企業(yè)管理CAPP第章發(fā)展

1、PAGE PAGE 8 CAAPP技技術(shù)研究究的發(fā)展展現(xiàn)狀隨著CAAPP技技術(shù)的逐逐漸成熟熟，CAAPP的的效益已已在生產(chǎn)產(chǎn)中得到到證實(shí)，從而促促使其蓬蓬勃發(fā)展展，在國(guó)國(guó)內(nèi)外均均有不少少CAPPP系統(tǒng)統(tǒng)問(wèn)世并并投入使使用。同同時(shí)又由由于柔性性制造系系統(tǒng)（FFMS）、計(jì)算算機(jī)集成成制造系系統(tǒng)（CCIMSS）、智智能制造造系統(tǒng)（Inttellligeent Mannufaactuurinng SSysttem ,IMMS）、并行工工程（CConccurrrentt Ennginneerringg ,CCE）和和虛擬制制造系統(tǒng)統(tǒng)（Viirtuual Mannufaactuurinng SSystte

2、m ,VMMS）等等許多新新思想、新概念念、新方方法的提提出與發(fā)發(fā)展，CCAPPP正朝著著集成化化、智能能化、網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化、工具化化、實(shí)用用化和多多功能化化的方向向發(fā)展。在設(shè)計(jì)計(jì)技術(shù)上上采用分分布式和和面向?qū)?duì)象技術(shù)術(shù)。8.1 集成化化計(jì)算機(jī)輔輔助設(shè)計(jì)計(jì)（CAAD）、計(jì)算機(jī)機(jī)輔助工工藝過(guò)程程設(shè)計(jì)（CAPPP）和和計(jì)算機(jī)機(jī)輔助制制造（CCAM）之間的的集成是是計(jì)算機(jī)機(jī)集成制制造系統(tǒng)統(tǒng)（CIIMS）的信息息集成主主體和關(guān)關(guān)鍵技術(shù)術(shù)。在CCIMSS中，CAAD是CAPPP的輸輸入，其其注意力力主要是是在機(jī)械械零件的的設(shè)計(jì)上上，因此此涉及機(jī)機(jī)械零件件的繪圖圖及幾何何造型。它的輸輸出主要要是零件件的幾何何信

3、息（圖形、尺寸、公差）和加工工工藝信信息（材材料、熱熱處理、批量等等）。CCAPPP是利用用計(jì)算機(jī)機(jī)來(lái)制定定零件的的加工工工藝過(guò)程程，把毛毛坯加工工成圖紙紙上所要要求的零零件。它它的輸入入是零件件信息，有兩種種情況，一是由由CADD系統(tǒng)直直接輸入入；二是是根據(jù)零零件圖通通過(guò)人機(jī)機(jī)交互輸輸入。前前者顯然然易于實(shí)實(shí)現(xiàn)信息息和功能能的集成成。它的的輸出是是零件的的工藝過(guò)過(guò)程和工工序內(nèi)容容。CAAM從廣廣義來(lái)說(shuō)說(shuō)，是通通過(guò)一個(gè)個(gè)計(jì)算機(jī)機(jī)分級(jí)結(jié)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)來(lái)控制制、管理理和監(jiān)測(cè)測(cè)制造過(guò)過(guò)程各個(gè)個(gè)階段的的工作。它包括括生產(chǎn)管管理與控控制、工工程分析析與設(shè)計(jì)計(jì)、財(cái)會(huì)會(huì)與供銷銷等方面面。在集集成制造造系統(tǒng)中中（

4、從狹狹義來(lái)說(shuō)說(shuō)），主主要指數(shù)數(shù)控加工工，它的的輸入是是零件的的工藝過(guò)過(guò)程和工工序內(nèi)容容，其輸輸出是刀刀位文件件和數(shù)控控加工程程序。刀刀位文件件表示了了刀具運(yùn)運(yùn)動(dòng)軌跡跡，與夾夾具、工工件在一一起可進(jìn)進(jìn)行加工工過(guò)程仿仿真以防防運(yùn)動(dòng)干干涉。同同時(shí)它又又是編制制數(shù)控加加工程序序的根據(jù)據(jù)，刀位位文件通通過(guò)后置置處理便便可獲得得某數(shù)控控機(jī)床的的數(shù)控加加工程序序。圖81 CAD、CAPP、CAM三者的集成關(guān)系工藝過(guò)程程設(shè)計(jì)是是設(shè)計(jì)與與制造之之間的橋橋梁，設(shè)設(shè)計(jì)信息息只有通通過(guò)工藝藝過(guò)程設(shè)設(shè)計(jì)才能能形成制制造信息息，因此此，在集集成制造造系統(tǒng)中中，自動(dòng)動(dòng)化的工工藝過(guò)程程設(shè)計(jì)是是一個(gè)關(guān)關(guān)鍵環(huán)節(jié)節(jié)，占有有很重要要

5、的地位位。圖881是采采用IDDEF00方法繪繪制的CCAD、CAPPP、CAMM之間的的集成關(guān)關(guān)系。811CADD、CAPPP與CAMM之間的的集成過(guò)過(guò)程CAD、CAPPP與CAMM之間的的集成過(guò)過(guò)程可以以分為以以下兩個(gè)個(gè)部分：（1）CCAD與與CAPPP之間的的集成在計(jì)算機(jī)機(jī)輔助設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)，其輸出出主要是是零件的的幾何信信息，缺缺少工藝藝信息，這是由由于傳統(tǒng)統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)和工藝藝的分工工，設(shè)計(jì)計(jì)人員不不熟悉工工藝而造造成的，從而使使在進(jìn)行行工藝過(guò)過(guò)程設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)，CCAPPP系統(tǒng)由由于缺少少工藝信信息而不不能進(jìn)行行。另一一方面，由于CCAD和和CAPPP系統(tǒng)統(tǒng)分別由由不同的的人員開開發(fā)，使使用了不不

6、同的零零件描述述方式和和不同的的數(shù)據(jù)結(jié)結(jié)構(gòu)，從從而使CCAD系系統(tǒng)的輸輸出信息息的數(shù)據(jù)據(jù)內(nèi)涵和和格式不不能被CCAPPP系統(tǒng)所所接受。以上兩兩點(diǎn)造成成了CAAD和CAPPP系統(tǒng)統(tǒng)集成的的困難，至今未未能很好好的解決決，成為為集成的的關(guān)鍵技技術(shù)問(wèn)題題。（2）CCAPPP和CAMM之間的的集成由于CAAPP和和CAM都是是制造工工藝方面面的問(wèn)題題，信息息上易于于集成；同時(shí)兩兩者大多多是由工工藝技術(shù)術(shù)人員開開發(fā)的，數(shù)據(jù)內(nèi)內(nèi)涵和格格式易于于統(tǒng)一，因此兩兩者之間間的集成成易于解解決。812 CCAD、CAPPP與CAMM之間的的集成途途徑（1）采采用統(tǒng)一一數(shù)據(jù)交交換標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)進(jìn)行相相互間的的直接交交換初始圖

7、形形交換規(guī)規(guī)范（IInittiall Grraphhicss Exxchaangee SSpeccifiicattionn，IIGESS）是美美國(guó)制定定的中性性格式數(shù)數(shù)據(jù)交換換標(biāo)準(zhǔn)，可以用用它來(lái)進(jìn)進(jìn)行集成成，但由由于它主主要是傳傳輸幾何何圖形及及其尺寸寸標(biāo)注，即幾何何信息，缺少工工藝信息息，因此此不能滿滿足集成成要求。解決的的辦法是是在計(jì)算算機(jī)輔助助設(shè)計(jì)中中，自行行開發(fā)符符合IGGES的的工藝信信息，提提供給計(jì)計(jì)算機(jī)輔輔助工藝藝過(guò)程設(shè)設(shè)計(jì)進(jìn)行行集成，這是一一種可行行方法，早期的的信息集集成有所所采用。產(chǎn)品模型型數(shù)據(jù)交交換標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)（Sttanddardd foor tthe Excchannge

8、of Prooducct MModeel DDataa ，SSTEPP）是近近年來(lái)由由國(guó)際標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化組組織ISSO制定定的一個(gè)個(gè)比較理理想的國(guó)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，現(xiàn)正正在進(jìn)一一步開發(fā)發(fā)中，它它采用應(yīng)應(yīng)用層（信息結(jié)結(jié)構(gòu)）、邏輯層層（數(shù)據(jù)據(jù)結(jié)構(gòu)）、物理理層（數(shù)數(shù)據(jù)格式式）三級(jí)級(jí)模式，定義了了EXPPRESSS語(yǔ)言言作為描描述產(chǎn)品品數(shù)據(jù)的的工具；它包含含了幾何何信息、制造信信息、檢檢測(cè)和商商務(wù)信息息等，在在當(dāng)前的的集成制制造系統(tǒng)統(tǒng)中已廣廣泛采用用。它不不僅使所所有的集集成環(huán)節(jié)節(jié)均有統(tǒng)統(tǒng)一的數(shù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，而且且在進(jìn)行行計(jì)算機(jī)機(jī)輔助設(shè)設(shè)計(jì)中，可輸出出幾何信信息和工工藝信息息，解決決了計(jì)算算機(jī)輔助助設(shè)計(jì)與與工藝過(guò)過(guò)

9、程設(shè)計(jì)計(jì)之間的的信息集集成問(wèn)題題。采用用統(tǒng)一的的產(chǎn)品模模型數(shù)據(jù)據(jù)交換標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)是解解決信息息集成的的根本出出路。（2）采采用數(shù)據(jù)據(jù)格式變變換模塊塊來(lái)進(jìn)行行相互間間的數(shù)據(jù)據(jù)交換在兩個(gè)集集成環(huán)節(jié)節(jié)之間，開發(fā)一一個(gè)數(shù)據(jù)據(jù)格式變變換模塊塊，并通通過(guò)它進(jìn)進(jìn)行數(shù)據(jù)據(jù)交換。例如：在計(jì)算算機(jī)輔助助設(shè)計(jì)之之后，開開發(fā)一個(gè)個(gè)后置處處理模塊塊或在計(jì)計(jì)算機(jī)輔輔助工藝藝過(guò)程設(shè)設(shè)計(jì)之前前，開發(fā)發(fā)一個(gè)前前置處理理模塊，進(jìn)行相相互間的的數(shù)據(jù)格格式變換換，其關(guān)關(guān)鍵問(wèn)題題是，數(shù)數(shù)據(jù)不得得丟失和和失真。這一辦辦法是可可行的但但比較麻麻煩，不不盡理想想。上述兩種種辦法的的數(shù)據(jù)交交換情況況如圖882所示示。813 基基于STTEP 的CA

10、DD /CCAPPP 集成成系統(tǒng)的的研究與與實(shí)現(xiàn)（1）系系統(tǒng)集成成的設(shè)計(jì)計(jì)思想和和設(shè)計(jì)方方案目前,大大多數(shù)的的CADD 軟件件都支持持STEEP ,IGEES 和和DXFF 等標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換換格式。由于DDXF 格式主要支支持二維維圖形的的轉(zhuǎn)換；IGEES 格格式雖然然支持三三維圖形形信息轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換，但不支支持產(chǎn)品品開發(fā)的的后繼過(guò)過(guò)程設(shè)計(jì)計(jì)。故采采用CAAD軟件件普遍支支持的SSTEPP 標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，通過(guò)提提取STTEP 中性文文件中數(shù)數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)實(shí)現(xiàn)集成成（a）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)交換 （b）基于數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)交換圖82 集成環(huán)節(jié)之間的數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的的信息傳傳輸和共共享。CAD/ CAAPP 集成系系統(tǒng)的總總體設(shè)計(jì)

11、計(jì)思想是是: 將STEEP 格格式的零零件模型型文件作作為特征征自動(dòng)識(shí)識(shí)別系統(tǒng)統(tǒng)的輸入入文件,經(jīng)識(shí)別別處理后后,從中提提取有關(guān)關(guān)的幾何何形狀、技術(shù)精精度等特特征,同時(shí)通通過(guò)人機(jī)機(jī)交互方方式,補(bǔ)充輸輸入該模模塊文件件中沒有有且后繼繼系統(tǒng)又又需要的的某些加加工工藝藝信息,從而生生成完整整而中性性的零件件定義數(shù)數(shù)據(jù);最后運(yùn)運(yùn)用一系系列的映映射規(guī)則則和知識(shí)識(shí),將這種種中性結(jié)結(jié)構(gòu)的零零件定義義數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成CCAPPP 系統(tǒng)統(tǒng)所需的的零件制制造特征征模型。為充分利利用現(xiàn)有有的系統(tǒng)統(tǒng)資源,CADD/CAAPP 集成方方案是基基于CAAD 系系統(tǒng)實(shí)體體造型來(lái)來(lái)開發(fā)的的特征識(shí)識(shí)別和提提取系統(tǒng)統(tǒng)。集成成系統(tǒng)總總體

12、結(jié)構(gòu)構(gòu)如圖88-3所所示。圖8-3集成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（2）CCAD-CAPPP 接接口CAD- CAAPP 接口主主要由特特征識(shí)別別模塊、特征映映射模塊塊和工藝藝信息補(bǔ)補(bǔ)充模塊塊組成。特征識(shí)識(shí)別模塊塊將STTEP 中性文文件中的的零件信信息進(jìn)行行預(yù)處理理和規(guī)則則匹配,產(chǎn)生相相應(yīng)的設(shè)設(shè)計(jì)特征征;零件件信息補(bǔ)補(bǔ)充模塊塊用于添添加轉(zhuǎn)換換文件中中所缺的的工藝特特征信息息;特征征信息模模塊把完完整的零零件設(shè)計(jì)計(jì)特征映映射為CCAPPP 專家家系統(tǒng)所所需要的的制造特特征,其其組成結(jié)結(jié)構(gòu)如圖圖8-44 所示示。圖8-4CAD-CAPP 接口的組成結(jié)構(gòu)（3) STEEP 信信息集成成文件STEPP 是國(guó)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)化

13、組織織ISOO 正在在組織開開發(fā)制定定的產(chǎn)品品數(shù)據(jù)表表達(dá)與交交換標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn),因其規(guī)規(guī)范的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)體系系,無(wú)二義義性的形形式化表表達(dá)和嚴(yán)嚴(yán)格一致致性要求求的實(shí)現(xiàn)現(xiàn)方法,為CIMMS 中中的數(shù)據(jù)據(jù)交換和和信息集集成提供供一種中中性表達(dá)達(dá)機(jī)制,可用于于描述整整個(gè)生命命周期中中的產(chǎn)品品數(shù)據(jù)。STEPP 中性性文件與與具體的的CADD 系統(tǒng)統(tǒng)無(wú)關(guān),它可以以直接用用于表達(dá)達(dá)CADD 系統(tǒng)統(tǒng)生成的的零件模模型信息息,其文件件結(jié)構(gòu)由由WSNN 句法法定義。STEEP 文文件由IISO-103303-21 開始,EEND-ISOO- 1003033- 211 結(jié)束束,按其數(shù)數(shù)據(jù)功能能分為頭頭段和數(shù)數(shù)據(jù)段,每段則則可能

14、包包括一個(gè)個(gè)或多個(gè)個(gè)實(shí)體。頭段主主要提供供有關(guān)文文件的描描述信息息,數(shù)據(jù)段段主要包包含一系系列描述述零件信信息實(shí)體體,各實(shí)體體的格式式可歸納納為:# 標(biāo)識(shí)識(shí)數(shù)字= 關(guān)鍵鍵字( ID , , , , )其中,標(biāo)標(biāo)識(shí)數(shù)字字為不超超過(guò)9 位的整整數(shù)；關(guān)鍵字字在模型型描述語(yǔ)語(yǔ)言EXXPREESS 中定義義；屬性可可以是一一種簡(jiǎn)單單的數(shù)值值，或是一一個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)模型的的數(shù)據(jù)，或是一一個(gè)嵌入入式的實(shí)實(shí)體。下下列為由由Sollidwworkks 220000 生成成的“用于描描述一個(gè)個(gè)XOZZ 平面面上以(0 ,0 ,0) 為圓心心,30 mm為為半徑的的圓沿YY 軸拉拉伸800 mmm的圓柱柱體”的部分分ST

15、EEP 文文件。# 277 = CIRRCL E(NONNE, # 288 ,330. 0000) ;# 288 = AXIIS2 _ PPLACCEMEEN TT_ 33D (NONNE,# 29 , # 300 , # 331) ;# 299 = CARRTESSIANN _ POIIN TT (NONNE, ( 0.0000 ,00. 0000 ,0. 0000) ) ;# 300 = DIRRECTTIONN (NONNE, (0. 0000 ,00. 0000 ,1. 0000) ) ;# 311 = DIRRETCCTIOON , (NONNE, (1. 0000 , 0.0000

16、 ,0. 0000) ) ;# 411 = CYLL INNDRCCAL _ SSURFFACEE (NONNE,# 42 ,300. 0000) ;# 422 = AXIIS2 _ PPLACCEMEEN TT_ 33D (NONNE,# 43 , # 444 , # 445) ;# 433 = CARRTESSIANN _ POIIN TT (NONNE, ( 0.0000 ,880. 0000 ,00. 0000) ) ;（4）特特征定義義和造型型特征是一一組與零零件描述述相關(guān)的的信息集集合。零零件的特特征描述述是其設(shè)設(shè)計(jì)和制制造等方方面的信信息。用用特征描描述的產(chǎn)產(chǎn)品信息息模型具具有形

17、態(tài)態(tài)、材料料、功能能、規(guī)則則和約束束等內(nèi)容容,并且是是能量化化的,一個(gè)零零件包括括多個(gè)特特征,零件的的創(chuàng)建過(guò)過(guò)程就是是其特征征的生成成和造型型過(guò)程。在經(jīng)分析析零件特特征關(guān)系系的基礎(chǔ)礎(chǔ)上,可將零零件特征征分為設(shè)設(shè)計(jì)特征征和制造造特征,設(shè)計(jì)特特征又分分為3 大類,如圖8-5所示示。圖8-5 設(shè)計(jì)特征分類其中幾何何形狀特特征是最最重要及及最基礎(chǔ)礎(chǔ)的特征征,它常常常也是其其它特征征的載體體。為了了減少特特征造型型映射過(guò)過(guò)程的困困難,可將形形狀特征征分類為為主要特特征和輔輔助特征征,主要特特征用于于構(gòu)造零零件的基基本形體體,輔助特特征附在在主特征征上,也可以以附在另另一輔助助特征上上。在零件特特征信息息

18、描述上上,主要以以回轉(zhuǎn)類類零件為為例來(lái)研研究CAAD/ CAPPP 集集成中零零件特征征的識(shí)別別和提取取,采用面面向?qū)ο笙缶幊趟妓枷胫蓄愵惖母拍钅?即將特特征分別別抽象為為類或類類的屬性性。如定定義圓柱柱類(CCyliindeer)時(shí)時(shí),以它相相應(yīng)的形形狀公差差特征、位置公公差特征征和粗糙糙度等作作為該類類的屬性性來(lái)記錄錄,而Cyllindder 類又是是從主要要特征(MaiinFeeatuure) 繼承承而來(lái),如下所所述。Classs CCyliindeer : puubliic MMainnFeaaturrepubblicc :charr CyylinnderrNumm ,CCyliind

19、eerNaame : / / 圓柱體體名稱和和編號(hào)doubble CyllindderDDiammeteer , DiiamUUppeer , DiiamLLoweer ; / / 直直徑及偏偏差doubble Cyllindder Higgh , HiighUUppeer , HiighLLoweer ; / / 高高度及偏偏差doubble PossitiionXX , PossitiionYY, PPOsiitioonZ; / /定位位點(diǎn)坐標(biāo)標(biāo)doubble VecctorrX ,Vecctorr Y,VecctorrZ; / / 方向向矢量doubble CyllindderRRa ,

20、Cyllindder IT ; / / 公差及及等級(jí)Privvatee : Prottectted : ；此方法適適用于其其它類零零件(如箱體體類、板板類等) 。描描述時(shí),只需將將所定義義的各個(gè)個(gè)類實(shí)例例化就可可。用這這種描述述方法可可以很容容易地把把特征的的幾何/ 拓?fù)鋼?、管理理和技術(shù)術(shù)精度信信息集合合在一起起,使特征征對(duì)象不不僅具備備特征的的屬性,還包括括一組對(duì)對(duì)特征屬屬性的操操作方法法。（5）特特征識(shí)別別與特征映映射在STEEP 中中性文件件中,實(shí)體與與零件特特征并不不完全是是一一對(duì)對(duì)應(yīng)的,系統(tǒng)要要獲得零零件的特特征信息息,就必須須識(shí)別并并提取出出各個(gè)實(shí)實(shí)體的各各種數(shù)據(jù)據(jù)信息。特征識(shí)識(shí)別

21、的基基本流程程如圖88-6所所示。圖8-6 特征識(shí)別的基本流程系統(tǒng)遍歷歷STEEP 中中性文件件,得到各各段實(shí)體體實(shí)例的的總數(shù),以確定定循環(huán)次次數(shù)。借借助于循循環(huán),系統(tǒng)通通過(guò)函數(shù)數(shù)gett Enntitty ()又可可分別提提取出頭頭段和數(shù)數(shù)據(jù)段中中各個(gè)實(shí)實(shí)體實(shí)例例的相關(guān)關(guān)數(shù)據(jù),及根據(jù)據(jù)所輸入入的實(shí)體體實(shí)例名名查詢數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)中中的實(shí)體體關(guān)鍵字字表,并檢索索出該實(shí)實(shí)體實(shí)例例對(duì)應(yīng)的的實(shí)體類類型名。隨后系系統(tǒng)調(diào)用用相應(yīng)的的構(gòu)造函函數(shù)來(lái)為為該實(shí)體體實(shí)例建建立實(shí)體體節(jié)點(diǎn),同時(shí)獲獲得其各各項(xiàng)屬性性值,對(duì)所得得到的各各個(gè)實(shí)體體節(jié)點(diǎn)進(jìn)進(jìn)行分類類、拓?fù)鋼潢P(guān)系分分析、重重新定義義起始和和終止?fàn)顮顟B(tài)等處處理,并對(duì)分分

22、類后的的實(shí)體節(jié)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行行排序,存入數(shù)數(shù)據(jù)鏈表表,把靜態(tài)態(tài)的幾何何信息置置換成易易于處理理的動(dòng)態(tài)態(tài)實(shí)體鏈鏈表。例例如,前述的的STEEP 文文件經(jīng)識(shí)識(shí)別后,就可以以用以下下語(yǔ)句得得到一個(gè)個(gè)Cyllindder 類的對(duì)對(duì)象MyyCyllindder 。Cyliindeer MMyCyylinnderr :/ / 創(chuàng)建Cyylinnderr 對(duì)象象MyCyylinnderr . CyllindderDDiammeteer = 400 ;MyCyylinnderr . Cyllindder Higgh = 500 ;MyCyylinnderr . PossitiionXX = 0 ;MyCyylinn

23、derr . PossitiionYY= 00 ;由于STTEP 中性文文件處在在不斷發(fā)發(fā)展完善善之中,各CADD 軟件件廠商僅僅僅支持持某些特特定的應(yīng)應(yīng)用協(xié)議議或他們們的子集集;而且支支持級(jí)別別和一致致性檢驗(yàn)驗(yàn)也各不不相同,故目前前基于SSTEPP 的集集成并不不能完全全滿足CCAD/ CAAPP 信息傳傳遞的所所有需求求,還必須須提供另另外的補(bǔ)補(bǔ)充輸入入模塊,用于補(bǔ)補(bǔ)充轉(zhuǎn)換換文件中中所缺的的工藝信信息,如材料料特征、管理特特征和毛毛坯種類類等,直至最最終得到到完整和和中性的的零件設(shè)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)據(jù)模型。為實(shí)現(xiàn)與與CAPPP 系系統(tǒng)的接接口,必須將將設(shè)計(jì)特特征信息息映射為為CAPPP 專專家系統(tǒng)統(tǒng)

24、所需要要的制造造特征。常用的的特征映映射方法法有:直接映映射、共共軛映射射、投影影映射和和組合映映射等。映射形形式有:一對(duì)一一、一對(duì)對(duì)多、多多對(duì)一和和多對(duì)多多。管理理特征和和技術(shù)精精度特征征等一般般只存在在唯一對(duì)對(duì)應(yīng)關(guān)系系(直接映映射) ,而形形狀特征征映射往往往存在在多種映映射關(guān)系系。系統(tǒng)統(tǒng)的特征征映射靠靠一種映映射都不不能完全全解決問(wèn)問(wèn)題,必須綜綜合使用用多種方方法才能能奏效,本例的的圓柱體體映射是是以機(jī)床床及刀具具和工件件的相對(duì)對(duì)運(yùn)動(dòng)而而形成的的成形面面來(lái)定義義制造特特征,系統(tǒng)將將在相應(yīng)應(yīng)映射規(guī)規(guī)則和方方法的支支持下實(shí)實(shí)現(xiàn)特征征映射,并將映映射的最最終結(jié)果果建立起起零件完完整的制制造特征

25、征模型,供后續(xù)續(xù)的CAAPP 專將在在相應(yīng)映映射規(guī)則則和方法法的支持持下實(shí)現(xiàn)現(xiàn)特征映映射,并將映映射的最最終結(jié)果果建立起起零件完完整的制制造特征征模型,供后續(xù)續(xù)的CAAPP 專家系系統(tǒng)使用用。814 與生生產(chǎn)調(diào)度度控制系系統(tǒng)的集集成與動(dòng)動(dòng)態(tài)CAAPP（1）CCAPPP與PPPC的集集成在CIMMS中，CAPPP系統(tǒng)統(tǒng)除了與與CADD和CAMM系統(tǒng)集集成以外外，還應(yīng)應(yīng)與制造造自動(dòng)化化系統(tǒng)（MASS）、管管理信息息系統(tǒng)（MISS）、質(zhì)質(zhì)量檢測(cè)測(cè)與控制制系統(tǒng)（CAQQ）以及及生產(chǎn)調(diào)調(diào)度控制制系統(tǒng)（Prooducct PPlannninng aang ConntroolSyysteem，PPCC）等集

26、集成，這這種集成成已不是是普通意意義上的的集成，而是統(tǒng)統(tǒng)一在工工程數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)上的的集成。另外CCAPPP不只是是針對(duì)單單個(gè)的零零件或相相互孤立立的若干干零件而而言，而而是要針針對(duì)整個(gè)個(gè)制造系系統(tǒng)中的的大量零零件、部部件、甚甚至整個(gè)個(gè)產(chǎn)品的的制造與與裝配的的CAPPP等。面向并并行工程程的，在在CIMMS環(huán)境境下的CCAPPP系統(tǒng)與與其它系系統(tǒng)的的的信息流流如圖113所示示。CAPPP和PPCC是生產(chǎn)產(chǎn)控制和和管理中中兩項(xiàng)重重要的工工作。它它們都是是為了更更好的完完成生產(chǎn)產(chǎn)任務(wù)，所以在在時(shí)序上上是并行行的：即即在考慮慮通過(guò)工工藝設(shè)計(jì)計(jì)將產(chǎn)品品設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為一一系列加加工指令令的同時(shí)時(shí)，還要要考慮編編

27、制生產(chǎn)產(chǎn)調(diào)度計(jì)計(jì)劃。但但由于兩兩種工作作的直接接目標(biāo)不不僅相同同，CAAPP強(qiáng)強(qiáng)調(diào)保證證加工質(zhì)質(zhì)量，而而PPCC則強(qiáng)調(diào)調(diào)合理安安排加工工時(shí)間和和加工設(shè)設(shè)備，所所以這兩兩項(xiàng)工作作往往彼彼此脫節(jié)節(jié)。無(wú)論論是系統(tǒng)統(tǒng)的功能能設(shè)計(jì)上上，還是是兩種系系統(tǒng)數(shù)據(jù)據(jù)結(jié)構(gòu)上上都存在在著不匹匹配，其其原因如如下：1）功能能不匹配配目前，機(jī)機(jī)械加工工CAPPP系統(tǒng)統(tǒng)可以設(shè)設(shè)計(jì)出加加工一個(gè)個(gè)零件所所需要的的步驟和和加工參參數(shù)，這這些步驟驟和加工工參數(shù)構(gòu)構(gòu)成一套套完整的的工藝過(guò)過(guò)程，它它由一系系列固定定順序的的工序及及所需的的生產(chǎn)資資源組成成。設(shè)計(jì)計(jì)者為了了優(yōu)化工工藝過(guò)程程，在設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)總總是選擇擇最佳的的機(jī)床和和切削刀刀

28、具，而而沒有考考慮機(jī)床床的負(fù)荷荷率和備備用資源源。由于于多套工工藝過(guò)程程都選用用相同的的機(jī)床，造成生生產(chǎn)資源源的暫時(shí)時(shí)短缺，加工過(guò)過(guò)程受阻阻，這是是常見的的瓶頸現(xiàn)現(xiàn)象。因因?yàn)橘Y源源數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)是固定定的，不不會(huì)根據(jù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)資資源使用用情況進(jìn)進(jìn)行變更更，這就就使得原原來(lái)設(shè)計(jì)計(jì)的最佳佳工藝方方案，反反而變成成影響生生產(chǎn)正常常進(jìn)行的的工藝方方案。CAPPP系統(tǒng)往往往只注注意單個(gè)個(gè)零件的的加工工工藝，而而PPCC系統(tǒng)則則需處理理在一個(gè)個(gè)加工系系統(tǒng)中多多個(gè)零件件甚至多多個(gè)產(chǎn)品品的加工工問(wèn)題。PPCC系統(tǒng)需需要掌握握整個(gè)加加工系統(tǒng)統(tǒng)的全面面情況，因此需需要了解解所有加加工零件件的全部部制造工工藝，包包括多個(gè)個(gè)工

29、種（如鑄造造、切削削加工、沖壓、裝配等等）的工工藝過(guò)程程。PPPC系統(tǒng)統(tǒng)的目的的是優(yōu)化化物料流流，提高高機(jī)床利利用率，最大限限度地滿滿足生產(chǎn)產(chǎn)要求。但現(xiàn)在在的PPPC系統(tǒng)統(tǒng)只能管管理資源源不變情情況下的的計(jì)劃調(diào)調(diào)度，而而沒有考考慮動(dòng)態(tài)態(tài)的物料料和設(shè)備備的變化化，以及及具有不不同技術(shù)術(shù)水平和和熟練程程度的操操作工人人。通常常PPCC系統(tǒng)可可以制訂訂一周和和一個(gè)月月的生產(chǎn)產(chǎn)控制計(jì)計(jì)劃，但但物料短短缺會(huì)造造成生產(chǎn)產(chǎn)的暫時(shí)時(shí)停頓甚甚至停產(chǎn)產(chǎn)，因此此要求隨隨時(shí)修改改下一個(gè)個(gè)工作班班或明天天的工作作計(jì)劃，這時(shí)往往往需要要制訂備備用工藝藝過(guò)程。2）數(shù)據(jù)據(jù)不匹配配CAPPP和PPCC系統(tǒng)進(jìn)進(jìn)行工作作時(shí)使用用的

30、是同同一物料料資源體體系，但但各個(gè)系系統(tǒng)所需需的特性性數(shù)據(jù)不不同，數(shù)數(shù)據(jù)格式式和表達(dá)達(dá)方式也也不同。大多CCAPPP和PPCC系統(tǒng)都都使用各各自的數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，要想實(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)統(tǒng)的集成成，就必必須處理理好數(shù)據(jù)據(jù)類型、格式的的不同之之處。除除此之外外，由資資源改變變而造成成的任何何數(shù)據(jù)變變化都要要在兩個(gè)個(gè)系統(tǒng)中中同時(shí)體體現(xiàn)?，F(xiàn)現(xiàn)在的PPPC系系統(tǒng)不能能處理動(dòng)動(dòng)態(tài)的資資源短缺缺，也不不能對(duì)這這些變化化立即做做出反應(yīng)應(yīng)。以上的分分析可以以看出，由于數(shù)數(shù)據(jù)、時(shí)時(shí)序和功功能的問(wèn)問(wèn)題造成成了CAAPP和和PPCC系統(tǒng)之之間的不不匹配。這就需需要研究究系統(tǒng)的的集成問(wèn)問(wèn)題。目目前解決決的方法法有以下下三種：1）系統(tǒng)

31、統(tǒng)外部集集成（GGlobbal Inttegrratiion）。這種種方法是是在保留留原來(lái)各各個(gè)子系系統(tǒng)的結(jié)結(jié)構(gòu)不變變的情況況下，實(shí)實(shí)現(xiàn)功能能的集成成。每一一個(gè)CIIMS子子系統(tǒng)（CADD、CAPPP、MRPP等）都都允許保保留自己己的數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)，這這樣不但但造成數(shù)數(shù)據(jù)的冗冗余，而而且不能能滿足與與生產(chǎn)資資源動(dòng)態(tài)態(tài)變化密密切相關(guān)關(guān)工藝過(guò)過(guò)程設(shè)計(jì)計(jì)的要求求。由于于加工系系統(tǒng)中資資源的短短缺等問(wèn)問(wèn)題是由由數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)中記錄錄的變化化來(lái)反映映，而無(wú)無(wú)法根據(jù)據(jù)各個(gè)子子系統(tǒng)的的工作狀狀態(tài)來(lái)判判斷，所所以這種種集成方方法也不不適于處處理加工工系統(tǒng)中中資源短短缺等問(wèn)問(wèn)題。2）系統(tǒng)統(tǒng)內(nèi)部集集成（UUnifficaa

32、tioon IInteegraatioon）。這種方方法是把把CAPPP和PPCC完全歸歸并到一一個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)中，在在系統(tǒng)中中數(shù)據(jù)的的表達(dá)方方法和結(jié)結(jié)構(gòu)是共共用的。3）模塊塊集成（Moddulaar IInteegraatioon）。這種方方法強(qiáng)調(diào)調(diào)模塊化化，而不不需要把把CAPPP和PPCC設(shè)計(jì)成成一個(gè)系系統(tǒng)，但但是CAAPP系系統(tǒng)和PPPC系系統(tǒng)仍能能夠知道道加工現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的突突發(fā)問(wèn)題題和動(dòng)態(tài)態(tài)資源限限制條件件等。利利用這種種方法開開發(fā)出了了集成框框架和一一個(gè)分離離的模塊塊稱作集集成塊，可以連連接CAAPP系系統(tǒng)和PPPC系系統(tǒng)的功功能模塊塊和數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)。通通常數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)可以以選擇通通用數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)或標(biāo)標(biāo)

33、準(zhǔn)分布布式數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)，但但是要考考慮通用用數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)的總體體定義、結(jié)構(gòu)、維護(hù)數(shù)數(shù)據(jù)功能能以及多多任務(wù)的的復(fù)雜網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)、并并行環(huán)境境的同步步處理問(wèn)問(wèn)題等。模塊化化方法有有兩大優(yōu)優(yōu)點(diǎn)：一一是工作作的柔性性好，二二是便于于工廠把把現(xiàn)在正正在使用用的CAAPP和和PPCC系統(tǒng)集集成起來(lái)來(lái)。（2）動(dòng)動(dòng)態(tài)CAAPP傳統(tǒng)的 CAPPP 系系統(tǒng)產(chǎn)生生工藝過(guò)過(guò)程的假假設(shè)條件件是:企業(yè)有有無(wú)限的的制造資資源可以以利用，且狀態(tài)態(tài)靜止不不變，而而實(shí)際上上企業(yè)制制造資源源是有限限且處于于動(dòng)態(tài)變變化中的的，從而而使產(chǎn)生生的工藝藝規(guī)劃在在實(shí)際生生產(chǎn)中的的可執(zhí)行行性大為為降低。為了提提高企業(yè)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)爭(zhēng)能力，CAPPP系統(tǒng)統(tǒng)在產(chǎn)生生

34、工藝過(guò)過(guò)程時(shí)，必須考考慮企業(yè)業(yè)制造資資源的實(shí)實(shí)時(shí)能力力，根據(jù)據(jù)資源能能力的動(dòng)動(dòng)態(tài)變化化，自適適應(yīng)地產(chǎn)產(chǎn)生工藝藝規(guī)劃，才可得得到優(yōu)化化的工藝藝設(shè)計(jì)、合理的的生產(chǎn)計(jì)計(jì)劃調(diào)度度結(jié)果，從而實(shí)實(shí)現(xiàn)制造造資源的的優(yōu)化配配置。近近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外外學(xué)者提提出了CCAPPP和 PPPC 系系統(tǒng)集成成的多種種模型。目前的的研究主主要集中中在二者者的集成成框架上上，很少少涉及具具體模型型和實(shí)現(xiàn)現(xiàn)方法。因?yàn)榱懔慵に囁囘^(guò)程設(shè)設(shè)計(jì)、生生產(chǎn)計(jì)劃劃的制定定都是圍圍繞制造造資源進(jìn)進(jìn)行的，所以制制造資源源是CAAPP/PPCC集成的的基礎(chǔ)。下面是是基于動(dòng)動(dòng)態(tài)工藝藝過(guò)程設(shè)設(shè)計(jì)研究究的一種動(dòng)動(dòng)態(tài)CAAPP系系統(tǒng)集成成模式，并提出出了

35、一種種實(shí)現(xiàn)工工藝優(yōu)化化和制造造資源優(yōu)優(yōu)化配置置的模型型，可以以根據(jù)企企業(yè)制造造資源的的動(dòng)態(tài)變變化產(chǎn)生生優(yōu)化的的工藝過(guò)過(guò)程，實(shí)實(shí)現(xiàn)CAAPP/PPCC的集成成。815面向CCAPPP/PPPC集成成控制的的工藝優(yōu)優(yōu)化模型型（1） CAPPP/PPPC并并行集成成模型動(dòng)態(tài)工藝藝規(guī)劃又又稱為非非線性工工藝計(jì)劃劃，是任任何全部部或部分分具有可可替代項(xiàng)項(xiàng)的工藝藝計(jì)劃的的統(tǒng)稱?？商娲?xiàng)可以以是加工工設(shè)備、加工方方法或整整個(gè)工藝藝路線。動(dòng)態(tài)工工藝規(guī)劃劃能夠提提高制造造資源對(duì)對(duì)不斷變變化的生生產(chǎn)命令令的響應(yīng)應(yīng)能力。基于動(dòng)動(dòng)態(tài)工藝藝的CAAPP/PPCC并行集集成模型型如圖88-7所所示。該該集成模模型的運(yùn)運(yùn)

36、行過(guò)程程可以簡(jiǎn)簡(jiǎn)單描述述如下:圖8-7基于動(dòng)態(tài)工藝的CAPP/PPC并行集成模型1) CCAPPP首先根根據(jù)產(chǎn)品品數(shù)據(jù)模模型、生生產(chǎn)批量量和企業(yè)業(yè)靜態(tài)制制造資源源模型，產(chǎn)生初初步工藝藝計(jì)劃，該階段段決策的的主要依依據(jù)是零零件的特特征信息息。由于于特征排排序與特特征加工工順序的的非惟一一性，造造成了工工藝方案案的多樣樣性。此此時(shí)由于于沒有考考慮資源源的可用用性，產(chǎn)產(chǎn)生的是是與制造造資源實(shí)實(shí)時(shí)狀態(tài)態(tài)無(wú)關(guān)的的靜態(tài)工工藝。與與此同時(shí)時(shí)，PPPC進(jìn)行行任務(wù)及及資源分分析，按按照各零零件的交交貨期、任務(wù)量量以及所所估計(jì)的的加工周周期與難難易程度度，進(jìn)行行生產(chǎn)任任務(wù)及車車間能力力的分析析，并根根據(jù)企業(yè)業(yè)資源

37、的的實(shí)時(shí)情情況形成成制造資資源動(dòng)態(tài)態(tài)模型。2) CCAPPP根據(jù)上上一階段段產(chǎn)生的的靜態(tài)工工藝，對(duì)對(duì)所需要要的制造造資源進(jìn)進(jìn)行預(yù)配配置。在在進(jìn)行預(yù)預(yù)配置時(shí)時(shí)，CAAPP與與PPCC實(shí)行聯(lián)聯(lián)動(dòng)，根根據(jù)制造造資源動(dòng)動(dòng)態(tài)模型型，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)零件工工序與在在給定時(shí)時(shí)間內(nèi)可可用的制制造資源源的匹配配。該階階段主要要考慮零零件的加加工方法法、加工工精度、尺寸與與制造資資源的相相應(yīng)指標(biāo)標(biāo)進(jìn)行匹匹配，確確保采用用該資源源能夠滿滿足零件件該工序序的加工工質(zhì)量要要求。一一般說(shuō)來(lái)來(lái)，能夠夠滿足該該條件的的制造資資源不止止一個(gè)，此階段段的結(jié)果果是形成成了可選選的動(dòng)態(tài)態(tài)工藝規(guī)規(guī)劃。3)以交交貨期、生產(chǎn)成成本為目目標(biāo)函數(shù)數(shù)，并

38、考考慮各種種約束條條件，在在動(dòng)態(tài)工工藝中選選擇一條條最優(yōu)的的工藝路路線，從從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)最優(yōu)的的制造資資源配置置。4)對(duì)優(yōu)優(yōu)化的工工藝進(jìn)行行詳細(xì)設(shè)設(shè)計(jì)，即即進(jìn)行切切削用量量計(jì)算、數(shù)字控控制(NNumeericcalCConttroll,N C)程程序設(shè)計(jì)計(jì)、工時(shí)時(shí)計(jì)算等等。同時(shí)時(shí)，根據(jù)據(jù)資源分分配結(jié)果果及詳細(xì)細(xì)工藝設(shè)設(shè)計(jì)所提提供的工工藝參數(shù)數(shù)，安排排具體的的作業(yè)計(jì)計(jì)劃，組組織生產(chǎn)產(chǎn)，并進(jìn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)態(tài)模擬，以確定定其可行行性。系系統(tǒng)最后后將產(chǎn)生生具體的的工藝計(jì)計(jì)劃和詳詳細(xì)的生生產(chǎn)調(diào)度度指令，用來(lái)指指導(dǎo)企業(yè)業(yè)生產(chǎn)。該模型型采用并并行分布布式集成成的思想想，有利利于減小小規(guī)劃和和控制的的規(guī)模，降低了了由于

39、集集中式集集成所帶帶來(lái)的問(wèn)問(wèn)題求解解的復(fù)雜雜性，從從而更好好地實(shí)現(xiàn)現(xiàn)面向并并行工程程的CAAPP與與PPCC的分布布式集成成。本文文重點(diǎn)將將討論工工藝路線線的優(yōu)化化與制造造資源的的優(yōu)化配配置。（2）動(dòng)動(dòng)態(tài)工藝藝的描述述由上述可可知，本本文所述述的動(dòng)態(tài)態(tài)工藝是是指加工工方法和和制造資資源可選選的工藝藝路線，其中制制造資源源在預(yù)配配置階段段已經(jīng)考考慮了資資源的可可用性和和加工能能力，采采用該資資源能夠夠保證零零件的加加工質(zhì)量量要求，但是沒沒有考慮慮使用這這些制造造資源的的交貨期期和經(jīng)濟(jì)濟(jì)性。圖8-8在描述非非線性工工藝規(guī)劃劃的問(wèn)題題上，利利用ANND/OOR圖描描述加工工操作、加工順順序，以以及A

40、NND和OR的控控制結(jié)構(gòu)構(gòu)。圖88-8表表示的是是一個(gè)齒齒輪軸的的動(dòng)態(tài)工工藝描述述實(shí)例，這是一一個(gè)非循循環(huán)的單單向圖，單向邊邊描述了了工序節(jié)節(jié)點(diǎn)間的的優(yōu)先關(guān)關(guān)系。圖圖中有99個(gè)任務(wù)務(wù)節(jié)點(diǎn)TT1，T2,，T9，每個(gè)個(gè)節(jié)點(diǎn)還還包括完完成此工工序的可可選制造造資源，用ORR結(jié)構(gòu)表表示(圖中只只表示了了T9節(jié)點(diǎn)的的可選資資源，其其他節(jié)點(diǎn)點(diǎn)類似)。在實(shí)際應(yīng)應(yīng)用中，為了更更精確地地描述，采用一一種簡(jiǎn)單單語(yǔ)言，合理描描述ANND/OOR圖。該語(yǔ)言言由任務(wù)務(wù)節(jié)點(diǎn)和和3種類型型的關(guān)系系構(gòu)成:seqq(a1,a2,)，andd(b1,bb2, )和or(c1, cc2， )。seqq()關(guān)關(guān)系的組組成部分分a1,

41、a2 , 按照從左左至右的的方向完完成，aand()關(guān)系系的分支支b1,b2 ,能夠以以任意順順序完成成，orr()關(guān)關(guān)系的分分支cl,c2 ,中有且且僅有一一個(gè)被完完成。利利用這種種標(biāo)志語(yǔ)語(yǔ)言將圖圖8-88表達(dá)為為seqq( TT1, TT2, TT3, aand（T4,orr(T55,T6),T7,or(T8,T9)。在在上例中中，如果果在第11個(gè)or子結(jié)結(jié)構(gòu)中選選擇T5，第2個(gè)or子結(jié)構(gòu)構(gòu)中選擇擇T8，則整整個(gè)加工工序列為為seqq(T11, TT2,T3，andd(T4,T5),TT7,T8)。（3）動(dòng)動(dòng)態(tài)工藝藝優(yōu)化與與制造資資源優(yōu)化化配置模模型1）工藝藝優(yōu)化求求解策略略工藝優(yōu)化化就是

42、要要在動(dòng)態(tài)態(tài)工藝規(guī)規(guī)劃中選選擇一條條合理的的工藝路路線，該該工藝路路線應(yīng)在在滿足零零件質(zhì)量量要求的的前提下下使零件件按時(shí)交交貨和生生產(chǎn)成本本最低。由于在在資源預(yù)預(yù)配置時(shí)時(shí)已經(jīng)保保證了各各制造資資源都能能夠滿足足零件質(zhì)質(zhì)量要求求，只需需要建立立交貨期期和成本本的兩目目標(biāo)優(yōu)化化模型。設(shè)零件pp的可選選工藝路路線的集集合為RR=RR1,R2，. .,RRi，,Rnp。其中中，np為零件件p的可選選工藝路路線數(shù)；Ri 為零件件p的第i條工藝藝路線，Ri=Ri1，Ri2，Rijj，Rin,Rijj為工藝藝路線RRi的第i個(gè)工藝藝單元；ni為工藝藝路線RRi的工藝藝單元數(shù)數(shù)量。，為滿足足工藝單單元Rij加

43、工工要求的的第k個(gè)制造造資源,mij為滿滿足工藝藝單元RRij加工工要求的的制造資資源數(shù)量量。優(yōu)化配置置的目標(biāo)標(biāo)就是在在可選工工藝路線線集合RR中選擇擇一條最最優(yōu)的工工藝路線線Ri，并對(duì)對(duì)Ri中各工工藝單元元的制造造資源進(jìn)進(jìn)行優(yōu)化化配置。仔細(xì)分析析動(dòng)態(tài)工工藝，發(fā)發(fā)現(xiàn)制造造資源的的決策遠(yuǎn)遠(yuǎn)比工藝藝路線決決策要復(fù)復(fù)雜得多多。以圖圖88所示的的動(dòng)態(tài)工工藝為例例，如果果不考慮慮制造資資源決策策，則將將有222=88種方案案。對(duì)于于一條確確定的工工序序列列，如sseq(T1,T2,T3,T4,T5,T7,T8)，假如如每個(gè)工工序有33個(gè)可選選資源，則有337=21187種種選擇方方案，隨隨著工藝藝路線長(zhǎng)

44、長(zhǎng)度以及及可選制制造資源源的增加加，這個(gè)個(gè)數(shù)字將將呈指數(shù)數(shù)級(jí)增加加。這是一個(gè)個(gè)非常復(fù)復(fù)雜的決決策問(wèn)題題，為了了簡(jiǎn)化問(wèn)問(wèn)題的求求解，采采用分級(jí)級(jí)求解策策略，即即首先采采用自上上而下策策略，將將動(dòng)態(tài)工工藝R按照其其可能的的組合分分解為RR=R1,R2，Ri，Rnp；然后分分別對(duì)R1,R2，,Ri,Rnpp中特定定的Ri 進(jìn)行行資源優(yōu)優(yōu)化配置置；最后采采取自下下而上的的策略，在RR1,R2，,Ri,Rnpp中尋求最最優(yōu)的工工藝路線線，從而而實(shí)現(xiàn)零零件整體體工藝的的優(yōu)化與與企業(yè)制制造資源源的優(yōu)化化配置。顯然，求求解問(wèn)題題的關(guān)鍵鍵是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)特定RRi 的資資源優(yōu)化化配置，以下重重點(diǎn)討論論資源優(yōu)優(yōu)化配置置。

45、2）資源源優(yōu)化配配置模型型目標(biāo)函函數(shù)資源優(yōu)化化配置的的目標(biāo)就就是對(duì)特特定的工工藝路線線Ri=Ri1，Ri2，Rijj，Rin，在各各中尋找找適宜的的資源配配置，使使 Ri整體達(dá)達(dá)到資源源優(yōu)化配配置。如如前所述，需要建建立交貨貨期和成成本的兩兩目標(biāo)優(yōu)優(yōu)化模型型。設(shè)決策變變量為，對(duì)于工工藝單元元Rij，如如果選擇擇第k個(gè)制造造資源則則為1，否則則為0。優(yōu)化化的目標(biāo)標(biāo)函數(shù)分分為時(shí)間間目標(biāo)函函數(shù)和成成本目標(biāo)標(biāo)函數(shù)。（a）時(shí)時(shí)間目標(biāo)標(biāo)函數(shù)零件p的的總時(shí)間間包括零零件的生生產(chǎn)時(shí)間間、零件件生產(chǎn)過(guò)過(guò)程中相相鄰工序序的運(yùn)輸輸時(shí)間和和排隊(duì)等等待時(shí)間間3部分。對(duì)于零件件p的工藝藝路線RRi，其總總時(shí)間為為:式中，

46、TTpi為零零件p工藝路路線Ri的總時(shí)時(shí)間，為為Rij在第第k個(gè)制造造單元上上的生產(chǎn)產(chǎn)時(shí)間，公為Rij 在第k個(gè)制造造單元上上的排隊(duì)隊(duì)等待時(shí)時(shí)間，為為從Rij到Ri(j+ll )的運(yùn)輸輸時(shí)間。零件是產(chǎn)產(chǎn)品的一一部分，延期交交貨將會(huì)會(huì)影響到到產(chǎn)品的的裝配并并最終影影響產(chǎn)品品的交貨貨期，而而提前交交貨又會(huì)會(huì)增加庫(kù)庫(kù)存成本本，因此此時(shí)間目目標(biāo)函數(shù)數(shù)必須考考慮延期期交貨與與提前交交貨的懲懲罰量。據(jù)此，有必要要將時(shí)間間目標(biāo)函函數(shù)轉(zhuǎn)化化為使零零件提前前/拖期完完工的懲懲罰最小小，即時(shí)時(shí)間目標(biāo)標(biāo)函數(shù)為為:。式中，ff1為零件件提前/拖期完完工的懲懲罰量，Tp為零件件p的計(jì)劃劃交貨期期，w1為零件件提前完完工

47、的懲懲罰系數(shù)數(shù)，w2為零件件拖期完完工的懲懲罰系數(shù)數(shù)。(b)成成本目標(biāo)標(biāo)函數(shù)零件 pp的總成成本包括括零件的的生產(chǎn)成成本和零零件生產(chǎn)產(chǎn)過(guò)程中中相鄰工工序的運(yùn)運(yùn)輸成本本兩部分分。對(duì)于零件件p的工藝藝路線RR;，其其總成本本為:、 n .- 1 mm 0.C，一習(xí)習(xí)習(xí)xc +習(xí)藝藝 (j+ l)CCkj 。j二 11 k = 11 j = 11 k 二 1式中，味味為零件件p工藝路路線R的總成成本，怎為R =j在在第k個(gè)制造造單元上上的生產(chǎn)產(chǎn)成本，心為零零件從RR。到尺尺(j+l，的的運(yùn)輸成成本。成本目標(biāo)標(biāo)函數(shù)是是要使總總成本最最小，即即成本目目標(biāo)函數(shù)數(shù)為miin心。3.2.2約束束條件資源優(yōu)化化

48、配置存存在決策策變量約約束、交交貨期約約束和成成本約束束。(1)決決策變量量約束式 E 0, 1,另端端一1，即在在某一工工藝單元元，只kk= 11能從可可選制造造資源中中選擇一一個(gè)作為為實(shí)際的的加工資資源。(2)交交貨期約約束幾 ( 7 ,71 1卿 .為零件件p允許的的最晚交交貨期。(3)總總成本約約束C,; 鑼鑼 ,C pp 為零件件p允許的的最高成成本。由于該制制造資源源優(yōu)化模模型是多多目標(biāo)優(yōu)優(yōu)化，在在求解時(shí)時(shí)通常采采用權(quán)重重法，將將多目標(biāo)標(biāo)轉(zhuǎn)化為為單目標(biāo)標(biāo)，即mmi nnf = a X ff , + aa X C , 。式中，.f為零零件p加工路路線R的加權(quán)權(quán)值，aa和Q分別為為零件

49、提提前/拖期完完工懲罰罰量和成成本的權(quán)權(quán)重系數(shù)數(shù)。該模型可可用遺傳傳算法進(jìn)進(jìn)行求解解s-s7，限于篇篇幅，求求解過(guò)程程從略。8.2 智能化化與工具具化821 智智能化CAPPP所涉及及的是典典型的跨跨學(xué)科的的復(fù)雜問(wèn)問(wèn)題，不不僅業(yè)務(wù)務(wù)內(nèi)容廣廣泛、性性質(zhì)各異異，而且且許多決決策大大大依賴于于專家個(gè)個(gè)人的經(jīng)經(jīng)驗(yàn)、技技術(shù)和技技巧。另另一方面面，制造造業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)環(huán)境的的差別也也非常顯顯著，要要求CAAPP系系統(tǒng)具有有很強(qiáng)的的適應(yīng)性性和靈活活性。依依靠傳統(tǒng)統(tǒng)的過(guò)程程性軟件件設(shè)計(jì)技技術(shù)，如如利用判判定表或或判定樹樹進(jìn)行工工藝決策策軟件的的設(shè)計(jì)等等，以遠(yuǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能能滿足工工程實(shí)際際對(duì)CAAPP的的需求。而專家家系

50、統(tǒng)技技術(shù)以及及其它人人工智能能技術(shù)在在獲取、表達(dá)和和處理各各種知識(shí)識(shí)的靈活活性和有有效性方方面給CCAPPP的發(fā)展展帶來(lái)了了生機(jī)。目前人人工智能能技術(shù)已已越來(lái)越越廣泛地地應(yīng)用于于各種類類型地CCAPPP系統(tǒng)之之中，還還有將人人工神經(jīng)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理理論、遺遺傳算法法、模糊糊理論、黑板推推理與實(shí)實(shí)例推理理等方法法用于CCAPPP系統(tǒng)地地開發(fā)中中。822 工工具化通用性問(wèn)問(wèn)題是CCAPPP面臨地地最主要要難點(diǎn)之之一，也也是制約約CAPPP實(shí)用用化與商商品化地地一個(gè)重重要因素素。為此此，有人人提出了了CAPPP專家家系統(tǒng)建建造工具具（CAAPPEExpeert Sysstemm Buuilddingg To

51、oolss）的思思路，以以應(yīng)付生生產(chǎn)實(shí)際際中變化化多端的的問(wèn)題，力求使使CAPPP系統(tǒng)統(tǒng)也能像像CADD系統(tǒng)那那樣具有有通用性性。工具具化思想想主要體體現(xiàn)在以以下幾個(gè)個(gè)方面：（1）工工藝設(shè)計(jì)計(jì)的共性性與個(gè)性性分開處處理。這這個(gè)問(wèn)題題的實(shí)質(zhì)質(zhì)是，如如何使CCAPPP系統(tǒng)各各工藝設(shè)設(shè)計(jì)模塊塊（如推推理機(jī)等等）與系系統(tǒng)所需需的工藝藝數(shù)據(jù)與與知識(shí)（或規(guī)則則）完全全獨(dú)立，只有解解決了這這一點(diǎn)，才能使使CAPPP系統(tǒng)統(tǒng)具有通通用性。工藝設(shè)設(shè)計(jì)的共共性主要要包括：推理控控制策略略和一些些公共算算法以通通用的、標(biāo)準(zhǔn)化化的工藝藝數(shù)據(jù)與與工藝決決策知識(shí)識(shí)；個(gè)性性主要包包括：與與特定加加工環(huán)境境相關(guān)的的工藝數(shù)數(shù)據(jù)及

52、工工藝決策策知識(shí)等等。前者者由系統(tǒng)統(tǒng)開發(fā)者者完成，即開發(fā)發(fā)者將推推理控制制策略和和一些公公用的算算法固定定于源程程序之中中，并建建立公用用工藝數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)與與知識(shí)庫(kù)庫(kù)；后者者由用戶戶根據(jù)實(shí)實(shí)際需要要進(jìn)行擴(kuò)擴(kuò)充或修修改。這這事實(shí)上上是一個(gè)個(gè)用戶二二次開發(fā)發(fā)系統(tǒng)的的過(guò)程，從而使使系統(tǒng)成成為解決決特定問(wèn)問(wèn)題的平平臺(tái)。（2）工工藝決策策方式多多樣化。系統(tǒng)的的工藝設(shè)設(shè)計(jì)是通通過(guò)推理理機(jī)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的。應(yīng)應(yīng)用實(shí)踐踐證明，單一的的推理策策略不能能滿足用用戶的需需求。所所以系統(tǒng)統(tǒng)應(yīng)能給給用戶提提供多種種工藝設(shè)設(shè)計(jì)方法法，一般般的工具具化CAAPP系系統(tǒng)應(yīng)能能進(jìn)行基基于標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)工藝過(guò)過(guò)程的派派生式工工藝過(guò)程程設(shè)計(jì)，基于邏邏

53、輯推理理算法進(jìn)進(jìn)行決策策的生成成式工藝藝過(guò)程設(shè)設(shè)計(jì)以及及基于智智能思維維決策的的智能式式工藝過(guò)過(guò)程設(shè)計(jì)計(jì)，還能能夠進(jìn)行行人機(jī)交交互設(shè)計(jì)計(jì)和從數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)中中檢索已已有的工工藝過(guò)程程。（3）具具有功能能強(qiáng)大、使用方方便和統(tǒng)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)據(jù)與知識(shí)識(shí)庫(kù)管理理平臺(tái)。主要包包括：具有友友好統(tǒng)一一的人機(jī)機(jī)工作界界面；具有功功能強(qiáng)大大與便利利的數(shù)據(jù)據(jù)與知識(shí)識(shí)庫(kù)管理理系統(tǒng)。以便于于用戶對(duì)對(duì)各種工工藝數(shù)據(jù)據(jù)與知識(shí)識(shí)的獲取取、表達(dá)達(dá)、管理理與維護(hù)護(hù)等。（4）個(gè)個(gè)性化輸輸出。系系統(tǒng)除了了可以按按標(biāo)準(zhǔn)格格式輸出出各種工工藝文件件外，還還可以輸輸出用戶戶自己定定義的文文件格式式。823 CCAPPP 專家家系統(tǒng)開開發(fā)工具

54、具CAPPP專家系系統(tǒng)不同同于一般般的診斷斷型專家家系統(tǒng)，是一個(gè)個(gè)復(fù)雜的的設(shè)計(jì)型型專家系系統(tǒng)。它它要求除除具有一一般專家家系統(tǒng)所所具備的的知識(shí)獲獲取、推推理策略略外，還還需具有有解決在在工藝設(shè)設(shè)計(jì)及決決策中特特殊知識(shí)識(shí)的獲取取和描述述，如零零件信息息（幾何何拓?fù)湫判畔ⅰ⒐すに囆畔⑾?、檢測(cè)測(cè)信息、表面質(zhì)質(zhì)量信息息等）的的獲取和和表示、加工資資源信息息（設(shè)備備及工具具、人員員及技術(shù)術(shù)水平等等）的獲獲取和表表示，以以及圖形形、NCC加工指指令、加加工過(guò)程程仿真的的表示與與生成。如果不不借助專專用生成成工具，要想建建立一個(gè)個(gè)實(shí)用的的工藝過(guò)過(guò)程設(shè)計(jì)計(jì)專家系系統(tǒng)是需需要花費(fèi)費(fèi)大量的的人力、物力及及需較長(zhǎng)長(zhǎng)

55、的開發(fā)發(fā)周期。隨著專專家系統(tǒng)統(tǒng)在機(jī)械械制造生生產(chǎn)過(guò)程程中的廣廣泛應(yīng)用用，CAAPP專專家系統(tǒng)統(tǒng)的需求求日益加加大。為為了縮短短專家系系統(tǒng)開發(fā)發(fā)周期，國(guó)內(nèi)外外研制了了多種類類型的專專家系統(tǒng)統(tǒng)開發(fā)工工具，從從不同的的層次、不同角角度解決決專家系系統(tǒng)中的的共性問(wèn)問(wèn)題，如如知識(shí)表表達(dá)方法法、知識(shí)識(shí)獲取、知識(shí)檢檢驗(yàn)、知知識(shí)求解解和推理理解釋等等，使開開發(fā)者把把主要精精力集中中在知識(shí)識(shí)選取和和整理方方面，建建立相應(yīng)應(yīng)的知識(shí)識(shí)庫(kù)，較較少地考考慮甚至至不考慮慮專家系系統(tǒng)中地地其它問(wèn)問(wèn)題。82311 專家家系統(tǒng)開開發(fā)工具具的類型型從功能方方面來(lái)分分，目前前地專家家系統(tǒng)開開發(fā)工具具可分為為三類，即骨架架型、通通用

56、型和和輔助型型工具系系統(tǒng)。（1）骨骨架型工工具這類工具具是從被被實(shí)踐證證明了有有實(shí)用價(jià)價(jià)值地專專家系統(tǒng)統(tǒng)中，抽抽出了實(shí)實(shí)際領(lǐng)域域的知識(shí)識(shí)背景并并保留了了系統(tǒng)中中推理機(jī)機(jī)的結(jié)構(gòu)構(gòu)而形成成的一類類工具。這類工工具由于于知識(shí)描描述的方方式以及及推理機(jī)機(jī)制和控控制策略略均保留留不變，實(shí)時(shí)應(yīng)應(yīng)變能力力差。因因?yàn)獒槍?duì)對(duì)性太強(qiáng)強(qiáng)、適應(yīng)應(yīng)性差，故推廣廣應(yīng)用受受到較大大的局限限性，如如MYCCIN、EXPPERTT和PC等就就屬于這這類工具具。（2）通通用型工工具這一類工工具是根根據(jù)專家家系統(tǒng)的的不同應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域域和人工工智能活活動(dòng)的特特性研制制出來(lái)的的、適用用開發(fā)多多種類型型專家系系統(tǒng)的開開發(fā)工具具。如MM.1

57、、S.11、PCEEST、Proologg、OPSS-5等等屬于這這類工具具，它實(shí)實(shí)際上可可以認(rèn)為為是個(gè)語(yǔ)語(yǔ)言環(huán)境境。其缺缺點(diǎn)是領(lǐng)領(lǐng)域?qū)＜壹也灰资故褂茫惨膊灰渍普莆掌涑坛绦蛟O(shè)計(jì)計(jì)技巧。使用這這類開發(fā)發(fā)工具研研制實(shí)用用化、商商品化的的專家系系統(tǒng)時(shí)，特別是是針對(duì)某某個(gè)具體體的應(yīng)用用領(lǐng)域時(shí)時(shí)，需要要知識(shí)工工程師和和領(lǐng)域?qū)＜颐芮星信浜?、要做大大量的二二次開發(fā)發(fā)工作。（3）輔輔助型工工具它是介于于前面兩兩類工具具之間的的工具，它是根根據(jù)專家家系統(tǒng)基基本結(jié)構(gòu)構(gòu)中的知知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)機(jī)和人機(jī)機(jī)界面這這三部分分的邏輯輯功能而而設(shè)計(jì)的的工具系系統(tǒng)。如如ADVVISEE、AGEE和RULLEMAASTEER等就

58、就屬于這這類工具具。82322CAPPP專家家系統(tǒng)開開發(fā)工具具的組成成一般來(lái)說(shuō)說(shuō)，典型型的工藝藝過(guò)程設(shè)設(shè)計(jì)專家家系統(tǒng)開開發(fā)工具具應(yīng)該包包括以下下幾個(gè)方方面的內(nèi)內(nèi)容：）知識(shí)識(shí)庫(kù)開發(fā)發(fā)和管理理工具；）零件件信息獲獲取工具具；）推理理機(jī)；）解釋釋部分；）工藝藝文件（過(guò)程卡卡、工序序卡、工工序圖、工步卡卡）生成成工具；）工藝藝數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)管理工工具；）數(shù)控控加工程程序編制制工具；）加工工過(guò)程仿仿真工具具。這些工具具作為構(gòu)構(gòu)成工藝藝過(guò)程設(shè)設(shè)計(jì)專家家系統(tǒng)構(gòu)構(gòu)件庫(kù)中中的一個(gè)個(gè)構(gòu)件可可以獨(dú)立立地完成成其邏輯輯功能，但作為為一個(gè)整整體，它它們之間間又是有有關(guān)聯(lián)的的，因而而統(tǒng)一的的信息模模型是極極重要的的，它們們?cè)诮y(tǒng)

59、一一和協(xié)調(diào)調(diào)后才能能成為一一個(gè)整體體的開發(fā)發(fā)平臺(tái)或或開發(fā)環(huán)環(huán)境。（1）知知識(shí)庫(kù)開開發(fā)和管管理工具具該工具的的任務(wù)是是幫助用用戶選取取知識(shí)、完成建建立知識(shí)識(shí)庫(kù)，對(duì)對(duì)知識(shí)的的靜態(tài)一一致性和和冗余度度檢驗(yàn)，以及對(duì)對(duì)知識(shí)庫(kù)庫(kù)進(jìn)行管管理。知知識(shí)的獲獲取是一一項(xiàng)極其其復(fù)雜的的工作，是開發(fā)發(fā)專家系系統(tǒng)的瓶瓶頸。它它的基本本功能應(yīng)應(yīng)能提供供適用于于開發(fā)和和描述工工藝（包包括工序序及工步步）的決決策知識(shí)識(shí)、資源源信息、零件描描述信息息、工藝藝參數(shù)優(yōu)優(yōu)化運(yùn)算算和工藝藝設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范數(shù)據(jù)據(jù)、表格格等功能能模塊和和表達(dá)方方式，形形成不同同類型和和不同層層次的知知識(shí)庫(kù)。適用于于工藝過(guò)過(guò)程設(shè)計(jì)計(jì)方面的的知識(shí)表表達(dá)方式式有框架

60、架、產(chǎn)生生式規(guī)則則、過(guò)程程、事實(shí)實(shí)模型、模糊模模型和數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)等等。（2）零零件信息息獲取工工具零件信息息的獲取取和描述述是工藝藝過(guò)程設(shè)設(shè)計(jì)專家家系統(tǒng)中中很重要要的一個(gè)個(gè)環(huán)節(jié)，必須既既滿足在在集成制制造系統(tǒng)統(tǒng)中，直直接從CCAD系系統(tǒng)的產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)據(jù)模型中中獲取信信息，又又能作為為獨(dú)立模模塊，對(duì)對(duì)零件信信息進(jìn)行行描述，供工藝藝過(guò)程設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)使使用。零零件信息息應(yīng)該包包含幾何何拓?fù)湫判畔?、工工藝及檢檢測(cè)信息息（形面面特征及及其關(guān)聯(lián)聯(lián)信息、加工精精度信息息及形位位公差信信息、表表面質(zhì)量量）、管管理信息息等。為為了能夠夠準(zhǔn)確快快速而無(wú)無(wú)誤地描描述零件件信息，以面向向?qū)ο蟮牡募夹g(shù)，根據(jù)零零件的特特征對(duì)零零件