包子生產(chǎn)機的設(shè)計【說明書+CAD】

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Holonic生產(chǎn)被看作是一種很有前景的方法，滿足了很多有關(guān)產(chǎn)品和生產(chǎn)的需要，它的最終目的是追求高度分散化生產(chǎn)系統(tǒng)的建筑設(shè)計的發(fā)展，這些被建造是基于一種由標(biāo)準(zhǔn)化、自動化、合作化、智能化元素的獨立化單元的混合，例如： ．新的或是已被采用的生產(chǎn)系統(tǒng)的更快，更可靠的設(shè)計和實施，這些設(shè)計以大規(guī)模范圍和伸展性為特征/HAYA93/ ．區(qū)域自動化 ．生產(chǎn)系統(tǒng)有效的重復(fù)使用 ．更迅速，對產(chǎn)品設(shè)計和需求產(chǎn)品數(shù)量改變的自主適應(yīng) ．更短的控制時間 ．更可靠的管理，由于內(nèi)在監(jiān)控，分析和質(zhì)量保證的能力 ．從目前生產(chǎn)系統(tǒng)向全面的holonic系統(tǒng)的可觀的，逐步的轉(zhuǎn)變 HMS的作用性和結(jié)構(gòu)性方面的概念是從諸如生物學(xué)，心理學(xué)和社會學(xué)等幾種科學(xué)領(lǐng)域的普遍概念中得出的，新的樣式包含等級系統(tǒng)的本身概念和分配系統(tǒng)中自動化元素的結(jié)合。HMS概念是基于Koestler于20世紀60年代末期在生物和科學(xué)系統(tǒng)設(shè)計方面的先驅(qū)貢獻，這些系統(tǒng)由獨立的單元構(gòu)成，能夠獨自工作，然而不能依賴其它單元，這些系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以這些單元的等級制度表現(xiàn)特征的，而這些單元就被稱為holons。Holon這個詞是古希臘語中意味著完整的‘holos’和后綴‘on’的結(jié)合，象征著粒子，中子，質(zhì)子等等。 然而普遍的生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都是以命令與服從的關(guān)系按等級層次設(shè)計的，holonic結(jié)構(gòu)是以整體與局部的關(guān)系設(shè)計的。（圖1）它不同在以下幾個方面： ．HMS是由holons構(gòu)成的，每一個holon都是一個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)群，充滿自主性與合作性。一個生產(chǎn)holon可以轉(zhuǎn)變、傳輸、儲存或者刪除信息和實體。holon包含一部分信息編寫過程，并且往往是實體編寫過程，也可能是另一holon的一部分。 ．HMS被組織作為holarchy，它為holons的合作定義基本的原則，因此限定了它們的獨立。它天生是一種沒有等級制度的少見的組織。 ．盡管如此，HMS不是以固定方式組織的，而是隨時自我組織以滿足需要，使自身適應(yīng)于其環(huán)境的變化或是自身。因此，它也能按短暫的等級制度組織自身。 對于發(fā)展那樣一種個別的，分散的作出決定的機構(gòu)來說，單個元素的自主與合作能力是最重要的特點。在HMS中，具有自主與合作能力的系統(tǒng)元素就被稱為holons。 相比于人類常常是holon的一部分，他們并不總是被需要。如果他們是holon的一部分，那他們最可能被認為是信息處理過程的部分，有時也被認為是實體處理部分。 Holarchy是這樣一種機構(gòu)，holons在其中被組織并彼此合作。它被定義作為holons系統(tǒng)，這個系統(tǒng)能通過合作達成目標(biāo)或者客觀實體。在holarchy中，為了使自身適應(yīng)既定的客觀實體和環(huán)境，holons能夠隨時彼此融合。正常來說，holon是其自身的產(chǎn)物。因此，holarchy可以被看作是某種等級制度，holarchy和普遍的等級制度的不同之處在于holarchy的隨時重復(fù)布局性和holons的合作機制。Holons通過直接地合作實現(xiàn)信息和實體成分的交換。通過彼此間的聯(lián)系，每一holon都持續(xù)地主宰著自身的角色和位置，如果Holons熟悉的系統(tǒng)目標(biāo)能因此更容易，更有效地達到，那么holon就會進入到暫時的命令機構(gòu)中，這種合作和布局過程發(fā)生的方式主要依賴于holarchy所給定的一般規(guī)則，例如，當(dāng)其被設(shè)計時，這種方式就會被具體化為holarchy，這個可以和交通系統(tǒng)相比較。車輛移動的方式依賴于交通規(guī)則，當(dāng)其自主作出決定時，他們必須遵守這個交通規(guī)則。 在那樣一種暫時的等級制度中，holons是自主調(diào)節(jié)規(guī)定的部分，他們的作用： ．作為自主的整體，級別高于部分 ．作為獨立的部分，級別低于更高層次的目標(biāo) ．與其所屬的環(huán)境同級（圖2） 因此，holonic系統(tǒng)可以被視為自動化生產(chǎn)變革中的一種直接進步，在這其中靜止的命令等級系統(tǒng)被自主性單元和holons的彈性化合作機制所取代。 在HMS中產(chǎn)品設(shè)計的需要 由于holonic生產(chǎn)系統(tǒng)中的產(chǎn)品模型必須滿足分散化，自主化和自我組織的holons的需要。那事先并不被知道是holon，例如，設(shè)計holon、過程計劃holon，或是編程holon，將利用到產(chǎn)品模型。而且，一種holon的不同的實施方法是可能的。一個例子就是過程計劃holon，它可能是自主過程計劃設(shè)計系統(tǒng)，或是一個工人，他完全人工地設(shè)計過程計劃。（圖3） 不同的holons將應(yīng)用到不同的產(chǎn)品模型，本身由于一個能應(yīng)用于所有不同類型的holons的普遍的模型對于計劃的應(yīng)用將變得過于龐大，不可轉(zhuǎn)變。而且，普遍模型的應(yīng)用將逐步實現(xiàn)最優(yōu)化，它將被開展通過每個自身的holon。 因此，有證據(jù)證實用于產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換的富有彈性的工具和標(biāo)準(zhǔn)化的編排格式對于發(fā)揮holonic生產(chǎn)系統(tǒng)的作用是必要的先前準(zhǔn)備。 這些產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換有著高度不同的需要，這些需要從詳細CAD數(shù)據(jù)，包括一件產(chǎn)品的幾何性的，技術(shù)性的，作用性的特點向一部分為編程系統(tǒng)所需要的列表延伸。 不可否認，一個純粹的幾何學(xué)產(chǎn)品描述，如被用以今天的標(biāo)準(zhǔn)，例如IGES或VDA-FS，將是不充足的。Holonic生產(chǎn)將需要能傳送有關(guān)產(chǎn)品的不同種類的信息，這些產(chǎn)品根據(jù)即將實行的ISO10303標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計。盡管如此，交換產(chǎn)品數(shù)據(jù)的彈性甚至比目前根據(jù)ISO10303所預(yù)測的還要高。一個這方面的例子就是用不同的數(shù)據(jù)模式實現(xiàn)同一信息實體的交換，這依賴于參與數(shù)據(jù)交換的holons。 簡要地說，在HMS中產(chǎn)品設(shè)計的需要是： ．每一個系統(tǒng)都可以應(yīng)用自身內(nèi)部的產(chǎn)品代表模式 ．HMS必須為產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換提供靈活的方法 ．holons必須被允許自主選擇一種合適的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換模式 ．holons必須被允許最終重新配置一種產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換模式 在HMS中產(chǎn)品設(shè)計方法的綜合 以下部分首先描述了一種常見的用以holonic生產(chǎn)系統(tǒng)交流的方法，其次， 特別關(guān)注產(chǎn)品設(shè)計實現(xiàn)的例子也會被提到。 展望HMS中產(chǎn)品設(shè)計的方法支持不同水平的數(shù)據(jù)抽象概念，從普遍的觀點來看，這意味著對于同樣的實體存在著不同的交換信息的模式。根據(jù)系統(tǒng)所含有的能力和需要，一個具體的代表就被選好了。 圖4說明了一種基于具體實施代表的交流，箭頭的線型描繪了相應(yīng)單元所對應(yīng)的代表，這個圖說明了所有的單元都對應(yīng)一種普遍的代表，這種代表允許在一個相對一般的水平上傳輸產(chǎn)品數(shù)據(jù)。那也說明了，例如編程和交易系統(tǒng)，共享一種額外的代表（箭頭C），它包含了具體到兩個單元之間任務(wù)的擴展信息。同樣，適合于單元‘CAD’和‘CAPP’，例如，它們不得不交換細致的產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)（箭頭D）。 一個具體到交流雙方的實體代表的概念在HMS中可以適合于所有類型的holons，所有具體holon功用的一一實施都可以被支持。這個概念允許HMS的逐步實施，就如同逐步優(yōu)化一樣。 在計算機輔助設(shè)計，過程計劃和編程領(lǐng)域，已經(jīng)存在有部分支持holonic生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換需要的概念。這些概念是根據(jù)特種技術(shù)的應(yīng)用而產(chǎn)生的。相對于特種技術(shù)已經(jīng)基本上在CAD/CAPP系統(tǒng)的內(nèi)在應(yīng)用上發(fā)展，它也可以作為產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換的工具而應(yīng)用。 大量的特征描述已經(jīng)被給出，以下的描述全部來自于/SHAH91/。從生產(chǎn)的觀點來看，特征代表了與生產(chǎn)管理和工具相關(guān)的形狀和技術(shù)屬性。在設(shè)計概念中，特征是應(yīng)用于生產(chǎn)，分析或者計算設(shè)計中的元素。更為常見的，可以說特征代表了部分或是整個工程學(xué)的意思。 特征基準(zhǔn)的產(chǎn)品設(shè)計的一個重要方面就是有可能描述幾何性設(shè)計系統(tǒng)/TONS94a/的部分或者全部。由幾種特征所組成的一部分就是完全通過其特征和幾何性，技術(shù)性及功能性參數(shù)來描述。因此，特征基準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換可以在不同的應(yīng)用中避免很多產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換的問題。 特征應(yīng)用于不同的公司或者要求這些包括很多不同的特征。事實上，事先了解到一個系統(tǒng)需要的所有特征是不可能的。因此，對于可以被裝配的設(shè)計系統(tǒng)使用特征圖書室，并使其自身適應(yīng)于不同的環(huán)境和任務(wù)，這是必需的。這種可以通過一些當(dāng)今的特征基準(zhǔn)設(shè)計和過程計劃系統(tǒng)而達到的行為是非常接近于holonic生產(chǎn)系統(tǒng)所需要的行為。 在裝配系統(tǒng)中，為實現(xiàn)裝配和特征數(shù)據(jù)交換而做的必要準(zhǔn)備是一種關(guān)于特征與特征圖書室的正規(guī)描述語言。如果所有系統(tǒng)正使用著同樣的正規(guī)描述語言的話，他們就可以優(yōu)先使用成為交換數(shù)據(jù)一部分的特征圖書室對于他們不知道的特征交換特征數(shù)據(jù)。 對于那樣一種描述語言來說，一個好的出發(fā)點是EXPRESS語言，它已經(jīng)在ISO10303的基礎(chǔ)上發(fā)展起來了。正式的特征語言可能已經(jīng)在EXPRESS/KRAU91，TONS93/的基礎(chǔ)上發(fā)展起來。 圖5說明了特征如何可以被用作數(shù)據(jù)交換的一種方法，傳遞的信息作為回答如何能依賴系統(tǒng)。如果CAD、CAPP及編程系統(tǒng)熟悉具體的特征的話，甚至軸承座，它們都可以通過使用一種簡單的文本格式來交換信息，并不需要表述幾何模型，因此，幾何學(xué)可以從特征信息中重新得出。 當(dāng)CAD和CAPP系統(tǒng)正在進行交流時，特征的完全的幾何性不得不從正式的描述中被改造。因此，特征信息必須包括所有必要的數(shù)據(jù)，例如空間中的位置和方面。例如表面粗糙度的技術(shù)屬性也必須被描述。 編程系統(tǒng)又需要有關(guān)特征及其尺寸類型的粗略信息。產(chǎn)品中的實際位置在編程系統(tǒng)中不被需要。因此，這些特征參量并非從CAPP傳達到編程。另一方面，由CAPP系統(tǒng)產(chǎn)生的信息，例如，描述編程時間的因素和特征的花費，是額外的，并被傳送到編程系統(tǒng)，也反饋到CAD系統(tǒng)。實際上，特征內(nèi)容已經(jīng)改變很多了，以致于不同的數(shù)據(jù)交換格式都依照參與數(shù)據(jù)交換及其方向的元素被使用。 結(jié)語 目前朝著自動化、分散化和自主生產(chǎn)系統(tǒng)方向發(fā)展的趨勢為產(chǎn)品設(shè)計帶來了新的細節(jié)和需要。Holons將使用其自身內(nèi)部合適的產(chǎn)品數(shù)據(jù)代表。對于holon交流來說，彈性的、可改變的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換格式將是必需的。 目前達到彈性的、可改變的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換格式的方法是更進一步發(fā)展特征技術(shù)，如同其已經(jīng)為設(shè)計和過程計劃系統(tǒng)發(fā)展的一樣，并使其適應(yīng)HMS的需要。特征可以為不同系統(tǒng)和領(lǐng)域之間的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換提供一種彈性的、全面的方法。通過為特征描述而使用的正式的語言，必要的基準(zhǔn)框架可以被達成。 在未來生產(chǎn)系統(tǒng)中，特征不但可以提供一種實現(xiàn)CAD和CAPP系統(tǒng)之間產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換的方法，而且還會為編程，甚至是銷售系統(tǒng)提供便利。 附錄2 10