基于动态联盟制造环境下的CAPP体系结构研究
摘要:动态联盟制造环境对ＣＡＰＰ系统的结构和功能提出了更高的要求,通过对动态联盟制造环境和ＣＡＰＰ特点的分析,提出了1个新的概念———数据传输、接收及转换层的概念,给出了该层的结构及其实现方法。介绍了系统的6个特点:经济、方便、灵活、具有工艺任务动态分配和协调能力、具有异构数据的互传和互容性以及能和ＣＡＭ集成。在此基础上建立了基于动态联盟制造环境下的ＣＡＰＰ系统的体系结构,初步研究了该系统的具体实现方法。
关键词:动态联盟;ＣＡＰＰ;体系结构;工艺设计
21世纪人类社会将进入知识经济新时代,由于以计算机为代表的高技术和现代化管理技术的引入、渗透与融化,传统的制造模式受到了极大的冲击,制造业作为我国新世纪的战略产业面临着激烈的挑战,经历着一场深刻的技术变革。生产规模沿着小批量大批量多品种、变批量的方向发展。如何面对这种市场挑战并且作出快速反应,迅速开发出用户所需要的产品是企业赢得竞争的关键。动态联盟或称敏捷虚拟企业(ＡＶＥ ＡＧＩＬＥＶＩＲＴＵＡＬＥＮ ＴＥＲＰＲＩＳＥ)就是在这样的环境下提出的全新型企业组织形式,随着制造业变革的进一步深入,未来企业组织将以企业间的全球化联合与伙伴关系网(动态联盟)为主要形态。
计算机辅助工艺过程设计(ＣＡＰＰ)是企业提高工艺设计效率和质量的主要途径。基于动态联盟制造环境下的ＣＡＰＰ系统是指在联盟环境下,技术人员利用计算机,根据产品设计所给出的信息进行产品的加工方法和制造方法的设计,它是将联盟企业产品设计数据转换成产品制造数据的关键性环节,所以它必须适应动态联盟的特点,即可重构性、主导性、临时性、跨组织性和分布性。这种情况下ＣＡＰＰ系统将不再是面向单一制造资源的工艺设计系统,它需要解决各个盟员在联盟中的作用、生产任务的分布管理、工艺流的调控、异构数据库的转换、不同描述规则的协调以及实时反馈。所以,在动态联盟制造环境下的ＣＡＰＰ系统将具备通讯的功能、转换异构数据库的功能、协调各个盟员的功能以及管理本地ＣＡＰＰ系统运行的功能等方面的内容,并且能够达到与ＣＡＭ一定程度的集成。
1 系统的总体思想
考虑到本课题所选盟员中的软硬件的实际情况,笔者所研究的基于动态联盟制造环境下的ＣＡＰＰ系统的总体思想是:以相对成型的ＣＡＰＰ系统为基础,加上相应的功能模块,实现在动态联盟制造环境下对ＣＡＰＰ的要求。具体而言就是尽量不改动或者少改动各个盟员正在使用的不同ＣＡＰＰ系统,但是在其系统外包上1个层,由这个层实现数据的传输和数据格式的转换。这样管理和制定某工艺的盟员(暂时的盟主)通过该层读取其他盟员的各种信息并将其转换成自身ＣＡＰＰ系统能够识别的形式,在各盟员数据库和本地数据库的支撑下,再进行工艺方案的设计和审查、盟员的选择、工艺路线的描述、工艺任务的发布,然后再通过该层传给相应的盟员。各个盟员也是通过该层得到盟主下达的任务并将其转换,在本地数据库的支持下,再制定具体的工艺,最终自动生成ＮＣ代码,并且将这一过程中遇到的各种实际情况通过该层实时地反馈给盟主。
2 系统的主要模块及其功能的实现
ＣＡＰＰ系统主要包括以下模块:数据传输、接受及转换模块;管理运行模块;各种数据库模块等内容。其结构见下图。各个模块的具体功能和关系以及实现方法如下。
数据传输、接收及转换模块的主要功能包括访问本地数据库并在网上发布有关内容、访问伙伴企业的数据库并将异构关系型数据进行转换、对用户的安全级别认定和限制以及人性化的人机界面。
管理运行模块的主要功能包括零件信息的描述和输入、工艺的优化配置以及生成、ＮＣ代码的生成、工艺编辑和管理以及工艺文件的输出和发布。
数据库模块的主要功能是存储和管理有关数据,主要有工艺资料和数据数据库、工艺知识及规则决策数据库和系统资源数据库。
本系统的具体实现方法如下:
1)数据传输、接收及转换模块
本模块是ＣＡＰＰ系统能够适应动态联盟制造环境的关键。在完成各项功能时,应该注意在传输和接收数据时要可靠、在转换异构数据时要准确以及合理的人机界面以方便各盟员中的操作人员。因此,这部分拟采用ＤＲＥＡＭＷＥＡＶＥＲ和ＡＳＰ来编写人机接口以及用户身份的识别和限制,采用ＡＣＣＥＳＳ建立用户数据库,采用ＡＤＯ技术实现数据之间的相互传递,采用ＶＣ++转换异构数据。
2)管理运行模块
本模块是ＣＡＰＰ系统的核心。它涉及到许多因素,这些因素还具有不确定性,比如工作人员的操作熟练程度、企业管理人员的管理能力等人为因素以及各个企业拥有软硬件的千差万别引起的企业在工艺规划及实施方面的不一致,这就使得在动态联盟制造环境下的ＣＡＰＰ系统中的运行模块在实现时变得非常困难。所以,本模块在实现上将采用已经相对成型的ＣＡＰＰ系统,并且在其上添加工艺的自动生成、ＮＣ代码生成等功能。由于Ｍｉ ｃｒｏｓｏｆｔ公司推出的基于Ｗｉｎｄｏｗｓ平台的可视化编程环境———ＶｉｓｕａｌＣ++语言具有面向对象编程、代码简单、完全可扩展、灵活性好、功能强大以及具有强大的Ｉｎｔｅｒｎｅｔ支持的特点,所以本部分拟采用ＶＣ++语言编写代码。
3)数据库模块
本模块是整个ＣＡＰＰ系统的支撑。它将采用几个盟员已经相对成型的数据库系统,但是数据库的开发技术拟采用ＡＤＯ(ＡｃｔｉｖｅＤａｔａＯｂｊｅｃｔ)技术,完全继承了ＯＬＥＤＢ技术的优点,并对ＯＬＥＤＢ的接口作了封装,定义了ＡＤＯ对象,使得程序代码量大为减少。它还提供了单一且统一的程序设计工具,可以开发流行的大多数数据库。所以,拟采用ＡＤＯ技术对数据库进行开发。
3 系统的特点
1)具有经济的特点
由于本系统只是对已经相对成型的系统进行进一步的完善并且再包上1个层———数据传输、接收及转换模块,而其大部分将被保留,因而大大降低了二次开发的成本。
2)具有方便的特点
由于原有系统中的大部分被保留,其中也包括操作人员最常用的零件信息的描述和输入、工序卡片的生成等部分,这样就使得相关操作人员的工作环境不发生改变,不需要进一步培训就可以方便地使用。
3)具有工艺任务动态分配和协调能力
由于采用了一些新技术,使得实时调控和反馈机制更加完善。
4)具有灵活的特点
由于系统只需要在原有系统上外包1个层的结构,所以当盟员在加入或者退出以及盟主更替时,就会变得十分灵活,只要外包上这个层并作一定的设置就可以了。
5)具有异构数据的互传和互容性
动态联盟企业的特点必然会带来异构数据的问题,由于采用ＡＤＯ技术,故可以较好的将异构数据进行转换。
6)具有和ＣＡＭ集成的特点
在程序中不仅能够生成工艺卡片,并且还能进一步生成ＮＣ代码,所以具备同ＣＡＭ集成的一些功能。
4 结束语
采用上述思路开发的基于动态联盟制造环境下的ＣＡＰＰ系统,具有方便、灵活、经济的特点,适应了动态联盟下企业组织灵活和动态的特点,并且在联盟企业内部实现了人、财、物、信息的有机结合,缩短了工艺设计周期,提高了工艺设计的效率和质量,增强了企业的竞争力。本系统可以快速响应市场的变化和生产过程中的问题,从而使联盟企业快速、优质、低成本地生产出为大众接受的产品。
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