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(shí)變化的動(dòng)態(tài)特性，同時(shí)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(gè)階段、各個(gè)部門、各個(gè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用子系統(tǒng)對(duì)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(kù)，從而造成制造資源不統(tǒng)一，大量數(shù)據(jù)冗余，無(wú)法有效支持工藝設(shè)計(jì)與其它生產(chǎn)活動(dòng)間的協(xié)同。
為此，本文對(duì)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(tái)（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(gè)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(tái)，不僅要支持協(xié)同工藝設(shè)計(jì)對(duì)制造資源實(shí)時(shí)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(dòng)對(duì)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(duì)制造資源進(jìn)行協(xié)同瀏覽，協(xié)同調(diào)度，這就對(duì)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(tái)，必須滿足各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)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(gè)生命周期，保證制造資源在各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)中一致性和*性是很重要的。
c.支持制造資源信息的動(dòng)態(tài)性。capp等應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)制造資源實(shí)時(shí)動(dòng)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(dòng)態(tài)信息。
針對(duì)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(guò)對(duì)各種制造資源對(duì)象進(jìn)行分析總結(jié)，我們將制造資源對(duì)象屬性分為靜態(tài)屬性和動(dòng)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(gè)方面:
a.資源的管理信息。主要包括資源的編號(hào)，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(shí)各種配套技術(shù)參數(shù)，如對(duì)車床加工時(shí)，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(kāi)制造資源。作為制造資源統(tǒng)一管理平臺(tái)，它必然會(huì)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(lái)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(guò)程控制系統(tǒng)（processocntrolsystem，pcs）、erp系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)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(kù)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(méi)有必要納人mrimp進(jìn)行管理，如工藝常用術(shù)語(yǔ)庫(kù)可以直接由capp系統(tǒng)進(jìn)行管理。
資源管理層:主要是對(duì)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(tái)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(duì)工藝資源的交互查詢、修改，以及信息的反饋等，針對(duì)不同需要提供友好的人機(jī)交互界面。
整個(gè)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(kù)，所有數(shù)據(jù)在系統(tǒng)服務(wù)器上集中組織和管理，*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?dòng)態(tài)統(tǒng)一資源建模，滿足了協(xié)同工藝設(shè)計(jì)對(duì)制造資源多視圖的要求;其次mirmp對(duì)制造資源實(shí)行統(tǒng)一管理，解決了制造資源在各個(gè)信息化系統(tǒng)中不統(tǒng)一、二義性問(wèn)題，提高了協(xié)同工藝設(shè)計(jì)效率;同時(shí)mrimp通過(guò)mes、cps系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)制造資源信息，滿足協(xié)同工藝設(shè)計(jì)對(duì)制造資源實(shí)時(shí)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*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(duì)企業(yè)制造資源進(jìn)行統(tǒng)一管理，完成企業(yè)各個(gè)信息化系統(tǒng)對(duì)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(gòu)等信息及時(shí)更新到資源庫(kù)中。
capp系統(tǒng)要獲得準(zhǔn)確及時(shí)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(shí)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(shí)使用。cam 系統(tǒng)從capp獲得數(shù)控加工指令，如果制造資源無(wú)法使用，其再?gòu)膍rimp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(cè)工具信息，生成質(zhì)量檢測(cè)清單。這些都對(duì)制造資源有實(shí)時(shí)性要求，而這就需要下層制造執(zhí)行系統(tǒng)（mes）和過(guò)程控制系統(tǒng)（pcs）的協(xié)作。mes從資源平臺(tái)中獲得計(jì)劃部門傳來(lái)的各種計(jì)劃和資源清單，并細(xì)化生產(chǎn)計(jì)劃。反過(guò)來(lái) mes通過(guò)數(shù)據(jù)采集設(shè)備對(duì)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)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(guò)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(gè)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(guò)mes系統(tǒng)實(shí)時(shí)反饋給mrimp。制造資源信息在統(tǒng)一平臺(tái)和各個(gè)信息系統(tǒng)之間流程如圖2所示。
圖2 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(guò)程中，工藝設(shè)計(jì)是用到制造資源較為頻繁的一個(gè)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(kù)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(kù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并結(jié)合動(dòng)態(tài)資源決策庫(kù)，對(duì)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(shí)，系統(tǒng)可以通過(guò)選填工序名稱，自動(dòng)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(qǐng)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(duì)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(guò)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(huì)議等協(xié)同使能工具。在工藝設(shè)計(jì)結(jié)果保存時(shí)，capp系統(tǒng)自動(dòng)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3所示。
圖3 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(kāi)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(kāi)發(fā)。采用外部知識(shí)庫(kù)方式獲得資源平臺(tái)數(shù)據(jù)，資源信息可以由用戶動(dòng)態(tài)定制，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)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(yǔ)
在協(xié)同環(huán)境下保證企業(yè)資源信息在各個(gè)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(dòng)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(tái)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。