摘要:根據(jù)敏捷制造生產(chǎn)模式下產(chǎn)品型中小企業(yè)的特征,在分析產(chǎn)品型中小企業(yè)計算機輔助工藝設(shè)計特點的基礎(chǔ)上,提出了協(xié)同工藝設(shè)計的關(guān)鍵支撐技術(shù)、體系結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)方法,為我國產(chǎn)品型中小企業(yè)實現(xiàn)協(xié)同工藝設(shè)計提供了有益的方法。
關(guān)鍵詞:敏捷制造;產(chǎn)品型中小企業(yè);協(xié)同工藝設(shè)計;體系結(jié)構(gòu)
1 引言
敏捷制造的生產(chǎn)模式最基本的特征是多個敏捷化企業(yè)為響應(yīng)市場出現(xiàn)的新機遇而組成一個虛擬組織(ＶＥ),相互合作,共擔風(fēng)險,共享利益,其內(nèi)涵是分布式網(wǎng)絡(luò)化制造或全球化制造[3]。在分布式網(wǎng)絡(luò)化制造中,基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同工藝設(shè)計技術(shù)是其關(guān)鍵技術(shù)之一。
2 敏捷制造模式下產(chǎn)品型中小企業(yè)ＣＡＰＰ系統(tǒng)的特點
(1)企業(yè)模式應(yīng)是在行業(yè)內(nèi)若干家產(chǎn)品型中小企業(yè)組成企業(yè)聯(lián)盟,選舉某一骨干企業(yè)為盟主企業(yè),其他企業(yè)成為其盟員企業(yè),形成“一主多從”的企業(yè)模式。通過網(wǎng)絡(luò)進行協(xié)同工藝設(shè)計,有效地縮短設(shè)計周期,以適應(yīng)敏捷制造環(huán)境的要求。
(2)企業(yè)間的工藝資源信息要高度集成和適時共享,具有對市場快速響應(yīng)性。要求ＣＡＰＰ系統(tǒng)資源信息獲取方法應(yīng)具有較高柔性和領(lǐng)域范圍的適應(yīng)性,要提供多種信息描述與獲取手段,能適應(yīng)不同的敏捷化企業(yè)和加工對象,支持制造資源的動態(tài)重組和優(yōu)化配置。
(3)ＣＡＰＰ系統(tǒng)能“柔性”地適應(yīng)動態(tài)制造環(huán)境及加工對象,即設(shè)備資源庫、加工工藝知識庫、工裝庫等應(yīng)具有適應(yīng)動態(tài)變化的能力。通過工藝制造資源建模,實現(xiàn)對不同制造環(huán)境下資源的快速定制,使ＣＡＰＰ系統(tǒng)適應(yīng)制造資源的動態(tài)變化。
(4)具有分布式網(wǎng)絡(luò)化或全球化制造結(jié)構(gòu)。敏捷制造模式下的ＣＡＰＰ系統(tǒng)應(yīng)具備并行和分布決策的能力,能支持遠程工藝設(shè)計,支持不同地域的多家企業(yè)同時操作和信息共享。
(5)對中小型企業(yè),ＣＡＰＰ系統(tǒng)應(yīng)以成組技術(shù)為基礎(chǔ),應(yīng)用標準化、模塊化、工具化和可重構(gòu)性的思想,將系統(tǒng)分解為針對不同零件類型和制造環(huán)境的工藝設(shè)計子系統(tǒng),或劃分為由若干功能有限的子系統(tǒng),駐留于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器或開放的工件站上,即ＣＡＰＰ系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要具有動態(tài)變化性,實現(xiàn)系統(tǒng)的模塊化劃分和管理。
(6)ＣＡＰＰ系統(tǒng)工藝決策推理機制具有廣泛的適應(yīng)性。應(yīng)注意充分吸收各中小企業(yè)中傳統(tǒng)ＣＡＰＰ系統(tǒng)的合理成分,綜合應(yīng)用各種有效的推理機制,不過分強調(diào)工藝決策的自動化,以實用性原則為主。
3 建立協(xié)同工藝設(shè)計的關(guān)鍵支撐技術(shù)
協(xié)同工藝設(shè)計實質(zhì)上利用網(wǎng)絡(luò)協(xié)同設(shè)計原理,總結(jié)ＣＡＰＰ系統(tǒng)的共性和特征,構(gòu)建一些通用的協(xié)同設(shè)計應(yīng)用構(gòu)件,建立協(xié)同工藝設(shè)計系統(tǒng)。為了適應(yīng)敏捷制造環(huán)境,實現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同工藝設(shè)計,ＣＡＰＰ系統(tǒng)必須滿足以下幾項關(guān)鍵技術(shù)要求。
(1)企業(yè)建模技術(shù)
中小企業(yè)為了能夠?qū)崿F(xiàn)敏捷制造模式下的協(xié)同工藝設(shè)計,首先必須建立行業(yè)內(nèi)的企業(yè)聯(lián)盟,推舉盟主企業(yè),形成“一主多從”的企業(yè)模式,它是建立面向行業(yè)的協(xié)同工藝設(shè)計應(yīng)用平臺的基礎(chǔ)。
(2)分布式網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù),實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的訪問
即應(yīng)用Ｉｎｔｅｒｎｅｔ網(wǎng)絡(luò)技術(shù),通過ＴＣＰ/ＩＰ網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議,采用瀏覽器服務(wù)器(Ｂ/Ｓ)模式,連接企業(yè)端和服務(wù)器端,完成工藝設(shè)計。采用ＷｉｎｄｏｗｓＮＴＳｅｒｖｅｒ的ＩＩＳ提供的ＡＳＰ(ＡｃｔｉｖｅＳｅｒｖｅｒＰａｇｅｓ)與ＡＤＯ(Ａｃ ｔｉｖｅＸＤａｔａＯｂｊｅｃｔ)技術(shù)實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的訪問。
(3)采用ＳＴＥＰ標準的產(chǎn)品與制造資源的建模技術(shù)
采用ＳＴＥＰ標準建立的產(chǎn)品與制造資源模型,是協(xié)同工藝設(shè)計實現(xiàn)系統(tǒng)快速重構(gòu),提高敏捷性的基礎(chǔ)。依據(jù)ＳＴＥＰ標準建模方法,采用Ｅｘｐｒｅｓｓ語言描述ＣＡＰＰ模型,應(yīng)用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法,將ＣＡＰＰ系統(tǒng)分解成一個個具有獨立功能的子系統(tǒng),這些具有獨立功能的子系統(tǒng)按其相互關(guān)系存儲在服務(wù)器端,成為系統(tǒng)不同功能的子系統(tǒng),聯(lián)盟內(nèi)企業(yè)通過瀏覽器訪問服務(wù)器端來選擇不同的工藝設(shè)計子系統(tǒng),使ＣＡＰＰ系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有動態(tài)變化性,適應(yīng)敏捷制造的要求。
(4)ＣＡＰＰ系統(tǒng)的重構(gòu)技術(shù)
ＣＡＰＰ系統(tǒng)的重構(gòu)技術(shù)是指依據(jù)敏捷制造的特點,對制造資源和工藝設(shè)計方法的重構(gòu)。要實現(xiàn)對ＣＡＰＰ的重構(gòu),應(yīng)充分利用ＡＳＰ/ＡＤＯ技術(shù)和ＡｃｔｉｖｅＸ技術(shù)。協(xié)同工藝設(shè)計過程的核心程序依據(jù)不同零件類型和制造環(huán)境將ＣＡＰＰ系統(tǒng)分解為具有若干功能有限的子系統(tǒng)。通過Ｊａｖａ語言、ＶＢＳｃｒｉｐｔ和Ｊｓｃｒｉｐｔ語言將各個子系統(tǒng)以模塊的形式做成相應(yīng)的ＡＳＰ程序放在服務(wù)器端,聯(lián)盟內(nèi)企業(yè)通過瀏覽器訪問服務(wù)器端來加載相應(yīng)的模塊, 實現(xiàn)對ＣＡＰＰ系統(tǒng)的重構(gòu)。
(5)工藝決策推理機制的適用技術(shù)
所謂適用技術(shù),是依據(jù)行業(yè)內(nèi)中小企業(yè)自身的特點,不過多地強調(diào)ＣＡＰＰ系統(tǒng)工藝決策的自動化,以適用夠用為度。ＣＡＰＰ系統(tǒng)是將工藝設(shè)計人員從工藝設(shè)計和工藝評價中解脫出來的一種工具,雖然對ＣＡＰＰ系統(tǒng)的研究已有三十多年,但目前能完全替代熟練工藝人員的ＣＡＰＰ系統(tǒng)仍難以實現(xiàn)。在中小型企業(yè)的協(xié)同工藝設(shè)計中,采用基于實例的工藝決策方法是保證工藝設(shè)計完整性、繼承性和習(xí)慣性的很有效的方法。對于以旋轉(zhuǎn)類零件為主的中小型聯(lián)盟企業(yè),采用創(chuàng)成式的基于事件推理的工藝生成方式是較理想的工藝決策方法。
4 協(xié)同工藝設(shè)計的體系結(jié)構(gòu)
針對上述分析,利用網(wǎng)絡(luò)協(xié)同設(shè)計原理,以盟主企業(yè)ＣＡＰＰ系統(tǒng)為基礎(chǔ),總結(jié)盟員企業(yè)ＣＡＰＰ系統(tǒng)的共性和特征,建立基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同工藝設(shè)計體系結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)分為3個層次,如下圖所示。
在敏捷制造模式下,ＣＡＰＰ系統(tǒng)中的各個用戶都是基于Ｉｎｔｅｒｎｅｔ/Ｉｎｔｒａｎｅｔ瀏覽器進行協(xié)同工作,是一個面向多用戶的開放式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用系統(tǒng)。上圖體系結(jié)構(gòu)的第1層是由聯(lián)盟企業(yè)和協(xié)同控制過程組成的用戶層。各盟員在授權(quán)后可以進入基于ＴＣＰ/ＩＰ的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同設(shè)計平臺,它決定了各盟員的職責(zé)、權(quán)限、工具的使用等設(shè)備資源的分配,過程與設(shè)計數(shù)據(jù)的流向和數(shù)據(jù)的類型、來源等。
第2層是表達層和數(shù)據(jù)處理層(Ｗｅｂ服務(wù)器層)。它既是各盟員輸入數(shù)據(jù)的接收器,也是設(shè)計模型、設(shè)計數(shù)據(jù)的輸出器。它采用面向?qū)ο蠹夹g(shù),將工藝模塊封裝在對象管理框架中,各盟員根據(jù)自身的特點輸入制造資源環(huán)境和加工零件類型,服務(wù)器端ＡＳＰ程序被激活,系統(tǒng)通過搜索總的結(jié)構(gòu)描述庫加載相應(yīng)的功能模塊,進行工藝模塊的重組,生成新的工藝子系統(tǒng),完成ＣＡＰＰ系統(tǒng)的重構(gòu),并將重構(gòu)后的ＣＡＰＰ系統(tǒng)以ＡＳＰ主頁的形式提交用戶。根據(jù)中小企業(yè)的特點,其工藝子系統(tǒng)采用基于實例的派生式和基于事件推理的創(chuàng)成式子系統(tǒng)。
第3層是數(shù)據(jù)庫服務(wù)層。為使制造資源數(shù)據(jù)庫等能在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實現(xiàn)協(xié)同工藝設(shè)計,將制造資源數(shù)據(jù)庫等集中在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器端。通過ＯＤＢＣ等技術(shù)向數(shù)據(jù)庫服務(wù)器發(fā)送請求,并接收相應(yīng)數(shù)據(jù),經(jīng)Ｗｅｂ服務(wù)器應(yīng)用程序運行后,將結(jié)果返回用戶。
5 協(xié)同工藝設(shè)計的實現(xiàn)方法
協(xié)同工藝設(shè)計的實現(xiàn)方法是各成員企業(yè)將零件族矩陣、典型工藝、實例工藝及各種制造資源如設(shè)備、刀具、量具、夾具、工藝知識及切削參數(shù)等存放在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,而Ｗｅｂ服務(wù)器運行ＣＡＰＰ系統(tǒng)應(yīng)用程序。用戶使用現(xiàn)成的瀏覽器向Ｗｅｂ服務(wù)器發(fā)出請求后,Ｗｅｂ服務(wù)器接收并處理請求,查詢數(shù)據(jù)庫,執(zhí)行應(yīng)用程序, 生成新的工藝子系統(tǒng),并將結(jié)果信息以ＡＳＰ頁面的形式返回各成員企業(yè)。在本系統(tǒng)中,瀏覽器可采用ＩＥ,Ｗｅｂ服務(wù)器可采用ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＩＩＳ,而數(shù)據(jù)庫服務(wù)器可選ＳＱＬＳｅｒｖｅｒ,數(shù)據(jù)庫開發(fā)選用Ｖｂ或Ｄｅｌｐｈｉ。
6 結(jié)語
產(chǎn)品型中小企業(yè)的協(xié)同工藝設(shè)計是面向具體行業(yè)的,不是跨行業(yè)的通用平臺。協(xié)同工藝設(shè)計系統(tǒng)的開發(fā),要考慮中小企業(yè)的技術(shù)特點和本行業(yè)的專業(yè)知識,通過行業(yè)協(xié)會、盟主企業(yè)、軟件公司共同開發(fā)和推廣。通過協(xié)同工藝設(shè)計,中小企業(yè)能夠?qū)⑵髽I(yè)與其客戶、盟員和供應(yīng)商緊密聯(lián)系起來,使本行業(yè)大量的中小企業(yè)加盟,獲得資源共享,加快新產(chǎn)品投放市場的速度,提高企業(yè)的核心競爭力。
