【正文】 制造型企業(yè)中，特別是在多個企業(yè)制造資源共享的情況下，如何合理地確定產(chǎn)品的工藝分工首先就是要確定產(chǎn)品的初步加工路線，然后根據(jù)企業(yè)聯(lián)盟的實(shí)際資源的配置確定具體的制造單元。第二章 基于知識的網(wǎng)絡(luò)化工藝規(guī)劃系統(tǒng)總體設(shè)計167。傳統(tǒng)模式的CAPP系統(tǒng)存在以下問題急需解決：1． 集成的信息孤島問題，傳統(tǒng)模式的CAPP系統(tǒng)和CAD、CAM系統(tǒng)的集成度不高，商業(yè)化的CAD系統(tǒng)的信息不能直接被CAPP系統(tǒng)使用，增加了CAPP輸入系統(tǒng)信息的難度，作為工藝下游的CAM軟件也不能直接利用CAPP產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。這樣，如果遭遇到車間生產(chǎn)的意外情況或者資源瓶頸，就會影響預(yù)定計劃的順利進(jìn)行。當(dāng)今的社會網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展，虛擬企業(yè)、敏捷制造、企業(yè)動態(tài)聯(lián)盟等新的生產(chǎn)形式是研究的熱點(diǎn)，傳統(tǒng)的CAPP系統(tǒng)不能滿足幾個企業(yè)的合作協(xié)同需要。以上這些足以說明傳統(tǒng)模式的CAPP系統(tǒng)不再能夠很好的適應(yīng)以網(wǎng)絡(luò)化為代表的先進(jìn)技術(shù)為基礎(chǔ)的信息技術(shù)管理和應(yīng)用。 基于動態(tài)資源的集成制造環(huán)境中CAPP系統(tǒng)的地位基于動態(tài)資源的集成制造環(huán)境中，CAPP系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)集成制造的核心環(huán)節(jié)，必須適應(yīng)組織管理的高度靈活性，響應(yīng)資源瞬時變化的及時性、快速反應(yīng)性，以及最大程度的滿足用戶的需求。在制造過程中如果出現(xiàn)意外也需要將情況反饋給CAPP系統(tǒng)，調(diào)整工藝路線，重新生產(chǎn)制造。管理數(shù)據(jù)生產(chǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)工藝信息工藝信息項(xiàng)目管理與過程監(jiān)控CAPPCAMMES產(chǎn)品信息產(chǎn)品可重構(gòu)制造資源平庫管理數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口圖21 基于資源的集成制造系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)167。為了更好的應(yīng)用于企業(yè)，作者曾到西安飛機(jī)工業(yè)公司實(shí)地調(diào)研，發(fā)現(xiàn)西飛公司在應(yīng)用CAPP軟件的時候，沒有形成真正的信息集成，各個系統(tǒng)之間都是孤立的，甚至很多工藝信息、零件信息、生產(chǎn)信息都是采取手工輸入的方式；工藝知識的總結(jié)功能亟待完善；工藝管理很不規(guī)范等諸多問題需要解決。圖22是基于知識的網(wǎng)絡(luò)化工藝規(guī)劃系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)圖：圖22 基于知識的網(wǎng)絡(luò)化工藝規(guī)劃系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)用戶界面工藝知識管理網(wǎng)絡(luò)化工藝路線規(guī)劃綜合智能化工藝設(shè)計產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)管理知識庫規(guī)程庫TCP/IP網(wǎng)絡(luò)關(guān)系數(shù)據(jù)庫（ORCALE、SQLSERVER等） 功能子系統(tǒng)介紹1． 工藝知識管理子系統(tǒng)工藝設(shè)計是典型的復(fù)雜問題，所涉及的信息量和知識量相當(dāng)龐大。2． 網(wǎng)絡(luò)化工藝路線規(guī)劃子系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)化的環(huán)境下，根據(jù)產(chǎn)品的原始信息和設(shè)計要求，智能化的制定產(chǎn)品的工藝方案。網(wǎng)絡(luò)化工藝路線子系統(tǒng)包括以下功能模塊：n 產(chǎn)品零件信息管理；n 工藝分工路線管理；n 邏輯加工路線管理；n 數(shù)據(jù)集成接口管理。4． 產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)以工藝信息為基礎(chǔ)的產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)管理的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)工藝數(shù)據(jù)的有效管理，為工藝規(guī)劃系統(tǒng)與相關(guān)系統(tǒng)的有機(jī)集成提供統(tǒng)一有效的產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)管理工具，以保證工藝數(shù)據(jù)的唯一性、實(shí)時性、有效性和安全性。C/S采用Client(客戶應(yīng)用代碼)和Server(數(shù)據(jù)庫服務(wù)代碼)實(shí)現(xiàn)用戶界面處理、業(yè)務(wù)功能處理和數(shù)據(jù)處理等功能，圖23說明了C/S模式的數(shù)據(jù)處理模式。圖24為B/S模式構(gòu)成和數(shù)據(jù)處理方式。請求反饋圖25 B/S和C/S混合模式的CAPP系統(tǒng)框架反饋請求Client端用戶界面統(tǒng)計匯總產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)管理工藝知識管理綜合智能化工藝設(shè)計信息建模典型工藝過程模型工藝資源材料定額任務(wù)分配集成設(shè)計工藝審批訂單信息文件管理工藝知識設(shè)備、刀夾量等信息工藝知識庫工藝規(guī)程庫制造資源庫網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)庫結(jié)果請求ODBCWebServer網(wǎng)絡(luò)化工藝路線規(guī)劃子系統(tǒng)邏輯加工路線管理系統(tǒng)集成接口產(chǎn)品信息管理工藝分工路線管理Browser端用戶界面 混合模式的CAPP框架實(shí)現(xiàn)如前所述，基于知識的網(wǎng)絡(luò)化工藝規(guī)劃系統(tǒng)包括工藝知識管理、網(wǎng)絡(luò)化工藝路線規(guī)劃、綜合智能化工藝設(shè)計和產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)管理四個子系統(tǒng)。167。 零件信息建模需求計算機(jī)輔助工藝規(guī)劃 (CAPP)系統(tǒng)的核心主要包括兩大部分：信息模型層面和功能單元層面。一般而言，零件信息模型還要解決CAPP和CAD、CAM之間的信息集成，在基于知識的網(wǎng)絡(luò)化工藝規(guī)劃系統(tǒng)中，零件信息的源頭來自于項(xiàng)目管理系統(tǒng)，所以如何從CAD系統(tǒng)獲取零件信息不在本系統(tǒng)的考慮范圍之內(nèi)。167。這種方法就是成組編碼描述法，它的意義不僅僅只是對零件的分類分組有用，更重要的是在于收集和檢索有關(guān)零件從設(shè)計、工藝到生產(chǎn)的各種信息。為多品種、小批量生產(chǎn)提高經(jīng)濟(jì)效益開辟了一條途徑。 成組技術(shù)在零件信息建模中的應(yīng)用現(xiàn)狀成組編碼描述法最早是捷克斯洛伐克金屬切削機(jī)床研究所的ＳＵＯＳＯ編碼系統(tǒng)，后來在此系統(tǒng)基礎(chǔ)上，演變出許多編碼系統(tǒng)，這些編碼系統(tǒng)一般來說，可以分為兩類：剛性系統(tǒng)和柔性系統(tǒng)。KK3系統(tǒng)的特點(diǎn)：n 結(jié)合零件各部分形狀加工順序關(guān)系安排碼位的順序；n 系統(tǒng)的前7位代碼作為設(shè)計專用代碼，便于設(shè)計部門使用；n 采用了按零件的功能和名稱作為分類標(biāo)志，便于設(shè)計部門檢索使用；n 系統(tǒng)的某些環(huán)節(jié)設(shè)置不當(dāng)，零件出現(xiàn)率極低。2．柔性編碼系統(tǒng)柔性分類編碼相對傳統(tǒng)的剛性分類編碼概念提出來的，柔性編碼系統(tǒng)沒有固定的碼位設(shè)置和碼位定義，其橫向長度可以根據(jù)描述的對象的復(fù)雜程度變化。 系統(tǒng)零件信息模型結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)際需求，在參考了JLBM1和Opitz兩種零件信息編碼的基礎(chǔ)上，本章提出了適合基于知識的網(wǎng)絡(luò)化工藝規(guī)劃系統(tǒng)的相應(yīng)的零件信息模型。特征信息圖31 零件信息總體模型零件信息主干信息材料、毛坯信息工藝信息幾何信息管理信息 零件管理信息描述零件的管理信息就是在生產(chǎn)過程中，和管理緊密相關(guān)的一些信息。基于知識的網(wǎng)絡(luò)化工藝規(guī)劃系統(tǒng)中的零件管理信息由項(xiàng)目管理系統(tǒng)傳遞給CAPP的。結(jié)合項(xiàng)目的需求以及制造企業(yè)的現(xiàn)狀，作者認(rèn)為零件的主干信息描述應(yīng)該遵循以下原則：1. 根據(jù)零件的主干信息，應(yīng)該能粗略的想象出零件的工藝特性以及大體的形狀，可以大概的勾畫出零件制造加工過程的主要工藝方案。4. 因?yàn)檫壿嬛圃靻卧悄軌蛲瓿赡愁惲慵哪巢糠旨庸み^程的功能單元，其中包含了零件的信息。毛坯信息包括毛坯重量、尺寸以及毛坯類型，毛坯的重量尺寸和設(shè)備的加工能力相關(guān)，在加工零件的時候，會成為選擇制造單元或者機(jī)床設(shè)備的選擇條件；毛坯類型也就是毛坯的制造方法一般分為鍛造、鑄造、沖壓、冷擠壓、焊接、型材、粉末冶金七類，毛坯制造方法和大批量還是小批量生產(chǎn)相關(guān)。零件類別是從外形上描述零件，一般有回轉(zhuǎn)體、箱體、杠件、板件、不規(guī)則體等幾種零件類別，系統(tǒng)中也允許使用用戶自定義的零件類別。詳細(xì)的描述零件的特征信息要花很大的篇幅，這里主要根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的需要簡單介紹一下。1．單個特征的關(guān)系包括：（1） 特征是主特征還是輔助特征。方位約束表明特征屬于哪個方位面，方位面可以分為上下、前后、左右和回轉(zhuǎn)面七個方向；而從屬約束表明輔助特征屬于哪一個主特征或者另一個輔助特征。不同的企業(yè)，不同的生產(chǎn)環(huán)境，不同的產(chǎn)品類型，產(chǎn)品工藝差別很大，這導(dǎo)致企業(yè)的工藝習(xí)慣也不是完全相同，企業(yè)在應(yīng)用過程中針對自己的生產(chǎn)環(huán)境、特定生產(chǎn)對象以及特定功能需求，對于零件信息描述的完備性要求以及側(cè)重點(diǎn)各不一樣，這就決定了在基于知識的網(wǎng)絡(luò)化工藝規(guī)劃系統(tǒng)中，必須可以根據(jù)用戶的需求，自己定制零件的信息模型，零件信息是后續(xù)工藝設(shè)計的基礎(chǔ)，靈活的零件信息模型可以有助于靈活的工藝設(shè)計流程的實(shí)現(xiàn)。表31 （數(shù)據(jù)庫中管理零件信息的4個表）表名作用tbl_PartBomInfo描述零件管理信息tbl_PartInfo描述零件主干信息tbl_PartShapes描述零件特征信息tbl_PartAttrs對表tbl_PartInfo結(jié)構(gòu)進(jìn)行管理表tbl_PartAttrs中的一條記錄對應(yīng)著表tbl_PartInfo的一個字段的描述。所以在操作數(shù)據(jù)庫錯誤刪除這些信息對應(yīng)的的字段時，系統(tǒng)會給出錯誤提示。實(shí)現(xiàn)成組技術(shù)第一步就是建立適合自己企業(yè)的零件信息編碼，第二步就是根據(jù)零件信息描述系統(tǒng)建立零件族，確定和劃分零件族的依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)是零件的功能、結(jié)構(gòu)形狀以及工藝過程相似性等，建立零件族的過程是一個細(xì)致、復(fù)雜的過程。1．邏輯制造單元的建模邏輯制造單元模型零件族描述工藝方法重量范圍主要形狀特征材料類型毛坯類型尺寸范圍加工類型加工方法生產(chǎn)類型圖35 邏輯制造單元模型結(jié)構(gòu)圖零件類別精度等級邏輯制造單元是指可以完成某類零件或產(chǎn)品的部分連續(xù)加工過程的邏輯意義上的功能單元。 零件信息模型和邏輯加工路線設(shè)計知識的關(guān)系在基于知識的邏輯加工路線設(shè)計的過程中，很重要的一個環(huán)節(jié)就是邏輯加工路線設(shè)計的知識的表達(dá)方式設(shè)計。詳細(xì)資料請見第四章相關(guān)部分。第四章 基于知識的網(wǎng)絡(luò)化工藝路線規(guī)劃167。2． 針對零件這一層再次分析，決定零件的粗工藝過程，如：毛坯制造——粗加工——精加工——裝配。6． 總裝成成品。嚴(yán)重的還有可能給企業(yè)帶來嚴(yán)重的有形和無形上的損失。特別是當(dāng)今社會，敏捷制造、企業(yè)動態(tài)聯(lián)盟已經(jīng)成為先進(jìn)制造模式的發(fā)展趨勢，越來越多的企業(yè)走向了聯(lián)合制造的模式。 基于知識的網(wǎng)絡(luò)化工藝路線解決方案圖41 基于知識的網(wǎng)絡(luò)化工藝路線規(guī)劃功能模型零件信息輸入否信息反饋工藝人員交互確定工藝分工制訂詳細(xì)工藝路線制造過程是否順利？完成是基于知識的邏輯加工路線選擇邏輯加工路線到可執(zhí)行加工路線的映射基于網(wǎng)絡(luò)制造資源的可執(zhí)行加工路線評估、優(yōu)選 方案功能模型圖工藝員輸入零件信息之后，計算機(jī)自動調(diào)用知識庫里的知識，輔助工藝員制訂邏輯加工路線，并且輸入零件在每個邏輯加工段的時間、成本、和質(zhì)量等要求。可執(zhí)行加工路線：邏輯加工路線在制造資源層上的實(shí)現(xiàn)路線。因?yàn)檫壿嫾庸ぢ肪€和可執(zhí)行加工路線分別是由邏輯制造單元和物理制造單元組成，所以從邏輯加工路線到可執(zhí)行加工路線的映射的實(shí)質(zhì)就是邏輯制造單元到物理制造單元的映射。如何選擇，要根據(jù)一定的原則，可以按零件生產(chǎn)的時間要求、成本要求或者質(zhì)量要求來選擇，也可以三者的組合要求。 單元級描述在《生產(chǎn)與運(yùn)作管理》這本書里面，對于制造單元是這樣定義的：“制造單元是將數(shù)控機(jī)床、加工中心、工業(yè)機(jī)器人以及自動化物料搬運(yùn)系統(tǒng)等自動化裝置組合起來，從而可以在無人照看的情況之下，完成產(chǎn)品或零部件的制造加工工作”。在現(xiàn)在的很多制造企業(yè)當(dāng)中，從邏輯層到工藝層的映射很大程度上是由企業(yè)長久以來形成的習(xí)慣和工藝員的經(jīng)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)的。邏輯制造單元：可以完成某類零件或產(chǎn)品的部分連續(xù)加工過程的邏輯意義上的功能單元。邏輯加工路線是邏輯制造單元的有序組合。 邏輯制造單元邏輯制造單元首先面向某個零件類的，這個零件類，可以是粗的零件類，如回專體類、板件類；也可以是細(xì)的零件類別，如齒輪類?？傊?，邏輯制造單元范圍可以很大也可以很小到具體的加工工序，如何設(shè)計邏輯制造單元要由工藝員來確定，但是有一條根本原則就是：邏輯制造單元必須對生產(chǎn)制造過程產(chǎn)生有利的、有指導(dǎo)意義的作用。在基于知識的網(wǎng)絡(luò)化工藝規(guī)劃系統(tǒng)中，邏輯制造單元的描述信息如下：⑴零件類信息：{可加工零件類別、可加工最高精度等級、可加工主要形狀特征、可加工材料類型、可加工最大尺寸、可加工最大重量}。加工類型一般可以分為機(jī)械加工、鈑金、裝配、表面處理等大的加工類型。作者在西安飛機(jī)工業(yè)公司調(diào)研的時候，發(fā)現(xiàn)西飛公司正在開始應(yīng)用物理制造單元的模式來生產(chǎn)。因此，西飛公司目前只是準(zhǔn)備先對緣條類零件進(jìn)行試驗(yàn)，組建制造單元，然后再根據(jù)實(shí)際運(yùn)行的效果來決定是否在分廠、全廠范圍內(nèi)進(jìn)行推廣使用。一般的，在制造型企業(yè)中，如何安排其設(shè)施是非常有競爭性的策略。工作中心是物理制造單元內(nèi)部可以完成同種加工的設(shè)備的集合。綜合考慮，對物理制造單元的信息描述應(yīng)該滿足如下要求：1. 物理制造單元作為車間的組成部分，應(yīng)該能反映車間的組織特征、加工能力等信息。主要采用面向?qū)ο蟮姆椒ㄑ芯课锢碇圃靻卧男畔⒚枋觯⑽锢碇圃靻卧男畔⒛Ｐ?，從而建立制造資源庫。物理制造單元的歷史制造紀(jì)錄反映了物理制造單元曾經(jīng)加工過的產(chǎn)品零件和難加工的形狀特征以及加工過的邏輯制造單元。物理制造單元的加工能力信息分成三個部分一部分就是物理制造單元下屬的設(shè)備的加工能力，主要突出物理制造單元的特殊設(shè)備和工裝，第二部分就是物理制造加工邏輯制造單元的能力，這個能力信息可以從物理制造單元的歷史加工紀(jì)錄里提取。 邏輯制造單元與物理制造單元的匹配邏輯制造單元和物理制造單元是工藝到制造資源的接口，前者代表工藝，后者代表資源，它們之間必然需要通過某種方式發(fā)生聯(lián)系。從理論上講，邏輯制造單元和物理制造單元是多對多的關(guān)系，一個邏輯制造單元的要求可能有多個物理制造單元都可以實(shí)現(xiàn)，同時一個物理制造單元也有可能能夠同時滿足多個邏輯制造單元的需求。如果V2為空，則結(jié)束查找，返回空集。V4集合中的物理制造單元因?yàn)槟軌蛲耆珴M足該邏輯制造單元的要求，所以可以認(rèn)為該邏輯制造單元屬于物理制造單元的加工能力之內(nèi)。 基于知識的邏輯加工路線設(shè)計CAPP發(fā)展到今天，智能化的工藝決策已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。在專家系統(tǒng)中，最基本的知識單元就是規(guī)則，這也是為什么叫作“基于規(guī)則的專家系統(tǒng)”。此外推理機(jī)還應(yīng)具有和使用者進(jìn)行對話的能力，這稱為問題解答。 邏輯加工路線設(shè)計的知識的表示知識表示就是研究知識的存儲形式。人工智能領(lǐng)域內(nèi)常下幾種知識表示方法：(1)邏輯表示法采用一階謂詞邏輯表示知識；(2)語義網(wǎng)絡(luò)采用結(jié)點(diǎn)與結(jié)點(diǎn)之間的弧表示對象、概念及其相互之間的關(guān)系；(3)產(chǎn)生式規(guī)則將知識表示為“模式—動作—否則”對，也稱為基于規(guī)則的表示法