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面向FMS生產(chǎn)調(diào)度和控制的零件動態(tài)工藝模型研究
摘要：提出一種基于FMS生產(chǎn)調(diào)度與控制的零件動態(tài)工藝模型。該模型由零件加工工序和各個工序之間的約束關(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。中國圖書資料分類法分類號TH165
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；
工序1，機(jī)床名加工時間；
工序2，機(jī)床名加工時間；
……
工序n，機(jī)床名 加工時間；
END
該方法的優(yōu)點(diǎn)是表達(dá)方式簡單明了，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。通過對該圖按一定的啟發(fā)式搜索算法進(jìn)行搜索可得到多個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。通過對有向圖的遍歷可得到多個工藝方案。
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FMS可替代加工工序無法表達(dá)，須對多個加工工藝方案進(jìn)行復(fù)雜的評價才有可能得到可行的加工方案。2基于FMS的零件動態(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)床及對應(yīng)的加工參數(shù)相聯(lián)系(如加工時間、刀具號、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有效的加工工藝路線。
圖3實(shí)例零件的動態(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個可替代加工工序)，共有m個節(jié)點(diǎn)(不計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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