引言

目前很多企業的工藝設計系統是建立在固定制造資源的基礎上，很難適應制造資源隨時變化的動態特性，同時在傳統的制造模式下，企業制造資源模型是根據各個階段、各個部門、各個計算機應用子系統對制造資源信息的需求而制定的，并建立相互獨立的制造資源模型和數據庫，從而造成制造資源不統一，大量數據冗余，無法有效支持工藝設計與其它生產活動間的協同。為此，本文對支持協同工藝設計的制造資源管理進行了研究，提出構建制造資源統一管理平臺(MRIMP)，實現制造資源的統一管理，實現制造資源在各個信息化系統中的統一和共享，以有效地提高工藝設計的可指導性。

1 支持協同工藝設計的MRIMP系統設計

1.1 支持協同工藝設計的制造資源建模

企業制造資源作為工藝設計的基礎，和工藝設計是密切相關的。MRIMP作為制造資源統一平臺，不僅要支持協同工藝設計對制造資源實時工藝信息、狀態信息的要求，還應支持其它設計生產活動對制造資源的要求，給各部門人員提供相應的制造資源視圖，使相關人員對制造資源進行協同瀏覽，協同調度，這就對支持協同工藝設計的MRIMP制造資源建模有以下要求:

a.支持制造資源多視圖特性。作為制造資源統一管理平臺，必須滿足各個應用系統對制造資源的不同需求，即根據不同系統需求形成不同資源視圖。
b.保證制造資源信息一致性。制造資源貫穿產品的整個生命周期，保證制造資源在各個應用系統中一致性和唯一性是很重要的。
c.支持制造資源信息的動態性。CAPP等應用系統對制造資源實時動態信息有較高的要求，需要知道制造資源使用負荷，使用狀態等動態信息。

針對制造資源建模要求，本文設計一種支持協同工藝設計的制造資源模型，為協同工藝設計提供強有力的支持.該模型采用面向對象的思想進行構造，通過對各種制造資源對象進行分析總結，我們將制造資源對象屬性分為靜態屬性和動態屬性，并從制造資源模型要支持產品生命周期中多視圖角度考慮，將描述制造資源參數分為以下 4個方面:

a.資源的管理信息。主要包括資源的編號，名稱，所屬單位，制造單位等。
b.資源的使用技術參數。描述資源使用時各種配套技術參數，如對車床加工時，進給速度，切削參數等.
c.資源的能力信息。主要指資源的使用范圍。如車床的可加工精度等。
d.資源的狀態信息，包括資源的完備率，使用負荷率，當前狀態，維修史紀錄等。

具體以車床為例，其模型構成如圖1所示。

圖1 機床信息模型描述

1.2 支持協同工藝設計的 MRIMP體系結構

在企業中，用到制造資源信息的部門很多，從公司管理計劃部門，到設計部門，再到車間制造部門都離不開制造資源。作為制造資源統一管理平臺，它必然會和很多信息系統進行信息的傳輸和協同，為此本文提出一種旨在解決制造資源信息在 MRIMP和其它各應用系統間共享的體系結構，如圖2所示。

支撐系統層:從系統數據來源、數據管理和安全性等方面考慮，此層包括工裝設計系統、MES系統、過程控制系統(ProcessoCntrolsystem，PCS)、ERP系統以及數據庫管理系統。其中工裝設計系統、MES系統、PSC 系統為MRIMP提供具體的制造資源信息，數據庫管理系統為MRIMP提供安全性可靠的管理機制。

數據庫層:主要包括產品在全生命周期中用到的各種制造資源數據，如設備、工裝等資源數據。鑒于有些制造資源只在工藝設計中用，沒有必要納人MRIMP進行管理，如工藝常用術語庫可以直接由CAPP系統進行管理。

資源管理層:主要是對制造資源進行綜合管理，它包括資源模型管理、資源集成管理和平臺系統管理(即系統的各種使用權限和安全性管理).

資源應用系統層:包括產品在全生命周期中涉及到制造資源的信息化系統，如 CAPP系統、ERP系統、CAM系統和 CAQ系統等。

用戶界面層:主要涉及用戶對工藝資源的交互查詢、修改，以及信息的反饋等，針對不同需要提供友好的人機交互界面。

整個應用系統應基于計算機網絡和分布式數據庫，所有數據在系統服務器上集中組織和管理，完全基于網絡化，全面支持協同化工藝設計。首先MIRMP采用面向對象的動態統一資源建模，滿足了協同工藝設計對制造資源多視圖的要求;其次MIRMP對制造資源實行統一管理，解決了制造資源在各個信息化系統中不統一、二義性問題，提高了協同工藝設計效率;同時MRIMP通過MES、CPS系統提供實時制造資源信息，滿足協同工藝設計對制造資源實時性信息，MRIMP提供支持協同工藝設計的協同工藝資源調度和配置的功能，使協同工藝設計達到最優化。

1.3 羞于MRIMP的制造資源信息在各系統間的傳遞邏輯

MIRMP系統對企業制造資源進行統一管理，完成企業各個信息化系統對企業制造資源不同的需求和管理。ERP系統要從MRIMP獲得各種資源信息，形成資源清單，并將資源采購等信息及時更新到資源庫中。CAPP系統要獲得準確及時的車間制造資源信息，包括資源的各種工藝參數、資源狀態、使用負荷情況以及它的使用成本等。CAPP要實時向MRIMP提供工藝中各種資源匯總清單，以便 ERP等有關系統做生產計劃時使用。CAM 系統從CAPP獲得數控加工指令，如果制造資源無法使用，其再從MRIMP中選擇制造資源，更改結果要反饋給CAPP系統。CAQ系統也要從 MRIMP中獲得檢測工具信息，生成質量檢測清單。這些都對制造資源有實時性要求，而這就需要下層制造執行系統(MES)和過程控制系統(PCS)的協作。MES從資源平臺中獲得計劃部門傳來的各種計劃和資源清單，并細化生產計劃。反過來 MES通過數據采集設備對企業生產過程中制造資源使用的相關數據進行采集，并經過系統歸類整理和分析后，轉化成有效的信息，傳輸給MRIMP，并提供給各個生產職能及管理部門使用。PCS系統將車間制造資源信息通過MES系統實時反饋給MRIMP。制造資源信息在統一平臺和各個信息系統之間流程如圖3所示。

圖3 基于MRIMP的制造資源信息流程

2 基于MRIMP的協同工藝設計

在產品設計到制造過程中，工藝設計是用到制造資源較為頻繁的一個環節。制造資源信息是工藝設計的基礎，在工藝編制中要查詢物料庫存等相關信息，需要知道設備資源、工裝等使用狀態信息，根據資源庫的實時數據，并結合動態資源決策庫，對制造資源進行合理的選用，提高工藝的可指導性。工藝員進行工藝設計時，系統可以通過選填工序名稱，自動關聯MRIMP中相關資源，形成所需的各種資源視，提高工藝設計查詢效率。并可向相關人員發送協同設計請求，進行協作工藝的編制，MRIMP支持制造資源的多方協同瀏覽、協同仿真，對制造資源進行協同調度和配置，減少制造資源閑置和過載現象。在協同工具上，充分利用現代計算機通訊手段，運用電子白板，協同瀏覽器及網絡會議等協同使能工具。在工藝設計結果保存時，CAPP系統自動關聯 MRIMP，檢查資源信息完備性和正確性。基于MRIMP的協同工藝設計流程如圖4所示。

圖4 基于MRIMP的協同工藝設計流程

3 應用實例

結合某船舶設備制造企業實際情況，采用 VC++進行了MRIMP系統的開發，并在此基礎上進行CAPP應用系統與 MRIMP系統資源可定制式接口開發。采用外部知識庫方式獲得資源平臺數據，資源信息可以由用戶動態定制，系統會自動關聯MRIMP中相關資源信息。MRIMP系統支持制造，并支持制造資源的協同調度。

4 結束語

在協同環境下保證企業資源信息在各個信息系統中順暢流通和共享，是實現企業生產活動趨向協同化的關鍵之一。本文介紹了支持協同工藝設計的制造資源統一管理平臺系統，該系統已經在某船舶企業進行實施和運用，并取得了良好的效果。