现代制造业信息化技术第四章.ppt

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1、4 4、制造业信息化的技术集成、制造业信息化的技术集成4 4、制造业信息化的技术集成、制造业信息化的技术集成4.1制造业信息化的主要集成方式制造业信息化的主要集成方式(134-140)4.2制造业信息化的主要集成方式制造业信息化的主要集成方式(1).通过专用格式文件的集成方式通过专用格式文件的集成方式通过专用格式文件的集成方式通过专用格式文件的集成方式 在在在在这这这这种种种种方方方方式式式式下下下下需需需需要要要要在在在在各各各各系系系系统统统统与与与与专专专专用用用用数数数数据据据据文文文文件件件件之之之之间间间间开开开开发发发发专专专专用用用用的的的的转转转转换换换换接接接接口口口口进进

2、进进行行行行前前前前置置置置或或或或后后后后置置置置处处处处理理理理。这这这这种种种种方方方方式式式式需需需需要要要要设设设设计计计计的的的的专专专专用用用用格格格格式式式式处处处处理理理理程程程程序序序序很很很很多多多多，若若若若以以以以双双双双向向向向传传传传输输输输为为为为例例例例，设设设设系系系系统统统统内内内内有有有有NN个个个个系系系系统统统统需需需需要要要要互互互互相相相相传传传传输输输输数数数数据据据据，则则则则需需需需要要要要2N!2N!个个个个前前前前、后后后后置置置置处处处处理理理理程程程程序序序序。用用用用于于于于小小小小范范范范围围围围、简简简简单单单单的系统信息集成

3、。的系统信息集成。的系统信息集成。的系统信息集成。通过专用格式数据文件的集成通过专用格式数据文件的集成方法方法方法方法(2).(2).通过标准格式数据文件的集成方式通过标准格式数据文件的集成方式 在这种方式下，采用统一格式的中性数据文件作为系统集成在这种方式下，采用统一格式的中性数据文件作为系统集成在这种方式下，采用统一格式的中性数据文件作为系统集成在这种方式下，采用统一格式的中性数据文件作为系统集成的工具，各个应用子系统通过前置和后置数据转换接口进的工具，各个应用子系统通过前置和后置数据转换接口进的工具，各个应用子系统通过前置和后置数据转换接口进的工具，各个应用子系统通过前置和后置数据转换接

4、口进行系统间数据的传输。行系统间数据的传输。行系统间数据的传输。行系统间数据的传输。通过标准格式数据文件的集成方式是目前系统集成应用较多通过标准格式数据文件的集成方式是目前系统集成应用较多通过标准格式数据文件的集成方式是目前系统集成应用较多通过标准格式数据文件的集成方式是目前系统集成应用较多的有效方法之一的有效方法之一的有效方法之一的有效方法之一 。通过标准格式数据文件的集成方式通过标准格式数据文件的集成方式(3).基于统一产品数据模型和数据库的集成基于统一产品数据模型和数据库的集成 在在这这种种方方案案中中统统一一的的产产品品数数据据模模型型是是实实现现集集成成的的核核心心，统统一一工工程程

5、数数据据库库是是实实现现集集成成的的基基础础。它它与与用用文文件件形形式式实实现现系系统统间间集集成成的的方方法法相相比比，由由于于不不需需要要通通过过转转换换接接口口来来进进行行数数据据交交换换，加加快快了了集集成成系系统统的的运运行行速速度度，提提高高了了系系统统集集成成化化程程度度。这这种种方方式式既既可可实实现现各各子子系系统统之之间间直直接接的的信信息息交交换换，又又可可使使集集成成系系统统达达以以真真正正的的数数据据一一致致性性、准准确确性性、及及时时性性和共享性和共享性。(4).(4).基于产品数据管理基于产品数据管理(PDM)(PDM)的系统集成的系统集成基基于于PDMPDM的

6、的系系统统集集成成是是指指集集数数据据库库管管理理、网网络络通通信信能能力力和和过过程程控控制制能能力力于于一一体体，将将多多种种功功能能软软件件集集成成在在一一个个统统一一平平台台 上上 。系系 统统 集集 成成 的的 核核 心心 是是 PDMPDM技技 术术 向向 上上 提提 供供CAD/CAE/CAPP/CAMCAD/CAE/CAPP/CAM的的集集成成平平台台，把把与与产产品品有有关关的的信信息息集集成成管管理理起起来来；向向下下提提供供对对异异构构网网络络和和异异构构数数据据库库的的接接口口，实实现数据跨平台传输与分布处理。现数据跨平台传输与分布处理。基于基于基于基于PDMPDMPD

7、MPDM的集成系统体系结构的集成系统体系结构的集成系统体系结构的集成系统体系结构4.24.2基于事例推理的基于事例推理的CAPP系统系统(141-155)(141-155)4.54.5基于事例推理的基于事例推理的CAPP系统系统4.5.1 CBR-CAPP系统的推理过程系统的推理过程基于事例推理的基于事例推理的CAPCAP系统的推理过程系统的推理过程(1)(1)相似检索相似检索对对于于一一个个新新零零件件，从从基基于于特特征征设设计计CADCAD系系统统中中获获得得新新零零件件的的特特征征信信息息和和其其他他工工艺艺信信息息，并并将将这这些些信信息息作作为为索索引引，通通过过相相似似性性计计算

8、算方方法法，从从事事例例库库中中找找出出一一个个或或几几个个最最为为相似的事例。相似的事例。(2)(2)工艺复用工艺复用调入最相似的事例的工艺方案，作为新零件的工艺蓝本。调入最相似的事例的工艺方案，作为新零件的工艺蓝本。(3)(3)工艺修正工艺修正比较相似零件与新零件的不同之处进行工艺修改比较相似零件与新零件的不同之处进行工艺修改(4)(4)存储存储 经经过过工工艺艺修修正正的的工工艺艺方方案案通通过过了了工工艺艺审审查查后后，作作为为成成功功的工艺范例，存入事例库中。的工艺范例，存入事例库中。基于事例推理的零件事例的模型表达基于事例推理的零件事例的模型表达(1)(1)事例的对象表达事例的对象

9、表达事例对象表达的定义如下：事例对象表达的定义如下：Case=(caseid,A,M,C,R,index,solution)Case=(caseid,A,M,C,R,index,solution)其中：其中：Caseid Caseid是实例对象的标识符是实例对象的标识符 A A是属性集，事例的属性分为两种，一种是用于检索的是属性集，事例的属性分为两种，一种是用于检索的属性，一种是非检索属性，在属性，一种是非检索属性，在A A中的属性都是非检索的属中的属性都是非检索的属性。性。每一个属性是一个具有三元素的集合，每一个属性是一个具有三元素的集合，(a,t,v)(a,t,v)，a a是对是对象的属性

10、名，象的属性名，t t是该属性的数据类型，是该属性的数据类型，v v是该属性的属性值。是该属性的属性值。M M是是事事例例对对象象中中的的方方法法集集，每每一一方方法法具具有有一一个个多多元元素素的的集集合合；(m,tc1,tc2,tcn,tc),m(m,tc1,tc2,tcn,tc),m是是该该方方法法的的方方法法名名，tcitci是是该方法该方法(函数函数)的参数，的参数，tctc是方法返回值。是方法返回值。C C是是关关系系对对象象中中的的约约束束集集，定定义义了了事事例例中中的的属属性性的的约约束束条条件。件。R R是是一一个个该该事事例例与与其其他他子子事事例例之之间间的的关关系系集

11、集，每每一一个个关关系系有一个标识。有一个标识。indexindex是事例的一个索引对象是事例的一个索引对象 。SolutionSolution是是事事例例的的一一个个答答案案对对象象，描描述述了了该该事事例例问问题题的的解解决方法。决方法。(2)零件分类的模型表达零件分类的模型表达 1)零件类型的对象层次结构的表达零件类型的对象层次结构的表达2)零零件件特特征征对对象象层层次次结结构构的的表表达达 3).3).零件事例的工艺模型表达零件事例的工艺模型表达 答案模型定义：答案对象作为事例对象的一个组成部分，答案模型定义：答案对象作为事例对象的一个组成部分，它记录了该事例的解决问题的方法，同时还

12、包含了它与子它记录了该事例的解决问题的方法，同时还包含了它与子事例或父事例中答案对象的关系，它对答案信息进行结构事例或父事例中答案对象的关系，它对答案信息进行结构化处理，把非结构化的事例化处理，把非结构化的事例“答案答案”变为结构化的、可操变为结构化的、可操作的数据信息，使事例的自动化修改成为可能。答案模型作的数据信息，使事例的自动化修改成为可能。答案模型定义如下：定义如下：Solution=(sltid,P,A,M,R,C)其中：其中：SltidSltid是答案对象的唯一标识符。是答案对象的唯一标识符。P P是操作状态集是操作状态集 ，可以用一个链表表示，可以用一个链表表示List(step

13、)List(step)在工艺在工艺设计中，每一个操作状态设计中，每一个操作状态stepstep是一个加工工序，用一个工是一个加工工序，用一个工序对象表示。序对象表示。A A是属性集。是属性集。M M是方法集。是方法集。R R是关系集，定义了该事例的答案对象与子事例或父事例是关系集，定义了该事例的答案对象与子事例或父事例的答案对象的关系，通过这些关系，来获得子事例或父事的答案对象的关系，通过这些关系，来获得子事例或父事例的答案信息。例的答案信息。C C是约束集，定义了属性的取值范围或适用条件。是约束集，定义了属性的取值范围或适用条件。零件工艺对象模型零件工艺对象模型 零件工艺对象是零件事例的的主

14、要组成部分，表达了零件的工艺信息零件工艺对象是零件事例的的主要组成部分，表达了零件的工艺信息。支持支持CBRCBR的零件事例模型的零件事例模型 基于零件事例的工艺表达模型，可建立基于事例推理的工艺设计的零件事例的系统模型。基于零件事例的工艺表达模型，可建立基于事例推理的工艺设计的零件事例的系统模型。4.5.3 基于事例推理的工艺修正方法基于事例推理的工艺修正方法 当当当当一一一一个个个个事事事事例例例例比比比比较较较较复复复复杂杂杂杂，并并并并且且且且可可可可以以以以划划划划分分分分为为为为具具具具有有有有多多多多个个个个子子子子事事事事例例例例组组组组成成成成的的的的层层层层次次次次结结结结

15、构构构构时时时时，系系系系统统统统并并并并不不不不对对对对检检检检索索索索出出出出的的的的事事事事例例例例进进进进行行行行整整整整体体体体的的的的修修修修正正正正，而而而而是是是是针针针针对对对对不不不不满满满满意意意意的的的的子子子子事事事事例例例例进进进进行行行行修修修修正正正正，把把把把该该该该子子子子事事事事例例例例中中中中的的的的子子子子问问问问题题题题重重重重新新新新作作作作为为为为新新新新问问问问题题题题，进进进进行行行行事事事事例例例例检检检检索索索索和和和和推推推推理理理理，找找找找出出出出子子子子问问问问题题题题的的的的答答答答案案案案，如如如如果果果果子子子子问问问问题题

16、题题还还还还没没没没有有有有圆圆圆圆满满满满解解解解决决决决，则则则则继继继继续续续续对对对对孙孙孙孙问问问问题题题题进进进进行行行行检索，找出答案，直到问题获得解决为止。检索，找出答案，直到问题获得解决为止。检索，找出答案，直到问题获得解决为止。检索，找出答案，直到问题获得解决为止。子事例修正法示意图子事例修正法示意图4.5.4 基于事例推理的工艺设计系统典型实例基于事例推理的工艺设计系统典型实例(1).Hope-CAPP系统的总体结构系统的总体结构 Hope-CAPP系统主要由七个模块组成，即零件信息输入模块、系统主要由七个模块组成，即零件信息输入模块、相似事例检索模块、事例复用模块、工艺

17、事例修正模块、相似事例检索模块、事例复用模块、工艺事例修正模块、事例存储模块、工艺文件管理模块和制造资源和知识库管事例存储模块、工艺文件管理模块和制造资源和知识库管理模块。后台数据库服务器中主要由五个数据库组成，即理模块。后台数据库服务器中主要由五个数据库组成，即零件设计信息库、零件工艺事例库、制造资源库、工艺知零件设计信息库、零件工艺事例库、制造资源库、工艺知识库和工艺文件与工序图库。识库和工艺文件与工序图库。Hope-CAPPHope-CAPP系统框架系统框架(2)Hope-CAPP(2)Hope-CAPP系统的工艺设计流程系统的工艺设计流程4.3基于事例推理的基于事例推理的CAFD系统设

18、计系统设计(156-172)4.6 基于事例推理的基于事例推理的CAFD系统设计系统设计 夹具夹具CAD基本方法基本方法（1）交互式）交互式CAFD是指夹具设计由夹具设计人员以人机对话的方式完成夹是指夹具设计由夹具设计人员以人机对话的方式完成夹具的概念设计、布局设计与详细设计的全过程。具的概念设计、布局设计与详细设计的全过程。（2）派生式）派生式CAFD派生式派生式CAFD的设计思想来源于成组技术的设计思想来源于成组技术(CT)。这种设。这种设计方法对工件、加工方法和夹具进行分类、编码，建立计方法对工件、加工方法和夹具进行分类、编码，建立典型夹具数据库。在设计新夹具时，首先根据工件编码典型夹具

19、数据库。在设计新夹具时，首先根据工件编码和加工方法编码查询相似的夹具，然后根据要求通过人和加工方法编码查询相似的夹具，然后根据要求通过人机对话方式对检索到的夹具进行修改，完成夹具设计的机对话方式对检索到的夹具进行修改，完成夹具设计的全过程。全过程。CAFDCAFD系统的体系结构系统的体系结构 (2).快速夹具设计子系统的总体结构快速夹具设计子系统的总体结构(3)(3)图档管理系统流程图档管理系统流程用户在用户在AUTOCAD(AUTOCAD(或或Pro/e.UG)Pro/e.UG)下，首先申请图号，然后建立下，首先申请图号，然后建立工作目录，以后设计的装配图和零件图须放在此目录下，工作目录，以

20、后设计的装配图和零件图须放在此目录下，装配图和零件图需具有一定格式的标题栏，夹具设计完毕装配图和零件图需具有一定格式的标题栏，夹具设计完毕后，通过读取工作目录文件和图形文件的标题栏属性进行后，通过读取工作目录文件和图形文件的标题栏属性进行归档，通过读取图号内容建立归档以后的产品树归档，通过读取图号内容建立归档以后的产品树 。(4)(4)CAFD系统软件的体系结构系统软件的体系结构 图4-16 工装快速设计系统软件体系结构4.6.3 基于事例推理的夹具事例模型的表达基于事例推理的夹具事例模型的表达(1)(1)事例工件信息的表达事例工件信息的表达事例工件信息的表达是为了解决在计算机内部，如何描述事

21、例工件信息的表达是为了解决在计算机内部，如何描述与夹具设计有关的工件信息。事例的工件信息包括工件名与夹具设计有关的工件信息。事例的工件信息包括工件名称、工件类型、工件外形尺寸、工件材料、热处理、加工称、工件类型、工件外形尺寸、工件材料、热处理、加工特征信息、定位信息、夹学信息、工序图、特征信息、定位信息、夹学信息、工序图、CADCAD模型、参模型、参考坐标系等。考坐标系等。工件的加工特征信息包括：特征类型、特征面组成、特征工件的加工特征信息包括：特征类型、特征面组成、特征方位、特征尺寸、位置公差关系、尺寸公差关系等。方位、特征尺寸、位置公差关系、尺寸公差关系等。工件的定位夹紧信息包括：面工件的

22、定位夹紧信息包括：面IDID、面功能、面类型、粗糙、面功能、面类型、粗糙度、轮廊尺寸等，定位夹紧点信息包括所属面信息、自身度、轮廊尺寸等，定位夹紧点信息包括所属面信息、自身编号、点功能、点的局部坐标及点的全局坐标等。编号、点功能、点的局部坐标及点的全局坐标等。事例工件信息模型表达图事例工件信息模型表达图(2)事例装配信息的表达事例装配信息的表达事例装配信息作为夹具事例的一个组成部分，它不仅提供事例装配信息作为夹具事例的一个组成部分，它不仅提供工件、夹具元件以及组件信息，还提供了不同元件之间装工件、夹具元件以及组件信息，还提供了不同元件之间装配位置以及装配约束关系。配位置以及装配约束关系。夹具装

23、配的功能夹具装配的功能 组件可以分为定位组件、夹紧组件、导组件可以分为定位组件、夹紧组件、导向向(对刀对刀)组件和支撑组件、夹具体。元件和工件模型又可组件和支撑组件、夹具体。元件和工件模型又可以继续细分到特征、面和点。以继续细分到特征、面和点。夹夹具具事事例例中中装装配配模模型型的的表表达达(3)支持支持CBRCBR的夹具事例系统模型的夹具事例系统模型 夹具事例的系统模型包含了夹具基本信息、工件信息模型、夹具事例的系统模型包含了夹具基本信息、工件信息模型、事例装配模型以及说明文档，是上述模型的系统综合。事例装配模型以及说明文档，是上述模型的系统综合。系统的功能模型利用系统的功能模型利用IDEF

24、OIDEFO建模方法建立。功能模型描述了建模方法建立。功能模型描述了系统功能模块的组成以及各个功能模块之间的信息传递关系。系统功能模块的组成以及各个功能模块之间的信息传递关系。夹夹具具事事例例系系统统模模型型的的表表达达基于事例推理的夹具基于事例推理的夹具CAD系统的实现系统的实现(1)(1)系统的功能模型系统的功能模型(2).系统的软件框架结构系统的软件框架结构：系统的图形环境基于：系统的图形环境基于Pro/Engineering 软件包。数据环境采用软件包。数据环境采用SQL Server (3).(3).系统的数据结构系统的数据结构 为了将事例的信息合理地存储到数据库中，根据夹具为了将事

25、例的信息合理地存储到数据库中，根据夹具事例的表达模型，依据关系数据库定义中的事例的表达模型，依据关系数据库定义中的3NF3NF要求，在要求，在SQL ServerSQL Server数据库系统建立了夹具事例的数据库实体关系数据库系统建立了夹具事例的数据库实体关系模型。模型。夹夹具具事事例例的的系系统统数数据据模模型型(4).系统的工作流程系统的工作流程 系统根据输入的工件模型和工艺信息，从工件模型系统根据输入的工件模型和工艺信息，从工件模型中提取可以用于定位夹紧的面信息，自动推理可行的定位中提取可以用于定位夹紧的面信息，自动推理可行的定位方案，根据定位方案和其他关键属性，从夹具设计事例库方案，根据定位方案和其他关键属性，从夹具设计事例库中检索相似的设计并进行修改中检索相似的设计并进行修改。基于事例推理的夹具设计系统流程基于事例推理的夹具设计系统流程