网络协同工艺设计系统研究与实现

   随着全球市场竞争的日益激烈，产品的生产模式由少品种、大批量逐步转变为多品种、变批量，产品的设计制造过程也由一个企业独自完成发展到多个具有互补性企业之间的强强联合，地理位置已不再成为一种障碍，竞争者可以在世界范围内制造和销售产品。因此，网络化制造、网络企业联盟必将成为未来制造业的模式。
  
   产品工艺设计是一个将产品结构设计数据转换成面向制造的指令性数据的重要环节，它起到了承上启下的桥梁作用，连接设计、制造及生产管理。在网络化制造模式下，产品的设计、加工、组装和总装均可能由多个企业合作完成，甚至同一个零件不同工序的加工也可能在不同企业进行。由于各企业在资源条件、加工能力、技术水平等方面均存在差异，加工、装配工艺的合理与否将受到多种因素的影响，因此，如何利用网络资源，实施跨平台、跨地域的协同工艺设计，逐步受到学术界和工业界的关注。
  
   许多学者研究了支持网络化制造的CAPP系统关键技术。Tu等提出T面向虚拟。KP( One of a Kind Production)的企业CAPP系统参考体系结构，并采用了称为"增量工艺规划"的工艺设计新方法。清华大学的杨志刚等提出了广义工艺规划概念，以及面向动态联盟环境下的CAPP系统3层结构，并进一步建立了工艺设计的任务模型及最大优先分派算法。东南大学的倪中华等对敏捷制造模式下面向快速重组制造系统的CAPP原型系统和网络制造模式下的CAPP技术进行了研究。天津大学张冠伟等提出了一个分布式网络CAPP系统结构，并研究了基于Web的工艺数据查询的实现方法。浙江大学的陈沛帅等通过构建1VET-CAPP原型系统，提出一个基于COBBA，适合于网络化制造的分布式体系结构，分析了企业制造能力与评枯、合作企业选择与评价及基于XML的产品工艺流程表达等关键技术。华中科技大学的黄欣等提出了基于B/S结构的CAPP系统框架，并深人探讨了实现网络制造的CAPP系统的一些关键技术。总的来说，现有研究大多侧重于体系结构或某些关键技术，且由于现实中可能出现的多种因素在研究中不可能考虑周全，因而大多数原型系统仅限于验证而鲜见已得到很好应用。
  
   文中结合自主开发的网络化制造平台eCWS,提出了一个基于多Agent的网络协同工艺设计系统架构，研究了协作企亚共享资源的分类、建模方法，以及支持协同工艺设计的分层决策机制，开发了协同工艺设计系统。CAPP，能够支持异地设计人员进行实时网络协同工艺设计。
  

   1.网络协同工艺设计系统体系结构
  
   1.1网络协同工艺设计需求
  
   传统的产品开发通常是由一个企业独立完成，其工作流程如图1所示。各个环节之间的反馈都是在企业内部进行，当设计人员对本企业所具备的加工能力、设备人员情况有足够的了解，且企业内信息共享较为通畅时，这种反复设计就能得到控制，并逐步减少。
  
   网络化制造环境中的协同工艺设计是由多个时间上分离、空间上分布而工作又相互依赖的协作成员利用计算机技术、多媒体技术和网络通讯技术在共享环境下完成的，要求来自于不同企业的工艺设计人员对其它企业的生产能力都了如指掌几乎是不可能的，如果仍然采用传统的方式进行工艺设计，势必会造成多次反复，特别是当某个企业出现特殊情况(如设备故障、人员变更等)，却又无法获知时，将影响到产品的质量和总体进度。因此，为了更快更好地完成产品工艺设计，并减少加工、装配中的反复，对作为设计、制造上下游信息传递中介的协同工艺设计系统提出了以下更高的要求:
  
   (1)分布性:系统应具有一定的分布处理能力，能支持异翅协同人员共同进行工艺设计，并保证工艺设计的一致性;
  
   (2)实时性:系统能根据协同设计人员的需求支持各种杖同方式，尤其能实现实时异地协同设计;
  
   (3)动态性:参加协同的企业、人员及其所能提供的资源IF息等都是动态变化的，系统应及时更新相关信息，并为之提傅相应的协同支待工具;
  
   (4)开放性:系统应具有时间和空间上的开放性，既能随着时间的推移适应新的软硬件环境，能在同构或异构的平台上运行，还能适应用户的需求变化，进行功能的扩展和更新;
  
   (5)智能性:系统应具有一定的智能决策能力，辅助协同设计人员进行工艺设计，进而提高工作效率，加快工艺设计的速度;
  
   (6)安全性:针对不同的对象和不同的用户应定义不同访问权限，保证企业共享资源的安全性、一致性。