（航空宇航制造工程专业论文）民航座椅工艺信息系统关键技术研究与应用.pdf

摘要 摘要 随着计算机集成制造、虚拟制造、敏捷制造、并行工程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。传统的 c a p p 正在向工艺设计与工艺管理一体化的工艺信息系统发展。 本文以民航座椅为研究对象，论述了民航座椅工艺信息系统的关键技术和应 用。 1 研究了民航座椅工艺信息化的过程和内容，建立了民航座椅工艺信息系统 体系结构。 2 利用面向对象建模方法，构建了民航座椅工艺信息模型，包括对象类树、 对象类、对象关系图。 3 针对民航座椅工艺特点，进行了工艺的典型化处理，建立了基于典型工艺 的检索式工艺设计方法，实现了相似零件典型工艺的自动检索。 4 对民航座椅零件镀层尺寸余量计算方法进行了研究，并实现了镀层余量尺 寸的自动计算。 5 研究了民航座椅的工艺管理模式，重点论述了工艺版次管理、工艺任务管 理及工艺流程管理。 6 对民航座椅工时定额制定方法进行研究，建立了工时定额系统总体结构， 并提出了其实现方法。 关键词：民航座椅工艺信息系统c a p p 典型工艺镀层自动计算 快速工艺设计工艺流程管理工时定额制定 a b s t t a c t a b s t r a c t s i n c et h et r e m e n d o u sp r o c e s so fa d v a n c e dm a n u f a c t u r i n gt e c h n o l o g ys u c h a sc l m s 、c e 、l m s 、v m s 、a mh a v eb e e nm a d e 1 h ec a p p s y s t e mi su p d a t i n g t ot h eg r e a tc h a l l e n g e 。t h ec o m b i n a t i o no ft h ep r o c e s sp l a n n i n ga n dp r o c e s s p l a n n i n gm a n a g e m e n t w i b et h et e n d e n c yo fl h ec a pp _ i nt h i st h e s i s 。t h ek e yt e c h n o l o g ya n da p p l i c a t i o no fp r o c e s sl n f o r m a t i o n s y s t e ms e r v i n g f o rt h ec i v i a v i a t i o ns e a t si ss t u d i e d 1 a no v e r a l id e s i g nf o rp r o c e s si n f o r m a t i o ns y s t e mi se s t a b l i s h e df o i l o w e d b yt h es t u d yo nt h ep r o c e d u r ea n dc o n t e n t so ft h ec i v i l a v i a u o ns e a t sp r o c e s s p l a n n i n gi n f o r m a t i o n i z a t i o n 2 ，t b ep r o c e s si n f o i t n a t i o nm o d e f o rt h ec i v i la v i a t i o ns e a t s p r o c e s s i n f o r m a t i o n i z a t i o n 。i n c l u d i n gc a p po b j e c tc l a s st r e e ，o b j e c tc l a s sr e l a t i o ng r a p h i c a n do b j e c tc t a s si n s t a n c e ，i sc o n s t r u c t e db a s e do no b j e c t - o d e n t e dt e c h n o l o g y 3 a s1 0f e a t u r e so ft h ec i v i ia v i a t i o ns e a t sm a n u f a c t u r i n g t h er e t r i e v a i p r o c e s sp l a n n i n gm e t h o db a s e do ns t a n d a r dp r o c e s sl s b u i l ta n dt h ea u t o m a t i c r e t n e v a lo fs t a n d a r dp r o c e s sc o r r e s p o n d i n g t os i m i l a r p a r c 8 i s d e v e l o p e d f o l l o w e db yp r o c e s ss t a n d a r d i z a t i o n ， 4 t h ed e v e l o p m e n to fp r o c e s sd i m e n s i o n l i n ka u t o m a t i cc a l c u l a t i o nf o r e l e c t r o p l a t ep a r t sh a s b e e nd o n ea f t e r a n a l y z i n gi t sc a l c u l a t i n gm e t h o d 。 5 t h ep a t c e r no fp r e c e s sp l a n n i n gm a n a g e m e n t ss t u d i e d ，t h ev e r s i o n m a n a g e m e n t t h et a s km a n a g e m e n ta n dt h ew o r k f l o wm a n a g e m e n tf o f c i v i l a v i a t i o ns e a t sa r eh i g h l i g h t e dp r e s e n t e d 6 t h es t r u c t u r ef r a m eo ft h em a n h o u rq u o t ac a l c u l a t i o na n di t sd e v e l o p m e n t f o rt h ec i v i a v i a t i o ns e a t sm a n u 馅c t u r i n ga r ep r e s e n t e d k e y w o r d s ：p r o c e s si n f o r m a t i o ns y s t e mf o rc i v i la v i a t i o ns e a t s e a p p s t a n d a r dp r o c e s s r a p i dp r o c e s sd e s i g n p r o c e s sd i m e n s i o n 1 i n ka u t o m a t i cc a l c u l a t i o nf o re l e c t r o p l a t e p r o c e s sw o r k f l o w m a n a g e m e n t m a n h o u rq u o t a i i 西北工业大学硕士学位论文 第一章绪论 第一章绪论 1 1c a p p 发展概述 对于一个制造企业，工艺设计确定制造过程及制造所需的制造资源、 制造时间等，对产品质量和成本具有重要影响。 计算机辅助工艺过程设计( 即c a p p c o m p u t e r a i d e dp r o c e s s p l a n n i n g ) 诞生于2 0 世纪6 0 年代末，通常是指机械产品零件制造工艺过程 的计算机辅助设计与文档编制。人们根据工艺决策方式一般将c a p p 系统 划分为两大类：修订式( v a r i a n t ，亦称派生式) c a p p 系统和创成式 ( g e n e r a t i v e ，亦称生成式) c a p p 系统。修订式c a p p 系统是以成组技术为 基础，利用零件的结构相似性或工艺相似性，将零件进行分类并划分零件 族，制订零件族的典型工艺规程，然后通过检索该族零件的典型工艺规程， 并进行相应的修改和编辑，最终生成该零件的工艺规程；创成式c a p p 系 统则是依靠建立在系统内部的逻辑和算法，进行工艺决策，自动生成新零 件的工艺规程。 早期的c a p p 系统研究主要面向零件的机械加工工艺的设计，过分强 调零件工艺的自动生成。近年来，随着计算机集成制造系统( c o m p u t e r i 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 ：o 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 ) 、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 gs y s t e m ：t m s ) 、虚拟制造系统 ( v i r t u a lm 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，c a p p 随之迎来了一个新的发展阶段，越来越趋向 于面向整个产品以及更为广义的计算机辅助工艺设计及管理系统，即工艺 信息系统。具体表现在： 1 c a p p 的研究者和开发者已经认识到工艺过程设计是一个复杂决策 过程，c a p p 系统的开发目标不应将其定位为代替工艺人员的自动化系统， 而应以辅助系统为基础，强调人在工艺设计过程中的有效参与； 2 面向对象( 0 0 ) 、人工智能( a i ) 、专家系统s ) 、成组技术( g t ) 等 各种新概念、新方法、新技术被逐步引入c a p p 中，并在实际应用中取得 了很好的效果，促进了c a p p 技术的发展； 西北工业大学硕士学位论文第一章绪论 3 将信息管理思想引入c a p p 中，使c a p p 系统不仅成为代替工艺员 进行工艺规程的编制、打印的一种工具，同时可将工艺信息及相关文件进 行有效的管理，实现工艺设计与管理的统一； 4 工艺设计模式已从单一的修订式或创成式向以交互式为基础并集成 检索、修订、创成等混合决策技术及多智能体技术的设计模式转换，为用 户提供了一种全新的设计方法； 5 从应用角度看，企业已经逐渐意识到了c a p p 技术在产品设计制造 过程中的重要作用和可取得的经济效益，对c a p p 的应用与企业信息化管 理的关系有了明确的认识； 6 c a p p 系统的应用范围也从单一零件的机械加工领域逐步涉及到各 种类型的企业以及企业不同层次、企业的不同工艺部门( 机加、装配、钣 金冲压、焊接、热表处理等) ，并在不同程度上为企业带来了经济效益。 随着制造业信息化技术的不断发展，制造企业对工艺信息化提出了迫 切的需要。 1 2 企业对工艺信息化的迫切需求 当前全球正加速从工业社会向信息社会过渡，制造业信息化已成为发 展的必然趋势。随着我国入世和全球经济一体化的进程，中国的制造业将 面临更加激烈的市场竞争，迫切需要通过制造业信息化建设使自身的经济 效益、技术创新能力、市场竞争能力和抵御风险能力得到显著提高，只有 这样才能保证企业的生存并迎来跨跃式的发展。因此，利用信息技术革命 提供的机遇与契机，按照我国制造业需求，积极推进制造业信息化进程， 用信息化带动工业化，提高制造业的市场竞争能力，是我国制造业发展的 重大战略。 在整个信息系统中，工艺信息是产品工程信息的重要组成部分，是工 程设计系统、管理信息系统等之间的重要桥梁。因此，工艺信息化是制造 企业信息化的一个重要方面和关键环节。 现代企业生产的特点属多品种、单件、小批量生产类型，用户不仅对 产品的质量、性能有着严格要求，而且对生产周期更有严格限定。传统的 工艺技术准备工作对单件、小批量生产类型有着不可克服的缺点工艺 西北工业大学硕士学位论文第一章绪论 设计工作量大、周期长、效率低、差错率高，工艺方法因人而异，工艺设 计产生的信息量巨大却缺乏有效的管理，给生产组织带来诸多不便。在当 前产品竞争非常激烈的情况下，大部分企业都是按产品订单来组织生产， 产品型号变化快，如何对市场的需求做出快速反应，缩短产品交付周期， 这关系到企业发展的未来。因此，传统的工艺技术准备工作亟待以信息化 的手段进行改造。工艺信息化包括工艺设计的计算机辅助工艺编制，工艺 信息处理的自动化以及在此基础上的快速工艺设计，最终建立完整的工艺 信息系统。从而缩短工艺设计周期，保证工艺设计的质量，提高企业工艺 经验的继承性和共享性，推动企业开展的工艺设计标准化、规范化和最优 化工作。 1 3 课题来源及论文主要内容 1 3 1 课题来源及其意义 本课题来源于6 1 0 所民航座椅生产中对c a p p 的现实需求。 6 1 0 所是目前国内唯一一家从事军机弹射救生座椅和民航客机座椅研 制、生产的企业，其中的民航客机座椅产品是高度个性化的高科技产品， 被广泛地配套于美国的“波音”、“麦道”，欧洲的“空中客车”，俄罗斯的 “图1 5 4 ”和国内的“运7 ”、“新舟6 0 ”等主要机型。航空座椅的生产涵盖 车、铣、刨、磨、钳、冲压、钣金、焊接、非金属吸塑成型、粘结、缝纫、 热处理、表面处理、装配等各种工艺且更新换代快。这给工艺设计和工艺 技术状态管理、生产的组织和管理均带来了极大的困难。由于早期的c a p p 应用仅停留在计算机辅助填写工艺卡片的水平上，工艺规程中的工艺信息 无法通过计算机进行处理，大量的汇总统计工作需要手工完成，响应速度 慢，准确性差。据统计，某典型座椅产品的工艺准备周期长达七周，其中 材料定额、工时定额的计算和各类汇总统计以及工艺分工表、各种工艺交 接状态表( 如毛坯与零件、机加与装配、机加与热表处理等) 就约需三周 完成，而按国际喷例民航座椅交货期一般在十二周到十六周左右，漫长的 工艺准备周期严重影响航空座椅的交货期，而且，产品工艺文件和各种报 表的质量无法得到保证，对生产部门和其它管理部f - j ( 如计划、财务、市 西北工业人学硕士学位论文第一章绪论 场等) 工作的指导性较差。 为应对激烈的国际化市场竞争的挑战，民航座椅从工艺准备上需要通 过c a p p 的广泛深入应用，实现工艺信息化。 1 3 2 论文主要研究内容 本文针对民航座椅工艺信息化研究和应用的有关内容加以论述，全文 共分六章： 第一章概述了c a p p 的发展状况及制造企业对工艺信息化的迫切需求， 指出了工艺信息化是全局信息化的基础和重要环节，而c a p p 是工艺信息化 技术的基础和重要手段，同时，简介了课题来源及实现民航座椅工艺信息化 的重要意义。 第二章对民航座椅生产工艺特点及工艺工作中亟待解决的问题进行了 分析，并结合企业实际情况及现有技术发展水平，详细分析了民航座椅工 艺信息化功能需求，制定了应用和开发的技术路线，并设计了民航座椅工 艺信息系统的总体结构。另外，论述了用面向对象技术及建模方法构建的 民航座椅工艺信息模型。 第三章研究民航座椅快速工艺设计。重点对基于典型工艺的检索式工 艺设计、基于典型工序的组装式工艺设计进行了阐述。对作为民航座椅快 速工艺设计重要组成部分的便捷辅助工具，如自动计算、快速检索和统计等 进行了简述，并重点介绍了工艺镀层尺寸的自动计算。 第四章研究民航座椅工艺技术状态管理。重点论述了工艺流程管理的 体系结构、关键技术及民航座椅工艺流程管理的实现。另外，对民航座椅 装配工艺的版本管理、工艺技术交接状态管理进行了简要阐述。 第五章研究民航座椅工时定额的编制。简述了工时定额制定方法及其 研究意义，分析了民航座椅工时定额子系统功能需求，详述了民航座椅工 时定额子系统的总体结构及其实现。 第六章对全文的内容进行了总结。 4 西北_ 业大学硕士学位论文 第二章民航座椅工艺信息化过程及信息建模 第二章民航座椅工艺信息化过程及信息建模 2 1 民航座椅生产工艺特点 民航座椅是民航客机中重要的机载设备，其性能的优劣直接关系到乘 员的舒适性和生命安全。据酣a ( 美国联邦航空局) 统计，飞机坠机后成 员6 0 的死亡原因是由于座椅系统的损坏，因此为了提高乘员坠机时的生 存率，f a a 对民航座椅动静载性能( 动载向前冲击1 6 9 ，静载9 9 ) 、阻燃性能、 漂浮性能、抗腐蚀性及寿命指标等颁布了严格的性能技术标准。图2 1 示意 了一台经济舱三联座椅的组成。 图2 - i 经济舱三联座椅 民航座椅严格的安全性、舒适性指标对其制造工艺提出了很高的要求。 其主要的制造工艺特点如下： 西托t 业大学颀卜学位论文 第二章民航座椅工艺信息化过程及信息建模 1 制造精度高、加工难度大。主结构承力组件承受很大的动载，决定 着座椅最重要的动静载性能( 强度指标) ，因此对各组成零件的配合面尺寸 精度一般控制在7 级以上。形位公差一般控制在西o 0 5 ，同时，受重量的限 制，承力组件大多数零件选材上使用l d l 0 或l r y l 2 且均为肋板类薄壁零件， 最薄处为l m m ，对加工变形控制难度很大；吸能装置也是决定座椅动载性 能的关键部件，其承受蠕变载荷的反拉管塑性成形非常困难，塑性成形后 直线度在3 2 0 r a m 范围内要求西0 0 8 ，稍有偏离往往造成吸能装置不启动； 作为重要部件的靠背液压调节机构，是典型的精密液压组件，主要组成零 件活塞、油缸、球阀、控制杆等的加工尺寸一般控制在7 级以上，表面粗 糙度控制在心= 0 2 蚍上。其活塞中的m 5 深孔长2 2 4 m m ( 长径比4 5 ：1 ) ， 加工难度大；次结构件的装配较多使用0 5 m m 薄壁铝合金点焊，焊点要求 多在i i 级以上，对熔合核心的要求高，焊点质量很难保证；阻燃泡沫垫、 阻燃内套、阻燃外套的制造及组装服贴要求很高，否则难以通过三件套整 体阻燃试验。 2 生产工艺涵盖范围广。民航座椅的生产工艺涵盖车、铣、包9 、磨、 钳、冲压、钣金、焊接、非金属吸塑成型、粘结、缝纫、热处理、表面处 理、装配等多种工艺。 3 座椅本身及其主要功能部件，如主结构承力组件、吸能装置、靠背 液压调节机构等都是系列化产品，在制造工艺上有很大的相似性。 1 ) 主结构承力组件的组成零件中，肋板类零件、壳体类零件及轴套类 零件相对集中。其所有承力支板、三角支架、前椅腿、后椅腿等是典型的 铝合金薄壁肋板类零件；椅腿锁、叉形连接件等属壳体类零件：各种承力 销轴、轴套属轴套类零件。肋板类零件主要集中在数控铣削中心上加工， 加工路线基本相似，加工过程中的质量关键点控制，如变形控制、形位公 差控制、表面粗糙度的保证、切削液的选择、定位装夹基准等的选择均具 有较大相似性：壳体类零件大部分集中在普通铣床上加工，轴套类零件大 部分集中在普通车床和万能外园磨床上加工，其工艺方法同样极为相似。 2 ) 精密液压调节机构属于易损部件。用户对功能的不同要求可能导致 尺寸上的一些变化，但是，在一种系列化产品中其主要构成部件，如活塞 杆、油缸、密封头、轴套、控制杆等结构形状及精度要求几乎相同，轴套 类部件较多，主要加工集中在数控车削中心加工，工序安排及内容基本相 西北工业大学硕士学位论文 第二章民航座椅工艺信息化过程及信息建模 似。另外，座椅其它的金属零件或非金属零件，其加工过程均有较大的工 艺相似性。 3 ) 装配过程按头等舱座椅、公务级座椅、经济舱座椅三种主要产品自 成系列，各系列中又分单座、双座、三联座、四联座等。各类装配工艺方 法、所使用的工艺装备、风动工具、量具均具有较大相似性。 4 所有金属零件均要求进行无色阳极化、镀铬、镀锌等表面处理，其 中金属轴套类零件几乎全部采用镀锌、镀铬工艺，铝金属件9 0 以上使用 无色阳极化工艺。表面处理的规范要求致，镀前尺寸的计算遵循相同的 原则。 5 生产类型属于单件小批量生产。 6 生产质量的控制受f a a 适航程序的约束，相对我国传统的装配和 机加工艺规程，其使用的装配大纲( a o ) 和制造大纲( f o ) 不仅包括工艺 信息，还包括一些生产计调信息及质量信息。 2 2 民航座椅工艺设计及管理存在的问题 在民航座椅工艺设计及管理中存在许多问题，这主要反映在以下几个 方面： 1 工艺设计效率不高：工艺编制花费了相当多的时间，频繁的加班加 点，但其主要工作花费在简单劳动上，真正实质性的技术工作、创造性的 思维工作很少，可能只占到总时间的5 1 0 ，2 1 2 艺的快速反应能力很差； 2 数据处理自动化程度低：各种汇总统计报表( 例如：工艺分工表、 材料定额表、工时定额表、有效工艺目录、标准件清单、外协件清单、外 协成件清单等) 均为手工统计，工作量大，差错率高； 3 工艺文件( 特别是f o ，a o ) 的标准化、规范化程度低，工艺文件 ( 特别是f o ，a o ) 的编制较为粗糙简单，对生产的指导性较差，对工艺 经验和知识的积累和重用不够； 4 在工艺技术状态管理方面：版本和更改管理因控制效率低而长期难 以得到有效控制，版本不明晰、更改不到位引起的质量问题时有发生；衔 接各专业工种车间的技术交接状态表( 如：毛坯与机加、机加与装配、机 加与热处理、机加与表面处理等) 手工填写，一致性、规范性较差，造成 西北工业 学硕士学位论文 第二章民航座椅工艺信息化过程厦信息建模 各专业工种车间之间技术衔接困难； 5 工艺审批和更改流程控制程序较为烦琐，而手段却非常落后，停留 在传统的手工签审上，响应慢，影响了整体效率的提高：工艺任务进度监 控方面，也无法做到实时跟踪，无法及时形成准确报表供经营计划及相关 职能部门使用。 2 3 民航座椅工艺信息化功能需求分析 为应对激烈的国际化市场竞争的挑战，民航座椅从产品设计、工艺设 计到生产组织，均需具备快速响应的能力，工艺设计作为最重要的生产准 备工作之一，应结合企业实际情况、当今技术发展水平及发展趋势，探索 一套完整的解决方案。 1 在工艺设计方面：虽然智能化c a p p 系统是解决该问题的最高境界， 但是综观目前智能化c a p p 系统的技术水平，至多也只能达到一些问韪的 局部解决，离实际广泛应用还有相当大的差距。基于此，民航座椅的工艺 设计目前应立足于结合民航座椅生产工艺特点、使用多种快速工艺设计技 术，提供多种快捷便利的手段辅助工艺过程设计。 2 在工艺管理方面：工艺管理在整个工艺工作中的重要地位日益突出， 缺乏对工艺信息、工艺文档、工作流程的有效管理和控制，工艺设计的局 部高效率并不能带来工艺整体工作的高效率。工艺管理，尤其是工艺设计 与工艺信息管理一体化、网络化工艺协同规划与管理无疑是企业迫切需求 的重要方面。 3 在基础管理信息的研究方面：c a p p 系统在生产活动的信息中枢作 用和功能调节作用不应仅仅局限在工艺制造路线，更应着眼于向其它管理 系统高效地、准确地提供相关基础管理信息。近年来，人们把更多的精力 投入到c a p p 系统与其它系统，如c a d 、c a m 、p d m 、m r p i i 等的集成研 究，投入到智能化c a p p 系统的研究，这是c i m s 信息集成的要求，也是 c a p p 的发展趋势之一。但是c a p p 、m r p i i 等在企业的运行情况仍然并不 十分理想的一个很重要的原因，就是忽视了c a p p 本身在向m r p i i 等管理 系统提供有关基础管理信息时，对这些基础管理信息的准确性的研究，致 使做出的决策操作性很差，不能有效的指导生产活动。其中的工时定额问 西北下业大学硕士学位论文 苤三童虽航座椅工艺信息化过程及信息建模 题是“瓶颈”问题之一。民航座椅的生产特点及交货周期的要求决定了其 生产组织必须周密、细致、科学，成本核算、产品报价必须快速准确，所 以对工时定额编制效率及其准确性的研究非常必要。 4 在信息集成方面：c a p p 的集成度不仅仅体现在c a p p 与其他系统 包括c a d 、c a m 、p d m 、e r p 等的信息集成，更应体现在工艺内部的信 息集成、不同专业工艺之间的信息和过程的集成。例如衔接不同车间的技 术交接信息的集成管理。 5 系统必须是开放的、可扩充的，以应对民航座椅产品型号繁多且变 化快、用户需求个性极强的特点。 通过分析民航座椅生产工艺特点，针对6 1 0 所工艺设计及工艺管理的 特点，对目前亟待解决的问题进行了深八分析，从而形成了针对民航座椅 工艺信息系统的更为具体的需求： 1 可以基于丰富的工艺资源库、特殊字符库、常用术语库、典型工艺 库、典型工序库等快速有效编制民航座椅的各种工艺文档，可以自动生成 不同工艺类型，不同产品或零部件的工艺信息报表，实现工艺的信息化、 集成化，提高工艺的规范化、标准化，提高工艺的反应速度和编制效率。 2 实现工作组和人员的明确划分，角色和权限的安全控制，提高系统 的规范性和安全性。 3 具备多种快速工艺设计方式，满足不同工艺人员对不同产品的设计 要求，以适应企业不断变化的环境，提高工艺的快速响应能力，缩短生产 准备时间：同时，作为快速工艺设计的重要组成部分，系统应具备民航座椅 工艺设计所需的多种便捷辅助工具，例如工艺镀层工序余量的自动计算，螺 纹尺寸自动计算，工装反查，标准件反查等。 4 实现工艺任务管理，按质量控制程序要求实施三种( 即一般性工艺 规程、重要性工艺规程、关键性工艺规程) 不同类型的工艺规程及其更改 单审批程序。 5 实现符合适航程序要求的f 0 、a 0 版次控制；实现毛坯与机械加工、 机械加工与热处理、机械加工与表面处理、机械加工与装配等分布在不同 专业工种车间的工艺之间的技术交接信息的自动提取和有效的技术衔接。 6 实用化工时定额计算与汇总：系统应具备重构功能，当出现一个新 的生产对象时，只需输入该生产对象的工时数据、数学模型公式等一些基 西北工业人学硕k 学位论文 第二章民航座椅工艺信息化过程及信息建模 础数据，而不需要修改或添加任何上层程序就可以进行该生产对象相关工 时定额的计算和使用；同时系统具备五种报表统计功能：分工种工时统计 功能；零件工时统计功能：部件工时统计功能；分型号产品总工时统计功 能；自定义统计功能。 7 系统应充分考虑与其它分系统的集成：从工程部门提取e b o m ，为 m r p i i 提供基础管理信息，便于最终实现p d m ，c a d c a p p c a m ，m r p i i 的 集成。 2 4 民航座椅工艺信息化过程与内容 根据民航座椅工艺信息系统功能需求和c a p p 技术的应用发展现状，制 定了如图2 - 2 所示的工艺信息化过程。 1 民航座椅工艺的计算机化与信息化 在早期的c a p p 应用中，企业应用图形处理系统或文字处理系统建立 了计算机辅助填写工艺卡片系统。在系统的设计和开发中过分强调工艺信 息的表现形式工艺卡片，而忽视对工艺信息和工艺数据的有效管理，并 采用文件方式对数据进行存储和管理。这种基于文件的管理模式，使数据 的共享( 集成) 、一致性等难以保证，随着应用的扩大，工艺文件的管理问 题日渐突出，大量文件的管理成为工艺人员的沉重负担，不能满足企业长 远发展的需要，因此，应采用数据库的管理模式，充分利用数据库的强大 优势，以保证系统信息的有效集成与共享。 2 民航座椅工艺信息处理的自动化及工艺技术状态管理 一方面，对企业的工艺汇总统计，例如材料定额表，刀具清单，量具 清单，标准件清单，工艺分工表，有效工装清册，工艺规程目录，关键工 序目录，热处理交接状态表，表面处理交接状态表等，实现工艺信息自动 化处理，提高效率，同时促进信息的集成共享、重复利用；另一方面，实 现工艺版次和更改的计算机化管理，实现任务分配及工艺流程的计算机化 管理，提高工艺整体处理效率。 3 民航座椅工艺快速设计及工时定额编制 以实用化为目标，以目前成熟的技术为手段，在交互式设计的基础上 实现基于典型工艺的检索式工艺设计，基于典型工序的组装式工艺设计， 西北t 业大学硕士学位论文第二章民航座椅工艺信息化过程及信息建模 通过在企业的深入运用逐步提高系统的智能化水平。同时，探索一条适合 企业特点的计算机化工时定额制定和管理思路。改变企业惯用的经验估算、 手工汇总的状况，以克服工作量大，效率低，数据准确性、一致性差的缺 陷，使之能为e r p 等管理系统高效准确地输送基础管理数据。 2 5 民航座椅工艺信息系统总体结构 根据民航座椅工艺信息系统功能需求及工艺信息化的过程和内容分 析，建立了民航座椅工艺信息系统。其总体结构如图2 3 所示。 1 信息层：由工艺知识库，工艺规程库，工程数据库，工艺模型库组 成。 1 ) 工艺知识库：存储工艺设计所需的工艺专家经验、规则、事实、概 念等组成的工艺知识； 2 ) 工艺规程库：存储工艺设计生成的零组件工艺信息； 3 ) 工程数据库：存储工艺设计所需的企业资源数据，如加工设备、刀 具、量具、夹具信息： 4 ) 工艺模型库：存储各种工艺信息模型。 2 工具层：由b o m 数据管理，工艺知识管理，用户角色管理，工艺 设计工具，工艺流程管理，卡片格式编辑器组成。 1 ) b o m 数据管理：主要针对产品工艺设计的要求，对产品数据结构 进行管理： 2 ) 用户角色管理：将用户按不同工作组、不同角色、不同管理权限进 行组织管理，为工艺知识和产品工艺数据安全提供保障； 3 ) 工艺知识管理：维护知识库中的知识，提供方便快捷的检索和查询 手段，为工艺设计提供工艺知识支持： 4 ) 工艺设计工具：使用户采用数据定义方式进行工艺设计； 5 ) 卡片格式编辑：完成工艺卡片格式文件的编辑，以支持工艺设计卡 片生成； 6 ) 工艺流程管理：用来实现工艺文档的审批流程。 西北_ 【业人学坝卜学位论文 第二章民航座椅工艺信息化过程及信息建模 民用航空座椅工艺信息系统 民机座椅快速工艺设计及工时定额编制 快速工槲工时定额制定与管理 检索组装工时零件分工部件总工自定 式设式设定额工时种工工时时统义统 计计计算统计时统统计计计方 1 市n 民机座椅工艺信息处理的自动化及工艺技术状态管理 各种汇总统计技术状态管理 材刀量标工有关关外外工装 工工工工 料具具准艺效键键协购艺配艺艺艺艺 定清清件规工工工件毛总配版任流交 额单 堕 清程装序序清坯表套 本 务程接 表 堕 目清目 = 堕 清表管管管状 录 堕 录定 笪 理理理态 表 民机座椅工艺的计算ji 兀化与信息化 机加钣金焊接粘接缝纫吸塑热处表面装配 成形理工处理 工艺工艺工艺工艺工艺工艺 工艺艺编工艺 编制编制编制编制、编制编制制编制编制 图2 2 民用航空座椅工艺信息化过程及内容 1 2 西北工业大学硕t 学位论文 塑三童垦航座椅工艺信息化过程及信息建模 工艺工艺数据检索式组装式镀层工 应 任务文件自动工艺工艺自动时 用 管理管理处理设 十设计计算 定 层 额 b o m工艺用户卡片 工艺工艺 工 数据知识角色格式设计流程具 层 管理管理管理编辑工具管理 ，一、，一、一、，一、 信、 工艺知识工艺规程工程数据工艺模型 息 麈庭 库库 、 、一一 层 t c p ，i p 网络 网络层 图2 3 民机座椅工艺信息系统体系结构 3 应用层：由工艺任务管理、工艺文件管理、数据自动处理、检索式工 艺设计、组装式工艺设计、镀层尺寸自动计算、工时定额等组成。 1 ) 工艺任务管理：用于任务分配、流程管理； 2 ) 工艺文件管理：对专用工艺文档和管理用工艺文档进行计算机化管理； 3 ) 数据自动处理：主要完成各种统计报表的自动汇总： 4 ) 检索式工艺设计：通过对典型工艺的检索、修订进行工艺设计； 5 ) 组装式工艺设计：通过与典型工序的关联组装工序，从而快速生成工 艺： 6 ) 镀层尺寸自动计算：自动计算民航座椅生产中大量出现的孔类、轴类 零件表面处理前的尺寸和公差； 7 ) 工时定额计算与汇总：自动计算工时定额并进行各类汇总统计。 西北工业大学硕士学位论文 第二章民航座椅工艺信息化过程及信息建模 2 6 面向对象的民航座椅工艺信息模型 为了给工艺设计提供信息模型及工艺知识支持，从而实现以工艺知识库 为核心的c a p p 设计，必须确立c a p p 系统中知识的表示方法与工艺信息的 建模技术。随着多年来面向对象系统的分析与设计方法在c a p p 中的研究应 用的深入，面向对象的工艺知识表示与工艺信息建模已成为当前c a p p 系统 中知识表示与信息建模的核心方法。 2 6 1 面向对象方法基本概念 面向对象( o b j e c t o r i e n t e d ，o o ) 的方法是一种运用对象、类、实例和 继承等概念来构造软件系统的一种软件开发方法。o o 方法的基本原理是对 问题领域实行自然分割，按人类认识客观世界的思维方式来识别和定义客观 世界中的实体，是一种更直观、更自然、更易于理解的概念模型化方法。 面向对象的工艺信息建模就是采用面向对象方法分析描述系统的实体结 构、对象之间的关系及对象的操作等，形成能够正确反映工艺设计过程的对 象模型。 1 对象、对象类、类实例、对象关系 对象是将自身所具有的状态特征及可以对这些状态施加的操作封装在一 起构成的独立实体，它是o o 技术的核心概念。凡是现实世界中存在的实体 都可以作为对象。在制造领域中，一个企业、一个车间、一台机床、一把刀 具、一个产品、一个零件等客观存在物和一个工艺过程、一道工序、一个工 步、一个决策过程等过程性行为、概念等都是对象。 对象类则是具有相同性质的对象的抽象，它将该组对象所具有的共同特 性( 包括结构特性和行为特性) 集中起来，以说明该组对象的性质和能力。 对象类常简称为“类”，类的一大特性是具有层次结构，一个类的上层可以有 超类f s u p e rc l a s s ) ，下层可以有子类( s u bc l a s s ) ，利用对象类的层次结构实现 对象类的属性和方法的可继承性( i n h e r i t a n c e ) 。 实例是指构成类的具体对象，也就是说，类是若干个实体的综合与抽象， 而实例是类的个体实物。 在民航座椅工艺信息模型中，把产品、零组件、工艺、工序、工步、加 工机床、刀量具、夹具、切削参数、材料等分别定义为不同的类，把所有对 西北i t 业大学硕士学位论文第二章民航座椅工艺信息化过程及信息建模 象共有的属性和方法定义为一个基本类。 对象之间的关系一般可分为一对一( 1 ：1 ) 、牙口多( 1 ：n ) 和多对多( r n ：n ) 关系。为了便于计算机实现和建模，引入中间对象类，把m ：n 关系引入中 间对象简化为1 ：l 或1 ：1 i 的关系。 对象关系图以图形方式明确简明地描述了对象类之间的关系。如图2 - 4 图2 4 对象关系示意图 所示的对象关系示意图示意了工艺、工序、工程图纸、材料、设备、刀量具 对象之间的关系。 2 对象属性及对象方法 对象属性是对对象结构特性的描述。一个对象具有若干个结构特性，它 们构成该对象的对象属性集。例如，车床类对象可以用型号、名称、最大加 工直径、最大加工长度等属性来描述其结构特性。一般来说，属性的值型为 整型( h a t ) 、浮点型( f l o a t ) 、字符串型( s t r i n g ) 等。为了描述对象关系和工 程数据的需要，另引入了对象型( o b j e c t ) 、对象表型( o b j l i s t ) 、图形( d w g ) 、 文本( t e x t ) 等数值类型。对象型( o b j e c t ) 描述对象类之间的1 ：1 关系，如 工序与设备的关系。对象表型( o b j l i s t ) 描述对象类之间的1 ：n 关系，如工 艺与工序的关系。 对象方法是对对象所能执行的操作的描述，具体地说，对象方法是在对 象中定义的过程。通常一个对象具有若干个方法，它们构成该对象的对象方 法集。 2 6 2 民航座椅工艺信息模型 1 民航座椅对象类树 全面分析民航座椅工艺设计与工艺管理工作特点，以面向民航座椅产品 西北t 业大学硕士学位论文 釜三童民航座擅王艺信息化过程及信息建摸 的工艺设计为问题域，归纳总结c a p p 所涉及的各种对象并首先抽取出四种 基本类型：制造工艺、制造资源、制造对象、工艺决策等，形成民航座椅c a p p 基本对象类体系，如表2 - 1 所示( 部分对象类树) 。然后以c a p p 基本对象类 体系为基础，做进一步的分析，去除冗余的类、无关的类、模糊的类等，确 定出正确、适当的对象类，并在兼顾概念体系完整性的前提下，尽量减少类 的层次，使民航座椅c a p p 对象类体系完整、明确、简明、无冗余。 表2 - 1 民航座椅对象类树 基类对象一层对象二层对象三层对象 制造工艺工艺机加工艺典型机加工艺 装配工艺典型装配工艺 焊接工艺典型焊接工艺 锻造工艺典型锻造工艺 热处理工艺典型热处理工艺 表处理工艺典型表处理工艺 工序机加工序典型机加工序 装配工序典型装配工序 焊接工序典型焊接工序 锻造工序典型锻造工序 热处理工序典型热处理工序 表处理工序典型表处理工序 常用术语 制造资源资源库设备 刀具 夹( 模) 具 量具 材料库 西北工业大学硕士学位论文 第二章民航座椅工艺信息化过程及信息建模 制造对象产品 零组件 零件表 汇总统计表头 汇总统计项 l 工艺决策 l 2 民航座椅对象类实体定义 对象类的使用有利于用户间的通讯。所确定的属性和方法必须能够对相 应的对象类进行准确、完整的描述。分析所确定的对象，研究各对象的属性 和方法，从而形成完整的对象类描述。表2 2 到表2 - 8 表示了民航座椅对象 类实体定义( 部分对象类) 。 表2 - 2 对象类名称：产品超类：制造对象 序号属性名称属性别名值型备注 1 )p r o dn 0产品代号 c h a r ( 6 4 ) 2 )v e rn o版次 c h a r ( 3 2 ) 3 ) p r o d _ n a m e产品名称c h a r ( 6 4 ) 4 )i sv e r是否定版 c k a r 0 ) 5 )p r o db a t c h产品批次 c h a r 0 6 ) 表2 - 3 对象类名称：零件超类：制造对象 序号属性名称属性别名值型备注 1p a r tn o 零件代号c h a r t ( 6 4 ) 2 p a r t _ n a m e零件名称c h a r ( 6 4 ) 3v e rn o版次 c h a r ( 3 4i sv e r 是否定版 c h a r 0 ) 5p a r tt y p e 零件类型c h a r ( 3 2 ) 6 a s s e m b l y - d w g 二 装配图号c h a 州) n o 7p a r tn u m数量i n t 表2 - 4 对象类名称：制造大纲超类：零件工艺 序号属性名称属性别名值型备注 lp p l a nn o工艺代号 c h a r ( 6 4 ) 2s h o p车间 c h a r ( 3 2 ) 3p p l a nv e r版次 c h a r ( 3 2 ) 西j e 工业大学硕士学位论x 第二章民航座椅工艺信息化过程及信息建模 4 r e q u r e _ n u m 任务数量i n t 5s i n g l en u m 单套数量 i n t 6m a rn u m 下料数量c h a r ( 6 4 ) 7m a tt y p e 材料牌号规格c h a r ( 6 4 ) 单关联：材料库 ( m a tt y p e ) 8m a tn a m e 材料名称 c h a r ( 6 4 1单关联：材料库 ( m a tn a m e ) 9t e c hd o c 技术条件 c h a r ( 6 4 ) 1 0m a ts i z e 下料尺寸 c h a r ( 6 4 ) 1 1 p a g e si 页数 r n t 1 2 m a t _ w e i g h t 下料重量h d a t 表2 5 对象类名称：装配大纲超类：零件工艺 序号属性名称属性别名值型备注 l p p ia nn o工艺代号 c r 龇( 6 4 ) 2s h o p 车间 c h a r ( 3 2 、 3p p l a nv e r版次 c h r ( 3 2 ) 4 r e q u r e _ n u m 任务数量n t 5s i n o l en u m 单套数量 i n t 7i ) a g e sl 页数 i n t 表2 - 6 对象类名称：制造工序超类：工序 序号属性名称属性别名值型备注 1o p e rn a m e 工序名称 c h a r ( 8 ) 约柬选取 2o p e rc o n t 工序内容文本 3 p r e d i c t _ t i m e 计划工时f l o 肖r 4 s i n g l e _ t i m e 单件工时f l o a r 5 p r e p a r et i m e准备工时i n _ r 6f t u r e夹( 模) 具 对象表( 夹( 模) 具) 7t o o l刀具对象表( 刀具) 暑m e a s u r e m e n t量具 对象表( 量具) 1 0o p e rn o序号i n t 1 lk e yo p e r 是否关键工序 c h a r c 8 ) 约束选取( 关键 f ) 表2 - 7 对象类名称：装配工序超类：工序 7 - - 号属性名称属性别名值型备注 1 o p e rn a m e工序名称