数字化产品辅助设计系统(一期)的设计.doc

数字化产品辅助设计系统（一期）的设计及其在卷烟配方设计中的应用摘要： 介绍了数字化产品辅助设计系统设计的主要功能、系统在第一阶段中的设计和使用过程中的概况，并提出了总体的发展规划。关键词：数字化产品辅助设计系统、卷烟配方设计、烟叶配方设计、辅料设计1 引言广州卷烟二厂为了稳定老产品的质量，加快新产品的开发进度，提出了“卷烟产品进行数字化设计”的思路，希望利用信息技术辅助进行卷烟产品设计，在项目开发过程中，广州卷烟二厂信息中心、计量检验科、长沙艾特科技开发有限公司共同合作，历时10个月，克服设计过程中的各种困难，完成了第一阶段的设计和实施工作，初步实现了卷烟配方设计中最急需解决的烟叶配方设计系统辅助部分和辅料设计中的三纸一棒系统辅助部分，以及整个数字化产品辅助设计系统的平台的搭建，系统在设计实施之后，初步满足了现阶段卷烟产品设计人员的要求。数字化产品辅助设计系统（第一期）的成功实施，标志着广州卷烟二厂的CIMS建设，迈入到计算机辅助设计和计算机辅助生产的新阶段。2 数字化产品辅助设计系统概况2.1 卷烟产品设计卷烟产品设计指的卷烟企业开发卷烟产品的过程，包括老产品的设计调整与完善和新产品的开发两个方面。老产品的设计调整需要保持产品的风格，新产品的开发需要有所突破。在整个卷烟产品设计开发过程中需要涉及四个大的部分：烟叶配方设计、香精香料设计、辅料配方设计和工艺设计。其基本设计流程如图一：图一2.2 数字化产品辅助设计系统根据卷烟产品设计的思路和要求，系统只要由烟叶配方设计子系统、辅料配方设计子系统、工艺设计子系统、香精香料维护子系统、权限管理子系统、基础数据管理子系统、数据导入导出子系统、算法库子系统、规则库子系统等组成。一期的设计实现了烟叶配方设计子系统、辅料配方设计子系统（三纸一棒部分）、权限管理子系统、基础数据管理子系统、数据导入导出子系统、算法库子系统、规则库子系统等。2.2.1烟叶配方设计子系统烟叶配方是产品使用的烟叶组合，烟叶配方设计子系统根据产品设计的提出的烟叶配方控制目标，按照烟叶用量框架，由计算机辅助科研人员进行产品设计中烟叶化学成份和成本的控制，由计算机完成资料收集整理工作、并且自动进行大量的计算工作，根据目标规划模型进行烟叶辅助设计，辅助科研人员完成设计流程。2.2.2辅料配方设计子系统（三纸一棒部分）“三纸一棒”指卷烟纸、接装纸、成型纸和滤棒，“三纸一棒”设计，是为了在保持卷烟感观的同时，改善烟气特征。在烟气分析中，主要的烟气指标是焦油量、烟碱量和一氧化碳(CO)。在卷烟“三纸一棒”设计中根据大量的实验和科研结果，对“三纸一棒”之间的相互影响关系进行数学建模，同时由系统通过算法库根据已知的数据对建立的模型进行大量的计算，并且对计算的结果进行直观的图形信息反馈，帮助科研人员在保持卷烟感观质量的同时，改善烟气特征。2.2.3权限管理子系统为了保证整个系统数据的安全性和灵活的扩展性，专门设计了权限管理子系统。该子系统负责控制整个配方系统中每个用户、每台机器使用系统功能的权限。该子系统具备了动态加载新的子系统的功能。2.2.4基础数据管理子系统为了解决数据不全不正确的问题，专门设计了基础数据管理子系统。该子系统针对每一个数据要求都设计了专门的维护功能，并且可根据需要快速进行相应的扩展。2.2.5数据导入导出子系统为了解决外部数据整合到本系统的问题，专门设计了数据导入导出子系统。该子系统与基础数据管理子系统配套。该子系统不同于以往一般系统的设计，采用配置可动态调整的方式，以适应不断修改的外部数据源。该子系统具备了其余系统变化，只需动态修改配置，不需修改程序的功能。是一个灵活通用的数据接口。2.2.6算法库子系统为了进行配方设计中的多种计算，专门统一设计了算法库子系统。该子系统是完全独立的系统，与业务无关。该子系统包含了多种算法，这些算法都有效的应用于配方设计当中。由于进行数字化计算的工作刚刚开始，需要一段时间的总结、学习和完善，因此算法的系数都是可配置调整的。该子系统中的算法是可以动态加载扩充和更新的。2.2.7规则库子系统为了优化算法，并且实现部分业务特殊要求的控制和筛选，专门设计了规则库子系统。该子系统与基础数据管理子系统配套。该子系统中的规则是可以动态加载扩充和更新的。3 系统（一期）在设计实施过程中遇到的问题及解决情况卷烟产品设计从手工设计到计算机进行信息处理的转变是长期复杂的。中间遇到很多问题。在系统一期的建立过程中，遇到并解决的主要问题如下：3.1配方设计向数字化方向迈进系统最开始要解决的问题是要如何将配方过程中涉及的资料数字化。系统开发初期，卷烟产品设计的现状是，设计工作基本上是手工完成，只有部分报表数据是通过其余系统获得，各种信息资料分散，来源介质不一置，没有通过计算机进行整体规划设计的经验。系统通过建立完整的基础数据管理子系统、数据导入导出子系统先后将三个周边子系统的数十个表的相关数据通过可配置的接口集成到本系统中与系统自身的数据信息统一管理。在数据整理的过程中，有些数据由于客观条件的限制不完整，影响整个系统的运作。通过采用人工先录入估计值的方式进行处理，在外部条件达到要求的情况时，再自动由其余系统补全。这样有效的解决了数据不足的问题，保证了系统的顺利开发。对于不能进行数字化描述的通过建立分层次语言描述，统一描述标准，将层次转换为数据，人工进行评分等方式进行数字化处理。3.2安全保密性控制管理层从一开始就提出了系统内数据是厂内的保密资料，安全保密性控制必须做好。硬件方面，通过建立物理隔离的独立的内部局域网控制系统数据的安全。软件方面，其余系统的数据只能通过系统专门设计的导入导出子系统进行数据传递。本系统的数据通过专门程序进行备份。权限管理子系统控制每个用户、每台机器的使用权限。制度方面，健全网络、机器设备和数据备份管理等多个部分的管理制度并且设立专门责任人进行管理。3.3可扩展性设计数字化产品辅助设计系统的建立，不是一个阶段就能完成的，需要通过几个阶段的努力分步完成。需要考虑各个阶段的兼容性，防止推倒重来的情况发生。在第一阶段开始的时候，系统的设计综合考虑了各方面的因素，建立了一个稳健的可扩展性很好的平台和一系列的内部规则，通过这个平台和规则，系统各个阶段开发的成果可以无缝的动态的加入到平台中，保证了系统开发每一个部分，就能真正发挥作用。3.4 其余的问题和解决情况在系统一期的设计和实施过程，还遇到了许多的问题，如：计算出的烟叶比例如何与实际要求进行合理的匹配，烟叶在进行烟叶框架选择阶段如何进行多选，如何确认系统自动筛选的方式等等，这里就不一一介绍了。与一期目标有关的问题都在技术上已一一解决了。4 系统（一期）的应用情况经过一期的设计和实施，表明：对卷烟配方设计进行计算机辅助设计是可行的，该系统运行稳定、功能齐全、可扩充性好，在实际工作中减轻了设计人员的工作量，方便了设计工作，同时配合配方设计人员整合了配方设计过程中的资料，整个系统已经建立了一个好的管理平台，为以后系统的扩展打下基础,达到了一期的设计目标。5 总体发展规划系统一期的工作结束的同时，标志着二期新的阶段的开始。由于配方工作也是一个不断探索创新的科研工作，在今后的工作中，数字化产品辅助设计系统仍然还要克服很多困难。在二期的工作中仍然不能只注重眼前的需求，而应该从长远规划出发，进行整个平台的开发和设计。整个数字化产品辅助设计系统在帮助卷烟产品设计工作方面，需要在以下几个方面进行长远规划：1、 帮助工艺设计人员对工艺设计部分开展有益的工作；2、 帮助设计人员实现整个卷烟设计工作中的标准的统一以及与外部的接口规范；3、 帮助设计人员对整个卷烟设计工作的资料和数据进行完整的整理；4、 通过对算法的进一步改进，提高运算的速度，为设计人员提供更多更有价值的帮助。6 结束语数字化产品辅助设计系统一期的开发和实施为今后的数字化产品开发工作奠定了坚实的基础。但是要看到，虽然计算机信息化管理在国内