黃志輝 ,焦 祥 ,蘆 敏
(無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇 無(wú)錫 214121)
機(jī)械制造工藝是將產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到成品的重要環(huán)節(jié),對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和制造成本影響都很大。借助CAPP(Computer Aided Process Planning)計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì),可以有效地提高工藝設(shè)計(jì)的效率,提升工藝編制的一致性,保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性,同時(shí)還有助于優(yōu)化工藝等。CAPP技術(shù)作為CAD/CAM技術(shù)的重要組成部分,是連接CAD與CAM系統(tǒng)的橋梁,對(duì)輔助工藝人員迅速編制出工藝文件縮短生產(chǎn)周期有很大幫助,在制造自動(dòng)化領(lǐng)域具有重要的地位[1]。隨著制造業(yè)信息化和計(jì)算機(jī)集成技術(shù)的迅猛發(fā)展,CAPP系統(tǒng)得到了更廣泛關(guān)注,對(duì)工藝設(shè)計(jì)軟件在應(yīng)用上提出了更高的要求。CAPP知識(shí)微服務(wù)系統(tǒng)是工藝數(shù)字化的關(guān)鍵軟件工具,將CAPP知識(shí)體系智能化集成,對(duì)完善的CAPP系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是必不可少的,可以實(shí)現(xiàn)專業(yè)的工藝文件編制及其知識(shí)化管理。
CAPP知識(shí)微服務(wù)系統(tǒng)使用的瀏覽器為Chrome,并以此為平臺(tái),軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為開(kāi)放式,用戶界面的運(yùn)行方式主要依靠事件驅(qū)動(dòng),支持工藝規(guī)程的協(xié)同編制與管理,主要包括知識(shí)庫(kù)、知識(shí)圖譜、查詢統(tǒng)計(jì)、規(guī)程編制和協(xié)同管理幾個(gè)模塊,CAPP知識(shí)微服務(wù)系統(tǒng)界面如圖1所示。
圖1 CAPP知識(shí)微服務(wù)系統(tǒng)界面
CAPP知識(shí)微服務(wù)系統(tǒng)通過(guò)設(shè)計(jì)模型獲取輸入的工藝信息,在知識(shí)庫(kù)和資源庫(kù)的基礎(chǔ)上,再借助于交互式設(shè)計(jì)方式在關(guān)鍵環(huán)節(jié)點(diǎn)上提供工藝參考方案。CAPP知識(shí)微服務(wù)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于解決事務(wù)性和管理性問(wèn)題,同時(shí)在致力于加強(qiáng)系統(tǒng)智能化工具能力上也有體現(xiàn),為CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM的集成提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。CAPP知識(shí)微服務(wù)系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖2所示。
圖2 系統(tǒng)總體架構(gòu)
系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)主要包含CAPP本體庫(kù)、CAPP知識(shí)庫(kù)和制造資源庫(kù)等[2-3],知識(shí)庫(kù)結(jié)構(gòu)如圖3所示。1)CAPP本體的定義有很多種,目前被大家比較認(rèn)可的是對(duì)共享化概念的明確表示和描述,關(guān)于本體庫(kù)的構(gòu)建方式也有很多種,而且隨著數(shù)字化的發(fā)展,其構(gòu)建方式也逐漸成熟。本系統(tǒng)中采用的關(guān)于本體庫(kù)的構(gòu)建方式,是在現(xiàn)有本體構(gòu)建方法的基礎(chǔ)上,充分考慮了機(jī)械加工領(lǐng)域CAPP的特點(diǎn),利用分層次和分步驟雙舉措的構(gòu)建方法。2)CAPP知識(shí)庫(kù)的建立,首先要解決的問(wèn)題就是對(duì)知識(shí)的獲取,同樣CAPP知識(shí)庫(kù)的獲取也要考慮這個(gè)問(wèn)題。目前工藝知識(shí)的存在主要有兩種形式,一種是以文本和數(shù)據(jù)格式存在的顯性知識(shí),還有一種是以工藝經(jīng)驗(yàn)的形式存在而存儲(chǔ)在設(shè)計(jì)人員的頭腦里,很顯然,前者很容易獲取,而后者的獲得方式比較困難。建立知識(shí)庫(kù)的作用就是要將知識(shí)庫(kù)中的隱性知識(shí)進(jìn)行顯性化。3)制造資源庫(kù)的主要功能就是將機(jī)械加工中的工藝知識(shí)進(jìn)行必要的分類,這樣提高知識(shí)的獲取效率以及方便后續(xù)的維護(hù)工作。本系統(tǒng)中根據(jù)零件的加工過(guò)程,對(duì)加工中會(huì)用到的機(jī)床、刀具、夾具、量具等信息進(jìn)行了分類,這類資源庫(kù)的信息,可以在軟件的后續(xù)使用過(guò)程中不斷完善。
圖3 知識(shí)庫(kù)結(jié)構(gòu)
知識(shí)圖譜技術(shù),它本質(zhì)上是一種大規(guī)模語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò),是一種將知識(shí)庫(kù)以圖譜的形式展現(xiàn)出來(lái),使知識(shí)具有可解釋性、可推理性,從而使機(jī)器具備認(rèn)知能力,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的事物及其相互關(guān)系的形式化描述[4-6]。知識(shí)圖譜的應(yīng)用服務(wù)架構(gòu)主要由模式層、數(shù)據(jù)層、方法層、服務(wù)層構(gòu)成。如圖4所示,從知識(shí)圖譜的應(yīng)用服務(wù)架構(gòu)圖中可以看出,模式層與數(shù)據(jù)層之間的關(guān)系為有向圖結(jié)構(gòu),它允許所有層之間進(jìn)行數(shù)據(jù)和知識(shí)的相互傳遞和關(guān)聯(lián);數(shù)據(jù)層位于第二層,它具有很強(qiáng)的知識(shí)檢索能力和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力,知識(shí)圖譜通過(guò)自身設(shè)定的知識(shí)推送算法,可以很輕松地獲得所需要的數(shù)據(jù)和知識(shí);同時(shí)智能化的認(rèn)知和知識(shí)推理的能力也可以幫助該系統(tǒng)獲取更多的隱性知識(shí)[7-8]。該模塊技術(shù)為智能制造領(lǐng)域數(shù)據(jù)及知識(shí)的關(guān)聯(lián)性表達(dá)和相關(guān)性搜索推理問(wèn)題的解決帶來(lái)了可能性,因此,其在智能制造的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中扮演著越來(lái)越重要的角色。
圖4 知識(shí)圖譜的應(yīng)用服務(wù)架構(gòu)
規(guī)程編制模塊具有提交審簽、結(jié)構(gòu)化編輯、導(dǎo)出、查看、刪除、升版、廢棄、新建等功能,新建過(guò)程自動(dòng)編號(hào),結(jié)構(gòu)化編制應(yīng)按照工藝規(guī)程模板實(shí)現(xiàn)所見(jiàn)即所得的編制。規(guī)程編制模塊可以根據(jù)零件的不同類型,從而制定不同形式的工藝規(guī)程文件,雖然工藝文件的內(nèi)容不同,但是從總體框架的角度看來(lái),其機(jī)構(gòu)是相似的。在設(shè)計(jì)規(guī)程編制模塊的界面時(shí)考慮到機(jī)械加工中不同類型的產(chǎn)品工藝過(guò)程,需要對(duì)不同類型零件的工藝過(guò)程設(shè)計(jì)一種相對(duì)通用的文件模板。在規(guī)程編制模板中設(shè)置了包括規(guī)程設(shè)置、新建規(guī)程、規(guī)程編制等功能,其中規(guī)程設(shè)置包括管理員準(zhǔn)備工具清單、材料清單、防護(hù)用品清單等;新建規(guī)程包括按專業(yè)領(lǐng)域、制造過(guò)程、編制單位創(chuàng)建功能;規(guī)程編制主要包括工裝工具清單、材料清單、詳細(xì)作業(yè)流程、引用文件和版本更改記錄。規(guī)程編制內(nèi)容結(jié)構(gòu)如圖5所示。
圖5 規(guī)程編制內(nèi)容結(jié)構(gòu)
查詢統(tǒng)計(jì)模塊是將工藝知識(shí)電子化的體現(xiàn),也是查閱工藝知識(shí)的重要途徑。電子化的工藝知識(shí)里主要包含了手冊(cè)知識(shí)、工藝標(biāo)準(zhǔn)、工藝資源和工藝實(shí)例等。設(shè)計(jì)人員在產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中需要經(jīng)常去搜索和查詢,這也是工藝設(shè)計(jì)軟件能夠有效提高工藝設(shè)計(jì)的效率、提升工藝編制的一致性、保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性的重要體現(xiàn)。本文介紹的CAPP知識(shí)微服務(wù)系統(tǒng)的規(guī)程查詢包括基本查詢功能(規(guī)程名稱或編號(hào)、創(chuàng)建時(shí)間、編制者等條件進(jìn)行基本查詢),全文檢索功能及檢索結(jié)果導(dǎo)出功能。查詢統(tǒng)計(jì)功能結(jié)構(gòu)如圖6所示。
圖6 查詢統(tǒng)計(jì)功能
協(xié)同管理模塊具有待辦任務(wù)管理、審簽管理功能。協(xié)同管理包括提交評(píng)審、審簽流程管理、待辦任務(wù)管理、顯示審簽階段和審簽歷史等功能[9-10]。規(guī)程審簽是按校對(duì)、標(biāo)審、審核、會(huì)簽、批準(zhǔn)流程進(jìn)行,其中會(huì)簽包含多個(gè)人;每個(gè)流程都有同意、駁回和指派他人的操作,在審簽過(guò)程中,不能進(jìn)行規(guī)程的編輯,當(dāng)駁回后,才能進(jìn)行修改。當(dāng)所有流程都完成后,即完成規(guī)程的發(fā)布。對(duì)已發(fā)布的規(guī)程,可以進(jìn)行升版或者廢棄。協(xié)同管理功能如圖7所示。規(guī)程的協(xié)同管理流程為“新建編制任務(wù)”→“任務(wù)提交”→“校對(duì)”→“標(biāo)審”→“歸檔”,從流程圖中可以看出,每個(gè)前驅(qū)節(jié)點(diǎn)完成當(dāng)前任務(wù)后都直接繼續(xù)下一節(jié)點(diǎn)的任務(wù),若當(dāng)前節(jié)點(diǎn)任務(wù)不能通過(guò),將直接回到“編制”節(jié)點(diǎn)。CAPP知識(shí)微服務(wù)系統(tǒng)中,用戶通過(guò)點(diǎn)擊不同的節(jié)點(diǎn)進(jìn)入到相應(yīng)的界面。
圖7 協(xié)同管理流程編制流程
CAPP知識(shí)微服務(wù)系統(tǒng)的研發(fā),以簡(jiǎn)潔高效的交互界面,通過(guò)CAPP知識(shí)庫(kù)描述不同類型零件的加工工藝文本信息,幫助工藝人員減少研發(fā)不同類型產(chǎn)品的工藝時(shí)間;同時(shí)又能夠以圖形方式顯示零件主要特征,以便對(duì)特征進(jìn)行匹配;能夠提供實(shí)用、方便的編輯文本信息和圖形信息的工具;根據(jù)既定的格式生成各種圖文混排的工藝文件,加快了工藝參數(shù)的確定和作業(yè)規(guī)程編寫(xiě)速度;同時(shí)應(yīng)用知識(shí)圖譜服務(wù)架構(gòu),實(shí)現(xiàn)工藝數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)管理。