工艺计划与生产调度集成的动态CAPP系统的研究
2006/6/2 来源:组合机床与自动化加工技术

    核心提示:根据生产实际的需要,讨论工艺计划和生产计划调度的集成问题,以提高CAPP动态实时性和生产计划调度的稳定性,使整个生产过程处于整体最优。在分析出现问题的基础上,建立了动态CAPP的原型系统、基本组成单元以及动态CAPP系统的总体流程图,为解决直线型生产过程组织所带来的问题提供了有效的途径和解决的方法。

    1  引言

    在整个生产过程中,工艺工作总是贯穿其中,并发挥极其重要的作用。工艺设计工作不仅涉及到企业的生产类型、产品结构、工艺装备、生产技术水平等,甚至还要受到工艺人员实际经验和生产管理体制的制约,其中的任何一个因素发生变化,都可能导致工艺设计方案的变化。因此说工艺设计是企业生产活动中最活跃的因素,工艺设计对其使用环境的依赖就必然导致工艺设计的动态性和经验性。因此,本文将对动态CAPP系统进行研究,提出动态CAPP 的网络体系结构,动态CAPP 系统的功能模块和流程图。所开发的动态CAPP 系统能够对发生变化的车间工况环境能够作出及时的响应和反馈,及时调整工艺路线,能够对生产实际作出正确的指导。

    2  CAPP 系统的发展

    2. 1  问题的提出

    自从第一个CAPP 系统诞生以来,各国对使用计算机进行工艺的辅助设计进行了大量的研究,并取得了一定的成果。计算机辅助工艺过程设计在很大程度上改变了传统工艺过程设计在整个生产活动中的地位和功能。传统的工艺过程设计仅仅是生产技术准备中的一个环节,主要为车间提供指导制造活动的技术文件(工艺规程) 。在此思想指导下,开发了许多针对特定生产对象、甚至特定车间、特定设备和特定功能需求的CAPP 系统,系统适用性差。在传统的生产组织中,技术文件与生产过程的联系不是实时的,技术文件的制定是在投入生产之前进行的,没有考虑到当前的制造资源约束和车间的实际工况。传统的CAPP 系统之所以适用性差(见图1) ,这是因为: ①工艺是在不考虑车间动态信息的情况下生成的,因此是静态的和刚性的,这种没有可选性的工艺必然受到许多限制,有时甚至不符合生产实际。②工艺设计时认为,现有的车间资源(如原材料、机床、刀具、夹具和操作人员等) 可供无限使用,而实际上由于材料短缺、设备故障或其他任务占用等原因,要求的制造资源可能无法保证。③当工艺规程中选定的某台机床设备被占用或者某些工装设备出现故障时,工件只能排队等待,不能按照车间的实际情况,实时调整工艺路线。此外,工艺规程上规定的工时定额总是与实际情况有所出入,很难在生产计划和控制中起到应有的作用。为了解决这些实际问题与难点,作者提出了具有实时优化功能的动态CAPP 系统模型。

    2. 2  工艺计划与生产调度集成的意义及必要性

    由于传统的生产过程缺乏柔性,不能达到生产过程全面优化从而导致生产过程稳定性差。针对这种工艺环节上的内在缺陷,从而提出将工艺过程设计与生产计划调度集成起来,使信息相互沟通和协调,是解决上述问题的有效方法。从工艺过程设计及生产计划调度工作的特点看,二者在很多方面有着密切的联系: ①一个零件的加工通常有多种加工方案,一个特征往往有多种加工方法,在工艺设计时如果能考虑零件的交货期及车间的实际加工状态(如资源可用性) ,实时合理地选择加工方法和资源,对提高调度柔性,保证生产的顺利进行是很有意义的。②在调度过程中,如果能根据工艺的难易程度、是否容易出现废品等技术参数进行综合分析,合理地确定零件的投放时间,对保证调度质量、提高生产稳定性很有好处。③工艺过程计划的一个非常重要的任务就是按照零件的工艺特征选择合理的车间资源,而生产计划调度的任务是把指定零件的某工序分派给确定的车间资源,并满足开工完工的时间要求。所以二者在这一点上有共同的任务和目标。工艺过程计划与生产计划调度在功能上既有各自内在的功能特点,又存在着许多相互联系,这些联系就构成了系统集成的基础。

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