鋼絲繩CAPP集成系統(tǒng)的研究與開發(fā)

1、鋼絲繩CAPP集成系統(tǒng)的研究與開發(fā)         【引言】    現(xiàn)代企業(yè)所面臨的日益激烈的競爭，要求企業(yè)能快速響應市場變化，提供高質(zhì)量、低成本、優(yōu)質(zhì)服務的產(chǎn)品。企業(yè)要想生存，就要不斷提高生產(chǎn)經(jīng)營>' target='_blank' class='infotextkey'>管理水平，不斷優(yōu)化生產(chǎn)經(jīng)營結構。CIMS正是適應這一情況，在計算機技術、自動化技術和制造技術的基礎上，通過計算機及其軟件，將制造工廠的生產(chǎn)經(jīng)營活動所需的

2、各種分散的自動化系統(tǒng)有機集成起來，適合多品種、中小批量生產(chǎn)的總體高效益、高柔性的智能制造系統(tǒng)。CIMS的集成包括信息集成、物理集成和功能集成，CIMS的核心思想是通過信息集成、信息共享、信息協(xié)調(diào)獲得高效益、高效率、高自動化。CAPP在CIMS中占有非常重要的地位，其地位和作用主要體現(xiàn)在產(chǎn)品的設計制造生產(chǎn)過程中，CAPP是連接產(chǎn)品設計和產(chǎn)品制造的橋梁，是企業(yè)生產(chǎn)信息的匯集處、發(fā)生處和處理處，也是實現(xiàn)產(chǎn)品設計制造和生產(chǎn)經(jīng)營>' target='_blank' class='infotextkey'>管理集成的關鍵環(huán)節(jié)。由CAPP產(chǎn)生的工藝數(shù)據(jù)也是

3、產(chǎn)品數(shù)據(jù)的重要組成部分。因而，在CIMS的信息集成、過程集成和企業(yè)集成中，CAPP都起著不可替代的作用。    國家863/CIMS應用示范工程“咸陽石油鋼管鋼繩廠CIMS應用示范工程(XGCIMS)”的子課題“鋼絲繩CAPP集成系統(tǒng)（XGCAPP）”是咸鋼CIMS工程建設與全廠計算機信息化>' target='_blank' class='infotextkey'>管理的一個重要組成部分。該項目已于2000年10月18日由中國石油天然氣集團公司CIMS行業(yè)專家組驗收通過，專家組認為XGCIMS的實施“

4、改變了企業(yè)原有的經(jīng)營模式；實現(xiàn)了以客戶需求為先導，以營銷>' target='_blank' class='infotextkey'>管理為龍頭，有效利用企業(yè)資源的經(jīng)營模式；同時該項目充分考慮了鋼絲繩混合式流程生產(chǎn)的特點，以生產(chǎn)優(yōu)化、降低成本為目標，總體設計合理，系統(tǒng)技術先進。鋼絲繩設計與工藝設計分系統(tǒng)利用參數(shù)化智能設計方法代替了傳統(tǒng)手工設計，提高了設計效率和產(chǎn)品質(zhì)量?！?#160;   XGCAPP總的目標是實現(xiàn)CAPP與CAD、MIS、CAQ、MAS等分系統(tǒng)的集成，建立鋼絲繩產(chǎn)品工程數(shù)據(jù)庫，支持工藝設計。以鋼

5、絲繩產(chǎn)品為對象，通過對產(chǎn)品制造工藝的計算機輔助處理，建立與CAD及CIMS其他分系統(tǒng)相互集成的CAPP子系統(tǒng)，縮短鋼絲繩產(chǎn)品的開發(fā)周期、提高開發(fā)能力和產(chǎn)品質(zhì)量，以適應用戶對于產(chǎn)品多樣化、批量定制、交貨迅速的要求。     CAPP子系統(tǒng)在設計工藝時，采用以交互式為基礎、智能化的思路，充分利用設計人員的經(jīng)驗和智慧，并利用計算機的快速檢索，選擇設計參數(shù)及設備、工裝等，提高設計效率，并可以在工藝知識庫的支持下實現(xiàn)部分工藝設計的自動化。同時利用典型工藝檢索功能可以快速檢索成熟的典型工藝并完成參數(shù)化自動修訂，設計鋼絲繩工藝。   &#

6、160;目前系統(tǒng)在企業(yè)運行穩(wěn)定，大大提高了效率，增強了企業(yè)的競爭力。    1 鋼絲繩工藝設計的流程及特點    鋼絲繩是用多根制繩鋼絲（光面或鍍鋅的）經(jīng)過一定規(guī)則捻制而成。圖1表示了鋼絲繩的生產(chǎn)工藝流程，其工藝與一般產(chǎn)品相比，有工藝技術較為復雜、機械性能要求較高、生產(chǎn)>' target='_blank' class='infotextkey'>管理要求嚴格、工藝設計比較復雜等特點。其工藝具有混合式流程生產(chǎn)的特點。    2

7、 XGCAPP體系結構    XGCAPP系統(tǒng)采用客戶服務器體系結構，數(shù)據(jù)庫運行于服務器，應用程序運行于客戶端，通過網(wǎng)絡及分布式數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)與其他子系統(tǒng)的信息集成。圖2是XGCAPP子系統(tǒng)的體系結構。    1)操作系統(tǒng)層根據(jù)系統(tǒng)的要求，選用IBMRS/6000F50小型機作為數(shù)據(jù)庫服務器、群體服務器和企業(yè)內(nèi)部的INTRANET服務器，運行OS/400操作系統(tǒng)。另外選配兩臺IBMNetfinity5000分別作為防火墻服務器、外部WWW服務器和其它應用服務器，操作系統(tǒng)選用WindowsNT，防火墻選用IBMFirew

8、allforNT選件?？蛻舳瞬捎脀indows95/98操作系統(tǒng)。    2）分布式數(shù)據(jù)庫/網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)庫采用IBMDB2關系型數(shù)據(jù)庫，應用程序通過ODBC或BDE（borlanddatabaseengine）訪問數(shù)據(jù)庫；主干網(wǎng)絡選用交換式快速Ethernet，按其功能和安全性的指標分別劃分為內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)。    3)開發(fā)工具層采用面向對象技術設計，建立面向對象的數(shù)據(jù)模型。其模型建立采用RationalRose98，數(shù)據(jù)庫設計采用ERWIN3.0，軟件開發(fā)工具采用可視化開發(fā)工具Delphi5.0。  

9、;  4)功能層XGCAPP集成系統(tǒng)主要完成從半成品到鋼絲繩的工藝過程計算機輔助設計及從盤條到半成品工藝過程計算機輔助設計，生成指導鋼絲繩制造及半成品制造的工藝文件。它包括有CAD/CAPP接口模塊、工藝設計、工藝查詢、工藝>' target='_blank' class='infotextkey'>管理、工藝卡片>' target='_blank' class='infotextkey'>管理、CAPP/ERP接口模塊、應用工具子模塊等。CAPP通過CAD/CAPP接口

10、數(shù)據(jù)庫直接讀取CAD的設計結果，在工藝知識庫、設備、工裝、設計標準、規(guī)范的支持下進行工藝設計，并將設計結果保存到工藝規(guī)程庫，同時，自動生成BOM表及XGCIMS其他分系統(tǒng)所要使用的工藝信息。         3 XGCAPP集成化設計    XGCIMS由經(jīng)營>' target='_blank' class='infotextkey'>管理(MIS)、產(chǎn)品設計(CAD)、工藝設計（CAPP）、鋼絲繩分廠制造自動化(

11、MAS)、產(chǎn)品質(zhì)量>' target='_blank' class='infotextkey'>管理( CAQ)、成本核算（ABCM）六個分系統(tǒng)和網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)庫兩個支撐分系統(tǒng)組成。綜合分析XGCIMS各分系統(tǒng)之間的信息傳遞，CAPP與XGCIMS各分系統(tǒng)之間都有信息集成需求，可用圖3表示。本文將MIS、CAQ、MAS等系統(tǒng)也統(tǒng)稱為ERP。    3.1CAD/CAPP的信息集成    根據(jù)XGCIMS整個系統(tǒng)對CAD/CAPP的集成要求，考慮到鋼絲繩工藝的特點，CA

12、D/CAPP的集成采用專用數(shù)據(jù)庫接口的方式，即CAD設計的產(chǎn)品信息，按照CAPP的要求存入接口數(shù)據(jù)庫，CAPP直接讀取設計信息，進行工藝規(guī)程設計，實現(xiàn)CAD/CAPP無縫集成，如圖4。    3.2CAPP/ERP的集成    CAPP/ERP的集成極其重要，CAPP要從MIS讀取設計任務，進行工藝設計，自動匯總生成BOM表。CAPP向MIS分系統(tǒng)提供產(chǎn)品、工藝等信息用于銷售、查詢等；MIS根據(jù)BOM表制訂物料需求計劃；CAPP向MAS分系統(tǒng)提供產(chǎn)品、工藝等信息用于制定生產(chǎn)計劃、作業(yè)計劃和進行能力需求分析調(diào)整等；C

13、APP向CAQ分系統(tǒng)提供產(chǎn)品、工藝等信息用于制定質(zhì)量計劃、進行產(chǎn)品質(zhì)量跟蹤和分析等。其中最關鍵的技術是BOM表的自動生成和ERP所需工藝信息的生成。         4 XGCAPP智能化設計    4.1拉絲工藝設計的自動決策    制繩鋼絲的質(zhì)量對于鋼絲繩的質(zhì)量而言至關重要，一旦出現(xiàn)鋼絲繩中的斷絲現(xiàn)象，整個鋼絲繩將報廢，因此，制定拉絲工藝是鋼絲繩工藝設計中的一項重要工作，其主要任務是根據(jù)制繩絲的強度、韌性要求及直徑，經(jīng)強度

14、計算確定線坯的材料、規(guī)格；制定鋼絲拉拔過程（確定壓縮比、拉拔道次、各道次直徑等），實踐證明，采取合適的總壓縮比，并采用多道次的拉拔方式（鋼絲連續(xù)拉拔方式）是提高生產(chǎn)率、提高質(zhì)量的有效措施。而制定鋼絲連續(xù)拉拔工藝又是制定拉絲工藝的重點和難點，能否保證最終鋼絲繩的破斷拉力和拆股鋼絲的最小抗拉強度，關鍵是鋼絲連續(xù)拉拔工藝設計的是否合理。XGCAPP中設計開發(fā)了拉絲工序自動設計模塊及鋼絲連續(xù)拉拔自動設計模塊，具有大水箱、小水箱、第一道壓縮比最大、第二道壓縮比最大等拉拔模式供用戶選擇。    4.2CAD/CAPP集成接口的自動化處理  

15、60; 工藝設計中，新建工藝、新增拉絲、捻股、合繩工序時，系統(tǒng)自動從CAD/CAPP接口數(shù)據(jù)庫讀取相應的產(chǎn)品設計信息，從而實現(xiàn)CAD/CAPP的無縫集成。    4.3運用工藝知識庫,提高設計效率    將一些常用的工藝設計參數(shù)存入工藝知識數(shù)據(jù)庫，設計時通過查詢知識庫提高設計效率，提高系統(tǒng)的自動化程度。工藝知識庫有：拉絲工藝規(guī)程；拉絲工藝壓縮率推薦表；熱處理半成品絲強度對照表；物料編碼對照表；API強度對照表；熱處理參數(shù)表等。    4.4自動生成物料編碼 

16、;   物料編碼是XGCIMS各個子系統(tǒng)聯(lián)系的關鍵信息，每個物料（包括從原材料到成品的各個不同階段），都有一個唯一的物料編碼，由于產(chǎn)品種類繁多，將每種將要用到的物料的編碼都事先編好存入數(shù)據(jù)庫，不現(xiàn)實也不必要，可以在需要時由系統(tǒng)自動生成。    4.5自動生成BOM表    BOM表是CAPP和MIS、ABCM、MAS、CAQ等子系統(tǒng)的重要接口，MIS根據(jù)BOM表分解出物料需求計劃，ABCM子系統(tǒng)根據(jù)BOM表進行成本核算，從而在計劃、調(diào)度、排產(chǎn)的過程中逐步實現(xiàn)優(yōu)化。BOM表的>&#

17、39; target='_blank' class='infotextkey'>管理是CAPP子系統(tǒng)的一個難點，要求在設計工藝的同時能夠自動匯總物料需求情況，自動生成BOM表，并使BOM表與工藝設計相一致。    5 充分利用鋼絲繩典型工藝，采用參數(shù)化自動修訂方法設計工藝    對于相同結構的鋼絲繩，長度或數(shù)量不同時，其配絲、工藝設計方法均相同，BOM表也相同，只是相關的一些數(shù)值不同（如重量、單根繩長、股長、絲長、工裝數(shù)量等），XGCAPP系統(tǒng)建立了典型工藝庫，對于常規(guī)結構的鋼

18、絲繩，將經(jīng)過實踐檢驗的成熟的工藝存入典型工藝庫，當設計工藝時，在典型工藝庫中自動查找相似結構鋼絲繩的工藝，并自動修改部分參數(shù)，即可完成鋼絲繩工藝設計，大大提高了工藝設計的效率，使工藝設計更加規(guī)范化。    參考文獻    1嚴新民.計算機集成制造系統(tǒng).西北工業(yè)大學出版社,1999.3    2孫文煥，張鐵昌，黃乃康,等.機械CAD/CAM技術概論.西安：西安電子科技大學出版社，1996    3張振明.“面向產(chǎn)品的CAPP集成化、智能化、工程化技術基礎”.西北工業(yè)大學博士論文，1999.6    4陳禹六等，計算機集成制造（CIM）系統(tǒng)設計和實施方法論.清華大學出版社，1996.4    5張振明、桓永興、孫志勇等.“面向產(chǎn)品的CAPP研究與實現(xiàn)”，CIMSChina9