面向敏捷制造环境的设备.doc

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1、面向敏捷制造环境的设备当前，随着越來越大的市场竞争压力和越來越多变的客户要求，制造业必须在尽可能短的时间内产出尽可能多品种的产品以满足顾客的需求。传统的需求模式己不能适应这一趋势，敏捷制造这一新的制造模式己引起了人们的广泛关注。所谓敏捷就是指企业在不断变化、难以预测的经营环境中善于应变，从而能够在市场竞争中牛存并领先，敏捷制造即是指制造企业采用现代通信手段，通过快速配置各种资源(包括技术、管理和人)，以有效的协调的方式响应用户需求，实现制造的敏捷性。敏捷制造对制造系统提出了新的要求，即制造系统能够迅速重新配置、重新构造从

2、而具有快速响应外部变化的能力，柔性成为系统必不可少的一种重要性质。因而，制造系统的各个组成部分(人员、设备、软件)都必须成为内部高度自治，外部具有标准物理和逻辑接口的制造实体。加工设备作为制造系统的慕本组成部分，也必须成为具有这样特点的制造实体。国外的制造业已经开始了这方面的研究，美国的半导体加工设备制造商开发出了用于半导体生产的敏捷加工设备，以适应更新换代日益加速的半导体芯片的加工生产。然而，这类研究应用在加工设备的设计开发阶段，着重于考虑加工设备的物理结构。由于加工设备的物理结构一旦确定，其改进将是一项费时、费力、高

3、成本的工作，因而为在制造系统中引入敏捷性而全面改造加工设备的物理结构代价过高。在制造业中，整个加工过程中不仅存在着物质流，还存在着信息流。加工设备不仅改变加工产品的物质形态，同时也改变加工产品的信息形态。因此，从加工设备的逻辑结构着手，通过设备定义完整地描述加工设备的状态、方法和行为信息，将加工设备定义成满足敏捷制造系统要求的制造实体是完全可行的。同时，有关设备的各种信息是制造系统中的重要信息，制造资源规划(MRP)＞计算机辅助设计/工艺规划/制造(CAD/CAPP/CAM)、车间控制(SFC)等各个制造子系统都要用到此

4、类信息，完整而准确地描述设备信息对这些系统的正常工作也是至关重要的。冃前，设备信息一般是用建立设备数据库的方法来表达，国内的一些学者乂提出了用特征建模的方法来构造设备模型，并把特征归结为设备管理、设备加工、设备控制三大类特征。然而，上述方法只是静态地描述了设备的结构特性,而无法全面地描述作为一种制造实体加工设备所拥有的资源和功能。在木文中，我们提出了一种面向对象的设备定义方法，全面描述了作为敏捷制造系统中的一种制造实体设备本身的结构特性和它所具有的功能，并为其他制造子系统提供准确而恰当的设备信息。采用面向对象的设备定义方

5、法，工程技术人员可以根据制造系统的实际情况定义其中的各类加工设备。但是，对每一加工设备，都去分析其结构特性、功能特性，建立功能模型、动态行为模型，再建立而向对象的模型，也是一个费时费力的任务。因此，利用面向对象的方法把制造系统中结构和功能特性相似的加工设备聚合成对象类，进一步建立起对象类的层次结构关系并通过继承实现设备模型信息的重用是非常必要的。一般来说制造系统中的加工设备依其结构与功能特性可划分为以下三类：（1）加工类设备。加工类设备是指能够完成一种或几种加工工艺的设备，像普通加工机床（车床、铳床、磨床……）、NC、加

6、工中心、焊接机器人等。这类设备的属性主要包括设备的加工方法、加工范围、加工精、设备状态（加工、空闲）等,行为有装、卸工件、加工工件等。（2）搬运类设备。搬运类设备负责设备之间工件的传送，像多种机器人、自动导引小车、传送带等都是搬运类设备，甚至，完成工件搬运任务的工人也可以被抽象为一种搬运设备，它的主要属性包括搬运范围、所在地、设备状态（搬运、空闲）等，其中搬运范围是指它可达到的其它设备。（3）仓储类设备。仓储类设备用于存储工件，像自动化的立体仓库,1/0缓冲区,甚至工件的临时堆放地，也可以被看作是一种仓储类设备。它最重要

7、的行为就是储存工件和提取工件，这类设备的主要属性是其中存储工件的数量和种类以及它的存储容量。上述三类设备可以被抽象为三种基本的设备对象类：加工类、搬运类和仓储类，它们构成设备类库结构中的一层。这三种设备对象类还具有一些共同的属性，象设备的名称、型号、编号以及生产厂家等这些所有设备都具有的属性，而且每种设备对象类都必须能够对其具有的属性进行操作，因而可以进一步向上概况抽象出一种新类一一设备类，这种设备类包括设备的名称、型号、编号和生产厂家等属性，并可以对这些属性进行操作，它处于设备类库结构的最上层，是整个设备类库的基类。同

8、时，考虑到制造系统的实际情况，对加工设备的结构与功能属性进行更详尽的分析，许多新的设备对象类被定义成加工类、搬运类、仓储类这三种对象类的子类，它们处于设备类库结构的下层，象加工类下有数控机床类、普通机床类、加工中心类等子类，搬运类下有搬动机器人类、传送带类和自动导引小车类等子类，仓储类下有自动化仓库类、缓冲区类等子类