【導(dǎo)讀】Korea,paradigm.implementation.productshop[1,2].

　　

【正文】 裝電子零件在印刷電路板上的個(gè)人計(jì)算機(jī)決策問(wèn)題。虛擬工廠是在現(xiàn)實(shí)世界中與現(xiàn)實(shí)車(chē)間相同的，一個(gè)現(xiàn)實(shí)的、高度可視化的、三維圖形表示的與生產(chǎn)復(fù)雜聯(lián)系的控制系統(tǒng)和現(xiàn)實(shí)工廠。虛擬工廠越來(lái)越多的走進(jìn) 10 制造業(yè)工廠作為實(shí)際零件的描述。工廠車(chē)間的 代表是 VirtualWork 系統(tǒng)。 盡管它的好處和適用性，虛擬制造系統(tǒng)應(yīng)處理的各種型號(hào)的數(shù)量，需要模擬一個(gè)車(chē)間的設(shè)備的行為大量的計(jì)算。為了應(yīng)付這一制造復(fù)雜，有必要引進(jìn)虛擬機(jī)系統(tǒng)建模與仿真開(kāi)放系統(tǒng)架構(gòu)。在本文中，三種模式，即產(chǎn)品，設(shè)備和流程模型將得到解決。特別是對(duì)于柔性制造系統(tǒng)的進(jìn)程模式將強(qiáng)調(diào)使用 QUEST/IGRIP 以作為執(zhí)行問(wèn)題探索。開(kāi)放式系統(tǒng)架構(gòu)包含有詳細(xì)分解職能，明確與其他模塊的接口以及建模和仿真，正式模塊。 2 虛擬制造概念 虛擬制造系統(tǒng)是一種計(jì)算機(jī)模型，代表了制造系統(tǒng)的準(zhǔn)確和整體結(jié)構(gòu) ，并模擬其物理和邏輯的操作行為， 以及與實(shí)際制造系統(tǒng)的相互作用 。它的概念是指定為現(xiàn)在或未來(lái)的制造系統(tǒng)的所有產(chǎn)品，流程模型，并控制數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)和控制信息在實(shí)際只能夠使用之前，其校核是在虛擬制造環(huán)境中進(jìn)行。此外，它的地位和信息從實(shí)際系統(tǒng)反饋到虛擬系統(tǒng)。 虛擬環(huán)境將提供虛擬制造可視化技術(shù)。虛擬樣機(jī)是在虛擬的產(chǎn)品生命周期的重要組成部分，而為迎合虛擬工廠制造產(chǎn)品所需的操作。因此，在虛擬樣機(jī)和虛擬工廠將加強(qiáng)虛擬制造能力方面的發(fā)展。 虛擬制造的一大好處是，物理系統(tǒng)組件（如設(shè)備和材料）以及概念體系（如生產(chǎn)計(jì)劃和設(shè) 備附表）可以方便地通過(guò)虛擬制造實(shí)體的代表，可以模仿他們的創(chuàng)作結(jié)構(gòu)和功能。這些實(shí)體可以被添加到或從虛 11 擬實(shí)體中刪除，而對(duì)其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)影響必定很少。 在虛擬工廠的軟件實(shí)體有一個(gè)真實(shí)的系統(tǒng)組成部分的高對(duì)應(yīng)，從而貸款有效性進(jìn)行旨在幫助在實(shí)際系統(tǒng)決策者的虛擬系統(tǒng)進(jìn)行模擬。 對(duì)于虛擬制造，三大范式已經(jīng)被提出，如設(shè)計(jì)為中心的虛擬機(jī)，生產(chǎn)為中心的虛擬機(jī)，和控制為中心的虛擬機(jī)。該設(shè)計(jì)中心為設(shè)計(jì)人員提供了一個(gè)虛擬機(jī)環(huán)境中進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)及制造性評(píng)價(jià)和產(chǎn)品的承受能力。柔性工裝設(shè)計(jì)中心的結(jié)果包括產(chǎn)品模型、成本估計(jì)和以上一些 。因此，隨著設(shè)計(jì)可以找出潛在的問(wèn)題，其優(yōu)點(diǎn)顯而易見(jiàn)。為了保持與實(shí)際機(jī)械產(chǎn)品無(wú)關(guān)的制造能力，柔性制造生產(chǎn)中心提供用于生成工藝計(jì)劃和生產(chǎn)計(jì)劃的環(huán)境，資源需求規(guī)劃（新購(gòu)置設(shè)備等），并評(píng)估這些計(jì)劃。這可以提供更準(zhǔn)確的成本信息和產(chǎn)品交付時(shí)間表。通過(guò)提供模擬實(shí)際生產(chǎn)的能力，控制中心的虛擬機(jī)提供了工程師評(píng)估方面的新的或修改產(chǎn)品設(shè)計(jì)到車(chē)間有關(guān)的活動(dòng)環(huán)境。柔性制造控制中心提供優(yōu)化的制造工藝和提高生產(chǎn)系統(tǒng)的信息。 本文的虛擬制造方法是接近控制為中心的虛擬機(jī)。圖 1 說(shuō)明了虛擬柔性制造單元的功能模型的觀點(diǎn)。由于活動(dòng)的實(shí)際執(zhí)行 制造系統(tǒng)描繪了一個(gè)真正的工廠模式，它有可能取代真正的工廠。所有的制造過(guò)程中的虛擬工廠經(jīng)營(yíng)活動(dòng)，除了虛擬制造的內(nèi)在因素，如設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃和調(diào)度。虛擬工廠的活動(dòng)執(zhí)行模擬系統(tǒng)是一個(gè)單獨(dú)的虛擬機(jī)仿真模型。有了這個(gè)虛擬工廠，參數(shù)（例如，利用，手術(shù)時(shí)間等）與經(jīng)營(yíng)相關(guān)的柔性制造單元就可以進(jìn)行模擬。而這些結(jié)果可以為生產(chǎn)過(guò)程的控制和預(yù)測(cè)潛在的實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題的可能性。 12 3. 虛擬柔性制造單元 的 對(duì)象建模 面向?qū)ο蠹夹g(shù)可以提供一個(gè)虛擬柔性制造單元強(qiáng)大的代表性和分類(lèi)工具。它也可以提供一個(gè)與子模塊的信息共享共用平臺(tái)，并提 供更豐富的方式來(lái)存儲(chǔ) /檢索 /修改信息，知識(shí)和模型和重復(fù)使用他們。在面向?qū)ο蟮姆椒ㄖ?，一個(gè)模型就是一個(gè)抽象的概念，或者是一個(gè)對(duì)象或過(guò)程的代表性。虛擬柔性制造系統(tǒng)需要一個(gè)強(qiáng)大的信息基礎(chǔ)設(shè)施，包括豐富的產(chǎn)品信息模型、工藝和生產(chǎn)系統(tǒng)。如圖所示，二、三種模式，即產(chǎn)品型號(hào)，設(shè)備模型，過(guò)程模型，用于開(kāi)發(fā)虛擬柔性制造單元。在制造過(guò)程中，一個(gè)產(chǎn)品是在所有類(lèi)型工件中一種類(lèi)型的代表。它代表了目標(biāo)產(chǎn)品，其中包括概念形狀信息以及分析模塊的規(guī)范，生產(chǎn)力和實(shí)力一個(gè)設(shè)施模型包含關(guān)于一個(gè)虛擬機(jī)組成的柔性制造單元的信息。利用該模型，可以對(duì)創(chuàng)新 的工具和方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，不必花費(fèi)成本用于物理樣機(jī)和夾具實(shí)物。一個(gè)流程模型用于代表所有的物理過(guò)程和制造過(guò)程所必需的代表產(chǎn)品的行為。 產(chǎn)品模型 一個(gè)產(chǎn)品模型用它的過(guò)程和產(chǎn)品信息來(lái)確保產(chǎn)品有足夠的高質(zhì)量的正確制造。在虛擬柔性制造中，它扮演其他模型的服務(wù)器的角色。它還提供一致的和最新的最新的產(chǎn)品生命周期的信息，用戶(hù)需求，設(shè)計(jì)和工藝方案和材料清單。它還提供一致的和最新的產(chǎn)品生命周期，用戶(hù)需求，設(shè)計(jì)信息，工藝方案和材料清單。第一個(gè)類(lèi)的實(shí)例提供了一個(gè)詳盡的資料，以便在虛擬柔性制造中制造。分樣工藝方案 ， BOM和 NcCode 上課，聚合到類(lèi)的一部分。這類(lèi)工藝計(jì)劃和 BOM 信息和操 13 作過(guò)程的計(jì)劃和材料清單，分別關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。數(shù)控類(lèi) NcCode 處理方案，與 CAD / CAM 系統(tǒng)進(jìn)行交互。與設(shè)施納入模型，這個(gè)開(kāi)發(fā)數(shù)控程序可以核實(shí)，而與任何碰撞工件或夾具刀具干涉檢查。這可避免昂貴的計(jì)算機(jī)崩潰和減少在初始設(shè)備安裝和生產(chǎn)發(fā)射的危險(xiǎn)。此外，可提高生產(chǎn)力的方案，避免在機(jī)床上證明了非生產(chǎn)性時(shí)間，并利用模擬環(huán)境，以培養(yǎng)新機(jī)械的操作人員。 實(shí)物模型 真正的制造單元可包括數(shù)控機(jī)床，機(jī)器人，輸送機(jī)，和感應(yīng)器。階級(jí)結(jié)構(gòu)所對(duì)應(yīng)的實(shí)際制造單元是在圖 3 所示，代表了工廠模式。在VFMC，工廠的模型特征包括對(duì)機(jī)器的行為隨著時(shí)間的推移，一到模式，可以輕松地配置和重新配置，并隨時(shí)間的機(jī)器行為的現(xiàn)實(shí)和三維動(dòng)畫(huà)結(jié)構(gòu)的詳細(xì)陳述。在這個(gè)定義的虛擬機(jī)模型可以用來(lái)準(zhǔn)確評(píng)估計(jì)劃的進(jìn)程優(yōu)點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上評(píng)價(jià)，確定合適的工藝條件，改善（甚至優(yōu)化）計(jì)劃。虛擬機(jī)器人有助于卸載和 /從機(jī)的負(fù)荷零件組成部分，是用來(lái)尋找最佳路徑?jīng)]有任何碰撞。隨著虛擬操作，機(jī)器人的機(jī)械加工和利用時(shí)間和費(fèi)用估計(jì)保真度可望 提高。此外，準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)模型將已加工的一部分，它不能確定容易產(chǎn)生一些不可靠的物理原型的質(zhì)量。此信息是非常寶貴的兩個(gè)設(shè)計(jì)師和工藝師。例如機(jī)器和工件的物理實(shí)體，作為它們的形狀，位置的 3 D 模型明確表示，和方向。三維模型，用于計(jì)算方便，幾何屬性，檢查空間關(guān)系，并顯示計(jì)算機(jī)圖形。 過(guò)程模型 指定一個(gè)有限狀態(tài)設(shè)置為每個(gè)設(shè)備在一個(gè)單元格（空閑，忙碌， 14 沒(méi)有等），對(duì)細(xì)胞的控制過(guò)程可以建模為一個(gè)特定的匹配狀態(tài)改變細(xì)胞的活動(dòng)，以具體行動(dòng)控制，決策算法的過(guò)程中，或腳本。有了這個(gè)模型，細(xì)胞程序啟動(dòng)一個(gè)任務(wù)是 代表圖（工貿(mào)署）使用面向?qū)ο蟮姆椒?。工貿(mào)署背后的發(fā)展方面，由原始細(xì)胞或正在其執(zhí)行的任務(wù)組成機(jī)器的方法，并采用了多層次的辦法。感官信號(hào)表明了機(jī)器狀態(tài)的變化是用來(lái)觸發(fā)或啟動(dòng)任務(wù)。一個(gè)任務(wù)可能很簡(jiǎn)單，需要一個(gè)相對(duì)短的時(shí)間執(zhí)行，或可能是復(fù)雜和漫長(zhǎng)。 形式上，一個(gè)工作啟動(dòng)圖（ TID）被定義為 4 元組 TID=（噸，鍶，碳，氧）。任務(wù)起始圖是由兩個(gè)基本部分組成：一組休息狀態(tài) SR 和一組任務(wù)噸的任務(wù)，又分為 3 組：細(xì)胞結(jié)構(gòu)依賴(lài)任務(wù)（ Td）的，獨(dú)立的單元配置任務(wù)（鈦），而且這個(gè)周期過(guò)境任務(wù)（ TT）的。電池配置相關(guān)任務(wù)是那些 需要一些電池組件之間進(jìn)行協(xié)調(diào)的任務(wù)。例如，在aRobot 加載部分工作負(fù)荷：阿米利要求的 aRobot 和阿米利的行動(dòng)進(jìn)行協(xié)調(diào)。單元配置獨(dú)立的任務(wù)，只需要一個(gè)單元組件來(lái)執(zhí)行任務(wù)。該任務(wù)在機(jī)器人移動(dòng)到移動(dòng)到：計(jì)算機(jī)名配置獨(dú)立的，因?yàn)樗怯蓹C(jī)器人，若未與其他組件進(jìn)行交互。測(cè)控任務(wù)是用于從一個(gè)周期到另一個(gè)過(guò)渡，從而產(chǎn)生由系統(tǒng)自動(dòng)完成，以生產(chǎn)工作。其余狀態(tài)的簡(jiǎn)名，表明細(xì)胞成分，必須等待下一個(gè)任務(wù)。這種狀態(tài)是在任何特定的國(guó)家收集其成分瞬間。這些復(fù)合狀態(tài)描繪在任務(wù)啟動(dòng)圖由橢圓，如 R11 的 / 3或的 M13 / 4。這些符號(hào)的最 后一個(gè)數(shù)字表明有多少個(gè)別國(guó)家必須確定這種復(fù)合狀態(tài)。 要完成圖，它是需要明確的狀態(tài)之間的關(guān)系和任務(wù)。這可以通過(guò) 15 指定兩個(gè)函數(shù)連接狀態(tài)任務(wù)：條件函數(shù) C 和輸出功能 O 的條件函數(shù)的C 定義為每個(gè)任務(wù)鈦，為任務(wù)的狀態(tài)集合 C（鈦）。一定條件下可使用的指導(dǎo)功能，除了一組狀態(tài)參數(shù)。作為一個(gè)例子， C 級(jí)（ TT）的使用剩余加工時(shí)間（ RPT）使過(guò)渡到理想狀態(tài)。輸出功能 216。）定義為每個(gè)工作鈦鈦的輸出狀態(tài)設(shè)定為過(guò)渡。 該行動(dòng)啟動(dòng)圖（ OID）是該任務(wù)啟動(dòng)圖（ TID）第二層圖。 TID 在同樣的方式來(lái)表示模型，該行動(dòng)啟動(dòng)圖的 OID 是四 元組的 OID（任務(wù)定義） =（任擇議定書(shū)，希沃特，碳，氧）。任擇議定書(shū)設(shè)立的符號(hào)定義為一個(gè)給定的操作任務(wù)所需。行動(dòng)中，執(zhí)行部分，分為兩組：指導(dǎo)行動(dòng) OPG 和無(wú)條件的光學(xué)讀取頭業(yè)務(wù)。甲式的操作是需要一個(gè)外部觸發(fā)來(lái)啟動(dòng)它。無(wú)條件行動(dòng)是那些開(kāi)始對(duì)所有必要的狀態(tài)開(kāi)始自動(dòng)。 符號(hào)希沃特指示訪問(wèn)狀態(tài)集。這次訪問(wèn)狀態(tài)，希沃特，表明兩臺(tái)機(jī)器之間，因此要求它們之間的協(xié)調(diào)互動(dòng)。這個(gè)國(guó)家的象征有模式馬幣 為機(jī)器人為例，國(guó)家 RvMnm。小字母 v 代表訪問(wèn)，與位置相關(guān)的機(jī)器人狀態(tài)，錳代表由機(jī)器人擔(dān)任一機(jī)，米代表訪問(wèn)的地點(diǎn)之一索引。在任務(wù)完成后，繁忙的狀態(tài)是就業(yè)，并說(shuō)明操作之間的過(guò)渡狀態(tài)或兩個(gè)處決沒(méi)有互動(dòng)。他們可以從機(jī)器人承認(rèn)國(guó)家的象征， RTN 的。小字母 T 顯示了與轉(zhuǎn)型相關(guān)的機(jī)器人狀態(tài)。這些國(guó)家是有益的，避免與障礙物碰撞。 C 公司的條件，規(guī)定了國(guó)家規(guī)定的必要條件和指導(dǎo)每個(gè)操作的 OPI 即 C（ OPI 的）。輸出經(jīng)營(yíng)澳，確定了每個(gè)操作的 OPI，即澳（ OPI 的）造成的狀態(tài)的集合。 4 虛擬柔性工裝的架構(gòu) 16 細(xì)胞的運(yùn)作涉及到的是具有獨(dú)立單機(jī)他人，和任務(wù)，要求兩個(gè)或更多的機(jī)器合作的任務(wù)。一個(gè)任務(wù)的情況下為兩個(gè)或更多的機(jī)器，需要協(xié)調(diào)的單元控制 器，必須參與，以確保這項(xiàng)任務(wù)的正確執(zhí)行。對(duì)于涉及一臺(tái)機(jī)器的任務(wù)，一個(gè)控制器的主要功能是安排任務(wù)的開(kāi)始，并等待命令完成任務(wù)的巢。為了實(shí)現(xiàn)這些功能，是作為一個(gè)單元控制器既分散控制器分層控制器和混合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖所示，該控制器由三個(gè)不同的層次。該調(diào)度，分散控制層和虛擬設(shè)備層。在圖中，信息和信息傳遞以表示箭頭。調(diào)度程序是一個(gè)核心組件，它接收從分散控制層中的所有虛擬柔性工裝機(jī)器的狀態(tài)，并決定適當(dāng)?shù)南乱粋€(gè)任務(wù)。然后，它的下一個(gè)任務(wù)調(diào)度要執(zhí)行的分散控制層。它使用過(guò)程的知識(shí)基礎(chǔ)細(xì)胞含有的例行任務(wù)，是從工貿(mào)署生成的規(guī)則。分散 控制層組成的虛擬機(jī)到物理機(jī)，模擬的虛擬驅(qū)動(dòng)程序。他們的主要作用是協(xié)調(diào)和執(zhí)行之間的細(xì)胞成分合作，以進(jìn)行調(diào)度層所要求的任務(wù)。他們提供了一個(gè)獨(dú)立的接口設(shè)備的實(shí)際電池組件通過(guò)翻譯的一般命令和相應(yīng)的機(jī)器的錯(cuò)誤信息。相互溝通中的虛擬層驅(qū)動(dòng)程序和傳遞信息。一個(gè)虛擬驅(qū)動(dòng)程序發(fā)送命令到相應(yīng)的物理機(jī)，并接收該機(jī)器狀態(tài)，通過(guò)在虛擬設(shè)備層的虛擬設(shè)備。 控制器的最底部層的虛擬設(shè)備的監(jiān)控，不斷鏡子，在現(xiàn)實(shí)的時(shí)間組成，對(duì)他們所代表的物理機(jī)器狀態(tài)。每臺(tái)機(jī)器的狀態(tài)進(jìn)行了分析，并通過(guò)其虛擬設(shè)備的要求報(bào)告給相應(yīng)的虛擬控制器。虛擬設(shè)備也可 作為從虛擬控制器命令到物理機(jī)管道。 17 在這項(xiàng)研究中，虛擬制造的概念進(jìn)行了研究，和三種模式，如產(chǎn)品，設(shè)施和過(guò)程模型，用于開(kāi)發(fā)虛擬柔性制造單元。一個(gè)產(chǎn)品模型為代表的通用模型的零件，它在制造過(guò)程中出現(xiàn)的各種使用。一個(gè)設(shè)施模型包含關(guān)于一個(gè)虛擬機(jī)組成的柔性制造單元的信息。一個(gè)過(guò)程模型是用來(lái)代表所有的產(chǎn)品都為代表的行為和生產(chǎn)流程所需的物理過(guò)程。背后的發(fā)展 VFMC 方法是一種面向?qū)ο蟮姆独峁┝藦?qiáng)大的代表性和分類(lèi)工具。對(duì)于 IGRIP/QUEST 是用來(lái)模擬模型所涉及的所有三維虛擬機(jī)執(zhí)行，并模擬在整個(gè) 生產(chǎn)活動(dòng)方面的工廠。仿真的具體行為描述的面向任務(wù)的說(shuō)明（ TID）。此外，還有模擬結(jié)果表明，證明了虛擬制造模式的適用性。制造業(yè)的潛力是支持虛擬制造的評(píng)估，并提供準(zhǔn)確的成本，交貨時(shí)間和質(zhì)量估計(jì)是這個(gè)領(lǐng)域的主要?jiǎng)訖C(jī)為進(jìn)一步研究和發(fā)展。 18 參考文獻(xiàn) 1. 巖田，一明為整合制造資源和活動(dòng)，志機(jī)械工程研究所，先進(jìn)的信息基礎(chǔ)設(shè)施卷虛擬制造系統(tǒng)。 46，第 1 期，頁(yè)。 399， 1997。 2. 木村不美人 “在 核心的虛擬制造環(huán)境下產(chǎn)品 和 過(guò)程建模 ”機(jī)械工程研究所，紀(jì)事，卷。 42，第 1 期，頁(yè)。 147151， 1993。 3. 博德納，四，公園， j 的， Reveliotis， ，樓，第一體化結(jié)構(gòu)和效績(jī) ，面向柔性自動(dòng)化控制美國(guó)制造業(yè)，電力系統(tǒng)1999 年電機(jī)及電子學(xué)工程師聯(lián)合會(huì) / ASME 國(guó)際會(huì)議高級(jí)智能機(jī)電一體化， .345250， 1999年。 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