虚拟企业集成环境下的工艺信息系统 - 文章

虚拟企业集成环境下的工艺信息系统

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引言

经过二十余年的研究，CAPP（Computer Aided Process Planning）已经取得了巨大的发展。但由于工艺设计是一门经验性、针对性都很强的科学，受制造环境的约束很大，并且传统上CAPP是狭义的，它只面向零件，仅完成生产技术准备环节中的一环，主要为车间提供指导制造活动的技术文件棗工艺规程。随着虚拟企业、CIMS等新的生产方式和哲理的出现和发展，在企业为了增强市场竞争力和快速响应市场的变化而采用这些新技术的环境下，对CAPP提出了许多更新更广泛的需求。

1、CAPP的发展与工艺信息系统

虚拟企业是指企业在生产某一产品时，通过网络寻找合适的伙伴，由各个专业化的自治单元通过工业信息高速公路，完成某一新产品的开发、设计、制造、装配、销售和维护的全过程。由于制造过程的复杂性，在产品设计、生产准备、制造中、加工完成后乃至售后服务中有大量的管理工作要做，有很多文件和信息的传递，由于工艺设计和工艺管理不能集成，很难保证工艺信息和文件的准确性、一致性，传统CAPP难以满足企业的需求。为了适应虚拟企业等新的生产方式， CAPP应是既包含方便的工艺规程编制功能，更要包含对工艺信息及工艺工作流进行快速有效的管理功能的集成环境下的工艺信息系统，它应涉及企业产品制造过程的信息模型和一系列的技术和生产活动，可以认为，工艺信息系统是传统CAPP系统的超集,是一种广义的CAPP系统，如图1所示：

2、工艺信息系统的结构与实现

在集成环境下，企业的各个生产活动是密切相关的。工艺信息系统要与许多其它系统发生联系，实现数据共享，其他系统对工艺信息的要求也是多种多样的。因此工艺信息系统应是一个与其它系统集成的开放体系结构，而不是一个独立的封闭系统。

在企业中工艺任务的实施一般由工艺方案、工艺过程规划、结构工艺审查、工艺路线描述、工艺编制等阶段构成，工艺编制完成后还应进行会审才能归档，用于生产加工的工艺卡片还需制造加工部门的会签才能指导生产。在工艺设计的整个流程中，不同部门、不同职位的工作人员必须密切配合才能有效的完成工艺编制。从工艺设计任务下达到工艺会签结束由各类人员共同完成，工艺负责人负责工艺任务的规划、工艺路线的制定；工艺员负责编制工艺规程，工艺签审及负责人对工艺员的卡片进行审核。在生产中工艺任务由总工艺部门和车间共同完成，相关人员分属不同的部门，在不同的地点完成各自的工艺开发任务。

由上可见工艺设计工作量大，重复性劳动多，手工汇总统计定额，效率、准确率低。并且工艺更改次数多，历史的工艺设计采用手工目录检索方式查找，效率很低，经常进行重复设计，影响了设计质量的提高。往往工艺人员在等不及工艺计划表编制出来后，依据工艺计划表进行工艺规程设计，统计定额，配套卡片，而是直接利用设计的细目表开展设计，而生产部门是依据工艺计划表编排生产计划的。结果出现定额和生产需要的不一致现象，造成了生产现场缺件缺料现象。因此，使用从设计工艺生产共享的相对一致的BOM是提高数据准确率的关键。工艺信息系统应能对各阶段、各层次的工作流和信息流进行有效的控制。工艺信息系统的功能信息流程如图2所示：

作者针对某飞机公司的工艺信息管理系统的具体需求，进行了的开发。该系统是在集成环境下运行，属于工程信息分系统，主要对产品设计数据和工艺数据进行管理，实现产品CAD、CAPP、CAM在内的内部信息集成与共享，并为QIS、MIS、FA三个分系统提供大量工程和管理等信息，实现全局性的信息集成与共享。按照企业当前的组织结构，工艺信息系统是两级的结构即上层工艺主管层和车间工艺编制、管理层，计算模式为客户/服务器模式。

图2 工艺信息系统信息功能图

3．虚拟企业下的基于Internet的工艺信息系统

虚拟企业环境下的工艺信息系统结构其实就是一个企业内的工艺信息系统结构的扩展，实际在组成虚拟企业的各企业内部还包含其完整的两极结构，这是一种递归的关系。如图3所示。虚拟企业工艺信息系统的需求、约束和运行环境与企业内部的系统是不相同的，它应是基于Internet的系统，而企业内部的系统是基于局域网的，这就造成网络数据传输速率上的差异以及传输费用上的差别，并且虚拟企业的动态联盟性以及Internet下系统的安全性等问题都将对系统开发的各方面产生影响。目前各方面技术的发展和成熟为系统的开发奠定了很好的基础。以下技术在虚拟企业下可得到应用：

1）C/S结构向B/S结构的转化：在C/S结构中,客户端很庞大,以致于应用程序升级和维护时十分困难且耗资很大;C/S组织结构不支持Internet。C/S结构给系统集成方案带来了集中的信息和本地的PC环境,但其数据的共享程度是很不够的。而Web平台是一个调度任务集中的、以客户为中心的应用程序平台;它是一个分布式、开放、适用性强、高性能、端到端的平台;它使企业利用技术获取竞争优势。它使客户端很瘦小,并且很容易在运行时自动升级;统一的、抽象的用户界面可使用户更有效地从同一数据源中存取数据;这种结构可更有效地在企业内部网、国际互联网和外联网上运行。

2）多智能体技术：多智能体（Multi-Agent）就是近年来出现的一种新的技术。每个多智能体就是一种自治体，它是具有任务竞争、机警性、应对性、柔性、学习和通讯能力等关键属性的软件实体。多智能体技术的目标是使得系统的决策分散化并可以基于当前环境的实际状态进行动态的决策。按照工艺信息系统的特性，它要涉及制造过程各阶段、各层次的业务活动，因此多智能体系统应是构建工艺信息系统体系结构的更合理的新形式，多智能体技术应是实现虚拟企业目标的一个重要技术基础。

3）CORBA软件总线实现：CORBA是OMG(Object Management Group)组织制定的关于软件总线的一个规范。CORBA的核心系统是对象请求代理(Object Request Broker)，ORB的主要功能是实现CORBA框架下的服务请求和服务响应，同时进行分布进程管理和通讯管理，它取代了传统的客户机/服务器结构下相应的接口部分，如RPC等。基于CORBA规范构造软件系统主要有以下几点优势：构件独立、网络透明、异构互联、系统规模可调。

4、结束语

在虚拟企业模式下，制造企业将实现产品开发的“全球化”，这需要产品工艺设计在动态异地资源约束的条件下，通过对制造资源进行快速配置，从而缩短产品开发周期，降低产品开发成本。因此在虚拟企业环境下的工艺信息系统应是产品工艺设计与工艺管理一体化的系统，它应该在涉及整个生产过程的基础工艺数据管理的基础上，进行工艺信息及文件的动态管理，实现虚拟企业产品工艺信息的集成与共享，保证产品工艺数据的一致性和完整性。作者在实用系统的开发中完成系统功能的划分及信息的建模，完成了系统的初步实现。随着虚拟企业及其环境下多智能体技术的发展，在进一步研究开发中应对组织结构的功能实体进行更仔细的划分，对工艺业务流程进行更深入的分析，以建立更完善的体系结构，使系统在分布式制造环境下以多智能体的组织结构运行，充分适应虚拟企业的制造环境。
(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (9/23/2004)


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