术。 2 . 网络化工艺分工路线设计 在网络化制造条件下，多个企业共享制造资源，如何合理地确定产品的工 艺分工路线首先就是要确定产品的逻辑加工路线，然后根据企业联盟的实际资 源的配置确定具体的制造单元，形成可执行加一 f 路线。 第一章绪论 3 . 基于x ml的c a p p 与相关系统之间的 信息集成技术 网络化制造实施的关键是进行集成，通过集成，可以实现整个企业的所有 资源信息的共享，保证信息畅通，对提高各种资源的利用率、提高产品质量、 缩短生产周期、提高生产和工作效率、降低成本都有非常重要的作用。本文研 究内容主要包括数据库格式到x ml 格式映射技术、 基于网络的x ml 格式信息 的发布与获取技术等。 1 . 5小结 本章在介绍网络化制造的内 涵、特征、模式与发展趋势的基础上，分析了 计算机辅助工艺设计技术的研究现状和发展方向，结合制造业网络化、数字化 发展进程提出了网络化c a p p系统的研究方向，并介绍了论文研究背景、意义 和论文内容。 第一章绪论 3 . 基于x ml的c a p p 与相关系统之间的 信息集成技术 网络化制造实施的关键是进行集成，通过集成，可以实现整个企业的所有 资源信息的共享，保证信息畅通，对提高各种资源的利用率、提高产品质量、 缩短生产周期、提高生产和工作效率、降低成本都有非常重要的作用。本文研 究内容主要包括数据库格式到x ml 格式映射技术、 基于网络的x ml 格式信息 的发布与获取技术等。 1 . 5小结 本章在介绍网络化制造的内 涵、特征、模式与发展趋势的基础上，分析了 计算机辅助工艺设计技术的研究现状和发展方向，结合制造业网络化、数字化 发展进程提出了网络化c a p p系统的研究方向，并介绍了论文研究背景、意义 和论文内容。 西北工业大学硕士学位论文 第2 章 网络化c a p p系统体系结构 2 . 1 网络化 c a p p系统的特点 在网络化制造模式下，工艺过程设计所立足的制造资源在内容和形式 卜 都 有所扩展。内容上，网络的发展降低了信息传输的成本，为生产能力商品化和 资源共享提供了廉价的途径， 并促成了相关制造企业结成生产联盟。 这样一来， 工艺设计所立足的资源从企业内部向企业外部扩展。形式上，在工业化时代大 规模生产条件下，资源使用状态相对静止;而网络经济客户定制生产条件下， 企业资源的使用状态频繁变更。因此企业对c a p p系统提出新的需求，由此产 生网络化c a p p 系统。 与传统的基于企业局部资源与知识进行工艺规划的c a p p 系统相比，网络化c a p p 具有资源广义性、信息分布性和分工协作性等一些新 的特点: . 资源广义性 在 c a p p系统中用到的资源主要包括制造资源和加工知识。在7 放式 的网络化制造环境下，制造资源和加工知识不仅仅局限于本企业内部，而 是通过网络得到扩展与延伸。充分利用一切能利用的资源是实现企业优势 互补、提高响应敏捷性的基础。 . 信息分布性 多个合作企业在空间上分布于不同地域，根据各自的工艺习惯有不同 的工艺操作规范。如何对这些分布的工艺流程进行有效的集成，并提供一 种适于分布式环境中产品工艺数据交换方式，是网络化制造得以实施的重 要技术之一。 . 分工协作性 在网络化制造环境下，企业更专注于自 身核心竞争力的培养与发展， 合作伙伴间的协作、交流大大增加，这给工艺合作伙伴选择与评价以及协 同工艺设计等提出了新要求。 . 组合动态性 网络化制造具有 4阶段生命周期:协作日 标确定、合作伙伴组建、运 行和解散，其组织和结构形式应市场需求而变化，因此 c a p p必须提供rij 重构和规模可伸缩的能力，以适应这种动态变化的需求。 第二章网络化c a p p 系统休系结构 2 . 2 网络化c a p p系统的体系结构 2 . 2 . 1 b s s结构 c / s ( c l i e n t / s e r v e r ，客户 / 服务器模式 ) 结构在很多 情况下， 服务器提供的惟 一 服务就是数据库服务。 在这种解决方案中，客户端程序负责数据访问、实现 业务逻辑、用合适的样式显示结果、弹出用户界面、接受用户输入等。c / s结 构通常在第一 次部署的时候比较容易，但难于升级或改进，而且经常基于某种 专有的协议，通常是某种数据库协议。它使得重用业务逻辑和界面逻辑非常困 难。更重要的是， 在w e b 时代， 二层化应用通常不能体现出很好的伸缩性，因 而很难适应 i n t e rne t 的要求。 随着计算机技术与网络化技术的发展， 采用b / s ( b r o w s e r / s e r v e r ， 浏览器 / 服务器)模式，基于 w e b 与 i n t e me t / i n t r a n e t 平台的 c a p p软件系统正成为开 发与 应用的热点t2 1 - 2 4 1 b / s 结构是随着i n t e rn e t 技术的兴起， 对c / s 结构的一种变化或者改进的结 构。 在这种结构下， 用户界面完全通过www浏览器实现，一 部分事务逻辑在 前 端实现， 但是主要事务逻辑在服务器端实现， 形成所谓3 - t i e : 结构。 b / s 结构， 主要是利用了 不断成熟的 ww w浏览器技术，结合浏览器的多种 s c r i p t 语言 ( v b s c r i p t . j a v a s c r i p t . . .) 和a c t i v e x 技 术， 用 通 用浏 览 器就实 现了 原 来 需 要复 杂 专用软件才能实现的强大功能，并节约了开发成本，是一种全新的软件系统构 造技术。随着wi n d o w s 9 8 / win d o w s 2 0 0 0 将浏览器技术植入操作系统内部，这 种结构更成为当今应用软件的首选体系结构。显然b / s结构应用程序相对于传 统的c / s 结构应用程序将是巨大的进步。 2 .2 .2系统体系结构设计目 标 系统的体系结构的设计目 标如下: 敏捷性: 系统用户在网络上可快速接受信息、 处理信息， 快速响应用户 的请求。 动态适应性: 由系统结构设计的通用性原则， 系统结构应能够既能适应 新的或变化了的信息需求，又不影响用户企业的运作，具有系统柔性。 快速可重构: 系统可根据需求的变化进行重组， 组成满足用户新需求的 系统，为不同需求的用户提供不同的 符合用户业务牙喷 的c a p p 系统。 易维护性: 系统维护是系统生存期中最耗成本的阶段， 系统应易于维护。 第二章网络化c a p p 系统休系结构 2 . 2 网络化c a p p系统的体系结构 2 . 2 . 1 b s s结构 c / s ( c l i e n t / s e r v e r ，客户 / 服务器模式 ) 结构在很多 情况下， 服务器提供的惟 一 服务就是数据库服务。 在这种解决方案中，客户端程序负责数据访问、实现 业务逻辑、用合适的样式显示结果、弹出用户界面、接受用户输入等。c / s结 构通常在第一 次部署的时候比较容易，但难于升级或改进，而且经常基于某种 专有的协议，通常是某种数据库协议。它使得重用业务逻辑和界面逻辑非常困 难。更重要的是， 在w e b 时代， 二层化应用通常不能体现出很好的伸缩性，因 而很难适应 i n t e rne t 的要求。 随着计算机技术与网络化技术的发展， 采用b / s ( b r o w s e r / s e r v e r ， 浏览器 / 服务器)模式，基于 w e b 与 i n t e me t / i n t r a n e t 平台的 c a p p软件系统正成为开 发与 应用的热点t2 1 - 2 4 1 b / s 结构是随着i n t e rn e t 技术的兴起， 对c / s 结构的一种变化或者改进的结 构。 在这种结构下， 用户界面完全通过www浏览器实现，一 部分事务逻辑在 前 端实现， 但是主要事务逻辑在服务器端实现， 形成所谓3 - t i e : 结构。 b / s 结构， 主要是利用了 不断成熟的 ww w浏览器技术，结合浏览器的多种 s c r i p t 语言 ( v b s c r i p t . j a v a s c r i p t . . .) 和a c t i v e x 技 术， 用 通 用浏 览 器就实 现了 原 来 需 要复 杂 专用软件才能实现的强大功能，并节约了开发成本，是一种全新的软件系统构 造技术。随着wi n d o w s 9 8 / win d o w s 2 0 0 0 将浏览器技术植入操作系统内部，这 种结构更成为当今应用软件的首选体系结构。显然b / s结构应用程序相对于传 统的c / s 结构应用程序将是巨大的进步。 2 .2 .2系统体系结构设计目 标 系统的体系结构的设计目 标如下: 敏捷性: 系统用户在网络上可快速接受信息、 处理信息， 快速响应用户 的请求。 动态适应性: 由系统结构设计的通用性原则， 系统结构应能够既能适应 新的或变化了的信息需求，又不影响用户企业的运作，具有系统柔性。 快速可重构: 系统可根据需求的变化进行重组， 组成满足用户新需求的 系统，为不同需求的用户提供不同的 符合用户业务牙喷 的c a p p 系统。 易维护性: 系统维护是系统生存期中最耗成本的阶段， 系统应易于维护。 . 安全性: 系统的结构设计可方便的进行数据安全机制的建立， 保证系统 安全。 2 . 2 . 3系统体系结构 网络化c a p p 系统的体系结构采用的是b / s 结构扩展后的多层结构，是面 向企业级的网络应用的体系结构。本系统的体系结构如图2 -1 所示: 拼 匡 画- cl 4 ), 浏览器、 w e b 页面( 包括h t ml , x m l等标记语言) ， a p p l e t s 应用客户端 亚 i n t e m e t / i n t r a n e t 协议 ( 如h t t p t c p / i p , s s l ) w eb仁 三 到 厂 瓜不 于习 s e r v l e t s j s p / 一梦鉴每一ejb 一 fjf ,uaf z !t( eis 固团 数据库 图2 -1 网络化c a p p 系统体系结构 . 客户层: 主要由 客户端浏览 器、 w e b 页面( 包含h t m l . d h t m l 和x m l 等标 记 语 言 ) 和 应 用 客 户 端 组 成。 客 户 端 浏 览 器 可以 是i n t e m e t e x p lo r e r 、 n e t s c a p ei n t e rn e t 等主流浏览器，无需进行特定的配置，具有统一的客户端界面。w e b 页面 . 安全性: 系统的结构设计可方便的进行数据安全机制的建立， 保证系统 安全。 2 . 2 . 3系统体系结构 网络化c a p p 系统的体系结构采用的是b / s 结构扩展后的多层结构，是