引言

目前很多企業(yè)的工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)是建立在固定制造資源的基礎(chǔ)上，很難適應(yīng)制造資源隨時變化的動態(tài)特性，同時在傳統(tǒng)的制造模式下，企業(yè)制造資源模型是根據(jù)各個階段、各個部門、各個計(jì)算機(jī)應(yīng)用子系統(tǒng)對制造資源信息的需求而制定的，并建立相互獨(dú)立的制造資源模型和數(shù)據(jù)庫，從而造成制造資源不統(tǒng)一，大量數(shù)據(jù)冗余，無法有效支持工藝設(shè)計(jì)與其它生產(chǎn)活動間的協(xié)同。為此，本文對支持協(xié)同工藝設(shè)計(jì)的制造資源管理進(jìn)行了研究，提出構(gòu)建制造資源統(tǒng)一管理平臺(MRIMP)，實(shí)現(xiàn)制造資源的統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)制造資源在各個信息化系統(tǒng)中的統(tǒng)一和共享，以有效地提高工藝設(shè)計(jì)的可指導(dǎo)性。

1 支持協(xié)同工藝設(shè)計(jì)的MRIMP系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 支持協(xié)同工藝設(shè)計(jì)的制造資源建模

企業(yè)制造資源作為工藝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，和工藝設(shè)計(jì)是密切相關(guān)的。MRIMP作為制造資源統(tǒng)一平臺，不僅要支持協(xié)同工藝設(shè)計(jì)對制造資源實(shí)時工藝信息、狀態(tài)信息的要求，還應(yīng)支持其它設(shè)計(jì)生產(chǎn)活動對制造資源的要求，給各部門人員提供相應(yīng)的制造資源視圖，使相關(guān)人員對制造資源進(jìn)行協(xié)同瀏覽，協(xié)同調(diào)度，這就對支持協(xié)同工藝設(shè)計(jì)的MRIMP制造資源建模有以下要求:

a.支持制造資源多視圖特性。作為制造資源統(tǒng)一管理平臺，必須滿足各個應(yīng)用系統(tǒng)對制造資源的不同需求，即根據(jù)不同系統(tǒng)需求形成不同資源視圖。
b.保證制造資源信息一致性。制造資源貫穿產(chǎn)品的整個生命周期，保證制造資源在各個應(yīng)用系統(tǒng)中一致性和唯一性是很重要的。
c.支持制造資源信息的動態(tài)性。CAPP等應(yīng)用系統(tǒng)對制造資源實(shí)時動態(tài)信息有較高的要求，需要知道制造資源使用負(fù)荷，使用狀態(tài)等動態(tài)信息。

針對制造資源建模要求，本文設(shè)計(jì)一種支持協(xié)同工藝設(shè)計(jì)的制造資源模型，為協(xié)同工藝設(shè)計(jì)提供強(qiáng)有力的支持.該模型采用面向?qū)ο蟮乃枷脒M(jìn)行構(gòu)造，通過對各種制造資源對象進(jìn)行分析總結(jié)，我們將制造資源對象屬性分為靜態(tài)屬性和動態(tài)屬性，并從制造資源模型要支持產(chǎn)品生命周期中多視圖角度考慮，將描述制造資源參數(shù)分為以下 4個方面:

a.資源的管理信息。主要包括資源的編號，名稱，所屬單位，制造單位等。
b.資源的使用技術(shù)參數(shù)。描述資源使用時各種配套技術(shù)參數(shù)，如對車床加工時，進(jìn)給速度，切削參數(shù)等.
c.資源的能力信息。主要指資源的使用范圍。如車床的可加工精度等。
d.資源的狀態(tài)信息，包括資源的完備率，使用負(fù)荷率，當(dāng)前狀態(tài)，維修史紀(jì)錄等。

具體以車床為例，其模型構(gòu)成如圖1所示。

圖1 機(jī)床信息模型描述

1.2 支持協(xié)同工藝設(shè)計(jì)的 MRIMP體系結(jié)構(gòu)

在企業(yè)中，用到制造資源信息的部門很多，從公司管理計(jì)劃部門，到設(shè)計(jì)部門，再到車間制造部門都離不開制造資源。作為制造資源統(tǒng)一管理平臺，它必然會和很多信息系統(tǒng)進(jìn)行信息的傳輸和協(xié)同，為此本文提出一種旨在解決制造資源信息在 MRIMP和其它各應(yīng)用系統(tǒng)間共享的體系結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

支撐系統(tǒng)層:從系統(tǒng)數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)管理和安全性等方面考慮，此層包括工裝設(shè)計(jì)系統(tǒng)、MES系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)(ProcessoCntrolsystem，PCS)、ERP系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。其中工裝設(shè)計(jì)系統(tǒng)、MES系統(tǒng)、PSC 系統(tǒng)為MRIMP提供具體的制造資源信息，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為MRIMP提供安全性可靠的管理機(jī)制。

數(shù)據(jù)庫層:主要包括產(chǎn)品在全生命周期中用到的各種制造資源數(shù)據(jù)，如設(shè)備、工裝等資源數(shù)據(jù)。鑒于有些制造資源只在工藝設(shè)計(jì)中用，沒有必要納人MRIMP進(jìn)行管理，如工藝常用術(shù)語庫可以直接由CAPP系統(tǒng)進(jìn)行管理。

資源管理層:主要是對制造資源進(jìn)行綜合管理，它包括資源模型管理、資源集成管理和平臺系統(tǒng)管理(即系統(tǒng)的各種使用權(quán)限和安全性管理).

資源應(yīng)用系統(tǒng)層:包括產(chǎn)品在全生命周期中涉及到制造資源的信息化系統(tǒng)，如 CAPP系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)、CAM系統(tǒng)和 CAQ系統(tǒng)等。

用戶界面層:主要涉及用戶對工藝資源的交互查詢、修改，以及信息的反饋等，針對不同需要提供友好的人機(jī)交互界面。

整個應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和分布式數(shù)據(jù)庫，所有數(shù)據(jù)在系統(tǒng)服務(wù)器上集中組織和管理，完全基于網(wǎng)絡(luò)化，全面支持協(xié)同化工藝設(shè)計(jì)。首先MIRMP采用面向?qū)ο蟮膭討B(tài)統(tǒng)一資源建模，滿足了協(xié)同工藝設(shè)計(jì)對制造資源多視圖的要求;其次MIRMP對制造資源實(shí)行統(tǒng)一管理，解決了制造資源在各個信息化系統(tǒng)中不統(tǒng)一、二義性問題，提高了協(xié)同工藝設(shè)計(jì)效率;同時MRIMP通過MES、CPS系統(tǒng)提供實(shí)時制造資源信息，滿足協(xié)同工藝設(shè)計(jì)對制造資源實(shí)時性信息，MRIMP提供支持協(xié)同工藝設(shè)計(jì)的協(xié)同工藝資源調(diào)度和配置的功能，使協(xié)同工藝設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)化。

1.3 羞于MRIMP的制造資源信息在各系統(tǒng)間的傳遞邏輯

MIRMP系統(tǒng)對企業(yè)制造資源進(jìn)行統(tǒng)一管理，完成企業(yè)各個信息化系統(tǒng)對企業(yè)制造資源不同的需求和管理。ERP系統(tǒng)要從MRIMP獲得各種資源信息，形成資源清單，并將資源采購等信息及時更新到資源庫中。CAPP系統(tǒng)要獲得準(zhǔn)確及時的車間制造資源信息，包括資源的各種工藝參數(shù)、資源狀態(tài)、使用負(fù)荷情況以及它的使用成本等。CAPP要實(shí)時向MRIMP提供工藝中各種資源匯總清單，以便 ERP等有關(guān)系統(tǒng)做生產(chǎn)計(jì)劃時使用。CAM 系統(tǒng)從CAPP獲得數(shù)控加工指令，如果制造資源無法使用，其再從MRIMP中選擇制造資源，更改結(jié)果要反饋給CAPP系統(tǒng)。CAQ系統(tǒng)也要從 MRIMP中獲得檢測工具信息，生成質(zhì)量檢測清單。這些都對制造資源有實(shí)時性要求，而這就需要下層制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)和過程控制系統(tǒng)(PCS)的協(xié)作。MES從資源平臺中獲得計(jì)劃部門傳來的各種計(jì)劃和資源清單，并細(xì)化生產(chǎn)計(jì)劃。反過來 MES通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備對企業(yè)生產(chǎn)過程中制造資源使用的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并經(jīng)過系統(tǒng)歸類整理和分析后，轉(zhuǎn)化成有效的信息，傳輸給MRIMP，并提供給各個生產(chǎn)職能及管理部門使用。PCS系統(tǒng)將車間制造資源信息通過MES系統(tǒng)實(shí)時反饋給MRIMP。制造資源信息在統(tǒng)一平臺和各個信息系統(tǒng)之間流程如圖3所示。

圖3 基于MRIMP的制造資源信息流程

2 基于MRIMP的協(xié)同工藝設(shè)計(jì)

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)到制造過程中，工藝設(shè)計(jì)是用到制造資源較為頻繁的一個環(huán)節(jié)。制造資源信息是工藝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，在工藝編制中要查詢物料庫存等相關(guān)信息，需要知道設(shè)備資源、工裝等使用狀態(tài)信息，根據(jù)資源庫的實(shí)時數(shù)據(jù)，并結(jié)合動態(tài)資源決策庫，對制造資源進(jìn)行合理的選用，提高工藝的可指導(dǎo)性。工藝員進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時，系統(tǒng)可以通過選填工序名稱，自動關(guān)聯(lián)MRIMP中相關(guān)資源，形成所需的各種資源視，提高工藝設(shè)計(jì)查詢效率。并可向相關(guān)人員發(fā)送協(xié)同設(shè)計(jì)請求，進(jìn)行協(xié)作工藝的編制，MRIMP支持制造資源的多方協(xié)同瀏覽、協(xié)同仿真，對制造資源進(jìn)行協(xié)同調(diào)度和配置，減少制造資源閑置和過載現(xiàn)象。在協(xié)同工具上，充分利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)通訊手段，運(yùn)用電子白板，協(xié)同瀏覽器及網(wǎng)絡(luò)會議等協(xié)同使能工具。在工藝設(shè)計(jì)結(jié)果保存時，CAPP系統(tǒng)自動關(guān)聯(lián) MRIMP，檢查資源信息完備性和正確性。基于MRIMP的協(xié)同工藝設(shè)計(jì)流程如圖4所示。

圖4 基于MRIMP的協(xié)同工藝設(shè)計(jì)流程

3 應(yīng)用實(shí)例

結(jié)合某船舶設(shè)備制造企業(yè)實(shí)際情況，采用 VC++進(jìn)行了MRIMP系統(tǒng)的開發(fā)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行CAPP應(yīng)用系統(tǒng)與 MRIMP系統(tǒng)資源可定制式接口開發(fā)。采用外部知識庫方式獲得資源平臺數(shù)據(jù)，資源信息可以由用戶動態(tài)定制，系統(tǒng)會自動關(guān)聯(lián)MRIMP中相關(guān)資源信息。MRIMP系統(tǒng)支持制造，并支持制造資源的協(xié)同調(diào)度。

4 結(jié)束語

在協(xié)同環(huán)境下保證企業(yè)資源信息在各個信息系統(tǒng)中順暢流通和共享，是實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)活動趨向協(xié)同化的關(guān)鍵之一。本文介紹了支持協(xié)同工藝設(shè)計(jì)的制造資源統(tǒng)一管理平臺系統(tǒng)，該系統(tǒng)已經(jīng)在某船舶企業(yè)進(jìn)行實(shí)施和運(yùn)用，并取得了良好的效果。