鋼絲繩CAPP集成系統(tǒng)的研究與開發(fā)

1、鋼絲繩CAPP集成系統(tǒng)的研究與開發(fā)         【引言】    現(xiàn)代企業(yè)所面臨的日益激烈的競爭，要求企業(yè)能快速響應(yīng)市場變化，提供高質(zhì)量、低成本、優(yōu)質(zhì)服務(wù)的產(chǎn)品。企業(yè)要想生存，就要不斷提高生產(chǎn)經(jīng)營>' target='_blank' class='infotextkey'>管理水平，不斷優(yōu)化生產(chǎn)經(jīng)營結(jié)構(gòu)。CIMS正是適應(yīng)這一情況，在計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)和制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算機(jī)及其軟件，將制造工廠的生產(chǎn)經(jīng)營活動所需的

2、各種分散的自動化系統(tǒng)有機(jī)集成起來，適合多品種、中小批量生產(chǎn)的總體高效益、高柔性的智能制造系統(tǒng)。CIMS的集成包括信息集成、物理集成和功能集成，CIMS的核心思想是通過信息集成、信息共享、信息協(xié)調(diào)獲得高效益、高效率、高自動化。CAPP在CIMS中占有非常重要的地位，其地位和作用主要體現(xiàn)在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造生產(chǎn)過程中，CAPP是連接產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品制造的橋梁，是企業(yè)生產(chǎn)信息的匯集處、發(fā)生處和處理處，也是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造和生產(chǎn)經(jīng)營>' target='_blank' class='infotextkey'>管理集成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由CAPP產(chǎn)生的工藝數(shù)據(jù)也是

3、產(chǎn)品數(shù)據(jù)的重要組成部分。因而，在CIMS的信息集成、過程集成和企業(yè)集成中，CAPP都起著不可替代的作用。    國家863/CIMS應(yīng)用示范工程“咸陽石油鋼管鋼繩廠CIMS應(yīng)用示范工程(XGCIMS)”的子課題“鋼絲繩CAPP集成系統(tǒng)（XGCAPP）”是咸鋼CIMS工程建設(shè)與全廠計(jì)算機(jī)信息化>' target='_blank' class='infotextkey'>管理的一個(gè)重要組成部分。該項(xiàng)目已于2000年10月18日由中國石油天然氣集團(tuán)公司CIMS行業(yè)專家組驗(yàn)收通過，專家組認(rèn)為XGCIMS的實(shí)施“

4、改變了企業(yè)原有的經(jīng)營模式；實(shí)現(xiàn)了以客戶需求為先導(dǎo)，以營銷>' target='_blank' class='infotextkey'>管理為龍頭，有效利用企業(yè)資源的經(jīng)營模式；同時(shí)該項(xiàng)目充分考慮了鋼絲繩混合式流程生產(chǎn)的特點(diǎn)，以生產(chǎn)優(yōu)化、降低成本為目標(biāo)，總體設(shè)計(jì)合理，系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)。鋼絲繩設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)分系統(tǒng)利用參數(shù)化智能設(shè)計(jì)方法代替了傳統(tǒng)手工設(shè)計(jì)，提高了設(shè)計(jì)效率和產(chǎn)品質(zhì)量?！?#160;   XGCAPP總的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)CAPP與CAD、MIS、CAQ、MAS等分系統(tǒng)的集成，建立鋼絲繩產(chǎn)品工程數(shù)據(jù)庫，支持工藝設(shè)計(jì)。以鋼

5、絲繩產(chǎn)品為對象，通過對產(chǎn)品制造工藝的計(jì)算機(jī)輔助處理，建立與CAD及CIMS其他分系統(tǒng)相互集成的CAPP子系統(tǒng)，縮短鋼絲繩產(chǎn)品的開發(fā)周期、提高開發(fā)能力和產(chǎn)品質(zhì)量，以適應(yīng)用戶對于產(chǎn)品多樣化、批量定制、交貨迅速的要求。     CAPP子系統(tǒng)在設(shè)計(jì)工藝時(shí)，采用以交互式為基礎(chǔ)、智能化的思路，充分利用設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和智慧，并利用計(jì)算機(jī)的快速檢索，選擇設(shè)計(jì)參數(shù)及設(shè)備、工裝等，提高設(shè)計(jì)效率，并可以在工藝知識庫的支持下實(shí)現(xiàn)部分工藝設(shè)計(jì)的自動化。同時(shí)利用典型工藝檢索功能可以快速檢索成熟的典型工藝并完成參數(shù)化自動修訂，設(shè)計(jì)鋼絲繩工藝。   &#

6、160;目前系統(tǒng)在企業(yè)運(yùn)行穩(wěn)定，大大提高了效率，增強(qiáng)了企業(yè)的競爭力。    1 鋼絲繩工藝設(shè)計(jì)的流程及特點(diǎn)    鋼絲繩是用多根制繩鋼絲（光面或鍍鋅的）經(jīng)過一定規(guī)則捻制而成。圖1表示了鋼絲繩的生產(chǎn)工藝流程，其工藝與一般產(chǎn)品相比，有工藝技術(shù)較為復(fù)雜、機(jī)械性能要求較高、生產(chǎn)>' target='_blank' class='infotextkey'>管理要求嚴(yán)格、工藝設(shè)計(jì)比較復(fù)雜等特點(diǎn)。其工藝具有混合式流程生產(chǎn)的特點(diǎn)。    2

7、 XGCAPP體系結(jié)構(gòu)    XGCAPP系統(tǒng)采用客戶服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)庫運(yùn)行于服務(wù)器，應(yīng)用程序運(yùn)行于客戶端，通過網(wǎng)絡(luò)及分布式數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)與其他子系統(tǒng)的信息集成。圖2是XGCAPP子系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。    1)操作系統(tǒng)層根據(jù)系統(tǒng)的要求，選用IBMRS/6000F50小型機(jī)作為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、群體服務(wù)器和企業(yè)內(nèi)部的INTRANET服務(wù)器，運(yùn)行OS/400操作系統(tǒng)。另外選配兩臺IBMNetfinity5000分別作為防火墻服務(wù)器、外部WWW服務(wù)器和其它應(yīng)用服務(wù)器，操作系統(tǒng)選用WindowsNT，防火墻選用IBMFirew

8、allforNT選件?？蛻舳瞬捎脀indows95/98操作系統(tǒng)。    2）分布式數(shù)據(jù)庫/網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)庫采用IBMDB2關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，應(yīng)用程序通過ODBC或BDE（borlanddatabaseengine）訪問數(shù)據(jù)庫；主干網(wǎng)絡(luò)選用交換式快速Ethernet，按其功能和安全性的指標(biāo)分別劃分為內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)。    3)開發(fā)工具層采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)設(shè)計(jì)，建立面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型。其模型建立采用RationalRose98，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)采用ERWIN3.0，軟件開發(fā)工具采用可視化開發(fā)工具Delphi5.0。  

9、;  4)功能層XGCAPP集成系統(tǒng)主要完成從半成品到鋼絲繩的工藝過程計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及從盤條到半成品工藝過程計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，生成指導(dǎo)鋼絲繩制造及半成品制造的工藝文件。它包括有CAD/CAPP接口模塊、工藝設(shè)計(jì)、工藝查詢、工藝>' target='_blank' class='infotextkey'>管理、工藝卡片>' target='_blank' class='infotextkey'>管理、CAPP/ERP接口模塊、應(yīng)用工具子模塊等。CAPP通過CAD/CAPP接口

10、數(shù)據(jù)庫直接讀取CAD的設(shè)計(jì)結(jié)果，在工藝知識庫、設(shè)備、工裝、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的支持下進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，并將設(shè)計(jì)結(jié)果保存到工藝規(guī)程庫，同時(shí)，自動生成BOM表及XGCIMS其他分系統(tǒng)所要使用的工藝信息。         3 XGCAPP集成化設(shè)計(jì)    XGCIMS由經(jīng)營>' target='_blank' class='infotextkey'>管理(MIS)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)(CAD)、工藝設(shè)計(jì)（CAPP）、鋼絲繩分廠制造自動化(

11、MAS)、產(chǎn)品質(zhì)量>' target='_blank' class='infotextkey'>管理( CAQ)、成本核算（ABCM）六個(gè)分系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫兩個(gè)支撐分系統(tǒng)組成。綜合分析XGCIMS各分系統(tǒng)之間的信息傳遞，CAPP與XGCIMS各分系統(tǒng)之間都有信息集成需求，可用圖3表示。本文將MIS、CAQ、MAS等系統(tǒng)也統(tǒng)稱為ERP。    3.1CAD/CAPP的信息集成    根據(jù)XGCIMS整個(gè)系統(tǒng)對CAD/CAPP的集成要求，考慮到鋼絲繩工藝的特點(diǎn)，CA

12、D/CAPP的集成采用專用數(shù)據(jù)庫接口的方式，即CAD設(shè)計(jì)的產(chǎn)品信息，按照CAPP的要求存入接口數(shù)據(jù)庫，CAPP直接讀取設(shè)計(jì)信息，進(jìn)行工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)CAD/CAPP無縫集成，如圖4。    3.2CAPP/ERP的集成    CAPP/ERP的集成極其重要，CAPP要從MIS讀取設(shè)計(jì)任務(wù)，進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，自動匯總生成BOM表。CAPP向MIS分系統(tǒng)提供產(chǎn)品、工藝等信息用于銷售、查詢等；MIS根據(jù)BOM表制訂物料需求計(jì)劃；CAPP向MAS分系統(tǒng)提供產(chǎn)品、工藝等信息用于制定生產(chǎn)計(jì)劃、作業(yè)計(jì)劃和進(jìn)行能力需求分析調(diào)整等；C

13、APP向CAQ分系統(tǒng)提供產(chǎn)品、工藝等信息用于制定質(zhì)量計(jì)劃、進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量跟蹤和分析等。其中最關(guān)鍵的技術(shù)是BOM表的自動生成和ERP所需工藝信息的生成。         4 XGCAPP智能化設(shè)計(jì)    4.1拉絲工藝設(shè)計(jì)的自動決策    制繩鋼絲的質(zhì)量對于鋼絲繩的質(zhì)量而言至關(guān)重要，一旦出現(xiàn)鋼絲繩中的斷絲現(xiàn)象，整個(gè)鋼絲繩將報(bào)廢，因此，制定拉絲工藝是鋼絲繩工藝設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作，其主要任務(wù)是根據(jù)制繩絲的強(qiáng)度、韌性要求及直徑，經(jīng)強(qiáng)度

14、計(jì)算確定線坯的材料、規(guī)格；制定鋼絲拉拔過程（確定壓縮比、拉拔道次、各道次直徑等），實(shí)踐證明，采取合適的總壓縮比，并采用多道次的拉拔方式（鋼絲連續(xù)拉拔方式）是提高生產(chǎn)率、提高質(zhì)量的有效措施。而制定鋼絲連續(xù)拉拔工藝又是制定拉絲工藝的重點(diǎn)和難點(diǎn)，能否保證最終鋼絲繩的破斷拉力和拆股鋼絲的最小抗拉強(qiáng)度，關(guān)鍵是鋼絲連續(xù)拉拔工藝設(shè)計(jì)的是否合理。XGCAPP中設(shè)計(jì)開發(fā)了拉絲工序自動設(shè)計(jì)模塊及鋼絲連續(xù)拉拔自動設(shè)計(jì)模塊，具有大水箱、小水箱、第一道壓縮比最大、第二道壓縮比最大等拉拔模式供用戶選擇。    4.2CAD/CAPP集成接口的自動化處理  

15、60; 工藝設(shè)計(jì)中，新建工藝、新增拉絲、捻股、合繩工序時(shí)，系統(tǒng)自動從CAD/CAPP接口數(shù)據(jù)庫讀取相應(yīng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息，從而實(shí)現(xiàn)CAD/CAPP的無縫集成。    4.3運(yùn)用工藝知識庫,提高設(shè)計(jì)效率    將一些常用的工藝設(shè)計(jì)參數(shù)存入工藝知識數(shù)據(jù)庫，設(shè)計(jì)時(shí)通過查詢知識庫提高設(shè)計(jì)效率，提高系統(tǒng)的自動化程度。工藝知識庫有：拉絲工藝規(guī)程；拉絲工藝壓縮率推薦表；熱處理半成品絲強(qiáng)度對照表；物料編碼對照表；API強(qiáng)度對照表；熱處理參數(shù)表等。    4.4自動生成物料編碼 

16、;   物料編碼是XGCIMS各個(gè)子系統(tǒng)聯(lián)系的關(guān)鍵信息，每個(gè)物料（包括從原材料到成品的各個(gè)不同階段），都有一個(gè)唯一的物料編碼，由于產(chǎn)品種類繁多，將每種將要用到的物料的編碼都事先編好存入數(shù)據(jù)庫，不現(xiàn)實(shí)也不必要，可以在需要時(shí)由系統(tǒng)自動生成。    4.5自動生成BOM表    BOM表是CAPP和MIS、ABCM、MAS、CAQ等子系統(tǒng)的重要接口，MIS根據(jù)BOM表分解出物料需求計(jì)劃，ABCM子系統(tǒng)根據(jù)BOM表進(jìn)行成本核算，從而在計(jì)劃、調(diào)度、排產(chǎn)的過程中逐步實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。BOM表的>&#

17、39; target='_blank' class='infotextkey'>管理是CAPP子系統(tǒng)的一個(gè)難點(diǎn)，要求在設(shè)計(jì)工藝的同時(shí)能夠自動匯總物料需求情況，自動生成BOM表，并使BOM表與工藝設(shè)計(jì)相一致。    5 充分利用鋼絲繩典型工藝，采用參數(shù)化自動修訂方法設(shè)計(jì)工藝    對于相同結(jié)構(gòu)的鋼絲繩，長度或數(shù)量不同時(shí)，其配絲、工藝設(shè)計(jì)方法均相同，BOM表也相同，只是相關(guān)的一些數(shù)值不同（如重量、單根繩長、股長、絲長、工裝數(shù)量等），XGCAPP系統(tǒng)建立了典型工藝庫，對于常規(guī)結(jié)構(gòu)的鋼

18、絲繩，將經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)的成熟的工藝存入典型工藝庫，當(dāng)設(shè)計(jì)工藝時(shí)，在典型工藝庫中自動查找相似結(jié)構(gòu)鋼絲繩的工藝，并自動修改部分參數(shù)，即可完成鋼絲繩工藝設(shè)計(jì)，大大提高了工藝設(shè)計(jì)的效率，使工藝設(shè)計(jì)更加規(guī)范化。    參考文獻(xiàn)    1嚴(yán)新民.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng).西北工業(yè)大學(xué)出版社,1999.3    2孫文煥，張鐵昌，黃乃康,等.機(jī)械CAD/CAM技術(shù)概論.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1996    3張振明.“面向產(chǎn)品的CAPP集成化、智能化、工程化技術(shù)基礎(chǔ)”.西北工業(yè)大學(xué)博士論文，1999.6    4陳禹六等，計(jì)算機(jī)集成制造（CIM）系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)施方法論.清華大學(xué)出版社，1996.4    5張振明、桓永興、孫志勇等.“面向產(chǎn)品的CAPP研究與實(shí)現(xiàn)”，CIMSChina9