碩士學(xué)位論文-面向MES的模具CAPP

華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文面向MES的模具CAPP系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)姓名：XXX申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專(zhuān)業(yè)：材料加工工程指導(dǎo)教師：XXXX華華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文II摘 要實(shí)時(shí)監(jiān)控與優(yōu)化調(diào)度是解決模具企業(yè)生產(chǎn)管理問(wèn)題的有效措施，而模具的加工工藝信息是調(diào)度與控制車(chē)間生產(chǎn)過(guò)程的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。常規(guī)的模具制造工藝規(guī)劃系統(tǒng)只是從加工路線的角度編制工藝，忽略了車(chē)間作業(yè)計(jì)劃對(duì)加工工藝信息的需求，從而影響了車(chē)間作業(yè)優(yōu)化調(diào)度的可行性和合理性。要解決這一問(wèn)題，就必須從車(chē)間作業(yè)優(yōu)化調(diào)度與控制的角度，研究開(kāi)發(fā)面向制造執(zhí)行系統(tǒng)MES的模具CAPP系統(tǒng)。本文研究了模具企業(yè)信息化的發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)了PP的原理、特點(diǎn)、存在的問(wèn)題、發(fā)展趨勢(shì)及近年來(lái)模具PP的應(yīng)用情況。通過(guò)對(duì)典型模具企業(yè)的深入調(diào)研，系統(tǒng)分析了模具制造工藝的特點(diǎn)和工藝設(shè)計(jì)流程，探討了車(chē)間作業(yè)計(jì)劃對(duì)加工工藝信息的需求總結(jié)了面向MES的模具CAPP系統(tǒng)的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)原則和功能組成在此基礎(chǔ)上，提出了基于實(shí)例推理的交互式工藝設(shè)計(jì)方法，研究了工藝實(shí)例的表達(dá)、搜索與改寫(xiě)技術(shù)，有效提高了工藝設(shè)計(jì)的效率；提出了工藝規(guī)劃中的工序相關(guān)性約束的定義，研究了工序相關(guān)性問(wèn)題的描述與檢查技術(shù)；提出了資源和資源集的概念，采用面向?qū)ο蟮姆椒ǚ治隽速Y源的屬性及數(shù)學(xué)描述?；谏鲜鲅芯砍晒詄Man模具企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)為背景在J2EE平臺(tái)上采用MVC架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了面向MES的模具CAPP系統(tǒng)并將其成功地應(yīng)用于多家模具企業(yè)，取得了良好效果。關(guān)鍵字：CAPP 模具 車(chē)間作業(yè)調(diào)度與控制 工序相關(guān)性 CBR MESIIIIAbstractJobShopScheduling(JSS)isthemostiportantandefectiveeasuretosolvetheproblesofproductionanageentofouldcopanies.TheinforationofprocessplanningisthebasisofJobShopScheduling.Howeve,intraditionalprocessplanningsyste,theprocessinforationisnotorientedtoJSS,whichresultsinthatthelanadebyJSSisinesible.Inrertosolethisprole,itisnecearytodevlopaMES-rietedCAPPsystemforDie&MouldfromtheviewofJobShopScheduling.Theprinciple,developenttrendsofcoputeraidedprocessplanninganditscharacteristicsarefirstsurveyedinthispape.econdlybasedontheinvestigationtoseveraltypicalouldcopanies,thecharacteriticsofprocessplanningforouldareanalyzed,andtherequireentstotheprocessingplanningdtaarediscussed.ConsequentlyallfunctionalrequireentsoftheCAPPsystemandtheprincipleofdevelopentarethenputforwarded.Thirdl,CBR-basedCAPPispresentedandusedtoenhancetheeficiencyofprocessplanning,aftertheethodofcasemodeling,earchandmodificationarediscussed.Then,thedescriptionofoperationrelativityisrepresentedandtheethodologytodealwithoperationrlativityissearced.Finall,basedontedenitionofreourceandesoureset,thedataforCAPPisconstructedwithobject-orientedethod.Basedontheresearchentionedabove,aMES-orientedCAPPforMouldwasdevelopedbyusingMVCarchitectureandJ2EEplatfor.IthasbeenintegratedwitheMan(asystemfortheproductionanageentofDe&Mould),andipleentedsuccessfullyinsoemouldcopanies.Keyords:CAP,mould,JobShopScheduling,operationrelativit,CBR,MES獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果盡我所知除文中已經(jīng)標(biāo)明引用的內(nèi)容外本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果對(duì)本文的研究做出貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：張建杰日期：2006年4月17日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)華中科技大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本論文屬于

保密□，在 年解密后適用本授權(quán)書(shū)。不保密√。華華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文（請(qǐng)?jiān)谝陨戏娇騼?nèi)打“”）學(xué)位論文作者簽名：張建杰 指導(dǎo)教師簽名：李建軍日期：2006年4月17日 日期：2006年4月17日華華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文PAGE18PAGE181 1.1模具企業(yè)信息化發(fā)展現(xiàn)狀模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備,家用電器行業(yè)的80%零件、機(jī)電行業(yè)的70%以上零件都要靠模具加工據(jù)國(guó)際生產(chǎn)協(xié)會(huì)的預(yù)測(cè),21世紀(jì)工業(yè)產(chǎn)品零件的75%的粗加工、50%的精加工將由模具完成；因此，模具被稱之為”百業(yè)之母”[1。模具又是”效益放大器”,用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值,往往是模具自身價(jià)值的幾十倍上百倍近十多年來(lái),美國(guó)日本德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的模具總產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床總產(chǎn)值模具技術(shù)進(jìn)步極大地促進(jìn)了工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)發(fā)展,因而深受贊譽(yù)美國(guó)工業(yè)界認(rèn)為”模具工業(yè)是美國(guó)工業(yè)的基石”,在日本,模具被譽(yù)為”進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力”。可見(jiàn)模具工業(yè)在世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有極其重要的地位模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低,模具生產(chǎn)的工藝水平及科技含量的高低,在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益、新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力?？偠灾?，模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一[2]。在以信息化促進(jìn)工業(yè)化的思想指導(dǎo)下，技術(shù)信息化在模具企業(yè)逐漸得到應(yīng)用。目前具有一定規(guī)模的模具企業(yè)，模具設(shè)計(jì)制造基本都使用CAD/CAM技術(shù)，并且很多企業(yè)已經(jīng)全面采用Pro-E等三維設(shè)計(jì)軟件有效集成D與M部分企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始使用E技術(shù)分析模具設(shè)計(jì)結(jié)果但與日本美國(guó)和德國(guó)相比在這些技術(shù)的應(yīng)用上仍存在較大差距[3。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，對(duì)模具企業(yè)的生產(chǎn)周期、成本、質(zhì)量提出了更高的要求，管理水平已成為企業(yè)發(fā)展的瓶頸。由于模具企業(yè)的行業(yè)特征帶來(lái)的生產(chǎn)復(fù)雜性，使得管理信息化已成為提高管理水平的必由之路。歐美的模具企業(yè)，基本上實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)管理。從生產(chǎn)計(jì)劃、工藝制定到質(zhì)檢、庫(kù)存、統(tǒng)計(jì)等，普遍使用了計(jì)算機(jī)，公司內(nèi)各部門(mén)可通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共享信息。但我國(guó)模具行業(yè)起步晚，基礎(chǔ)比較薄弱，模具企業(yè)的管理仍處于比較低的水平的階段，實(shí)際上與國(guó)際水平相比,模具企業(yè)的管理落后更甚于技術(shù)落后[4]目前大多數(shù)企業(yè)信息化仍停留在設(shè)計(jì)制造等單個(gè)功能單元功能單元信息化技術(shù)如CAD/CAM等的普及程度遠(yuǎn)高于企業(yè)信息化管理技術(shù)。另外，較早實(shí)施管理信息化的企業(yè)，由于缺乏合適管理系統(tǒng)和合理規(guī)劃，也大多局限在財(cái)務(wù)、物料等職能部門(mén)使用。“十五”期間國(guó)家進(jìn)一步加大了對(duì)企業(yè)信息化的支持，大部分企業(yè)意識(shí)到了實(shí)施管理信息化的重要性，國(guó)內(nèi)的不少模具企業(yè)也開(kāi)始嘗試著引進(jìn)相應(yīng)的MRPⅡ/ERP系統(tǒng)，取得了一定的效果但由于這些管理系統(tǒng)一般是基于通用行業(yè)MRPⅡ/ERP的系統(tǒng)或由財(cái)務(wù)軟件過(guò)渡而來(lái)的ERP系統(tǒng)，對(duì)于基于訂單的單件多品種模具制造業(yè)來(lái)說(shuō)并不是特別合適。隨著企業(yè)應(yīng)用的深入，發(fā)現(xiàn)了許多新的問(wèn)題。例如上層生產(chǎn)計(jì)劃管理受市場(chǎng)影響越來(lái)越大，明顯感到計(jì)劃跟不上變化；面對(duì)客戶對(duì)交貨期的苛刻要求，面對(duì)更多產(chǎn)品的改型，訂單的不斷調(diào)整，企業(yè)逐漸認(rèn)識(shí)到計(jì)劃的制訂要兼顧于市場(chǎng)和實(shí)際的作業(yè)執(zhí)行狀態(tài)同時(shí)MRPⅡ/ERP軟件主要是針對(duì)資源計(jì)劃它們能處理昨天以前發(fā)生的事情(作歷史分析)也可以預(yù)計(jì)并處理明天將要發(fā)生的事件但對(duì)今天正在發(fā)生的事件卻往往不能給出及時(shí)響應(yīng)和處理。因此不少科研單位和公司開(kāi)始研究開(kāi)發(fā)適合于模具行業(yè)的管理信息系統(tǒng)，并取得了一定的成效。模具企業(yè)雖然規(guī)模不大，但其行業(yè)特征導(dǎo)致模具生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜多變，工序眾多，計(jì)劃易變，難以有效管理和控制。因此，對(duì)于模具企業(yè)而言，生產(chǎn)過(guò)程管理是模具企業(yè)信息化的重點(diǎn)，車(chē)間計(jì)劃和控制是其中的重中之重，尤其是如何編制合理可行的動(dòng)態(tài)車(chē)間作業(yè)計(jì)劃。集成了ERP和MES各自優(yōu)勢(shì)的綜合性管理信息系統(tǒng)是其發(fā)展的方向。CAPP是一個(gè)將產(chǎn)品數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成面向制造的指令性數(shù)據(jù)的重要環(huán)節(jié)，作為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)一體化的關(guān)鍵，它不僅是信息集成的中樞，也是綜合性管理信息系統(tǒng)中各子系統(tǒng)間功能協(xié)調(diào)的紐帶[5]。這就要求CAPP系統(tǒng)能夠與實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)車(chē)間作業(yè)計(jì)劃的MES系統(tǒng)有效地集成在一起，向MES系統(tǒng)提供完善的工藝信息。因此要在模具企業(yè)發(fā)展綜合性管理系統(tǒng)必須實(shí)現(xiàn)面向MES的模具CAPP系統(tǒng)，并以CAPP為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)信息的集成。1.2 CAPP概述1.2.1 CAPP的工作原理CAPP是計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)（CoputerAidedProcessPlannin的簡(jiǎn)稱是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助工藝人員設(shè)計(jì)零件從毛坯到成品的制造方法，是將企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品制造數(shù)據(jù)的一種技術(shù)。通常，可以將制造企業(yè)分為五個(gè)層次，即：工廠層、車(chē)間層、單元層、工作站層和設(shè)備層。企業(yè)的不同層次對(duì)CAPP有不同的應(yīng)用需求，不同應(yīng)用層次對(duì)CAPP的需求是不同的，因此了解PP系統(tǒng)的基本原理、主要特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合，選擇恰當(dāng)工作原理和方法開(kāi)發(fā)CAPP系統(tǒng)是至關(guān)重要的[6]CAPP系統(tǒng)按其工作原理可以分為以下五大類(lèi)：交互式CAPP系統(tǒng)、派生式CAPP系統(tǒng)、創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)、綜合式CAPP系統(tǒng)和CAPP專(zhuān)家系統(tǒng)。1）交互式CAPP系統(tǒng)采用人機(jī)對(duì)話的方式，基于標(biāo)準(zhǔn)工步、典型工序進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)質(zhì)量對(duì)人的依賴性很大。2）變異型CAPP系統(tǒng)亦稱派生式CAPP系統(tǒng)。它是利用成組技術(shù)將工藝設(shè)計(jì)對(duì)象按其相似性（例如，零件按其幾何形狀及工藝過(guò)程相似性；部件按其結(jié)構(gòu)功能和裝配工藝相似性等分類(lèi)成（簇為每一（簇對(duì)象設(shè)計(jì)典型工藝并建立典型工藝庫(kù)當(dāng)為具體對(duì)象設(shè)計(jì)工藝時(shí)CAPP系統(tǒng)按零（部件或產(chǎn)品信息和分類(lèi)編碼檢索相應(yīng)的典型工藝，并根據(jù)具體對(duì)象的結(jié)構(gòu)和工藝要求，修改典型工藝，直至滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要。圖1.1是派生式CAPP系統(tǒng)的基本原理圖[7]圖1.1派式CAPP系的基本原理圖3） 創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)是根據(jù)工藝決策邏輯與算法進(jìn)行工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的，它是從無(wú)到有自動(dòng)生成具體對(duì)象的工藝規(guī)程創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)工藝決策時(shí)不需人工干預(yù)，因此易于保證工藝規(guī)程的一致性。但是，由于工藝決策隨制造環(huán)境變化的復(fù)雜性，對(duì)于結(jié)構(gòu)多樣復(fù)雜的零件實(shí)現(xiàn)創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)非常困難圖1.2是創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)的基本原理圖。圖1.2創(chuàng)式CAPP系的基本原理圖創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)的關(guān)鍵在于系統(tǒng)決策邏輯的建立現(xiàn)有的決策邏輯有以下兩種：過(guò)程邏輯、決策樹(shù)。過(guò)程邏輯是對(duì)工藝進(jìn)行一系列分析判斷的過(guò)程，其實(shí)現(xiàn)較簡(jiǎn)單，一般用于邏輯過(guò)程比較確定而且邏輯過(guò)程不復(fù)雜的情況下。但這種創(chuàng)成式PP系統(tǒng)不易于維護(hù)，因此，過(guò)程邏輯的應(yīng)用受到一定的限制。在決策樹(shù)的決策邏輯中，根據(jù)零件工藝的變化，用戶可以自己修改、補(bǔ)充零件的工藝設(shè)計(jì)。因此，這類(lèi)PP系統(tǒng)得到了較多的應(yīng)用。4） 綜合式CAPP是將派生式創(chuàng)成式和交互式CAPP的優(yōu)點(diǎn)集為一體的系統(tǒng)，目前，國(guó)內(nèi)很多CAPP系統(tǒng)采用這類(lèi)模式。5） CAPP專(zhuān)家系統(tǒng)。PP專(zhuān)家系統(tǒng)是一種基于人工智能技術(shù)的CAPP系統(tǒng)，也稱智能型CAPP系統(tǒng)。專(zhuān)家系統(tǒng)和創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)都以自動(dòng)方式生成工藝規(guī)程，其中創(chuàng)成式PP系統(tǒng)是以邏輯算法加決策表為特征的，而專(zhuān)家系統(tǒng)則以知識(shí)庫(kù)加推理機(jī)為特征的。1.2.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題1)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀PP的開(kāi)發(fā)、研制是從60年代末開(kāi)始的，在制造自動(dòng)化領(lǐng)域，CAPP技術(shù)的發(fā)展落后于其它技術(shù)。世界上最早研究PP的國(guó)家是挪威，始于1969年并于1969年正式推出世界上第一個(gè)CAPP系統(tǒng)PS系統(tǒng)1973年正式推出商品化的AUOPROS系統(tǒng)美國(guó)是上世紀(jì)60年代末70年代初開(kāi)始研究CAPP的，并由CAM-I公司于1976年推出CAPP發(fā)展史上具有里程碑意義的CAM-I’SAutoateProcessPlanning（PP）系統(tǒng)[8]。我國(guó)對(duì)CAPP的研究始于80年代初，迄今為止在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)會(huì)議刊物上發(fā)表的CAPP系統(tǒng)已有50多個(gè)但被工廠企業(yè)正式應(yīng)用的系統(tǒng)只是少數(shù)，真正形成商品化的CAPP系統(tǒng)還不多[9。90年代中后期，制造業(yè)的企業(yè)信息集成成為大家關(guān)注的熱門(mén)話題，在一些企業(yè)實(shí)施了企業(yè)級(jí)的MES或MRPⅡ甚至ERP軟件后，發(fā)現(xiàn)CAPP成為阻礙企業(yè)信息化建設(shè)的瓶頸有些專(zhuān)家在90年代中后期重新衡量了CAPP軟件在企業(yè)內(nèi)應(yīng)發(fā)揮的作用逐步拋棄了傳統(tǒng)的PP的研究方法，開(kāi)發(fā)重點(diǎn)從注重工藝過(guò)程的自動(dòng)生成，轉(zhuǎn)向?yàn)楣に囋O(shè)計(jì)提供軟件工具，同時(shí)為企業(yè)的信息化建設(shè)提供服務(wù)[10]。近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)集成制造系（CIMS并行工（CE智能制造系（IMS、虛擬制造系統(tǒng)（VMS、敏捷制造（M）等先進(jìn)制造系統(tǒng)的發(fā)展，無(wú)論從廣度上還是從深度上都對(duì)CAPP的發(fā)展提出了新的要求這些要求體現(xiàn)在CAPP的發(fā)展趨勢(shì)上。2)存在的問(wèn)題 目前在企業(yè)中應(yīng)用的CAPP系統(tǒng)主要存在以下問(wèn)題[1]-[13]：未提供與其他企業(yè)信息化系統(tǒng)的接口；未提供與企業(yè)常用軟件集成運(yùn)行的支撐環(huán)境；不支持并行設(shè)計(jì)模式；大量工藝數(shù)據(jù)的維護(hù)、查找困難；由于各分系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)獨(dú)立，不能有效實(shí)現(xiàn)信息共享而且存在數(shù)據(jù)重復(fù)由于工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中存在大量的復(fù)雜更改，無(wú)法確保設(shè)計(jì)人員使用的是最新數(shù)據(jù)。1.2.3 CAPP技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)CAPP技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)集中表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：1)集成化趨勢(shì)計(jì)算機(jī)集成制造（M）是現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。因此，未來(lái)的CAPP系統(tǒng)除了與CD和CAM集成以外，還應(yīng)能與PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、MI（管理信息系統(tǒng)等集成這種集成已經(jīng)不是普通意義上的集成而是統(tǒng)一在工程數(shù)據(jù)庫(kù)上的集成?；跀?shù)據(jù)庫(kù)，能與其他系統(tǒng)集成，共享產(chǎn)品數(shù)據(jù)，這是PP集成化的發(fā)展方向。目前現(xiàn)有CAPP集成化的研究與開(kāi)發(fā)，基本集中在CAD/CPP/CAM系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)上即傳統(tǒng)的3C集成這種集成只是局部的集成難以真正實(shí)現(xiàn)與PDM、MIS等相關(guān)系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品工藝信息的全面集成和與產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度的全過(guò)程集成[14。CAPP的集成應(yīng)用是關(guān)系到CAPP應(yīng)用水平的關(guān)鍵因素面向產(chǎn)品信息的CAPP集成目標(biāo)首先是實(shí)現(xiàn)工藝部門(mén)內(nèi)部的信息共享及工藝設(shè)計(jì)與管理的一體化，工藝數(shù)據(jù)必須做到一次輸入互相關(guān)聯(lián)全程共享并具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)CAPP系統(tǒng)必須實(shí)現(xiàn)這一層次的集成應(yīng)用。CAPP集成應(yīng)用的第二層次是CAPP與CAD的集成CAPP必須能讀取D產(chǎn)生的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息與圖形信息，避免重復(fù)輸入。PP集成應(yīng)用的第三層次是逐步實(shí)現(xiàn)與MRP/ERP等管理信息系統(tǒng)的集成，為這些系統(tǒng)提供產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)、產(chǎn)品零部件工藝路線表、工時(shí)定額表、材料定額表、工裝匯總表、工藝明細(xì)表等工藝信息。2)并行化趨勢(shì)并行過(guò)程強(qiáng)調(diào)信息的及時(shí)傳遞與反饋，兩個(gè)系統(tǒng)之間并行交互反復(fù)迭代的過(guò)程實(shí)際上是宏觀上并行、微觀上串行的模式。并行工程環(huán)境下的CAPP系統(tǒng)不僅是信息集成的中樞，同時(shí)也是各子系統(tǒng)間功能協(xié)調(diào)的關(guān)鍵。并行PP必須面向制造面向成本面向產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)它向上能對(duì)CAD的設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行可制造性評(píng)價(jià)，同時(shí)還應(yīng)具備對(duì)不合理的設(shè)計(jì)（如結(jié)構(gòu)、尺寸公差、精度、可用資源等）提出修改建議，供設(shè)計(jì)者參考以保證產(chǎn)生一個(gè)完善的設(shè)計(jì)結(jié)果。它向下應(yīng)能接受來(lái)自M、D等方面的信息以控制一個(gè)工藝設(shè)計(jì)過(guò)程從而實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)的技術(shù)合理性加工工藝的經(jīng)濟(jì)性與制造資源的可用性。階段性設(shè)計(jì)結(jié)果的預(yù)發(fā)布是進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)的重要手段之一，它保證了各設(shè)計(jì)子系統(tǒng)盡可能并行工作的實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)化的系統(tǒng)環(huán)境是實(shí)現(xiàn)并行的基礎(chǔ)[1]。3)面向產(chǎn)品的趨勢(shì)傳統(tǒng)的采用以零組件為主體對(duì)象的CAPP應(yīng)用模式，在企業(yè)只能是局部的應(yīng)用CPP的應(yīng)用缺乏應(yīng)用的廣度從而使CAPP的發(fā)展缺乏堅(jiān)實(shí)的實(shí)踐基礎(chǔ)從企業(yè)發(fā)展長(zhǎng)遠(yuǎn)看PP應(yīng)用應(yīng)從以零組件為主體對(duì)象的局部應(yīng)用走向以整個(gè)產(chǎn)品為對(duì)象的全面應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)與管理的一體化，建立企業(yè)制造工藝信息系統(tǒng)。總之面向產(chǎn)品的CAPP系統(tǒng)首先應(yīng)是以產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)為中心的集工藝設(shè)計(jì)與信息管理為一體的交互式計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)；其次，面向產(chǎn)品的PP應(yīng)能以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)為組織管理的核心，從工藝因素和其他相關(guān)因素方面實(shí)現(xiàn)面向產(chǎn)品級(jí)的工藝決策[16。4)智能化趨勢(shì)建立以交互式CAPP為基礎(chǔ)的制造工藝信息系統(tǒng)，并不排斥在CAPP智能化方向的努力在建立豐富的工藝知識(shí)庫(kù)基礎(chǔ)上應(yīng)用各種人工智能決策技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各階段各種有效的智能化在線輔助，仍是CAPP發(fā)展的重要目標(biāo)[17]。CPP所涉及的是典型的跨學(xué)科的復(fù)雜問(wèn)題不僅業(yè)務(wù)內(nèi)容廣泛而且許多決策極大地依賴于專(zhuān)家的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)和技巧。另一方面，制造業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的差別，要求CAPP系統(tǒng)具有很強(qiáng)的適應(yīng)性和靈活性依靠傳統(tǒng)的過(guò)程性軟件設(shè)計(jì)技術(shù)如利用判定表和判定樹(shù)進(jìn)行工藝及決策軟件設(shè)計(jì)等，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工程的實(shí)際對(duì)PP的需求。而專(zhuān)家系統(tǒng)技術(shù)以及其他人工智能技術(shù)在獲取、表達(dá)和處理各種知識(shí)的靈活性和有效性方面給PP的發(fā)展帶來(lái)了生機(jī)。目前人工智能技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于各類(lèi)型的CPP系統(tǒng)之中。將人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)理論、模糊理論、黑板理論與實(shí)例推理等方法用于CAPP系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)實(shí)踐表明CPP的智能化應(yīng)是以交互式為基礎(chǔ)以知識(shí)庫(kù)為核心，并采用檢索、修訂、創(chuàng)成等混合決策技術(shù)形成基于知識(shí)庫(kù)的智能化交互式CAPP系統(tǒng)框架才能真正理順先進(jìn)性與實(shí)用性普及與提高等各方面的關(guān)系滿足企業(yè)對(duì)CAPP廣泛應(yīng)用于集成的需求。其結(jié)構(gòu)圖如圖1.3所示。圖13智化交互式CAPP結(jié)構(gòu)框圖5) 工具化趨勢(shì)通用性問(wèn)題是PP面臨的主要難點(diǎn)之一，也是制約CAPP系統(tǒng)實(shí)用化與商品化的一個(gè)重要因素[18為此有人提出CAPP專(zhuān)家系統(tǒng)建造工（PPExpertSystemBuildingools）的思路，這個(gè)問(wèn)題的實(shí)質(zhì)是，如何使CAPP系統(tǒng)各工藝決策系統(tǒng)（如推理機(jī)）與系統(tǒng)所需的工藝資源數(shù)據(jù)（如工藝資源庫(kù)）與規(guī)則知識(shí)（工藝規(guī)則庫(kù)）完全獨(dú)立，只有解決了這一點(diǎn)，才能使PP系統(tǒng)具有通用性。使用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的工藝知識(shí)庫(kù)平臺(tái)，具有友好統(tǒng)一的人機(jī)界面，具有功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)與知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)，才能便于用戶對(duì)各種工藝數(shù)據(jù)與知識(shí)的獲取、表達(dá)、管理與維護(hù)等。另外系統(tǒng)除了可以按標(biāo)準(zhǔn)格式輸出工藝文件外，還應(yīng)可以輸出由用戶自己定義的工藝文件。1.3 MES概述如何更好地控制車(chē)間的生產(chǎn)，找出影響產(chǎn)品品質(zhì)和成本的問(wèn)題，提高計(jì)劃的實(shí)時(shí)性和靈活性，同時(shí)又能改善車(chē)間生產(chǎn)的運(yùn)行效率，是MES技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生的背景。制造執(zhí)行系統(tǒng)ME（ManufacturingExecutionSyste是處于計(jì)劃層和車(chē)間操作控制層之間的執(zhí)行層，主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)管理和調(diào)度執(zhí)行。它通過(guò)控制包括物料、設(shè)備、人員、流程指令和設(shè)施在內(nèi)的所有工廠資源來(lái)提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，并提供了一種在統(tǒng)一平臺(tái)上集成諸如質(zhì)量控制、文檔管理、生產(chǎn)調(diào)度等功能的方式。從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)實(shí)時(shí)化的ERP/MES系統(tǒng)。上個(gè)世紀(jì)90年代初期美國(guó)先進(jìn)制造研究機(jī)（AMR通過(guò)對(duì)大量企業(yè)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，完善的企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)，普遍由以下三種軟件構(gòu)成：以ERP、MRPⅡ?yàn)榇淼钠髽I(yè)管理軟件以PLCS為代表的生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控軟件以及實(shí)現(xiàn)操作過(guò)程自動(dòng)化、支持企業(yè)全面集成的MES軟件根據(jù)調(diào)查結(jié)果AMR于1992年提出了三層的企業(yè)集成模型。圖1.4三的企業(yè)集成模型1)計(jì)劃層。也是決策層使用的管理工具，主要應(yīng)用系統(tǒng)是ERP、CRM、SCM、BPM（企業(yè)績(jī)效管理）等。2)執(zhí)行層通過(guò)使用ME（制造執(zhí)行系統(tǒng)在計(jì)劃管理層與底層控制之間架起一座橋梁。3)控制層。以PLC、S為代表的生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控軟件。MES作為面向制造的系統(tǒng)必然要與企業(yè)其他生產(chǎn)管理系統(tǒng)發(fā)生密切關(guān)系MES在其中起到了信息集線（InforationHu的作用它相當(dāng)于一個(gè)通訊工具為其他應(yīng)用系統(tǒng)提供生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)[19]MES本身也是各種生產(chǎn)管理的功能軟件集合可歸納為十一個(gè)主要的功能模塊，包括工序詳細(xì)調(diào)度、資源分配和狀態(tài)管理、生產(chǎn)單元分配、過(guò)程管理、人力資源管理、維護(hù)管理、質(zhì)量管理、文檔控制、產(chǎn)品跟蹤和產(chǎn)品清單管理性能分析以及數(shù)據(jù)采集等MES的功能模型如圖1.5所示從圖1.5中可看出，MES與其他分系統(tǒng)之間有功能重疊的關(guān)系如MESCRM和ERP中都有人力資源管理，MES和PDM兩者都具有文檔控制功能，MES和SCM中也同樣有調(diào)度管理，等等。圖15MES功能模型1.4 模具CAPP的研究現(xiàn)狀由于國(guó)內(nèi)模具CAPP技術(shù)發(fā)展起步比較晚，對(duì)模具CAPP技術(shù)的研究較少，因此大部分模具制造企業(yè)對(duì)PP系統(tǒng)的應(yīng)用情況并不令人樂(lè)觀；部分企業(yè)在計(jì)算機(jī)技術(shù)和D的應(yīng)用較為普及以后工藝設(shè)計(jì)成為企業(yè)的薄弱環(huán)節(jié)仍然采用手工設(shè)計(jì)方式，CAPP的應(yīng)用仍是空白雖然部分企業(yè)已認(rèn)識(shí)到工藝設(shè)計(jì)的重要性并購(gòu)買(mǎi)了部分商品化的CAPP系統(tǒng)，但由于企業(yè)對(duì)CAPP的認(rèn)識(shí)還存在一些誤區(qū)，在CAPP的選擇和應(yīng)用上還存在較多的誤區(qū)和較大的盲目性，主要表現(xiàn)在盲目追求設(shè)計(jì)自動(dòng)化、最優(yōu)化，而不注重基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備和人員素質(zhì)的提高，不注重工藝數(shù)據(jù)的生成和管理；還有部分企業(yè)雖然已經(jīng)比較成功的應(yīng)用了PP系統(tǒng)，但是只是實(shí)現(xiàn)了工藝部門(mén)內(nèi)部的信息共享及工藝設(shè)計(jì)與管理的一體化，或者只是實(shí)現(xiàn)了PP與D的集成，而沒(méi)有將CAPP系統(tǒng)與生產(chǎn)制造系統(tǒng)集成起來(lái)，因此還是“孤島式”地存在。從近年模具工業(yè)的發(fā)展來(lái)看，模具工業(yè)發(fā)展趨向于采用高新技術(shù)，特別是計(jì)算機(jī)集成環(huán)境下的模具CAD/CAPP/CAM技術(shù)[20，并把網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)運(yùn)用于模具生產(chǎn)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)模具生產(chǎn)全過(guò)程信息化管理?，F(xiàn)有的模具PP系統(tǒng)中采用的技術(shù)方案可分為兩種第一種是將CAPP與CADM系統(tǒng)集成在一起在isualFoxPro、isualC+或PowerBuildr等環(huán)境下開(kāi)發(fā)而成以二維或三維模具零件圖和工藝文件作為模具零件信息的描述模型這種模具CAPP系統(tǒng)的零件信息描述受D零件圖文件格式的限制，適用范圍窄，而且以單個(gè)模具零件的工藝設(shè)計(jì)為目標(biāo)，沒(méi)有考慮模具零件間的制約關(guān)系以及模具生產(chǎn)對(duì)不同類(lèi)型模具工藝規(guī)劃側(cè)重點(diǎn)不同的特點(diǎn)。而且只能提供單人操作，不支持多人協(xié)同設(shè)計(jì)，制定的模具工藝設(shè)計(jì)規(guī)程單一，不能對(duì)模具零件工藝進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。第二種模具PP系統(tǒng)是用特征編碼的方法對(duì)模具零件進(jìn)行信息描述建立模具零件的特征模型工藝規(guī)劃時(shí)由用戶輸入模具零件特征模型信息，CAPP系統(tǒng)對(duì)模具零件的特征模型進(jìn)行解釋自動(dòng)選擇模具工藝路線和工藝方案由于模具零件多，模具零件特征模型工作量大，用戶使用困難。因此這種PP系統(tǒng)很難達(dá)到實(shí)用。模具PP的智能化是近年來(lái)研究的又一個(gè)熱點(diǎn)，重點(diǎn)在于如何提高模具工藝的設(shè)計(jì)速度和水平，實(shí)現(xiàn)工藝知識(shí)的積累和再用。西北工業(yè)大學(xué)針對(duì)彩虹零件廠模具工藝設(shè)計(jì)的實(shí)際需求，開(kāi)發(fā)了XYCH-CAPP系統(tǒng)，研究了面向?qū)ο蟮墓に囆畔⒔＜夹g(shù)和基于典型模具工藝的參數(shù)化工藝設(shè)計(jì)技術(shù)，有效提高了企業(yè)的工藝編制速度和工藝編制的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化程度[21]天津大學(xué)研究了基于實(shí)例推理的汽車(chē)覆蓋件模具CAPP系統(tǒng)的理論和方法，提出了基于特征的層次結(jié)構(gòu)表示方法，利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)，采用最近相鄰算法進(jìn)行實(shí)例的篩選[22]。在PP系統(tǒng)的集成化研究方面，四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院開(kāi)展了面向生產(chǎn)管理的集成化CAPP系統(tǒng)的研究該系統(tǒng)基于PDM的集成化環(huán)境能夠?yàn)镴IT和MIS、MRPⅡ等系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)源。但其研究還只是解決了PP與生產(chǎn)管理的數(shù)據(jù)層面上的集成，并不是與其他信息系統(tǒng)如MIS、ERP和MES的真正意義上的集成[5]。綜上所述，現(xiàn)有的模具CAPP系統(tǒng)的研究主要集中在如何與/M集成、如何快速智能的進(jìn)行工藝規(guī)劃而如何與管理信息系（MIS集成尤其是如何與制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的集成研究尚少。1.5 課題目的與意義以及研究?jī)?nèi)容由前面分析討論可以看出CAPP系統(tǒng)與MES系統(tǒng)集成化的研究是非常有意義的。本課題的目的就是通過(guò)對(duì)模具企業(yè)工藝規(guī)劃過(guò)程和制造執(zhí)行系（MES的需求分析，確定CAPP系統(tǒng)方案并以此為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)出實(shí)用的面向MES的模具CAPP系統(tǒng)以提高企業(yè)的工藝規(guī)劃水平和生產(chǎn)管理水平，縮短模具制造周期，保證交貨期，提高模具的制造質(zhì)量，降低成本。為此本課題在教育部博士點(diǎn)基金、湖北省自然科學(xué)基金資助下，重點(diǎn)開(kāi)展以下研究工作：1)調(diào)研并分析國(guó)內(nèi)部分具有代表性的模具企業(yè)了解目前模具企業(yè)的工藝設(shè)計(jì)流程、信息化程度以及存在的問(wèn)題，進(jìn)一步明確企業(yè)對(duì)CAPP系統(tǒng)的需求2)分析MES系統(tǒng)對(duì)CAPP的需求提出面向MES的模具CAPP系統(tǒng)的功能組成3)進(jìn)一步研究CAPP系統(tǒng)的智能化，提出基于實(shí)例推理的交互式工藝設(shè)計(jì)方案4)提出工藝規(guī)劃中的工序相關(guān)性問(wèn)題研究工序相關(guān)性約束的定義描述和檢查，并提出處理方案5)提出面向車(chē)間作業(yè)計(jì)劃的資源描述和資源集的概念6)研究基于B/S模式的模具CAPP系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)以及實(shí)現(xiàn)方法。2 向MES的模具P系統(tǒng)分析2.1模具制造工藝特點(diǎn)及其對(duì)CAPP的需求2.1.1 工藝設(shè)計(jì)概述工藝設(shè)計(jì)是優(yōu)化配置工藝資源，合理編排工藝過(guò)程的一門(mén)藝術(shù)。它是生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作的第一步，也是連接產(chǎn)品設(shè)計(jì)與產(chǎn)品制造的橋梁。以文件形式確定下來(lái)的工藝規(guī)程是進(jìn)行工裝制造和零件加工的主要依據(jù)，它對(duì)組織生產(chǎn)、保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低成本、縮短生產(chǎn)周期及改善勞動(dòng)條件等都有直接的影響，因此是生產(chǎn)中的關(guān)鍵性工作。工藝設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是為被加工零件選擇合理的加工方法和加工順序，以便能按設(shè)計(jì)要求生產(chǎn)出合格的成品零件。工藝設(shè)計(jì)正處于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和加工制造的接口處，必須分析和處理大量信息，既要考慮產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖樣上有關(guān)零件結(jié)構(gòu)形狀、尺寸公差、材料及批量等方面的信息，又要了解加工制造中有關(guān)加工方法、加工設(shè)備、生產(chǎn)條件、加工成本及時(shí)間定額（工時(shí)定額甚至傳統(tǒng)習(xí)慣等方面的信息由于各種信息之間的關(guān)系極為復(fù)雜工藝設(shè)計(jì)時(shí)必須全面而周密地對(duì)這些信息加以分析和處理。企業(yè)工藝文件的形式多種多樣，繁簡(jiǎn)程度也有很大區(qū)別，主要決定于生產(chǎn)類(lèi)型。以機(jī)械加工為例：在單件小批生產(chǎn)中一般只編制綜合工藝過(guò)程卡，供生產(chǎn)管理和調(diào)度用。至于每一工序具體應(yīng)如何加工，則由工人自己決定，對(duì)關(guān)鍵或復(fù)雜零件才制訂較為詳細(xì)的工藝規(guī)程。在成批生產(chǎn)中多采用機(jī)械加工工藝卡片。大批量生產(chǎn)中則要求完整和詳細(xì)的文件，除工藝過(guò)程卡外，對(duì)各工作地點(diǎn)要制訂工序卡片或分得更細(xì)的操作卡、調(diào)整卡以及檢驗(yàn)卡等。各企業(yè)采用的工藝文件并無(wú)統(tǒng)一格式。工藝設(shè)計(jì)包含的內(nèi)容和基本流程為由設(shè)計(jì)部門(mén)產(chǎn)生設(shè)計(jì)圖紙后，首先要轉(zhuǎn)到工藝部門(mén)進(jìn)行工藝審查，其目的是了解設(shè)計(jì)圖上有關(guān)結(jié)構(gòu)形狀、尺寸公差、材料及熱處理方法等方面的信息并進(jìn)行工藝性分析和審查（工藝性是指所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品在能滿足使用要求的前提下加工制造和維修的可行性和經(jīng)濟(jì)性經(jīng)過(guò)工藝審查后工藝部門(mén)提出修改意見(jiàn)返回設(shè)計(jì)部門(mén)進(jìn)行設(shè)計(jì)圖的修改此時(shí)產(chǎn)生的工藝文件是“工藝審查記錄單”。工藝部門(mén)同時(shí)還要進(jìn)行工藝總方案的設(shè)計(jì)及編寫(xiě)，此時(shí)的工藝文件是“工藝總方案”修改后的設(shè)計(jì)圖紙轉(zhuǎn)到工藝部門(mén)后工藝還要進(jìn)行工藝路線的編制及工藝規(guī)程的編制基于工藝規(guī)程工藝人員要完成如“設(shè)備匯總”“工裝匯總”等工作對(duì)需要進(jìn)行工藝裝備設(shè)計(jì)的提出工裝申請(qǐng)，進(jìn)行工裝的設(shè)計(jì)。在此之后，制造部門(mén)及物資供應(yīng)部門(mén)將以此為依據(jù)，進(jìn)行物資供應(yīng)及生產(chǎn)的組織，調(diào)度。在生產(chǎn)過(guò)程中，部分工藝規(guī)程的內(nèi)容會(huì)有所調(diào)整和修改，相應(yīng)的工藝匯總文件必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷?。所有的工藝文件都要?jīng)過(guò)設(shè)計(jì)、校對(duì)、批準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)化、會(huì)簽等工作流程。產(chǎn)品經(jīng)試制，修改到最后定型，相關(guān)的圖紙和文件要進(jìn)行分類(lèi)歸檔。定型后的工藝是不能隨意改動(dòng)的，需修改時(shí)，同設(shè)計(jì)部門(mén)一樣需填寫(xiě)“工藝更改通知單”。通常，產(chǎn)品都要經(jīng)過(guò)如上的工藝設(shè)計(jì)過(guò)程，對(duì)于不同的企業(yè)，因其規(guī)模企業(yè)性質(zhì)等的不同，工藝設(shè)計(jì)的具體過(guò)程可能有所不同，但內(nèi)容大同小異。在工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中產(chǎn)生的許多重要的工藝文件對(duì)指導(dǎo)企業(yè)制造系統(tǒng)和物料供應(yīng)系統(tǒng)的調(diào)度有著直接的影響。工藝工作貫穿于企業(yè)的整個(gè)生產(chǎn)活動(dòng)中，在各個(gè)方面都充滿著個(gè)性。工藝設(shè)計(jì)所涉及的因素不僅是大量的，而且是極其錯(cuò)綜復(fù)雜的，如企業(yè)的生產(chǎn)類(lèi)型、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝準(zhǔn)備、生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展等的影響，甚至受到管理體制的制約。上述因素中的任何變化，均可能導(dǎo)致工藝設(shè)計(jì)方案的變化。因此說(shuō)工藝是企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中最活躍的因素。2.1.2模具制造工藝的特點(diǎn)由于模具零件形狀的復(fù)雜性及特殊性，在實(shí)踐中，很難將其制造工藝按某種固定的模式進(jìn)行編制。各廠家因其設(shè)備狀況、技術(shù)水平不同，對(duì)相同的模具零件，所編制的工藝也可能完全不同。同一個(gè)模具零件可以有多種不同的加工工藝，制定制造工藝時(shí)需要考慮的因素多，很難確定一個(gè)通用的工藝方案。跟一般機(jī)械制造相比，模具制造工藝的明顯特點(diǎn)是：模具是一種典型的面向訂單的單件產(chǎn)品，幾乎每一次生產(chǎn)都帶有試制性需要經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)制造試模修模的多次反復(fù)而且經(jīng)驗(yàn)依賴性強(qiáng)相關(guān)的模具零件間經(jīng)常需要配做，加工工序相互關(guān)聯(lián)。2.1.3模具工藝對(duì)CAPP系統(tǒng)的需求模具產(chǎn)品的更新?lián)Q代周期越來(lái)越短，需求越來(lái)越多樣化，多品種單件生產(chǎn)的模具比重越來(lái)越大而且在當(dāng)前模具企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中工藝規(guī)程基本上都是手工編寫(xiě)，計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平低，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)在模具生產(chǎn)的需要。另外，新品生產(chǎn)的任務(wù)相當(dāng)繁重，產(chǎn)品具有較高的相似性，有大量工藝需要在很短的時(shí)間內(nèi)完成。由于工藝過(guò)程設(shè)計(jì)是一項(xiàng)技術(shù)性和經(jīng)驗(yàn)性很強(qiáng)的工作，長(zhǎng)期以來(lái)，模具企業(yè)都是依靠工藝設(shè)計(jì)人員個(gè)人積累的經(jīng)驗(yàn)來(lái)完成的，要求設(shè)計(jì)人員具有豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，熟悉企業(yè)內(nèi)部各種加工方法及應(yīng)用的設(shè)備使用情況，熟悉企業(yè)內(nèi)部各種生產(chǎn)加工規(guī)范和相關(guān)規(guī)章制度，并能與各方面保持良好合作，這樣的工藝師大概需要5-10年左右的工作實(shí)踐。因此，模具加工的工藝編制成為制約企業(yè)發(fā)展提高效益的主要瓶頸之一。目前，這種工藝設(shè)計(jì)與管理方法與現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展要求不相適應(yīng)，主要表現(xiàn)在：1) 生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長(zhǎng)很難適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制工藝設(shè)計(jì)是由工藝人員手工逐件設(shè)計(jì)的，工藝文件的內(nèi)容、質(zhì)量以及編制時(shí)間取決于工藝人員的經(jīng)驗(yàn)和熟練程度，這種狀況導(dǎo)致工藝設(shè)計(jì)時(shí)間長(zhǎng)工作效率低而且工藝設(shè)計(jì)工作重復(fù)繁瑣質(zhì)量參差不齊，工藝設(shè)計(jì)質(zhì)量得不到保證。2) 工藝設(shè)計(jì)要花費(fèi)相當(dāng)多的時(shí)間，但其中實(shí)質(zhì)性的技術(shù)工作可能只占時(shí)間的5%-10大部分時(shí)間用于重復(fù)性勞動(dòng)和填寫(xiě)表格等事務(wù)性工作上這不僅加大了工藝人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，容易出錯(cuò)，而且延長(zhǎng)了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期。3)難以保證文件的質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)化同一零件由不同工藝員編制工藝時(shí)，往往得到不同的工藝文件，即使同一工藝員，每次設(shè)計(jì)結(jié)果也可能不完全相同。人工設(shè)計(jì)的工藝一致性差。4)繁瑣而重復(fù)的密集型勞動(dòng)會(huì)束縛工藝人員的設(shè)計(jì)思想妨礙他們從事創(chuàng)造性工作。工藝人員的知識(shí)積累過(guò)程太慢，而為企業(yè)有效服務(wù)時(shí)間相對(duì)過(guò)短，因而不利于工藝水平的迅速提高。5)手工編寫(xiě)工藝時(shí)還存在著查找和統(tǒng)計(jì)不方便等許多弊病往往曾經(jīng)編寫(xiě)過(guò)的模具零件工藝，其手工查找的時(shí)間還不如重新編寫(xiě)一份更快，各種統(tǒng)計(jì)工作也長(zhǎng)期困擾著工藝人員。因此，為縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，提高工藝文件質(zhì)量，并使廣大工藝人員從繁瑣重復(fù)的勞動(dòng)中解放出來(lái)，模具企業(yè)急需引進(jìn)PP技術(shù)，以提高工藝設(shè)計(jì)及技術(shù)管理的效率，保證工藝設(shè)計(jì)能夠迅速準(zhǔn)確、完整地提供生產(chǎn)型工藝文件，管理性工藝文件，提高工藝規(guī)程的生成速度和質(zhì)量，降低對(duì)工藝人員的工藝設(shè)計(jì)熟練程度的要求，并實(shí)現(xiàn)工藝文件的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，使模具工藝技術(shù)人員從繁瑣的重復(fù)性勞動(dòng)中解脫出來(lái)，真正投入到工藝創(chuàng)新、優(yōu)化工藝等工作中。模具工件的加工工藝與工件的加工要求、工件的形狀、工件的材料、人員素質(zhì)、設(shè)備狀況以及企業(yè)所處環(huán)境等都有密切的關(guān)系，自動(dòng)生成模具工件的加工工藝是非常困難的。因此，如何快速合理地編制模具加工工藝，是模具PP系統(tǒng)需解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題之一。2.2 模具企業(yè)的信息化需求及其對(duì)CAPP的需求2.2.1 模具行業(yè)的特點(diǎn)模具企業(yè)是一種面向訂單的單件生產(chǎn)型企業(yè)，計(jì)劃的不確定性、以及設(shè)計(jì)制造過(guò)程對(duì)人員經(jīng)驗(yàn)的依賴性，使得模具企業(yè)盡管規(guī)模較小，管理卻非常復(fù)雜。幾乎每一套模具訂單的生產(chǎn)都是一種新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，都帶有實(shí)驗(yàn)性，都需要經(jīng)過(guò)了解客戶意圖，確定模具結(jié)構(gòu)、報(bào)價(jià)、設(shè)計(jì)、物料準(zhǔn)備、制造、裝配、試模、反復(fù)修模具等過(guò)程，直到模具能夠加工出合格的產(chǎn)品，如果模具在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，還需要進(jìn)行再次修模。總之，模具的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜而又難以控制的過(guò)程，依賴生產(chǎn)人員的經(jīng)驗(yàn)?？蛻粲唵未_認(rèn)方案設(shè)計(jì)

主計(jì)劃模具設(shè)計(jì)

物料采購(gòu)工藝設(shè)計(jì)加工 外協(xié)試模 客戶統(tǒng)計(jì)分析

相關(guān)部門(mén)圖21模企業(yè)的一般生產(chǎn)過(guò)程模具企業(yè)的一般生產(chǎn)過(guò)程如圖2.1所示當(dāng)模具企業(yè)接受到客戶的訂單信息后需首先根據(jù)客戶的需求，進(jìn)行模具報(bào)價(jià)，并與客戶溝通，確定最終價(jià)格和交貨期，雙方滿意后簽定合同；然后，企業(yè)根據(jù)合同要求，制訂模具生產(chǎn)的主計(jì)劃，確定設(shè)計(jì)、采購(gòu)、加工、試模等各個(gè)階段的完成時(shí)間，并將相關(guān)任務(wù)分配到相應(yīng)的部門(mén)或人員；各部門(mén)根據(jù)這一計(jì)劃開(kāi)展工作，當(dāng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)情況與計(jì)劃不一致時(shí)，就需適時(shí)調(diào)整計(jì)劃，確定解決方案，完成設(shè)計(jì)、采購(gòu)、零件加工、裝配、試模等工作；最后，企業(yè)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)結(jié)果，收集并統(tǒng)計(jì)分析生產(chǎn)過(guò)程中的各類(lèi)數(shù)據(jù)，為財(cái)務(wù)等工作提供所需數(shù)據(jù)。在企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，設(shè)計(jì)、采購(gòu)、加工等工作經(jīng)常是并行進(jìn)行的，以提高模具開(kāi)發(fā)效率。盡管模具企業(yè)規(guī)模較小(企業(yè)員工數(shù)普遍在50-300右)，制造模具的原材料及零配件的類(lèi)型不復(fù)雜而且模具設(shè)計(jì)任務(wù)的規(guī)模也不大但由于其單件多品種的特性，以及經(jīng)驗(yàn)的依賴性使得模具生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜多變。目前模具企業(yè)在其生產(chǎn)過(guò)程管理中，主要面臨著以下困難：1) 每套模具都是新產(chǎn)品，其開(kāi)發(fā)過(guò)程中的不可控和不可預(yù)測(cè)的因素較多；2)有時(shí)生產(chǎn)車(chē)間有近百副模具在同時(shí)加工制造，多達(dá)幾千個(gè)零件的加工過(guò)程需要管理；3)模具制造過(guò)程復(fù)雜，對(duì)人員的經(jīng)驗(yàn)依賴性較強(qiáng)，經(jīng)常出現(xiàn)變更要求，導(dǎo)致模具零件的加工過(guò)程變化頻繁、計(jì)劃穩(wěn)定性差；4) 模具訂單的隨機(jī)性，導(dǎo)致企業(yè)的生產(chǎn)計(jì)劃需不斷地調(diào)整；5) 隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力的增大客戶要求的交貨期越來(lái)越短精度要求越來(lái)越高。因此，一旦企業(yè)的訂單任務(wù)飽滿時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)顧此失彼的情況，無(wú)法有效地控制生產(chǎn)進(jìn)度、保證交貨期。而要解決這一問(wèn)題，就必須做到及時(shí)反映并響應(yīng)變化、優(yōu)化地使用企業(yè)資源，實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化管理。2.2.2模具企業(yè)的信息化需求模具企業(yè)雖然規(guī)模不大，但其行業(yè)特征導(dǎo)致模具生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜多變，難以有效管理和控制。因此，對(duì)于模具企業(yè)而言，生產(chǎn)過(guò)程管理是模具企業(yè)信息化的重點(diǎn)，有必要對(duì)其進(jìn)行深入的研究。從我國(guó)模具行業(yè)信息化的現(xiàn)狀來(lái)看，模具企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程管理還存在以下問(wèn)題：1)缺乏項(xiàng)目管理軟件項(xiàng)目信息沒(méi)有共享進(jìn)度不易控制基于功能單元和職能部門(mén)的信息化，造成信息孤島，部門(mén)之間難以及時(shí)進(jìn)行溝通，經(jīng)常造成窩工、返工或報(bào)廢等現(xiàn)象。2)缺乏生產(chǎn)計(jì)劃軟件難以進(jìn)行整體的資源分配優(yōu)化目前模具企業(yè)為了保證交貨期，建立激勵(lì)型管理制度，通常采用項(xiàng)目組方式管理模具的生產(chǎn)過(guò)程。在項(xiàng)目組管理方法下，項(xiàng)目組考慮的是自己的利益，以保證各自的項(xiàng)目的進(jìn)度為第一目標(biāo)，對(duì)公共資源的申請(qǐng)，必然存在沖突，當(dāng)生產(chǎn)管理人員面對(duì)上百套模具同時(shí)在車(chē)間加工時(shí)，沒(méi)有生產(chǎn)計(jì)劃軟件的幫助，調(diào)度時(shí)也很難從整體上考慮資源的分配。3)缺乏車(chē)間執(zhí)行系統(tǒng)難以合理地安排加班外協(xié)和考核績(jī)效成本控制能力弱。生產(chǎn)能力的評(píng)估和項(xiàng)目進(jìn)度的預(yù)測(cè)能力的缺乏，導(dǎo)致加班和外協(xié)安排的不合理，增加模具成本。進(jìn)行有效的員工績(jī)效考核是建立的激勵(lì)型薪酬機(jī)制的必要條件，但是使用手工的方法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，很難保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，員工績(jī)效考核也就很難進(jìn)行。并且，缺少準(zhǔn)確的成本數(shù)據(jù)，進(jìn)一步降低了成本控制的力度。4)缺乏知識(shí)管理軟件使歷史數(shù)據(jù)保存困難而人員的流動(dòng)又會(huì)造成企業(yè)知識(shí)的流失。模具的制造依賴經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于人才流動(dòng)比率比較高的企業(yè)，企業(yè)知識(shí)的積累更加困難[23]。2.2.3模具M(jìn)ES與CAPP的集成需求從信息系統(tǒng)應(yīng)具有集成特性的觀點(diǎn)出發(fā)，PP系統(tǒng)與MES系統(tǒng)都不應(yīng)該作為信息孤島存在[16]。故CAPP系統(tǒng)既應(yīng)自身具有一定的完整性，同時(shí)還應(yīng)具有集成性，實(shí)現(xiàn)信息的共享以具有更高的實(shí)用性[24][25]以面向MES的CAPP系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須考慮與MES系統(tǒng)的信息集成。制造執(zhí)行系統(tǒng)能夠有效解決模具企業(yè)車(chē)間生產(chǎn)管理問(wèn)題，關(guān)鍵是實(shí)時(shí)監(jiān)控車(chē)間生產(chǎn)情況，優(yōu)化調(diào)度與控制生產(chǎn)過(guò)程，而要達(dá)到這一目的，就必須有完整的模具加工工藝數(shù)據(jù)來(lái)保證。模具M(jìn)ES與CAPP集成后，模具企業(yè)的從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的一般工作流程如圖2.2所示圖22模企業(yè)設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的流程其中工藝設(shè)計(jì)是模具CAPP的主要功能而生產(chǎn)排程和數(shù)據(jù)采集則是MES的核心功能。CAPP系統(tǒng)需要為MES系統(tǒng)提供完整的模具加工工藝數(shù)據(jù)；而MES采集到的實(shí)際加工數(shù)據(jù)，可以作為知識(shí)數(shù)據(jù)反饋給CAPP系統(tǒng)。CAPP系統(tǒng)為MES系統(tǒng)提供的模具加工工藝數(shù)據(jù)主要包括：1)加工工藝基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括工序名稱、工序內(nèi)容、計(jì)劃工時(shí)、工序的加工順序等數(shù)據(jù)；2)設(shè)備加工一道工序需要使用的設(shè)備。在模具制造過(guò)程中，一道工序就往往有多個(gè)設(shè)備可以用來(lái)加工，或者一道工序本身就需要多個(gè)設(shè)備協(xié)調(diào)完成，而在傳統(tǒng)的工藝規(guī)劃中，一道工序只定義一個(gè)設(shè)備，也就是只從技術(shù)和成本的角度考慮，選擇一個(gè)最合適的設(shè)備，無(wú)法考慮設(shè)備負(fù)載的均衡性?；谶@樣的工藝所排制的作業(yè)計(jì)劃可能會(huì)出現(xiàn)設(shè)備負(fù)載嚴(yán)重不均衡的情況因此面向MES的CAPP系統(tǒng)必須從車(chē)間作業(yè)優(yōu)化調(diào)度的角度，解決一道工序中多個(gè)設(shè)備的定義問(wèn)題。3)工序之間的約束關(guān)系在模具加工過(guò)程中，經(jīng)常存在配做、裝配、分割、批處理等加工要求，導(dǎo)致不同工件間的工序存在某種關(guān)聯(lián)性，這種關(guān)聯(lián)性會(huì)影響多工件的加工順序的安排，而常規(guī)的模具加工工藝規(guī)劃系統(tǒng)主要注重某個(gè)工件的工藝設(shè)計(jì)，一般都沒(méi)有考慮工件之間復(fù)雜的工藝約束關(guān)系。這種工藝設(shè)計(jì)結(jié)果，可能導(dǎo)致自動(dòng)生成的車(chē)間作業(yè)計(jì)劃中加工順序不可行的問(wèn)題因此面向MES的模具CAPP系統(tǒng)中應(yīng)具有處理這類(lèi)工序相關(guān)性問(wèn)題的功能。與此同時(shí)MES系統(tǒng)采集生產(chǎn)中的實(shí)際數(shù)據(jù)這些數(shù)據(jù)都是企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)和實(shí)際加工數(shù)據(jù)的積累，CAPP如果能夠有效使用和分析這些數(shù)據(jù)，使之應(yīng)用于工藝設(shè)計(jì)，將能夠極大提高工藝設(shè)計(jì)的水平。2.3 面向MES的模具CAPP系統(tǒng)開(kāi)發(fā)原則目前，國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)的應(yīng)用還處于推廣階段。由于計(jì)算機(jī)在模具企業(yè)中的應(yīng)用，尤其是在生產(chǎn)工程中的應(yīng)用還剛剛起步，很多企業(yè)還是空白，因此開(kāi)發(fā)模具CAPP系統(tǒng)還應(yīng)注意以下幾個(gè)開(kāi)發(fā)原則：1)企業(yè)需要安裝簡(jiǎn)便、人機(jī)界面友好的CAPP系統(tǒng)。操作復(fù)雜，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和系統(tǒng)調(diào)試時(shí)間長(zhǎng)，需要大量培訓(xùn)才能使用的CAPP系統(tǒng)很難讓用戶接受。2)開(kāi)放性好的CAPP。不同的模具企業(yè)，工藝路線的制定標(biāo)準(zhǔn)不一樣。對(duì)同一個(gè)模具零件，在不同生產(chǎn)環(huán)境下，可能需要設(shè)計(jì)出不同的工藝路線。模具PP系統(tǒng)應(yīng)采用獨(dú)立的工藝設(shè)計(jì)知識(shí)庫(kù)，不同的模具企業(yè)可通過(guò)修改工藝設(shè)計(jì)知識(shí)庫(kù)，使CAPP系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工藝決策客戶化。不同的生產(chǎn)設(shè)備，可以采用不同的工藝規(guī)則。隨著現(xiàn)代化的模具加工設(shè)備的更新，新的加工工藝被采用，將產(chǎn)生新的工藝方案。因此，CAPP系統(tǒng)應(yīng)能較快的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)升級(jí)和功能擴(kuò)展。由于制造環(huán)境的多樣和復(fù)雜，好的CAPP系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)滿足：提供用戶可以構(gòu)造適合于本企業(yè)制造環(huán)境的PP平臺(tái)系統(tǒng)。當(dāng)用戶實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)與系統(tǒng)的解答不一致時(shí)，系統(tǒng)的推理和決策方法能方便地被用戶修改。3)企業(yè)歡迎的CAPP系統(tǒng)應(yīng)具有較好的柔性能適應(yīng)企業(yè)不同的產(chǎn)品和生產(chǎn)要求，能滿足不同的經(jīng)營(yíng)目標(biāo)和生產(chǎn)計(jì)劃方案。4)能滿足集成要求。集成化發(fā)展是現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，也是CAPP系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，因此目前應(yīng)用CAPP應(yīng)注意CAPP系統(tǒng)的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能否滿足集成要求。5)CPP系統(tǒng)要考慮國(guó)內(nèi)企業(yè)的管理模式。2.4面向MES的模具CAPP的功能組成在面向MES的模具CPP中針對(duì)單個(gè)工件的工藝編制采用基于實(shí)例推理的交互式工藝設(shè)計(jì)方式來(lái)輔助工藝設(shè)計(jì)人員快速地編制出加工工藝。設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)實(shí)例匹配的方式從工藝實(shí)例庫(kù)中搜索出相似工件的工藝實(shí)例，然后通過(guò)查詢?cè)O(shè)備資源的應(yīng)用情況，作出相應(yīng)的調(diào)整，即可快速地編制出工件的加工工藝。如若不能匹配出相應(yīng)的實(shí)例，則采用基于標(biāo)準(zhǔn)工藝的方式直接編制工件的加工工藝。針對(duì)工序相關(guān)性問(wèn)題，則采用交互定義和自動(dòng)檢測(cè)的方式來(lái)處理。設(shè)計(jì)人員通過(guò)人機(jī)交互界面定義不同工件之間工序的關(guān)聯(lián)后系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)已定義的工序間的關(guān)聯(lián)，以工藝關(guān)聯(lián)樹(shù)的方式直觀地顯示給設(shè)計(jì)人員，并提示錯(cuò)誤或遺漏的工序關(guān)聯(lián)。具體內(nèi)容詳見(jiàn)下節(jié)。圖2.3所示即為面向MES的模具CAPP系統(tǒng)的總體功能結(jié)構(gòu)。圖23系總體功能結(jié)構(gòu)各模塊的具體功能說(shuō)明如下：1)工藝規(guī)劃模塊：用戶可以根據(jù)模具類(lèi)型、典型結(jié)構(gòu)、工件類(lèi)型、產(chǎn)品尺寸、產(chǎn)品形狀等信息在系統(tǒng)中匹配出類(lèi)似的工藝實(shí)例，再在實(shí)例的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改得到相應(yīng)的工藝；用戶也可以使用所見(jiàn)即所得的工藝編制界面，通過(guò)選擇和填寫(xiě)標(biāo)準(zhǔn)工藝制定相應(yīng)的工藝。用戶在制訂工藝時(shí)，可以實(shí)時(shí)查看待選生產(chǎn)資源當(dāng)前以及未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的負(fù)荷情況。系統(tǒng)還可對(duì)企業(yè)的歷史加工數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘分析，得到實(shí)際工時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)工序和生產(chǎn)資源的匹配關(guān)系，并據(jù)此推理出選用不同標(biāo)準(zhǔn)工序和生產(chǎn)資源時(shí)的加工工時(shí)參考值，供用戶確定工時(shí)定額時(shí)參考；用戶還可以通過(guò)權(quán)限控制實(shí)現(xiàn)審核流程控制；2)工序相關(guān)性處理模塊：用戶采用交互定義的方式來(lái)錄入不同工件間工序的關(guān)聯(lián)，然后由系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行檢查，通過(guò)關(guān)聯(lián)樹(shù)的方式顯示已存在的關(guān)聯(lián)，并提示可能出錯(cuò)或者遺漏關(guān)聯(lián)的工（部）件；3)工藝知識(shí)管理模塊：用戶通過(guò)系統(tǒng)接口從外部數(shù)據(jù)源導(dǎo)入或者手工添加、刪除、修改常用的工藝知識(shí)、生產(chǎn)資源、標(biāo)準(zhǔn)工序名稱、標(biāo)準(zhǔn)工件名稱等，供工藝規(guī)劃模塊調(diào)用，從而實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化；4) 工藝實(shí)例管理模塊在系統(tǒng)上線之初用戶需要配置實(shí)例推理的初始化參數(shù)；工藝實(shí)例包括面向模具和面向工件兩個(gè)實(shí)例庫(kù)，其中面向模具實(shí)例庫(kù)包括一套模具的所有工件信息、工件的加工工藝數(shù)據(jù)以及不同工件間工序的關(guān)聯(lián)，面向工件實(shí)例庫(kù)則包括工件信息和工件的加工工藝數(shù)據(jù)。用戶可以通過(guò)本模塊添加、修改或刪除工藝實(shí)例；5)工藝卡管理模塊：針對(duì)不同企業(yè)的需求，提供工藝卡格式定制及工藝卡打印功能。面向MES的模具CAPP系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：1)模具零件工藝規(guī)劃的實(shí)時(shí)性及數(shù)據(jù)一致性。在模具的生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到一些無(wú)法預(yù)測(cè)的加工需求，如設(shè)計(jì)變更、制造缺陷、試修模反饋等，系統(tǒng)允許工藝人員隨時(shí)修改相關(guān)零件的加工工藝，以便快速響應(yīng)模具生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的變化或設(shè)計(jì)變動(dòng)所造成的工藝修改要求，系統(tǒng)除了及時(shí)根據(jù)需要更改零件的加工工藝外，還能夠保證這種修改與相關(guān)零件加工工藝的一致性。2)模具加工工藝規(guī)劃的協(xié)同性和并行性一幅模具通常由數(shù)十個(gè)甚至上百個(gè)零件組成，系統(tǒng)允許不同的設(shè)計(jì)人員同時(shí)對(duì)不同的模具零件進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，或同時(shí)對(duì)多副模具的零件進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，可極大地縮短模具零件的工藝編制周期。不同的設(shè)計(jì)人員可以查看零件的設(shè)計(jì)結(jié)果，并提出設(shè)計(jì)修改意見(jiàn)，在通過(guò)審核后，把工藝文件存放到模具工藝庫(kù)中。3)統(tǒng)一的用戶終端界面。系統(tǒng)采用B-S體系結(jié)構(gòu)，用戶端使用單一的Browser軟件，界面統(tǒng)一，維護(hù)工作簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)人員可以在不同的地理位置進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)行實(shí)時(shí)交流。工藝審核人員以及模具加工人員能隨時(shí)查看設(shè)計(jì)結(jié)果，提出反饋意見(jiàn)。4)開(kāi)放的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)CAPP系統(tǒng)作為模具ERP系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)提供了與其它系統(tǒng)的接口，能夠與其他系統(tǒng)很好地集成，實(shí)現(xiàn)信息共享。5)強(qiáng)的實(shí)用性。系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)以交互式工藝設(shè)計(jì)為主，利用各種工藝知識(shí)庫(kù)，借助于計(jì)算機(jī)及其他方法，簡(jiǎn)化了模具工藝卡的編制。3 向MES的模具P的關(guān)鍵技術(shù)3.1基于實(shí)例推理的交互式工藝設(shè)計(jì)在很多模具企業(yè)，經(jīng)常是一個(gè)訂單幾十套模具同時(shí)下發(fā)任務(wù)，為了不影響后續(xù)的生產(chǎn)，就要求工藝設(shè)計(jì)員在短時(shí)間內(nèi)完成大量的工藝設(shè)計(jì)任務(wù)。因此，如何快速方便地編制加工工藝，是模具企業(yè)CAPP系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題之一。模具工件的加工工藝與工件的加工要求、工件的形狀和材料、人員素質(zhì)、設(shè)備狀況和企業(yè)所處環(huán)境等都有密切的關(guān)系，自動(dòng)生成模具工件的加工工藝是非常困難的。為此，系統(tǒng)采用基于實(shí)例推理的交互式設(shè)計(jì)方式，來(lái)輔助工藝設(shè)計(jì)人員快速地編制出加工工藝如圖3.1所示設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)實(shí)例匹配的方式從工藝實(shí)例庫(kù)中搜索出一套相似工件的工藝實(shí)例，然后通過(guò)查詢?cè)O(shè)備資源的應(yīng)用情況，做出相應(yīng)的調(diào)整，即可快速地編制出工件的加工工藝。如若不能匹配出相應(yīng)的實(shí)例，則采用基于標(biāo)準(zhǔn)工藝的方式直接編制工件的加工工藝。圖31快工藝設(shè)計(jì)過(guò)程3.1.1實(shí)例推理技術(shù)（CBR）的工作原理基于實(shí)例的設(shè)計(jì)過(guò)程如圖3.2所示[29]用戶首先對(duì)當(dāng)前問(wèn)題，也即是新實(shí)例進(jìn)行描述，系統(tǒng)根據(jù)這一描述提取特征屬性信息，并以此為依據(jù)建立篩選約束條件，系統(tǒng)按照這一約束條件在實(shí)例庫(kù)中進(jìn)行相似度的比較，篩選出與當(dāng)前問(wèn)題最相似的實(shí)例，以此實(shí)例為基礎(chǔ)，結(jié)合領(lǐng)域相關(guān)的設(shè)計(jì)知識(shí)，為客戶提供當(dāng)前問(wèn)題的建議方案，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)評(píng)價(jià)和用戶修正之后，產(chǎn)生最終的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行更新；當(dāng)最終結(jié)果不能滿足要求時(shí)，重復(fù)進(jìn)行上述過(guò)程。篩選新例學(xué)習(xí)例更新

先前識(shí)領(lǐng)知識(shí)

篩選例終方案

修正修正例 已用例

議方案圖32基實(shí)例的設(shè)計(jì)過(guò)程在基于實(shí)例的設(shè)計(jì)過(guò)程中，相關(guān)實(shí)例的選擇、從相關(guān)實(shí)例中提取最佳實(shí)例以及實(shí)例的修改是最重要的步驟。3.1.2 實(shí)例工藝的來(lái)源和特點(diǎn)在工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了提高系統(tǒng)的柔性和實(shí)用性，現(xiàn)存工藝和圖紙?bào)w現(xiàn)了工藝人員的豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于工藝設(shè)計(jì)有很大的借鑒作用。盡管所存在的工件在結(jié)構(gòu)和工藝上并不完全相同，但它們總有或多或少的相似性存在，現(xiàn)存工藝和待設(shè)計(jì)的目標(biāo)工藝之間肯定也具有或多或少的相似性。為了充分利用工藝人員的豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在CAPP系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，可運(yùn)用CBR的方法，將現(xiàn)存的成熟工藝作為實(shí)例工藝，來(lái)生成最終工件的加工工藝。實(shí)例工藝主要來(lái)源于以下幾個(gè)方面：* 企業(yè)中將來(lái)可能有一定參考價(jià)值的工藝作為實(shí)例工藝；* 企業(yè)新生成目標(biāo)工藝若具有某些可繼承的特性，也可以作為實(shí)例工藝；* 別的單位的模具或工件工藝若對(duì)本企業(yè)的工藝設(shè)計(jì)有借鑒作用也可作為實(shí)例工藝存放在實(shí)例工藝庫(kù)中。實(shí)例工藝的特點(diǎn)如下：* 實(shí)例工藝是真實(shí)工件的工藝，但不能把企業(yè)所有工件的工藝都作為實(shí)例工藝，那樣會(huì)造成實(shí)例工藝庫(kù)的膨脹，且不利于檢索。* 實(shí)例工藝是參考性的新工藝當(dāng)不能有標(biāo)準(zhǔn)工藝典型工藝生成時(shí)即可以由某實(shí)例工藝派生得到。* 實(shí)例工藝對(duì)應(yīng)的工件在結(jié)構(gòu)或工藝上應(yīng)具有一定的繼承性。3.1.3基于層次結(jié)構(gòu)的實(shí)例工藝的分類(lèi)表達(dá)實(shí)例是CBR技術(shù)的基礎(chǔ)其表達(dá)信息的內(nèi)容和方式關(guān)系到用它解決相似問(wèn)題的質(zhì)量和效率。準(zhǔn)確和完整地表達(dá)設(shè)計(jì)實(shí)例是進(jìn)行CBR操作的重要步驟之一。模具工件的加工工藝與工件的加工要求、工件的形狀、工件的材料等有著密切的關(guān)系，而這些因素又是由產(chǎn)品的類(lèi)型、模具的類(lèi)型以及工件的類(lèi)型所決定的。因此，本文采用層次結(jié)構(gòu)的分類(lèi)信息表示工件的實(shí)例，如圖3.3所示。圖33基分類(lèi)信息的層次結(jié)構(gòu)根節(jié)點(diǎn)表示一個(gè)工件的實(shí)例用三個(gè)元素表示其中Pd表示產(chǎn)品類(lèi)型信息M表示模具類(lèi)型信息，Pt表示工件類(lèi)型信息。Part=(Pd,M,Pt)

(3-1)Pd是指工件實(shí)例的一系列產(chǎn)品類(lèi)型信息的集合如產(chǎn)品的行業(yè)類(lèi)型產(chǎn)品類(lèi)型等；M是指工件實(shí)例的一系列模具類(lèi)型信息的集合，如模具的類(lèi)型、模具澆道的類(lèi)型等；Pt是指工件實(shí)例的一系列工件類(lèi)型信息的集合如工件的加工類(lèi)型工件的形狀、材料等。它們分別表示如下：Pd=(Pd1,Pd2,...,Pdn)

(3-2)M=(M1,M2,...,Mn)

(3-3)Pt=(Pt1,Pt2,...,Ptn)

(3-4)其中組成Pd、M、Pt的類(lèi)型信息，由用戶在PP系統(tǒng)的工藝知識(shí)管理模塊中進(jìn)行自定義，從而決定各個(gè)類(lèi)型信息由哪些具體的類(lèi)型信息組成，例如注塑模具類(lèi)型信息可以包括注塑模具的流道類(lèi)型、頂出機(jī)構(gòu)的類(lèi)型等，產(chǎn)品類(lèi)型可以包括行業(yè)類(lèi)型、產(chǎn)品材質(zhì)等。一個(gè)工件體實(shí)例可以完整地表示為：Part={(Pd1,Pd2,...,Pdn)(M1,M2,...,Mn)(Pt1,Pt2,...,Ptn)}

(3-5)3.1.4工藝實(shí)例的檢索與改寫(xiě)實(shí)例系統(tǒng)的搜索與通常的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)搜索有所不同，常規(guī)的DBMS中搜索條件需要精確定義，而實(shí)例系統(tǒng)的搜索則是模糊的。它可以不必要求變量完全匹配。實(shí)例推理系統(tǒng)中，檢索出最相似的實(shí)例是實(shí)例推理技術(shù)中的關(guān)鍵一步，確定兩個(gè)實(shí)例是否相似涉及到許多因素。為了能快速地從實(shí)例庫(kù)中檢索到一個(gè)（或多個(gè)）與當(dāng)前的問(wèn)題最相近的實(shí)例，此處采用最近相鄰法[31]。實(shí)例的檢索過(guò)程實(shí)質(zhì)就是相關(guān)屬性的匹配過(guò)程，分為完全匹配和非完全匹配兩種情況。設(shè)Pd*(Pd*,Pd*,...,Pd*,...,Pd*)為產(chǎn)品類(lèi)型信息的有限集合若Pd表示實(shí)例庫(kù)中1 2 i n12與Pd*具有相似產(chǎn)品類(lèi)型的某個(gè)實(shí)例的產(chǎn)品類(lèi)型信息；令參數(shù)集WW,W12

,...,Wn

)表示iPd與Pd*具有相同產(chǎn)品類(lèi)型信息的權(quán)值，其中Wi=,,...,n)滿足：in∑i=1i1

(3-6)* * *設(shè)Ki為Pdi與Pdi的匹配率，當(dāng)Pdi與Pdi匹配時(shí)，Ki=1；當(dāng)Pdi與Pdi不匹配時(shí)，Ki=0；若Pd*與Pd相似，則Pd*與Pd的相似度為：D(Pdj,Pd

n*)=∑Kii*

(3-7)i1D的值域?yàn)閉當(dāng)D=1時(shí)說(shuō)明該類(lèi)型信息集合是完全匹配當(dāng)0<D<1時(shí)說(shuō)明該類(lèi)型信息集合是非完全匹配，越接近1，說(shuō)明兩個(gè)類(lèi)型信息集合越類(lèi)似。為了使所獲得的候選相似類(lèi)型集合盡可能少設(shè)定一個(gè)下限（即閾值DinD>Din時(shí)才作為候選實(shí)例。Din通常是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定的。對(duì)于工件而言，相似度不但與產(chǎn)品類(lèi)型信息有關(guān)，還與工件的模具類(lèi)型和工件類(lèi)型有關(guān)，所以在計(jì)算相似性系數(shù)時(shí)，必須要綜合考慮這些因素，通過(guò)具體分析工件的模具類(lèi)型信息和工件類(lèi)型信息，根據(jù)(3-7)式，構(gòu)造出如下相似度的計(jì)算公式[32]：D=Wpd×Kpd+Wm×Km+Wpt×Kpt

(3-8)說(shuō)明：式中Kpd表示產(chǎn)品類(lèi)型信息匹配率；Km表示模具類(lèi)型信息匹配率；Kpt表示工件類(lèi)型信息匹配率；Wpd、Wm、Wpt表示權(quán)值，其中Wpd+Wm+Wpt

=1。在實(shí)例篩選完成以后，即可將其作為工件的初始設(shè)計(jì)工藝，但這個(gè)工藝往往還不完善還必須對(duì)其進(jìn)行修正或稱為改寫(xiě)實(shí)例的改寫(xiě)是R方法的難點(diǎn)根據(jù)實(shí)例的特性，改寫(xiě)可以有以下四種方法[33]：1)直接轉(zhuǎn)換當(dāng)檢索出的實(shí)例完全與待確定工藝的工件一致時(shí)僅需改變實(shí)例的相關(guān)參數(shù)，就可獲得新的設(shè)計(jì)方案。2)利用實(shí)例結(jié)果重新生成這種方法是利用領(lǐng)域相關(guān)的知識(shí)在檢索出的結(jié)果基礎(chǔ)上導(dǎo)出設(shè)計(jì)方案，它需要在實(shí)例中記錄推導(dǎo)過(guò)程和中間結(jié)果。3)帶修正的轉(zhuǎn)換利用領(lǐng)域相關(guān)的知識(shí)對(duì)所選出的實(shí)例進(jìn)行局部修正導(dǎo)出可用的設(shè)計(jì)方案。4)基于框架的方案變換最相似的實(shí)例被選作框架不足的部分由其他實(shí)例中合適的部分補(bǔ)充。由于模具工件本身結(jié)構(gòu)不是很復(fù)雜，工藝變化不大，故采用再設(shè)計(jì)的方法，把篩選出的實(shí)例輸出，由人工從以下三方面進(jìn)行編輯修改，獲得最終設(shè)計(jì)方案。1)標(biāo)準(zhǔn)工序和加工順序的驗(yàn)證和調(diào)整2)加工資源的調(diào)整3)工時(shí)定額的修改3.2 工序相關(guān)性問(wèn)題的處理3.2.1 工藝規(guī)劃中工序相關(guān)性約束定義模具加工中存在兩類(lèi)工藝約束，一類(lèi)是工件內(nèi)部的工藝約束，它由該工件的工藝路線所確定；另一類(lèi)是工件之間的工藝約束，例如配做、分割、裝配等。如果在工藝規(guī)劃中忽略這些工藝約束的話，則可能導(dǎo)致車(chē)間作業(yè)自動(dòng)調(diào)度時(shí)，出現(xiàn)加工順序不可行的問(wèn)題假設(shè)有兩個(gè)工件A和分別包括nA道和nB道工序工藝路線依次為{1，2，……，A }和{B，B，…，B}。這兩個(gè)工件在工序A和B上需要進(jìn)行配nA 1 2 nB 3 3做加工。按照常規(guī)的工藝規(guī)劃，3在2完成加工之后開(kāi)始加工，B3在B2完成加工之后開(kāi)始加工，這樣的話，在進(jìn)行車(chē)間作業(yè)計(jì)劃時(shí)，就可能出現(xiàn)類(lèi)似圖3.4的結(jié)果：23B2B3圖34常作業(yè)計(jì)劃由圖中可看出，3早于B3一段時(shí)間開(kāi)始加工，而實(shí)際上3和B3應(yīng)當(dāng)是同時(shí)加工的。同樣類(lèi)似的情況還存在于分割、裝配等加工工藝中。由此可見(jiàn)，要制定出可行的車(chē)間作業(yè)的優(yōu)化調(diào)度，必須要考慮工件之間存在的復(fù)雜工藝約束，為此，給出如下工序相關(guān)性約束的定義。定義工序相關(guān)性約束除同個(gè)工件其工序之間的工藝路線約束之外不同工件工序的加工開(kāi)始時(shí)間及加工完成時(shí)間之間應(yīng)該保證的某種關(guān)系稱為工序相關(guān)性約束[34]。ij ij ij ij若工序ij與i'j'之間存在相關(guān)性則記為i'j'=ti'j',gi'j')其中，i'j'表示工序ijij ij與i'j'之間相關(guān)性的一個(gè)二元組，ti'j'為相關(guān)性類(lèi)型，gi'j'為相關(guān)時(shí)間。工序相關(guān)性約束可分為四種類(lèi)型，以工序ij和i'j'為例，具體描述如下：ij*開(kāi)始—開(kāi)始約束工序ij開(kāi)始加工gi'j'時(shí)間后工序i'j'才能開(kāi)始加工記為：ijRi'j'=(SS,gi'j')；ij ijij i'j' i'j'*開(kāi)始—完成約束工序O開(kāi)始加工ij i'j' i'j'Ri'j'=(SF,gi'j')；ij ijij i'j' i'j'*完成—開(kāi)始約束工序O完成加工ij i'j' i'j'Ri'j'=(FS,gi'j')；ij ijij i'j' i'j'*完成—完成約束工序O完成加工ij i'j' i'j'Ri'j'=(FF,gi'j')。ij ij四種類(lèi)型相關(guān)性約束的數(shù)學(xué)描述見(jiàn)（3-9（3-12其對(duì)應(yīng)的甘特圖描述見(jiàn)圖ij3.5，其中PSTOij

)是工序Oij的計(jì)劃開(kāi)始時(shí)間，PFTOij

)是工序Oij的計(jì)劃完成時(shí)間i'j'SSi'j'

)≥PSTij

ij)+gi')+g

(3-9)i'j'SFi'j'

)≥PSTij

ij)+gi')+g

(3-10)i'j'FSi'j'

)≥PFTij

ij)+gi')+g

(3-11)i'j'FFi'j'

)≥PFTij

ij)+gi')+g

(3-12)PSTij)

ijij

PST(Oi'j')i'j'

PST(Oij)ij≥gij

PFT(Oi'j')i'j'≥gi'j'

i'j'a)S相關(guān)約束

b)SF相關(guān)約束PFT(Oij)ij

PST(O

i'j')

ij

PFT(ij)

PFT(Oi'j'

i'j')ij≥gi'j'ij

i'j'

≥≥gi'j'c)FS相關(guān)約束圖35工相關(guān)性的甘特圖表示

d)FF相關(guān)約束3.2.2 工序相關(guān)性問(wèn)題的描述與檢查模具加工工藝之間存在大量復(fù)雜的工序相關(guān)性約束，一套并不復(fù)雜的模具內(nèi)部，可能包含幾十甚至上百個(gè)相關(guān)性約束，依靠人工來(lái)定義工序相關(guān)性約束容易發(fā)生錯(cuò)誤和遺漏，因此，檢查工序相關(guān)性定義的準(zhǔn)確性是非常必要的。模具工藝中最常見(jiàn)的相關(guān)性約束類(lèi)型就是完成-開(kāi)始約束因此只討論完成-開(kāi)始約束的檢查，其他類(lèi)型的處理方式與此類(lèi)似。根據(jù)工件在加工過(guò)程中的關(guān)系常見(jiàn)的相關(guān)性約束可歸納為三種設(shè)有四個(gè)（部）件AB他們分別有nAnBnCnD道工序工藝路線依次為{1，2…，A B C Dn}{1，B2……，Bn}{1，C2……，Cn}{1，D2……，Dn}A B C D件X和Y的工序相關(guān)時(shí)間為tXY(X,Y∈,B,C,D

)現(xiàn)以這四個(gè)（部件為例來(lái)說(shuō)明相關(guān)性約束的三種情況。1）裝配：幾個(gè)部件或工件加工完成后，組裝到一起，作為一個(gè)整體，進(jìn)行后續(xù)加工例如C三個(gè)工件加工完畢后組裝為部件D進(jìn)行后續(xù)加工這種裝配關(guān)系反映在工序相關(guān)性約束上也就是C這三個(gè)工件的最后一道工序AB CnA nB C和工件D的第一道工序1是完成——開(kāi)始約束即“多尾對(duì)一頭”其中D被稱為裝配件，如圖3.6所示。tADtBDt圖36裝關(guān)系的甘特圖表示2）分割：一個(gè)部件加工完畢后，拆分為幾個(gè)單獨(dú)的工件，進(jìn)行后續(xù)加工。例如部件A加工完畢后拆分為三個(gè)單獨(dú)的工件D進(jìn)行后續(xù)加工這種分割關(guān)系反映n在工序相關(guān)性約束上，也就是A部件的最后一道工序A和拆分后的三個(gè)工件、、nAD的第一道工序1、1、1是完成-開(kāi)始約束，即“一尾對(duì)多頭”，其中A被稱為分割件，圖3.7以甘特圖的形式直觀地表達(dá)這種約束關(guān)系tAB1nA CnA C1DtADD1圖37分割關(guān)系甘特圖表示3）配做：幾個(gè)工（部）件的某一道工序需臨時(shí)組合成一個(gè)整體，放在一起加工。例如工件A和B的工序2、B3需要放在一起加工，反映在工序相關(guān)性約束上，也就是2與B3同時(shí)開(kāi)始加工，1和B3是完成-開(kāi)始約束，B2和2是完成-開(kāi)始約束圖3.8以甘特圖厄形式直觀地表達(dá)這種約束關(guān)系tAB1 2BBtBABB2 3圖38配關(guān)系的甘特圖表示進(jìn)一步分析模具工件加工特點(diǎn)可知，所有工件的加工過(guò)程最終都以裝配或者分割的關(guān)系匯聚到完整的模具總裝。因此，可以用樹(shù)狀圖來(lái)表現(xiàn)模具中各工件間的加工關(guān)系，如圖3.9所示，其中12B、E、FG是組成一套模具的部分部件和工件其中A是一個(gè)部件分割為1和2兩個(gè)工件工件B和2是配做的關(guān)系。其中G即表示最終的模具，稱為終點(diǎn)件。圖39模工件樹(shù)根據(jù)模具內(nèi)工件的樹(shù)狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以知道，每套模具應(yīng)當(dāng)有且只有一個(gè)終點(diǎn)件，且不應(yīng)存在孤立的部件或工件，綜合考慮相關(guān)性約束類(lèi)型，可采用圖3.10所示流程檢查工序相關(guān)性約束。圖310工相關(guān)性檢測(cè)3.3資源的描述在模具制造過(guò)程中，一道工序往往需要多個(gè)設(shè)備來(lái)加工，或者一道工序本身就需要多個(gè)設(shè)備協(xié)調(diào)完成，而在傳統(tǒng)的工藝規(guī)劃中，一道工序只定義一個(gè)設(shè)備，也就是只從技術(shù)和成本的角度考慮，選擇一個(gè)最合適的設(shè)備，無(wú)法考慮設(shè)備負(fù)載的均衡性?；谶@樣的工藝所排制的作業(yè)計(jì)劃可能會(huì)出現(xiàn)設(shè)備負(fù)載嚴(yán)重不均衡的情況，因此面向MES的CAPP系統(tǒng)必須從車(chē)間作業(yè)優(yōu)化調(diào)度的角度，解決一道工序中多個(gè)設(shè)備的定義問(wèn)題。在經(jīng)典車(chē)間作業(yè)計(jì)劃的定義中，涉及到工藝的要素有：工件（jb、工序或操作（operation、機(jī)器（achine。其中，工件和工序可以抽象為需要在車(chē)間作業(yè)計(jì)劃中安排的“任務(wù)”，而機(jī)器，也就是設(shè)備可以抽象為在計(jì)劃中需要用到的“加工資源”(或簡(jiǎn)稱“資源”)。對(duì)于模具制造企業(yè)的車(chē)間作業(yè)計(jì)劃來(lái)說(shuō)，模具制造企業(yè)的加工資源除了機(jī)器資源之外，還有大量的人力資源，如鉗工精整工質(zhì)檢工等。為此，在面向MS的P系統(tǒng)中還需引入“資源”這個(gè)概念。3.3.1資源的面向?qū)ο蠓治鲑Y源是一個(gè)抽象的、一般的類(lèi)，設(shè)備資源和人力資源是與其具有單繼承關(guān)系的特殊類(lèi)設(shè)備資源和人力資源下包括資源類(lèi)型每一種資源類(lèi)型下又包括具體的資源(具體的設(shè)備和工人)。其間關(guān)系如圖3.1所示。資源1,1

設(shè)備資源 人力資源

1,21 1設(shè)備類(lèi)型 具體設(shè)備 工人 工種類(lèi)型1,1 1,1

1,2

1,2圖31資間的一般與特殊、整體與部分關(guān)系顯然，在資源和任務(wù)之間存在著對(duì)應(yīng)關(guān)系?？紤]到加工過(guò)程中涉及到不同的方式且涵蓋了較多的信息因此把“加工”作為一個(gè)連接“資源”和“工序”之間的類(lèi)來(lái)處理其間關(guān)系如圖3.12所示。從圖中可看出，一個(gè)資源上可能沒(méi)有安排任何加工，也可能安排有n(n>=1)個(gè)加工一個(gè)加工連接可能需要用到1個(gè)加工資源也可能需要用到m個(gè)加工資源(>1如作業(yè)計(jì)劃中的多處理機(jī)問(wèn)題)在模具制造過(guò)程中模具的裝配試模等工序就往往需要多個(gè)資源協(xié)調(diào)完成。資源 加工 工序0,n 1,m 1 1圖312資與任務(wù)的實(shí)例連接3.3.2資源對(duì)象的屬性分析與數(shù)學(xué)描述現(xiàn)實(shí)世界中的每一個(gè)對(duì)象都包括許多屬性，按照面向?qū)ο蟮姆治鏊枷耄覀儍H需關(guān)注那些與所研究問(wèn)題相關(guān)的屬性。從車(chē)間作業(yè)計(jì)劃角度出發(fā)，資源的屬性主要有以下幾類(lèi)(對(duì)于某一具體資源Mi，上述屬性的表示為在其后加上后綴(Mi)：1)資源的標(biāo)示(ResourceID)：標(biāo)明資源唯一身份的標(biāo)示符,表示為RI.2)資源的名稱(Resourceae)：反映資源特征的名稱,表示為A.3)資源的性能(Resourceerforance)：資源對(duì)某工序的加工性能，作為車(chē)間作業(yè)計(jì)劃過(guò)程中選擇工序加工資源的一個(gè)衡量指標(biāo),表示為RP，由工藝人員確定。4)資源的狀態(tài)(Resourcetate)資源當(dāng)前所處的狀態(tài)包括正常維護(hù)故障,表示為RS它可通過(guò)車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控信息得到在后續(xù)的數(shù)學(xué)描述中正常維護(hù)、故障對(duì)應(yīng)的RS取值分別為1、0、-1。5)資源最大使用單位(MaxialUsage)：某資源可供使用的最大使用單位,表示為MU。設(shè)備資源的最大使用單位為1，人力資源的最大使用單位可大于1。6)資源當(dāng)前使用單位(Usage)資源加工某工序時(shí)的使用單位,表示為由計(jì)劃人員給定。7)資源作息時(shí)間(orkandRestime)：資源在某一天的工作和休息時(shí)間,表示為WRT，可由計(jì)劃人員給定。設(shè)某資源Mi’，某一天j’的工作時(shí)間和休息時(shí)間可分為幾個(gè)不同的時(shí)段，每一時(shí)段存在一個(gè)開(kāi)始點(diǎn)和一個(gè)結(jié)束點(diǎn)。由于，一個(gè)工作時(shí)段的開(kāi)始點(diǎn)即是其前一個(gè)休息時(shí)段的結(jié)束點(diǎn)，一個(gè)工作時(shí)段的結(jié)束點(diǎn)即是后一個(gè)休息時(shí)段的開(kāi)始點(diǎn)，因此，只需要定義工作時(shí)段的端點(diǎn)即可完整地表示資源某一天的作息時(shí)間。記D資源Mi’在某天j’的某一工作時(shí)段k’的開(kāi)始點(diǎn)為bD

j'其相應(yīng)的結(jié)束點(diǎn)為f

Dj'所有工i'k'

i'k'作時(shí)段開(kāi)始點(diǎn)組成集合BDj'；所有工作時(shí)段結(jié)束點(diǎn)組成集合FDj'，則資源的工作時(shí)段i' i'和休息時(shí)段可看作是集合BDj'和FDj'上的關(guān)系。i' i'工作時(shí)段可表示為關(guān)系R1：R={(bDj',fDj')|bDj'∈BDj'∧fDj'∈FDj'∧k'=k''}

(3-13)1 i'k'

i'k''

i'k' i'

i'k'' i'休息時(shí)段可表示為關(guān)系R2：R={(fDj',bDj')|fDj'∈FDj'∧bDj'∈BDj'∧k''=k}

(314)2 i'k'

i'k''

i'k' i'

i'k'' i'資源Mi’某天j’總工作時(shí)間記為Wi’j’，則有：W