面向产品的CAPP装配工艺决策

    0 前言

    制造配电设备企业的产品分为标准产品和订单产品，其中标准产品为企业自主开发的产品，也是企业的主流产品。订单产品则是为满足客户的具体要求而对标准产品进行相应变型后的产品。

    产品满足多样化的用户需求是目前企业竞争的焦点，为满足用户的个性化需求、缩短产品生产周期和降低生产成本。其中工艺设计是产品制造过程中技术准备工作的一项重要内容，是产品设计与实际生产的纽带。本文针对配电设备的制造进行了分析与研究。

    1 装配工艺决策过程分析

    尽管CAPP系统在生成原理、系统结构、决策方法等方面，取得了很大的进展，开发出为数众多的CAPP系统，但实用的商品化系统数量很少。尽管专家系统、神经网络技术、遗传工程算法、模糊理论等得到深入研究，但是，我们不能过分强调计算机的作用，忽视对工艺知识与技术的研究，导致CAPP系统与企业的实际需求相去甚远。因此，有些研究人员提出CAPP系统辅助进行工艺设计的模式研究。

    工艺决策是根据产品设计信息，利用工艺经验和具体的生产环境条件，确定产品的工艺过程。CAPP系统所采取的基本的工艺决策有两种：一种是修订方法，即将相似零件归并成零件族，根据相似零件族的标准工艺规程，修订生成设计零件的工艺规程；另一种是生成式方法，即将工艺过程的设计推理和决策方法转换成计算机可以处理的决策逻辑、算法，由计算机直接自动生成零件的工艺规程。

    CAPP 系统的主要任务式选定加工方法、选择毛坯形式、进行工艺路线安排和工序设计等活动，而工艺知识的表达与工艺决策过程是CAPP系统的核心，目前，最成熟的就是把工艺决策知识用非判断的决策形式固化在系统的方法，在数据库、知识库的支撑下，实现与制造特征的相关性，达到人机协同工作和可视化效果，使工艺人员能方便、合理的监视和干涉计算机的工作过程，而且能够充分发挥人和计算机各自的优势。

    一个具体产品的设计首先是方案设计并进行功能的分解，确定所有的功能部件，然后对各个部件进行具体的设计。CAPP中的装配是为了根据用户给出的装配要求，给予单一、通用的产品结构，装配出完全或部分满足需要的零部件及其产品结构。

    2 面向产品结构的装配工艺决策

    面向产品结构的装配工艺应包括装配信息描述、装配信息决策、装配工艺卡的生成。装配信息的描述涉及到信息的获取、信息的取舍、信息描述方法、信息描述的语言实现等。本文就如何形成一个面向特定制造环境和工艺习惯的具体的CAPP系统框架进行研究。

    装配信息描述主要是需要有一套比较规范的编码规则，以便能根据编码规则自动生成零件的成组编码，以及能根据编码的来检索相似的零部件，获得相似零部件的数据，如物料主文件等，大量减少基础数据录人与维护工作。

    物料信息编码包括两部分：成组编码和物料码。成组编码用来对物料进行分类和检索，以便减少零部件种类和数量，提高标准化程度，缩短零部件与产品的制造周期。物料编码用来对物料进行标识，实现一物一码。且不能含有无意义的编码。否则会影响编码的通用性与使用性。

    物料码可以按物料的大类、中类、小类分类的基础上进行编码。而成组编码通常也是由物料的分类码和特征码组成的。因此，作为一个统→的编码方案，可以把成组编码和物料编码中的分类码部分统一起来，便于编码与使用。同时，还要考虑到供应商、价格等信息进行编码。因此，在面向产品结构的装配信息描述中，完全可以按照成组技术的思想对所有资源信息分类的基础上进行统-编码。

    本文以生产高低压开关柜的高新企业为对象，研究其产品结构，得出了其编体系。

    图1 信息编码体系结构

    如图1所示，采用分类码(一级码)与特征参数码(二级码)相结合的方法。分类码采用三段结构，第一段为物料的类别码，第二段为元件的具体类别的分类码，第三段为元件的厂家码，各段之间具有隶属关系，构成树状结构，二级码表示物料的特征码和标识码，用于物料的特征参数和明确元二义性的标识。根据上述规则，本系统的物料信息编码的码位结构模型为：

    根据此信息编码结构，122020040编码译为：

    类别码12，表示是低压一次元件

    分类码的第一段202，表示万能式断路器，分类码的第二段00，表示供应商家(施耐德电气)，参数标识40，表示参数标识( MT40b H1/3P,4000A 5.OP 抽屉式(含抽架，功率控制单元))。

    433180034Z 表示德力西集团生产的照明配电箱，类型PZ30-30不锈钢面板暗装。

    122020040 和433180034Z 就分别都表示了一个独一无二的物料。

    典型产品的装配族就是典型产品模块族，模块族是指主体特征相同的模块集合，隶属于模块族的所有模块具有相同的主体特征，模块族中每个具体模块都具有相同的主体特征。作为组成单元的模块在一定意义上是由一个或多个零件按照不同的方式组合而成的模块和零件在一定程度上具有相似性。一般情况下，零件的特征可以分为五大类：管理特征、形状特征、精度特征、技术特征和材料特征。满足客户个性化需要，实质就是根据产品装配决策从产品模型状态项具体产品结构状态的转变过程，对于所有产品模型下的零部件、零部件族的装配组合情况可看成一个状态空间，其可以用三元组(S， R，G)来描述，其中：S是状态集合，其中每个元素是一个状态，实际上代表一个具体的零部件(通用件、标准件、自制件、外购件、外协件、原材料) ， G是S的非空子集，表示装配目标产品，R是装配规则。产品最终解的得出过程是从初始状态空间到目的状态空间的映射过程，可看成是在装配规则作用下，对所有状态集合的搜索过程。整个活动过程可以用图2的四元组表示：

    图2 装配活动模型

    (1)Ai表示在第i个节点进行的装配活动；