分布式、网络化制造资源库初步设计

分布式、网络化制造资源库初步设计

一．可重构制造资源优化配置平台子系统体系结构

本子系统的体系结构如上图所示，主要由三个模块组成：物理制造单元库的构建模块，逻辑制造单元的设计模块，制造资源优化模块。

图1 可重构制造资源优化配置平台子系统体系结构

各个模块分工不同，但又相互联系。物理制造单元库的构建模块主要完成物理制造单元的构建和物理设备库的构建，正确合理的描述物理制造单元和物理设备资源，是系统的基础部分；逻辑制造单元设计模块主要完成物理设备在逻辑上的重构工作，使物理设备按需求重新配置构成一个新的逻辑制造单元；制造资源优化配置模块主要是建立所有的面向工艺的逻辑制造单元与物理制造单元的静态映射关系，实现制造资源的合理利用，满足复杂多变的生产加工任务需要。

逻辑制造单元设计模块在物理制造单元库中提取设备，构造逻辑制造单元；

物理制造单元库向制造资源优化配置模块提供优化所需的一些信息；

逻辑制造单元模块向制造资源优化配置模块输入多条逻辑制造单元。

本子系统可以单独使用，具有输出和输入接口（详见接口描述部分）。

本子系统的输入接口：来自基于知识的网络化协同工艺规划系统的工艺路线（含虚拟设备），到达逻辑制造单元设计模块供逻辑制造单元的设计；来自可视化制造过程管理与监

控系统的任务计划，到达制造资源优化配置模块作为优化约束条件。

本子系统的输出接口：向可视化制造过程管理与监控系统输出状态反馈，主要是任务资源的落实情况；向集成化数控制造与仿真系统和制造执行系统以物理设备表的形式输出一条逻辑制造单元。

二．可重构制造资源优化配置平台子系统各模块实现方案

1.物理制造单元库构建模块的实现方案

1.1物理制造单元信息模型

本研究主要采用面向对象的方法研究物理制造单元的描述，建立物理制造单元的信息模型，从而建立制造资源库。物理制造单元的信息模型应该包括4个方面：物理制造单元的管理信息、物理制造单元的制造能力、物理制造单元的状态和物理制造的单元的专用工装。

1）物理制造单元的管理信息是指制造单元的员工信息、位置信息、成本信息、生产计划进度；

2）物理制造单元的制造能力是指生产时制造单元可完成的工艺及制造能力，主要包括生产周期信息、尺寸生产能力、加工精度、可以加工的典型零件、可以完成的典型工艺特征；

3）物理制造的单元的状态反映制造单元的运行状况和负荷状况;

4）物理制造的单元的专用工装反映制造单元所必须的刀具、夹具、量具等。

图2 物理制造单元信息模型

1.2设备资源信息模型

设备资源是资源库中的最低层次的资源，物理制造单元由物理设备的组合构成，而且逻辑制造单元是物理设备在逻辑上的重构。因此，对设备资源的合理科学的描述非常关键，应该描述出能够为逻辑制造单元的产生有用的设备属性。同样，采用面向对象的方法来研究物理设备的描述，建立设备资源信息模型，设备资源信息模型应该包括以下四方面的信息：设

备资源的管理信息、设备资源的制造能力、设备资源的状态、设备专用工装。

1)设备的管理信息包括设备资源的设备编号、名称、型号、主轴转速、电机功率、

设备重量、外形尺寸、使用年限、月折旧、成本信息、位置信息、生产厂商、额

定使用时间、大修时间、操作规程、注意事项；

2)设备的制造能力主要包括加工的最大工件、加工直径、加工长度、刀架行程、工

作精度、形状加工能力、加工工艺能力；

3)设备的状态反映设备的运行状况和负荷状况（如空闲状态、装载状态、加工状态、

拆卸状态等,以及各自状态之间的切换）。

4)设备专用工装反映制造单元所必须的刀具、夹具、量具等。

图3 设备资源信息模型

1.3 切削机床的分类

由于物理制造单元是由不同类型的设备组成，所以要对物理设备进行分类，根据设备的功能进行分类。

金属切削机床

车床

－普通车床,单轴及多轴自动车床,专用车床

－数控车床,卧式车削中心,立式车削中心

－立式车床

镗床－卧式镗床,立式镗床

拉床

切断机

钻床－钻削和攻丝机床,深孔钻床,单轴及多轴钻床

火焰切割机床，包括等离子弧线切削机

磨床

激光加工机床－激光切割机,激光附件及激光器

加工中心－卧式加工中心,立式加工中心,立卧两用加工中心

铣床－床身式\桥式\龙门铣床,升降台式铣床,仿形铣床

刨床

带锯床\圆锯床\弓锯床

牛头刨床

插床

锻压机械

专用机床

检查,测量和试验设备

机床元部件,附件及工装和工位器具

1.4实现方案

物理制造单元库构建模块的结构如下图所示：

图4 车间级物理制造单元库构建模块的结构

该模块主要由构建工具、物理制造单元库、网络接口组成。构建工具实现物理制造单元库的构建，是该模块的主要工具，制造资源构造工具主要是完成设备资源和物理制造单元的信息的输入、插入、修改、检验、根据条件查找，保证设备资源信息的完备性和一致性。由上面的资源模型建模可以知道，制造资源库由物理制造单元组成，而物理制造单元又由不同类别的设备组成，所以制造资源构造工具应该包括两部分资源的构建：物理制造单元信息模物理制造单元库构建模块

物理制造单元库 单 元 1 设备类别1 物理设备 物理设备

物理设备

物理设备 设备类别2 物理设备 物理设备 物理设备 设备类别3 物理设备 物理设备 物理设备 ⋅⋅⋅ ⋅⋅⋅ ⋅

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