（机械制造及其自动化专业论文）基于工程数据管理的计算机辅助家具工艺设计的研究.pdf

重庆大学硕士学位论文 摘要 摘要 随着经济全球化和知识经济的到来 家具企业将面临更加严峻的挑战 如何在竞争中获得稳步的发展 是摆在每个家具制造企业面前的问题 网 络技术和计算机技术的迅速发展 为企业提供了技术支持 而家具c a d 技术的应用 需要相应的家具c a p p 技术的支持 家具c a p p 是将产品 的设计信息转化为制造信息的重要桥梁 它直接关系着产品设计生产周期 的缩短 研究和开发基于工程数据管理的计算机辅助家具工艺设计填补了 c a p p 在家具企业应用的空白 能够帮助企业提高计算机应用水平 它能 够实现工艺的计算机编制 确保家具工艺文件的规范化 科学化 达到实 用的目的 l 本论文以光明家具集团与重庆大学合作开发的家具c a p p 为课题研 究背景 主要做了以下几方面的研究工作 综述了家具制造业计算机技术应用的现状 提出了家具企业的发展战 略及需解决的关键技术 深入分析了典型家具企业的生产管理现状 其内容涉及到家具产品的 设计流程 产品的工艺流程 f 从分析企业的经营管理物流和信息流入手 全面阐述了家具企业的生产经营管理过程 广 结合家具制造业的新趋势和新技术 提出了现代家具制造系统的模型 及体系结构 并详细分析了系统对于家具工艺设计的需求 具计算机辅助工艺设计 v c a p p 为课题的应用实例 运用上述的研究 结果 研制开发了f c a p p 子系统 骇系统能够在完威工艺设计的基础上 自动完成t 艺信息的汇总和输出相关的工艺文件 夕 关键词 家具c a p p 工程数据 虿溅 多 摇 繁1 缎 i f 羽勿增巾彩矗幻f i 缘 重庆大学硕j 学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t w i t h g l o b a l i z a t i o n o fe c o n o m ya n d c o m i n go fk n o w l e d g ee c o n o m y e a c h f u r n i t u r ee n t e r p r i s ei sf a c i n gm o r ea n dm o r ei n t e n s i v ec h a l l e n g eh o wt od e v e l o pi t s e l f f i r m l y i n c o m p e t i t i o n i sa p r o b l e m t h i ne a c he n t e r p r i s em u s ts o l v e w i t h r a p i d d e v e l o p m e n to fn e t w o r ka n dc o m p u t e rt e c h n o l o g y e n t e r p r i s e sg e tm o r et e c h n o l o g y s u p p o r t a n da p p l i c a t i o no f c a d f o rf u r n i t u r en e e d ss u p p o r tf r o mc a p pf o rf o m i t u r e f c a p pi sb r i d g ef o rd e s i g ni n f o r m a t i o nt ob et u r n e di n t om a n u f a c t u r i n gi n f o r m a t i o n a n dh a sc l o s er e l a t i o nf o rr e d u c i n go f p e r i o do fp r o d u c td e s i g na n dp r o d u c t i o n s t u d y a n dd e v e l o p m e n to nf c a p pb a s e do nm a n a g e m e n to fe n g i n e e r i n gd a t a s u p p 峥ag a p f o ra p p l i c a t i o no fc a p pi nf u r n i t u r ei n d u s t r y a n di tc o u l d h e l pe n t e r p r i s e st oi m p r o v e l e v e lo fc o m p u t e ra p p l i c a t i o n a i m e d a t p r a c t i c a b i l i t y i tc o u l dr e a l i z ec o m p u t e r m a k i n go fp r o c e s sp l a n n i n ga n da s s u r es t a n d a r d i z a t i o na n ds c i e n t i f i c i t yo fp r o c e s s f i l e s t h ep a p e ru s e df c a p bw h i c hi sj o i n t l yd e v e l o p e db yg u a n g m i n g g r o u pa n d c h o n g q i n gu n w e r s i 母 a sb a c k g r o u n do f s t u d y i tm a i n l yf o c u s e so nt h ef o l l o w i n g s u m m a r i z a t i o no ns t a t u so fc o m p u t e ra p p l i c a t i o ni nf u r n i t u r em a n u f a c t u r e sa n d p r e s e n t a t i o no f d e v e l o p i n gs t r a t a g e ma n dk e yt e c h n o l o g yf o rf u r n i t u r ee n t e r p r i s e s a n a l y s i so f p r e s e n ts t a t u so f r e p r e s e n t a t i v ef u r n i t u r ee n t e r p r i s e i n c l u d i n gp r o d u c t d e s i g np r o c e s s e sa n dp r o c e s sp l a n n i n g s t a r t i n gw i t hm a t e r i a lf l o wa n di n f o r m a t i o n f l o wo f e n t e r p r i s em a n a g e m e n t m a n u f a c t u r ea n dm a n a g e m e n tp r o c e s so fe n t e r p r i s e s i sc o m p r e h e n s i v e l yd i s c u s s e d c o m b i n i n g w i t hn e w t e n d e n c ya n dt e c h n o l o g yo ff u r n i t u r em a n u f a c t u r ei n d u s t r y i tp r e s e n t sm o d e la n ds y s t e ms t 九j c t u r e so f m o d e mf u m i t u r em a n u f a c t u r i n g s y s t e ma n d a n a l y z e si nd e t a i ld e m a n do f f u r n i t u r ep r o c e s sp l a n n i n gf o rs y s t e m i i 里鏖查兰堡主堂焦笙苎 垒 坐 生 s t u d yo nf u n d a m e n t a l so fc a p p i t su s e i nf u r n i t u r ei n d u s t r ya n dr e s e a r c ho n m a n a g e m e n to f e n g i n e e r i n gd a t a o nt h eb a s i so f t h a t t h ep a p e r a i m i n g a td e s i g na n d m a n u f a c t u r i n gp r a c t i c eo fe n t e r p r i s e s b r i n g sf o r w a r dm o d e lo f c a p pf o rf u r n i t u r e w h i c hi n c l u d e sp h y s i c a lf u n c t i o nm o d e la n di n f o r m a t i o nm o d e l f r o mt h ep o i n to f v i e wo f s y s t e m t h ep a p e rm a k e sr e s e a r c ho ni n t e g r a t e dr e l a t i o nb e t w e e nt h em o d e l a n do t h e rm o d u l e so f i n t e r i o rf u r n i t u r ee n t e r p r i s e u s i n g a s u b s y s t e m f c a p p c o m p u t e ra i d e d p r o c e s sp l a n n i n gf o rf u r n i t u r e a s a p p l i c a t i o n w h i c hi s as u b s y s t e mo ff c a d s c o m p u t e ra i d e dd e s i g ns y s t e mf o r f u r n i t u r e o fg u a n g m i n gg r o u p c o m b i n i n gw i t hr e s u l to ft h ea b o v e f c a p pi s d e v e l o p e d i tc o u l da u t o m a t i c a l l yg a t h e rp r o c e s si n f o r m a t i o na n do u t p u tr e l a t e d p r o c e s sf i l e sa l l e rp r o c e s sp l a n n i n gi sf i n i s h e d k e y w o r d s f c a p p e n g i n e e r i n gd a t a i n t e g r a t i o n i i i 重庆大学硕p 学位论文 绪论 1 绪论 1 1 我国家具企业在全球化市场竞争中面临的挑战和机 遇 1 1 9 9 9 年1 1 月1 5 日 中美经贸协定 在北京签署 中国跨越了加入 w t o 最艰难的门槛 中国将在今年成为国际经济大家庭中的一个正式成 员 在经济与贸易的许多领域 将按照国际通行的规则从事 当今的世界 经济全球化的潮流正滚滚涌动 市场全球化的趋势已不可避免 随着新技 术的更迭进一步加速及全球交通 通讯的飞速发展 国际化经营已经成为 企业取得成功的重要因素 由于国际和国内市场的竞争日益激烈 因特网 i n t e m e t 的快速发展为企业提供了技术信息交流 产品开发和经营管 理的国际化手段 这些因素推动着国际企业向着既竞争又合作的方向发 展 所谓 经济的全球化 g l o b 删o n 是指商品 服务 生产要素与 信息的跨国界流动的规模与形式不断增加 通过国际分工 在世界市场范 围内提高资源配置的效率 从而使各国间经济相互依赖程度日益加深的趋 势 在技术进步的推动下 第二次世界大战以来 特别是近2 0 年来 经 济全球化的进程逐渐加快 成为世界经济发展的主流 随着国际贸易壁垒 不断削减 国际商品贸易高速增长 1 9 8 0 1 9 9 5 年平均增长率为5 6 如8 0 年代初家具的国际贸易额为2 0 0 亿美元 而到9 0 年代后期就达到4 6 0 亿美元 服务贸易异军突起 1 9 8 0 1 9 9 5 年平均增长率为9 3 国际投 资活动臼趋活跃 跨匡l 公司在全球范围内展开生产经营活动 其累积资本已 达3 5 0 0 0 亿美元 成为经济全球化的主体 金融国际化加速发展 国际金融 市场交易量突飞猛进 各主要国际金融市场已经形成时间上相互接续 价格 上相互连动的交易网络 国际互联网迅速扩张 国际间信息流动快速便捷 信息交流意义上的 地球村 正在形成之中 经济全球化不仅包括世界经济的全球市场化 同时也是生产的国际 化 它是一种有着多方面和多层次内容的复杂的社会经济现象 从实质上 来说 经济全球化给发达国家和发展中国家带来的是不均等 不公正的竞 争机会 近几年来 中国家具市场飞速发展 市场庞大 光上海家具每年就有 几十亿元的销售额 这一情况引起全球家具制造商的关注 中国不断释放 的家具市场潜力吸引了海外商家 东南亚国家和地区除了在中国内地推销 家具成品外 还实行 销地产 如新加坡在江苏昆山兴建的新加坡家具 工业园 投资总额近1 亿美元 台湾家具制造商也十分青睐祖国大陆的投 重庆大学硕士学位论文 资环境和市场前景 迄今至少有2 0 0 家家具制造企业或家具五金公司在大 陆建立了生产线 以意大利 德国 法国 西班牙 美匡i 为代表的欧美家 具大国在继续扩大对中国出i 3 的同嗣 也积极在华寻求合作伙伴 实现本 地化生产 去年 欧盟专门组织了3 0 多家著名家其厂家与中国同行洽谈 合资合作事宣 由于家具业是一个完全自由竞争行业 在我国加入w t o 以后 家具 进口关税将大幅下调 在今后的几年内将降为零 这就使我国的家具市场 实际上成为一个国际化的市场 方面 国际家具产品将大量进入我国家 具市场 在几乎同等的条件下与国内家具业进行竞争 另 方面 家具的 原材料及配套材料 加工设备的进口关税也大幅下调 对我国家具业应用 优质材料及辅助材料和先进设备 降低生产成本有利 2 1 世纪中国住宅建设规模将继续扩大 作为住宅主要配套商品的家 具消费将持续高涨 权威部门预钡9 按年增长1 0 计算 2 0 1 0 年中国家 具业总产值可达2 0 0 0 亿元 按现行出口占2 0 核算 出口额可达4 0 0 亿 元 合4 8 亿美元 据中国家具协会统计 中国家具产业多年来保持着1 5 的年均增幅 1 9 9 8 年 全行业总产值达8 7 0 亿元 比1 9 7 8 年的1 3 亿元 增长了近6 7 倍 出口创汇2 2 亿美元 比1 9 8 6 年增长了2 7 倍 近年来 中国家具出口每年以两位数的速度递增 去年 中国已取代加拿大成为出 口美国市场的第一大国 目前中国家具生产企业已逾3 万家 与世界家具 生产大国和出口强国意大利相当 产业工人超过2 0 0 万人 我国是一个发展中国家 面临经济全球化给发展中国家带来的许多共 同的挑战 但我们又是发展中的大国 政局稳定 国内市场广阔 有相当 的科技基础和a z j 资源 国内储蓄率商 这就使我国比一般发展中国的家 具行业有更多的参与机会和更大的回旋余地 1 2 目前家具制造业计算机技术应用的现状分析c 7 i a j 工业发达国家和地区从七十年代起就已实现家具生产的高度机械化和 自动化 如加拿大的出口家具8 0 是在自动线上加工的 德国除按个人 要求订货制作的高档家具及一些仿古家具仍沿用手工操作之外 其它均以 高度机械化方式组织生产 日本因原料所限 家具生产机械化程度较高 并趋向于专业化分工协作 这些都离不开计算机技术的推广和普及 8 0 年 代后期起 一些工业发达地区相继把c a d 技术应用于家具工业 并与c a m 技术相结合 实现了家具生产的高度机械化和自动化 目前 在美国己形 成专为木材加工和家具企业设计和开发软件的行业 各个家具工厂已把 c a d 软件看作 种普通工具 根据具体条件选购合适的c a d 系统来提 重庆大学硕上学位论文 绪论 高和改进企业的竞争能力 c a d 软件能设计家具 画透视图 3 一d 图和 转换成正视图 平面图 能把用户设计的效果象拍照片一样在屏幕上 纸 上 或录像中显示出 能计算出家具部件的尺寸 贴面和封边余量 开出 卜 料单 计算出五金配件的种类和数量 进行成本核算 作出报价等 近 年来又进一步与计算机辅助制造 c a m 以及室内设计相结合 用于训 算机辅助制造家具零部件以及应用于家具展销市场 尽管中国的家具企业已具备相当的规模 但目前我国家具业还处于工 业化的初级阶段 我国家具业的人均产值为4 3 5 万元 年 约合5 2 5 0 美元 这既远低于东南亚地区家具业的水平 1 5 3 万美元 更大大低于话方先 进国家的水平 1 0 2 0 万美元 的水平 目前 我国家具生产仍较落后 许 多中 小型企业尚未采用计算机辅助设计或管理 我们的企业所进行的仍 是劳动密集型生产 生产中技术含量低 产品结构与加工工艺过于复杂 企业的硬件设施不完善 决策 设计 管理及经营部门的主要人员素质较 差 而领导层观念守旧 难以适应现代生产的要求 接受高科技的挑战 这些都是我们在家具生产中应用现代计算机技术所面临的问题 国内在家具行业的软件方面起步晚 发展慢 可靠性及商品化等方 面都有待完善和提高 目前主要的专业软件有 1 北京木材工业研究所研制的计算机辅助设计家具零部件及结构系 统 这是国内首次出现的专用家具设计软件 2 南京大学和南京木器厂开发的家具结构的计算机辅助设计系统 系统是自主开发 从零开始 主要是采用几何造型的方法生成简单的家具 三维形体 图形变换功能非常有限 交互式的设计功能很弱 不能满足现 代家具企业生产制造的需求 3 上海家具公司与上海交通大学开发了室内设计和家具造型设计 c a d 系统 软件能够把室内设计和家具的造型设计结合起来 充分考虑 到了家具生产面向市场和销售的方面 有可取之处 4 东北林业大学家具教研组研制的刨花板强度有线元分析软件 s f c a d 和3 2 m m 系列板式家具c a d 系统 d l f d 1 s f c a d 专门 针对板式家具中使用的刨花板强度进行了有限元分析 开创了对板材进行 强度分析的先河 同时 第一次提出了对3 2 m m 系列板式家具的研究 5 重庆大学开发了家具计算机辅助设计系统 f c a d s 该系统不 仅能够完成家具的造型设计 同时还能进行家具的结构设计 这样 不仅 能够面向市场和销售这一层面 同时 对家具的结构设计从分考虑了设计 实际a 对于家具制造企业来说 家具的结构设计是把造型变成高质量家具 产品的桥梁 系统不仅完善了3 2 m m 系列板式家具的设计 而且还可以 进行实木家具的造型及结构设计 工艺设计和开板优化 是一套不可多得 重庆丈学硕士学位论文 绪论 实用性软件 应用于光明家具集团及其它家具企业 收到了很好的效栗 6 中南林学院研制的c a d f 家具与室内设计系统 7 广州园方技术发展有限公司开发了园方家具设计系统 把家具的 造型设计 结构设计同室内装饰结合起来 使用方便 只是在实木家具设 计方面较弱 8 广州中望公司开发的中望家具设计系统 进行了家具的造型设 计 在结构方面的设计功能有欠缺 现代家具产品的生产方式是小批量 多样式的生产方式 如果再采用 传统的手工方式进行家具的设计将会大大延迟产品的生产制造周期 也难 以达到较高的设计水平 1 3 家具企业的发展战略及需解决的关键技术 c w m 8 j 删n 7 在我国即将加入v v q o 和经济全球化的进程加快的背景下 家具生产 和市场的国际化进程十分迅猛 在经济全球化这个不以我们主观意志转移 的必然历史进程中 中国的家具产业应从我国的国情出发 及时推行现代 企业制度 重新审视企业发展战略 采用严密的现代组织管理机制 重视 技术创新和新产品开发 重视市场开拓和结构优化 才能在新一轮竞争中 避免风险和得到更加稳健的发展 当前传统家具产业的生产方式正在发生 质的变化 其中所应用的金属加工和电子技术方面的技术尤为突出 引进 高新技术 改造传统产业 是振兴中国家具产业 实现二次创业的关键 具体可从以下方面着手 1 采用c a d 和图文处理技术 提高设计效率和质量 c a d 技术起步于粥年代后期 近年来 随着p c 平台技术的迅速发 展 微机的运算能力有了大幅度的提高 普通p c 平台上的c a d 软件在 很多方面达到了以前图形工作站上软件的功能 如三维实体造型技术 参 数化设计 虚拟现实等技术 而且微机有着综合成本较低 操作简单易学 等特点 因此 国内家具企业发展计算视辅助设计也应着眼于以p c 平台 为主 c a d 技术应用在家具的设计 维8 造和销售领域 可以帮助家具生 产企业提高方案设计质量 缩短设计 试制周期 降低设计成本 便于加 强产品质量管理体系和信息交换 增强产品广告和销售功能等 2 引迸先进的数控机床 改善企业生产手段 目前国际上家具木工机械采用数控技术的迸展十分显著 数控机床与 传统的机床相比 具有如下优点 一是可以加工任何形状的工件i 二是可 以将每种加工工艺 如铣削 钻孔 锯切等工艺集中在一台机床上 次完 成 三是能迅速改装加工其它尺寸和形状的工件 应用数控机床的效益主 4 重庆人学硕士学位论文 绪论 要表现为提高生产效率 减少现场职工人数 提高质量 避免了对工人操 作技能的依赖 实现c a d 设计和制造控制系统一体化 避免中间信息传 递失误 有利于实现零废品率生产 3 采用计算机技术 实现经营管理的信息网络化 大中型家具企业是包括着各个层次 各个部门的一个复杂的系统 它 是开发 计划 供料 生产 库存 销售 服务的统一体 而企业的各个 环节却是相互衔接 相互配合 相互制约的 在传统的管理体制中 中阃b 层次多 工作效率低 它保证了纵向的领导关系 但很难实现横向的业务 联系 这就造成了各职能部门的各自为政 生产经营活动中出现的问题不 能及时得到处理 延误工作时机 现代企业要求将垂直的信息关系改变为 网状的信息系统 使有关信息同时传递到有关部门 做到纵横结合 各部 门得到信息后 根据所规定的职责范围来处理 4 组建计算机集成制造系统 走向全面自动化 应用计算机进行设计 组织自动化生产和经营管理 就可以实现从设 计生产到经营管理全过程的集成与优化 也就是计算机集成制造系统 简 称c i 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 m i n gs y s t e m c d s 就是利用现代信息技术 对生产企业从产品设计 生产设备 生产管理 加工制造 直到产品销售与用户服务的全过程的信息进行统一 管理 控制 以优化企业的生产活动 提高企业效益和市场竞争能力 网 络技术 条形码技术 生产控制技术 数据库技术 以及专用于家具行业 的软件 是实现c i m s 的条件 家具行业中的 部件就是产品 的产品 概念以及即时化 j r r 生产和销售方式又进一步促进了c 日 s 在行业中 的应用 5 柔性化的制造系统和及时化的生产和销售方式 柔性化即非标准的生产方式 即小批量多品种 而且同样是高效率的 生产体系 应用c a d c a m c a p p 等技术手段 按事先编好的程序 在同一台设备或同一条生产线上 高效 准确地生产多种型号的产品 每 种型号就是一个标准 在某种意义上 标准多到可以满足任何需要时就等 于没有标准 顾客可以从众多的型号和标准中选择自己需要的产品 所以 叫非标化的生产方式 如果说传统的大批量少品种的标准化生产是刚性的 话 那么这种小批量多品种的非标准化生产贝q 是柔性化生产 柔性化的生 产系统较好地适应了当今多样化的消费倾向 即时化 j t 的生产与销售方式的含义是在需要的时间和地点 及 时生产必要数量和质量的产品和零部件 以杜绝超量生产 消除无效劳动 和浪费 达到用最少的投入实现最大产出的目的 j r r 的生产是一种拉动 式的生产方式 即后道工序需要多少 前道工序就生产和供应多少 将传 重庆大学硕士学位论文 绪论 统生产过程中前道工序向后道工序送货改为后道工序根据 看板 向前 道工序取货 前道工序按 看板 要求只生产后道工序将取走的数量的 工件作为补充 现场作业人员根据 看板 进行生产作业 随着知识经济时代的到来 国际家具业的生产方式已发生了质的变 化 中国的家具企业应站在战略的高度 审时度事 利用高新技术的支撑 进行数控加工 计算机集成制造 网络化生产管理 柔性化加工和即时化 生产等等 实现小批量 多品种的高效高质生产 应该看到经济全球化是 把双刃利剑 它既给中国家具产业带来机 会 又带来挑战 找们有更广阔的视野来了解国际家具业和相关产业 但 我们也受着国际家具业对我们新选择的挤迫 我国家具市场规模和劳动力 成本的优势会进一步地凸现 有利于中国家具业的调整和结构优化 但如 果任由全球化市场调节 中国家具业将会在产业结构上低度化和固定化 例如我们只能在中 低档产品上徘徊 难以升级等等 经济全球化和知识 经济 信息时代如影随形 而后者在时间上毕竟与我国改革开放同步 只 要我们奋起直追 努力学习 我们一定能在新一轮的格局中占有国际家具 业重要的一席 1 4 论文的背景及研究内容 1 4 1 课题的研究意义和目的 m 在知识经济和市场全球化的双重挑战下 如何使企业得到稳健 持续 的发展 是摆在每个家具企业面前的亟待解决的问题 在 多品种 小 批量 的要求之下 实现制造的柔性化和生产的即时化 无疑对产品的 设计提出了更高的要求 当人们采用了大量的c a d 软件辅助设计之后 仍然满足不了市场瞬息多变的需求时 才发现工艺设计已经成为家具生产 制造过程中的瓶颈 机械方面的c a p p 研究始于6 0 年代后期 虽然其研制历史不长 但 在工业界和学术界的双重推动f 已有大量的c a p p 问世 然而 遗憾的 是 在迄今为止的国内家具行业中 这方面的研究尚是一片空白 工艺设计是家具制造生产过程中技术准备工作的一个重要内容 是产 品设计和车间的实际生产的纽带 是经验性很强且随环境变化而多变的决 策过程 在 多品种 小批量 的要求之下 传统的工艺设计方法已不 能适应当前家具制造行业发展的要求 其主要表现在 1 传统的工艺设计是人工编制的 劳动强度大 效率低 是一项繁 琐且重复性很大的工作 6 重庆大学硕士学位论文 绪论 2 设计周期长 不能适应市场瞬息万变的要求 3 工艺设计是经验性很强的工作 它是随产品技术要求 生产环境 资源条件 工人技术水平 企业及社会的技术经济要求而多变 同一零件 在不同的企业 其工艺可能不一样 即使在同一企业 也会因设计人员的 不同而使得到的设计千差万别 工艺设计质量严重依赖于工艺设计人员的 水平 缺乏科学依据 难以进行合理的经济核算 4 工艺设计优化 标准化差 工艺设计经验的继承性亦较困难 随着家具企业生产技术的发展和柔性化制造 即时化生产的要求 特 别是家具制造系统向集成化 网络化方向发展 传统的工艺方法已远不能 满足要求 计算机辅助工艺设计也就应运而生 用家具c a p p 代替传统 的工艺设计可以克服上述的缺点 起到家具c a d 和家具c a m 之间的桥 梁作用 其作用如下 1 能够将工艺设计人员从大量繁重的重复性手工劳动中解放出来 使他们能专心从事新产品的开发 工艺装备的改进及瓶工艺的研究等创造 性的工作 2 可以大大地缩短工艺设计周期 保证工艺设计的质量 提高产品 在市场上的竞争能力 3 能继承有经验的工艺设计人员的经验 提高企业工艺的继承性 特别是在当前国内外家具制造企业有经验的工艺人员日益短缺的情况下 具有特殊的意义 4 可以提高企业工艺设计的标准化 并有利于工艺设计的最优化工 作 1 5 为适应当前日趋柔性化的现代制造过程的需要和实现计算机集成 制造系统 c 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 创造必要 的技术基础 1 4 2 论文的研究背景 光明集团地处小兴安岭国家重点林区之一 黑龙江省伊春市 从 1 9 8 5 年1 2 月1 8 目创建伊春市第一家中外合资生产型企业伊春市光明家 具有限公司开始 经过十几年的不懈拼搏 自我积累 滚动发展 现已拥 有2 6 户成员企业 员工3 5 0 0 人 年实现销售收入6 5 亿元 形成集家具 业 生物制药业 信息产业 建筑运输业 商贸业于一体的 一业为主 五业并举 的经营格局 家具制造业为光明集团的支柱产业 现拥有国际先进水平的木工机 械设备1 2 0 0 台 套 主导产品光明牌家具有板式 实木二大类 卧房 7 重庆大学硕士学位论文 绪论 书房 餐厅 厨房 办公 宾馆及建筑门 木制装饰材料和木制工艺品等 八个系列近1 5 0 0 个品种 年生产各类家具1 0 0 万标准件 1 9 9 5 年 光明 集团家具股份有限公司被国家统计局和国家技术进步评价中心授予 中 国家具之王 称号 光明家具股票于1 9 9 6 年4 月2 5 日在深圳证券交易 所挂牌交易 成为中国家具业第一家 目前唯一一家 e 市公司 9 9 年 光明集团通过国际质量体系认证 光明家具产品有广阔的市场 但同时又面临激烈的市场竞争 加之 家具产品需求逐渐走向消费者 并向实用型 艺术型转变 家具生产同趋 个性化 又是一种离散型的生产模式 品种规格多 大 中 小批量生产 并存 经营管理复杂 缩短产品设计周期 提高产品的质量 降低产品成 本 提高公司的应变能力和综合竞争能力 采用现代的管理手段 计算机 辅助管理 和先进的设计手段 计算机辅助产品设计c a d 计算机辅助 工艺设计c a p p 计算机辅助材料加工 在激烈的市场竞争中求生存 求发展是公司迫切的需要 目前 公司计算机管理己渗透光明集团的各个领域 已具备独立的 i n t e m e t 网站 逐步实现了企业管理的全程网络化 随着公司进一步的发 展 根据公司生产和产品结构特点 同时为了增强市场竞争力 深化计算 机技术在企业内的应用 加快企业与国际水平的接轨 光明集团家具股份 公司与重庆大学合作开发了 计算机辅助家具设计系统 本文的研究即是针对 计算机辅助家具设计系统 的一个子系统而进 行的 该系统是黑龙江省c a d 应用工程项目 家具c a d 系统 的一部 分 1 4 3 研究内容及论文结构 基于以上的分析 结合当前国内外家具制造企业的发展趋势 本文着 重研究了以下几个方面的问题 1 家具制造业面临全球化的发展趋势和计算机技术在家具行业应用 的现状分析 2 典型家具企业的现状分析 包括家具产品的设计流程 工艺流程 以及家具企业的生产经营管理过程的分析 3 现代家具制造系统的研究 分析了现代家具制造系统的特征和发 展趋势 结合新技术提出了现代制造系统的系统模型和体系结构 指出了 现代家具制造系统对家具工艺设计的要求和家具企业的未来发展趋势 4 基于工程数据管理的计算机辅助家具工艺设计系统的设计理论 重庆大学硕士学位论文绪论 在研究c a p p 和工程数据基本理论的基础上 从家具c a p p 的实际需求 和应用目标出发 研究了基于工程数据管理的计算机辅助家具工艺设计系 统的系统模型 详细分析了其功能模型 信息模型和信息集成关系 5 研究开发 结合光明集团家具计算机辅助设计系统 f c a d s 开 发的总体思想 参与了家具工艺设计子系统的设计与开发工作 运用c a p p 技术和工程数据管理的思想 研究了该子系统的实现及其关键技术 重庆大学硕士学位论文2 典型家具企业现状分析 2 典型家具企业现状分析 自从党的十一届三中全会以来 中国的改革开放政策给中国的经济发 展注入了活力 也给中国的家具工业带来了生机 经过二十多年的努力 在引进 消化 吸收的前提下 中国初步形成了自己的家具工业体系 全 国拥有家具企业3 万余家 从业人员达2 0 0 多万人 家具工业己成为国民 经济一个新的增长点 2 1 产品设计流程 2 1 1 典型家具企业产品设计流程恤 图2 1 家具产品设计流程 1 0 重庆大学预上学位论文2 典型家具企业现状分析 典型家具企业的设计流程如图2 1 所示 从产品的设计流程图中 n j 以看到 家具产品的设计从总体上可以分为四个阶段 即问题形成阶段 问题解决阶段 设计结果转化阶段以及信息反馈阶段 每一阶段的具体内 容与要求如下 问题形成阶段 这一阶段主要是在市场调研的前提下 在大量现存产品的基础上 对已有产品的缺点和不足进行分析 对同类产品或旁类产品进行比较和联 系 构思出新产品的核心利益或本质功能 也就同时确定了产品的市场目 标 即产品的销售地区和销售对象 以及产品的档次和价格定位 这阶 段的成果体现为产品开发信息或图片 问题解决阶段 这一阶段主要是产品的构思设计 围绕设计目标 逐一地深入解决 问题 如顾客需求细则的深化 产品适用性的要求 使用寿命内的可靠性 可维修性 耐用性 安全的要求 环境保护的要求 采用的有关标准与法 规 以及运用新技术的途径与目标 设计结果转化阶段 这一阶段主要是制图 制作模型 确定方案 试制试产 投放市场 等过程 既有形式产品的设计 也有附加产品的规划 这一阶段的主要内 容是将其功能形式 功能尺寸 造型 色彩 用料 结构等具体化 即用 图纸模型予以表达 在确定方案后则将图纸转化为产品 通过市场而转化 为商品等一系列转化过程 这一阶段同时包括为推销产品而进行的销售方 式 售后服务等附加产品的设计内容 具体过程如下 根据制订出的产品 计划 首先进行家具的造型设计 根据设计进行审核 如初步审核通过后 就进行试制 否则 需要重新进行造型设计 试制完成后 要经过检验 检验主要内容是对试制完成的产品检验其造型和功能尺寸是否符合要求 对不合格产品 重新进行造型设计 检验合格后 进行由各部门共同参与 的综合评审 该评审过程针对试制检验合格的实物进行评定 由物资部门 销售部门 材料部门 市场部门共同进行 如果有一个部门提出意见而使 得评审失败 则需要对设计进行修改 综合评审通过后 该家具产品的造 型尺寸和功能尺寸就可以定型下来 也就是说 该家具的造型设计己完成 下一步 对定型下来的产品 进行加工方面的设计 第一步 就是完成产 品图纸的设计 作为家具生产的蓝本 图纸是指导生产的重要文件 因而 尤为关键 图纸设计包括产品零件图 加工工艺 材料表 生产流程表等 一系列文件 完成设计后 通过试制来检验图纸设计的结果 主要方面在 于检验产品图纸的正确性 产品结构的合理性和工艺的合理性 检验合格 后 则进行小批量投产 然后投放市场 如果市场反馈信息好 市场订单 重庆大学硕上学位论文 2 典型家具企业现状分析 多 就可以进行大批量生产 否则 要返回问题形成阶段 重新进行产品 的开发调研 信息反馈阶段 这一阶段主要是收集顾客意见 找出新产品在款式 性能 用料 结构等方面存在的问题以及销售和售后服务中存在的问题 在广泛调查的 基础上整理成书面文件 以作为下一轮改进设计的依据 2 1 2 现行产品设计中存在的问题 1 作为典型的产品设计流程 也存在着一些问题 1 产品开发计划的制订设计者以经过市场调查搜集来的资料为依据进行 设计 有些甚至是根据主观推断来设计 生产加工产品 再利用广告或其 它营销手段 推向市场 其生产方式如图2 2 所示 消费者面对的是一个 木己成舟的产品 购买交易的过程是一个被动的 心理打动 或是 勉 强接受 这种产销方式是一种单向链式 不能适应 个性化 市场的需 要 由于自己在设计中的构思太少 使设计出来的产品体现出的个 生太少 共性太多 流行性表现得过于强烈 容易造成相互仿造 户 d i a l o g m u s a i d r o w d a t a 2 4 在关闭对话框之前 可对当前数据进行修改或删除 也可增添新的 系列数据到数据库 确认所选数据 关闭对话框 根据所选数据生成产品 重垦奎兰堡主兰垡笙兰 窒墨羔型 至塑型堕 4 在关闭对话框之前 可对当前数据进行修改或删除 也可增添新的 系列数据到数据库 确认所选数据 关闭对话框 根据所地 裂船 t 肌厂 口e l 实体图 初始化a s i 环境 建立戍用 程序与数据库的连接 获取产品编码及系列 初始化对话框 并址 i 产品系 列数据 等待发出命令 发出增 加命令 发t t j 删 赊命令 剽瞪芸 发出确定命令 发出修 改命令 从数据库中 删除指定的 系列参数 获取选中的参数 根据参数值生成产品实体图 图5 4 程序框图 5 4 2o d b o 技术 a 2 1 1 6 叫 采用数据库管理系统作为应用系统的核心 可以使数据操作对应用系 统具有相对独立性 易于管理和操作 并能实现数据在系统中交换和共享 确保数据的一致性 完整性和有效性 还能实现网络系统中数据的多用户 控制 家具工艺设计过程中需要处理大量的数据 因此在家具c a p p 系统 中使用数据库技术显得亦很重要 m i c r o s o f t 开放数据库互连 o d b c 是 在w m d o w s 应用程序中用得最广泛的数据库接口 o d b c 3 0 提供的3 2 重庆大学硕士学位论文 5 家具c a p p 系统的开发 位驱动程序支持d b a s e 系列 a c c e s s 和f o x p r o 等 在v b 应用程序中运 用o d b c 技术可以实现与外部数据库的连接 并且能实现可视化 使数 据库操作简单方便 大大缩短开发应用程序的时间 通过它 可以在一个 应用程序里同时访问多个数据库系统 它为应用程序提供了一层接口函数 和基于动态链接库的运行支持环境 使用o d b c 开发数据库应用程序时 应用程序调用的是标准的o d b c 函数和s q l 语句 数据库的底层操作由 各个数据库的驱动程序完成 这样 应用程序具有很好的适应性和移植性 并且具备同时访问多种数据库的能力 这就意味着 应用程序不必知道它 所连接的是何种类型的数据库 都可以调用标准的函数和s o l 语句来编 写程序 1 o d b c 的简介 m i c r o s o f t 公司的o d b c 是一种基于结构化查询语言 s q l 的程序设 计标准 是在w m d o w s 平台上建立3 2 位的数据库应用程序极好的工具 它是建立在客户 服务器模型上 数据库的性能实际上取决于数据库的数 据协谈和 睡霸能 在o d b ca 料和用来与数据库交换信息韵专用接口 之间 特殊的o d b c 驱动程序提供了任何一种必须的译码 驱动程序实 际上是一个支持o d b c 函数的调用模块 通常就是一个动态链接库d l l 应用程序就是通过调用动态链接库上的驱动程序所支持的函数来操作数据 库 2 o d b c 的结构 一 o d b c 库允许应用程序与许多不同的数据库连接 o d b c 应用程序 不能直接存取数据 各种操作请求必须由驱动管理器提交给数据库o d b c 驱动程序 通过驱动程序实现对数剧院的各种操作 数据库的结果也通过 数据驱动程序返回给应用程序 o d b c 用s q l 访问它所支持的所有数据 库资源 每个不同的数据库类型由一个o d b c 驱动程序支持 这个驱动 程序完成了o d b ca p i 程序的核心 而且与数据库通信 整个o d b c 的 体系结构由四部分组成 如图5 5 所示 包括 客户应用程序 o d b c 驱动程序管理器 数据库驱动程序 数据源 重庆大学硕十学位论文5 家具c a p p 系统的开发 图5 5 0 d b c 结构图 1 应用程序负责用户和用户接口之间的交互操作 可以使用 不同的层次来对数据库进行操作 最终都是通过调用o d b c 函数给出s q l 语句并提取结果 2 驱动数据库的方式通过o d b c 驱动程序管理器来实现数据 的驱动 3 驱动程序执行o d b c 函数的调用 发送s q l 请求给指定的 数据源 4 数据源由数据集和其相关的环境组成 o d b c 的使用已十分容易 程序员不用关心使用o d b c 数据源的细 节 因此 程序员可以将更多的精力放在应用程序功能的实现上 而不必 关心内部的制作过程 实现o d b c 操作数据必须在控制面板中使用o d b c 管理器注册待访问的数据库 对要使用的数据库进行定位 5 4 3 交互式c a p p 技术 z 7 1 交互式 h l t e m c f i v e c a p p 技术不同于传统的c a p p 技术 它强调工 艺人员的决策作用 系统仅提供一些必须的工具 如相似工艺查询 标准 术语等 工艺规划和工艺文件的编写均建立在人机交互的基础之上的 系统不强调高度的自动化 而强调工艺人员在工艺工作中的决策作用 对 工艺人员的依赖性较弱 交互式c a p p 虽然自动化程度不及传统的c a p p 重庆大学硕 卜学位论文 5 家具c a p p 系统的开发 技术 但它覆盖企业中的全部零件 在工艺决策上强调工艺人员的决策作 用 因而也更适合企业的实际情况 在这种意义上而言 交互式c a p p 具有更好的通用性 交互式c a p p 系统在工艺文件编写 汇总及简图绘 制e 提供强大的辅助工具 极大地减轻了工艺人员的重复劳动 工艺人员 可以将更多的精力放在工艺决策上 而且 交互式c a p p 系统开发难度 较小 开发时间较短 能够较快地运用于企业 解决企业的迫切需求 5 44 数据驱动技术0 6 3 在机械行业的许多c a p p 系统中 工艺文件一般采用文件形式存放 虽然这样可以减轻工艺系统的开发难度 但是随着工艺工作的进行 工艺 文件增多后文件管理的难度也相应增大 文件存放的最大弊病在于数据的 致性无法保证 相关修改也无法进行 另外 数据的共享也是一个问题 现代家具制造企业采用的c a p p 系统中 数据量是非常大的 数据的 致性无法保证 也就无法保证信息的正确性 家具制造企业间 另外 数据的相关修改随着数据的增多变得越来越困难 人为进行修改几乎是不 可能的 数据的相关修改不能进行 数据的一致性也就无法保证 f c