論柔性制造控制系統(tǒng)的并行設(shè)計方法

郭琳

摘 要：由于當(dāng)今市場環(huán)境的動態(tài)性和多變性，制造企業(yè)面臨著嚴峻的考驗。要想在市場競爭中占有優(yōu)勢，制造企業(yè)就必須在短時間內(nèi)生產(chǎn)出多品種的小批量制造品。在實現(xiàn)這一目標的過程中，柔性制造控制系統(tǒng)起到突出作用，這種先進的制造系統(tǒng)，不僅能夠增加企業(yè)制造品的產(chǎn)量，而且能夠帶來良好的社會效益，帶動整個制造業(yè)的發(fā)展。但由于這種制造控制系統(tǒng)存在造價高、體積大等問題，在生產(chǎn)過程中也帶了一定的困擾，所以，研究柔性制造控制系統(tǒng)的并行設(shè)計方法對提高制造系統(tǒng)設(shè)備性能、推動制造業(yè)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：柔性制造 控制系統(tǒng) 并行設(shè)計方法

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）07（a）-0057-01

伴隨著社會的進步和科技水平的提高，人們對制造業(yè)又提出了新的要求，傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式已不能滿足人們對制造品日益增長的需求。在大批量生產(chǎn)的時代背景下，先進的制造控制系統(tǒng)設(shè)計方法的應(yīng)用與更新很大程度上決定了一個企業(yè)的發(fā)展方向。該文通過分析柔性制造控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，根據(jù)柔性制造控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特點，指出傳統(tǒng)柔性制造控制系統(tǒng)設(shè)計方面的缺點和不足，構(gòu)建全新的柔性制造控制系統(tǒng)的并行設(shè)計模型，為我國制造業(yè)的發(fā)展不斷注入新的力量。

1 柔性制造控制系統(tǒng)的內(nèi)容和特點

1.1 柔性制造控制系統(tǒng)的內(nèi)容

柔性制造控制系統(tǒng)是一個由計算機控制的復(fù)雜系統(tǒng)，它由物流控制設(shè)備、自動化倉庫、無人輸送臺、信息傳輸站等部分組成。柔性制造控制系統(tǒng)具有控制、加工、測量、存儲系統(tǒng)的功能，其中，控制系統(tǒng)作為核心部分，對柔性制造控制系統(tǒng)的性能與效率起到?jīng)Q定作用。柔性制造控制系統(tǒng)以計算機智能功能為核心，把半獨立的工位與物料運輸系統(tǒng)結(jié)合起來，高效自主地生產(chǎn)多品種小批量的產(chǎn)品。

1.2 柔性制造控制系統(tǒng)的特點

（1）自動化程度較高。

（2）與傳統(tǒng)的加工系統(tǒng)相比，柔性制造控制系統(tǒng)所需要的機床數(shù)量較少，利用信息流和系統(tǒng)規(guī)劃進行合理的加工和組織。

（3）在一次上料之后，柔性制造控制系統(tǒng)需要較長時間進行加工，但是裝夾次數(shù)較少。

（4）物料搬運體系的分類決定了柔性制造控制系統(tǒng)中機床的分布。

2 柔性制造控制系統(tǒng)的發(fā)展狀況

在傳統(tǒng)制造業(yè)生產(chǎn)過程中，小批量生產(chǎn)周期長、效率不高、成本昂貴以及質(zhì)量水平低等問題不斷出現(xiàn)，滿足不了市場需求，嚴重影響了我國制造業(yè)的發(fā)展。我國柔性制造控制系統(tǒng)起步較晚，但發(fā)展速度較快。柔性制造控制系統(tǒng)作為一種先進的制造系統(tǒng)，其系統(tǒng)設(shè)計方法的更新起到關(guān)鍵作用，傳統(tǒng)的柔性制造控制系統(tǒng)設(shè)計方法存在的問題日益明顯，建立柔性制造控制系統(tǒng)的并行設(shè)計成為制造企業(yè)的首選。

3 柔性制造控制系統(tǒng)的并行設(shè)計

3.1 柔性制造控制系統(tǒng)的并行設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)

柔性制造控制系統(tǒng)的并行設(shè)計在規(guī)劃時主要包含的關(guān)鍵技術(shù)有：在并行設(shè)計的條件下將抽象的信息和建模技術(shù)相結(jié)合；建立網(wǎng)絡(luò)化、分布化的計算機系統(tǒng)作為并行設(shè)計的框架；運用計算機模擬仿真技術(shù)將產(chǎn)品性能形象化；建立柔性制造控制系統(tǒng)并行設(shè)計的綜合測評系統(tǒng)；進行科學(xué)合理的管理，完善和發(fā)展并行設(shè)計。

3.2 柔性制造控制系統(tǒng)的并行設(shè)計的方法策略

為了增強柔性制造控制系統(tǒng)并行設(shè)計的獨立性、自控力，增強各系統(tǒng)間的相互合作，柔性制造控制系統(tǒng)并行設(shè)計需要具備以下幾點方法策略：

（1）具體制造控制系統(tǒng)與信息系統(tǒng)具有相對的獨立性。

（2）方法更新、信息系統(tǒng)以及它在處理事務(wù)的過程與制造控制系統(tǒng)的決策功能相獨立。

（3）系統(tǒng)控制系統(tǒng)的決策功能與應(yīng)用界面的表現(xiàn)形式相獨立。

（4）發(fā)展計算機模擬仿真技術(shù)，將制造控制系統(tǒng)的開發(fā)與控制系統(tǒng)的仿真測評系統(tǒng)進行同步發(fā)展。

（5）制造控制系統(tǒng)的控制實體組件具有獨立性，這些自治的實體部件將內(nèi)部功能和外部合作獨立開來。

3.3 柔性制造控制系統(tǒng)的并行設(shè)計實施的基本內(nèi)容

（1）概念層面設(shè)計。

在控制系統(tǒng)全面分析的基礎(chǔ)上進行概念層面設(shè)計，在了解企業(yè)管理模式及制造控制系統(tǒng)的布局的條件下，根據(jù)制造控制系統(tǒng)的基本體系結(jié)構(gòu)進行分析，確定各自治實體部件的系統(tǒng)控制準則及決策的活動鏈。

（2）邏輯層面設(shè)計。

邏輯層面的設(shè)計需要創(chuàng)建在概念層面設(shè)計的基礎(chǔ)之上，把在概念層面上形成的方案策略及技術(shù)模型進行具體深入的分析評價。負責(zé)系統(tǒng)設(shè)計的工作人員需要詳細設(shè)計各實體部件之間的功能模型；負責(zé)數(shù)據(jù)庫設(shè)計的工作人員需要詳細設(shè)計整個數(shù)據(jù)庫的邏輯模型以及各實體部件的局部數(shù)據(jù)庫模型；負責(zé)界面設(shè)計的工作人員需要和信息技術(shù)人員相互合作，由界面設(shè)計工作人員確定好界面框架，由信息技術(shù)人員確定每個界面下的操作內(nèi)容、決策規(guī)則及完成命令的相關(guān)工具。

（3）虛擬物理層面設(shè)計。

為了增強制造控制系統(tǒng)的開放性、可靠性、自主性、可重復(fù)利用性等多個性能，需要通過虛擬物理層面的設(shè)計建立統(tǒng)一的建模語言及各實體組件技術(shù)。在創(chuàng)建好制造控制系統(tǒng)并行設(shè)計許可的環(huán)境條件下，負責(zé)系統(tǒng)設(shè)計的工作人員需要詳細設(shè)計控制系統(tǒng)的開發(fā)平臺、運行平臺及完成系統(tǒng)開發(fā)條件的工具；在面向?qū)ο蟮哪Ｐ团c邏輯層面控制的模型相映射下形成不同種類的操作、屬性的基礎(chǔ)上，軟件設(shè)計人員需要對物理、信息、通信等對象類進行合理詳細的設(shè)計；在各實體部件的接口定義受控的基礎(chǔ)上，進行各實體部件之間的報文傳送接口的設(shè)計；負責(zé)數(shù)據(jù)庫設(shè)計的工作人員需要對整個數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和存儲拿取的方法進行物理模型的設(shè)計。

4 結(jié)語

基于當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，計算機已逐步應(yīng)用于制造業(yè)，柔性制造控制系統(tǒng)的并行設(shè)計也需不斷更新和研究。在了解了我國柔性制造控制系統(tǒng)的發(fā)展狀況之后，根據(jù)柔性制造控制系統(tǒng)的內(nèi)容和特點，從柔性制造控制系統(tǒng)的并行設(shè)計的基本內(nèi)容、關(guān)鍵技術(shù)、方法策略等方面展開分析，優(yōu)化柔性制造控制系統(tǒng)并行設(shè)計方法，縮短生產(chǎn)時間，轉(zhuǎn)變企業(yè)運行方式和管理模式，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，增強制造企業(yè)的競爭力。

參考文獻

[1] 周炳海，奚立峰，王世進.柔性制造控制系統(tǒng)的并行設(shè)計方法[J].上海交通大學(xué)學(xué)報，2004（6）：909-913，918.

[2] 梁爽.柔性制造系統(tǒng)實驗平臺的設(shè)計與控制[D].華南理工大學(xué)，2010.

[3] 張浩，張曙.柔性制造系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計方法[J].組合機床與自動化加工技術(shù)，1995（1）：22-32，38.

[4] 王慧.制造過程產(chǎn)能柔性及其若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D].武漢理工大學(xué)，2007.

[5] 尹念東，李艷麗，何彬.柔性制造及虛擬實驗系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[C]//湖北機械工程學(xué)會機械設(shè)計與傳動專業(yè)委員會.湖北省機械工程學(xué)會機械設(shè)計與傳動專業(yè)委員會暨武漢市機械設(shè)計與傳動學(xué)會第22屆學(xué)術(shù)年會論文集.湖北機械工程學(xué)會機械設(shè)計與傳動專業(yè)委員會，2014.