2 柔性集成制造的技術方法體系研究
2.1 柔性集成制造實施方法研究的意義
21 世紀，客戶的個性化需求更加明顯和強烈，以大規(guī)模定制、個性化定制為主的生產模式要求制造設備、制造工藝和管理流程等都應具有柔性，在集成方面，將從制造系統(tǒng)內部的信息集成和功能集成發(fā)展到實現(xiàn)產品整個開發(fā)制造的過程集成，并逐步步入企業(yè)集成階段。數(shù)字化企業(yè)要求注重控制網絡與信息網絡的集成，實現(xiàn)計算機協(xié)同工作與信息共享 [2] ，制造過程的柔性化和集成化仍是 21 世紀制造業(yè)的重要特征和主要發(fā)展趨勢。
柔性集成制造最終要通過一個系統(tǒng)來實現(xiàn)，涉及生產系統(tǒng)設計、制造信息集成和系統(tǒng)運行控制等多個方面，如果完全面向個別企業(yè)開發(fā)，費時費力，且實施的系統(tǒng)可靠性不易保證。因此，研究和開發(fā)柔性集成制造的系統(tǒng)實施方法具有重要意義。
2.2 快速實施柔性集成制造系統(tǒng)的技術方法體系定義
快速柔性集成制造是以快速工藝設計為先導，以數(shù)控技術為核心，以網絡通訊控制和管理為平臺，高效地完成企業(yè)多品種、變批量的加工、制造、裝配與檢測等過程的先進制造技術。 當前機械制造業(yè)適應市場動態(tài)需求及產品迅速更新的主要生產組織模式 －－ 柔性集成制造系統(tǒng)，具有高效性、靈活性和縮短投產準備時間等特性。 實施柔性集成制造 主要靠設備、工藝、組織管理等的柔性和系統(tǒng)的重構能力及其快速的系統(tǒng)實施。
為了更好地開發(fā)具有通用功能的系統(tǒng)應用模塊， 將柔性集成制造系統(tǒng)化分為網絡數(shù)據(jù)庫支撐子系統(tǒng)、產品工藝快速設計子系統(tǒng)、快速生產組織管理子系統(tǒng)和柔性集成制造控制子系統(tǒng)�？焖賹嵤┤嵝约芍圃煜到y(tǒng)的技術方法體系還包括相應的內外部環(huán)境條件，如 標準、規(guī)范和企業(yè)專有知識等。通過基礎研究和工程應用實踐，提出實施柔性集成制造系統(tǒng)的技術方法體系。
該體系的定義比較清楚地描述了系統(tǒng)的功能 組成及其內在聯(lián)系， 結合國情，側重應用，無需配備自動化物流裝置，利用組件技術開發(fā)應用模塊，可 大大節(jié)省企業(yè)的實施費用。
3 實現(xiàn)柔性集成制造的快速系統(tǒng)實施方法
3.1 柔性集成制造的分系統(tǒng)功能設計
（1）實現(xiàn)柔性集成制造的網絡數(shù)據(jù)庫支撐子系統(tǒng)
在企業(yè) Intranet中采用快速以太網技術連接職能部門、車間現(xiàn)場控制室和車間現(xiàn)場數(shù)控設備到同一網絡，為保證在有干擾環(huán)境下系統(tǒng)的傳輸性能，實施中采用屏蔽系統(tǒng)設計，并特別考慮系統(tǒng)抵御外界電磁干擾的能力和系統(tǒng)本身向外輻射電磁干擾的問題。應用系統(tǒng)開發(fā)采用面向對象方法，數(shù)據(jù)源接口分別配置成Oracle和 SQL Server，為用戶提供完整的數(shù)據(jù)庫解決方案。
（2）產品工藝快速設計子系統(tǒng)
根據(jù)典型零件的工藝分析和企業(yè)工藝設計需求調研，建立工藝資源庫，定制相應的工藝卡片模板，創(chuàng)建典型工藝，完成檢索式 CAPP工具系統(tǒng)開發(fā)；針對主要產品的加工特征分析，創(chuàng)建加工特征庫，完成基于特征提取的創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)的開發(fā)與應用。
（3） 快速生產組織管理子系統(tǒng)
通過典型企業(yè)生產組織管理流程分析和快速生產組織需求調研，開發(fā)具有一定通用性的生產管理模塊，包括：生產計劃管理、作業(yè)任務分配、刀（量）具管理、集成化 NC程序文件管理、生產信息統(tǒng)計查詢、工時核算等。
（4） 柔性集成制造控制子系統(tǒng)
這是快速柔性集成制造工程應用的關鍵部分，通過數(shù)控設備網絡通訊服務、 NC程序傳輸控制、運行狀態(tài)監(jiān)控、任務完成信息返回等功能模塊設計和數(shù)控加工多功能機床輔助控制器的應用，實現(xiàn)加工系統(tǒng)與工藝設計、生產管理等的信息集成和車間數(shù)控設備的聯(lián)網運行控制。
3.2 實現(xiàn)柔性集成制造的多功能機床輔助控制器開發(fā)
中國制造業(yè)當前面臨最突出的問題是生產系統(tǒng)效率不高 [3] ，通過快速工藝準備和數(shù)控設備聯(lián)網運行管理，能實現(xiàn)快速生產轉換并提高系統(tǒng)效率。采用專門開發(fā)的多功能機床輔助控制器可實現(xiàn)集成 DNC功能，由一臺計算機實現(xiàn)對所有數(shù)控設備的通訊，在DNC主機無人操作的情況下，操作人員在數(shù)控設備端即可實現(xiàn)與DNC主機的通訊對話，效率高，規(guī)模擴大時 能很方便地添加新的設備到集成控制系統(tǒng)中，一臺主控機最多能控制 128臺數(shù)控設備，擴展性好。
多功能機床輔助控制器，是專門研制的系列化產品。它可以實現(xiàn)具有不同數(shù)控系統(tǒng)的加工中心和簡易數(shù)控設備通過 RS232連接到快速以太網上，NC程序上下載可根據(jù)不同系統(tǒng)要求設置傳輸率，可在機床端申請任務、返回任務完成信息。為有效評價加工/生產效能 [4] ，獲得更多的工廠底層信息，高級型還可存儲NC程序、記錄機床開關機時間和某個程序的運行次數(shù)以及直接向控制室實時上報機床運轉狀態(tài)及故障信息。
3.3 柔性集成制造的系統(tǒng)實施方法探討
（1） 按照上面柔性集成制造技術方法體系定義，采用模塊化設計思想和組件技術開發(fā)相應的標準模塊與系列化產品，如為 產品工藝快速設計開發(fā)了開放的工藝資源管理器、零件分類編碼標準輔助編制系統(tǒng)、檢索式 CAPP樣板工藝、基于特征庫、知識庫和專家系統(tǒng)的創(chuàng)成式CAPP模塊 ； 為快速生產組織管理開發(fā)了 作業(yè)計劃及任務分配模塊、生產管理模塊、刀具管理模塊；為柔性集成制造控制開發(fā)了 NC程序版本管理與傳輸模塊、設備運行狀態(tài)監(jiān)控模塊以及數(shù)據(jù)庫接口模塊；
（2） 采用配置文件連接數(shù)據(jù)庫，開發(fā)數(shù)據(jù)庫接口功能模塊，實現(xiàn)在不修改程序的情況下，通過修改配置文件來連接不同的數(shù)
（3）分析企業(yè)的實際需求和應用目標，了解企業(yè)相應組織架構及生產管理流程、技術專長、特有優(yōu)勢等企業(yè)知識，按柔性集成制造技術體系及已有相應子系統(tǒng)的應用設計模塊，進行功能篩選；
（4）初步確定相應軟件模塊和產品，快速建立演示系統(tǒng)并進行應用效果評估，與用戶協(xié)商確定工程實施的方案、進度和目標，簽訂合同；
（5）建立項目團隊，分析現(xiàn)有工程設計軟硬件環(huán)境，制定設計制造信息集成接口實施方案，制定項目工作分解結構（WBS）和進度計劃、資源需求計劃；
（6）根據(jù)數(shù)控設備類型、控制系統(tǒng)類型或產品生產組織特點，劃分控制邏輯單元，選擇和配置多功能機床輔助控制器，進行現(xiàn)場關鍵環(huán)節(jié)的系統(tǒng)實施工作；
（7）運用相關標準及柔性集成制造的有關規(guī)范，并及時關注項目相關者的需求，保證應用系統(tǒng)的外部接口及人機界面最大限度地符合使用者的需求，控制系統(tǒng)實施過程，有意識地規(guī)避因集成化管理造成個別受影響人員的抵觸而使系統(tǒng)不能很好的應用等風險；
（8）激勵項目團隊努力工作,對照合同和工作計劃，進行系統(tǒng)集成，開展應用測試；
（9）進行項目總結，提交實施報告，完成工程驗收；
（10）后期跟蹤服務，爭取新的拓展與提高。
