面向FMS生產(chǎn)調(diào)度和控制的零件動(dòng)態(tài)工藝模型研究

摘要：提出一種基于FMS生產(chǎn)調(diào)度與控制的零件動(dòng)態(tài)工藝模型。該模型由零件加工工序和各個(gè)工序之間的約束關(guān)系描述兩部分組成，去掉了傳統(tǒng)人為的加工順序約束，易于與生產(chǎn)調(diào)度控制系統(tǒng)集成，能充分發(fā)揮FMS生產(chǎn)調(diào)度柔性的特點(diǎn)，為FMS優(yōu)化生產(chǎn)調(diào)度的實(shí)現(xiàn)提供一條較好的途徑。

中國(guó)圖書資料分類法分類號(hào)TH165

筆者根據(jù)FMS生產(chǎn)調(diào)度的特點(diǎn)，在現(xiàn)有零件模型的基礎(chǔ)上提出零件的動(dòng)態(tài)工藝模型。

1零件工藝模型的常用表達(dá)方法

通常的CAPP系統(tǒng)只能設(shè)計(jì)出靜態(tài)的或只具有部分柔性的理想化的工藝規(guī)程。

1.1固定加工順序的工藝文件方式

通常生產(chǎn)調(diào)度中使用的零件工藝文件格式為

零件名；

零件號(hào)；

工序1，機(jī)床名加工時(shí)間；

工序2，機(jī)床名加工時(shí)間；

……

工序n，機(jī)床名 加工時(shí)間；

END

該方法的優(yōu)點(diǎn)是表達(dá)方式簡(jiǎn)單明了，缺點(diǎn)是限制了加工的自由度及柔性，使得加工只能嚴(yán)格按給定的工藝順序進(jìn)行，從而限制了柔性加工系統(tǒng)最優(yōu)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。該方法對(duì)單機(jī)加工或JOB—SHOP生產(chǎn)較合適。

1.2多工藝方案與/或圖的表示方法［1，2］

圖1為一個(gè)實(shí)例零件的與/或圖。用與/或圖

圖1實(shí)例零件的加工順序與/或圖

可以表示出零件加工順序的部分約束關(guān)系。通過(guò)對(duì)該圖按一定的啟發(fā)式搜索算法進(jìn)行搜索可得到多個(gè)可行的加工工藝路線。

該方法在一定程度上增加了CAPP的柔性，并考慮到了靜態(tài)生產(chǎn)環(huán)境，但是沒有考慮實(shí)際的動(dòng)態(tài)生產(chǎn)情況，因而還很難在FMS生產(chǎn)系統(tǒng)中應(yīng)用。

1.3有向圖表示方法

有向圖可以表示零件的加工工藝順序。圖2為一實(shí)例。通過(guò)對(duì)有向圖的遍歷可得到多個(gè)工藝方案。

圖2實(shí)例零件工序結(jié)構(gòu)的有向圖表示

該方法直觀地表達(dá)了零件加工工序及工序之間的約束關(guān)系，可用圖論的方法進(jìn)行描述與變換，但對(duì)FMS可替代加工工序無(wú)法表達(dá)，須對(duì)多個(gè)加工工藝方案進(jìn)行復(fù)雜的評(píng)價(jià)才有可能得到可行的加工方案。

2基于FMS的零件動(dòng)態(tài)工藝模型

為了適應(yīng)FMS生產(chǎn)柔性的特點(diǎn)，零件工藝描述必須既能反映零件的所有加工特征，又能反映出加工工序之間的約束關(guān)系，同時(shí)還能表示出加工工序的可替代性。所謂可替代加工工序是指某一工序可以由不同的機(jī)床加工完成，一旦確定好加工機(jī)床，則可完成該工序加工的其它候補(bǔ)工序即取消。

為了增加零件工藝表達(dá)的靈活性，減少人為的對(duì)工藝加工順序的約束，筆者以現(xiàn)有零件工藝模型為基礎(chǔ)，提出了一種更靈活的表示方法。

零件動(dòng)態(tài)工藝模型仍用有向圖表示(見圖3)，圖中節(jié)點(diǎn)表示零件的一個(gè)加工工序或一系列的可替代加工工序，該工序與加工機(jī)床及對(duì)應(yīng)的加工參數(shù)相聯(lián)系(如加工時(shí)間、刀具號(hào)、NC文件名等)；有向弧表示零件工序的加工順序約束關(guān)系。任何從頭節(jié)點(diǎn)(Head)到尾節(jié)點(diǎn)(End)的遍歷路徑都是一個(gè)有效的加工工藝路線。

圖3實(shí)例零件的動(dòng)態(tài)工藝模型

假設(shè)該有向圖有n條遍歷路線(工藝方案)，第i道工序有ki種加工方案(即有ki-1個(gè)可替代加工工序)，共有m個(gè)節(jié)點(diǎn)(不計(jì)Head和End節(jié)點(diǎn))，則零件可能有的加工方案數(shù)為。

常用的CAPP系統(tǒng)產(chǎn)生的工藝

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