基于MES的车间三维轻量可视化工艺指导系统

发布时间：2017-07-20 作者：李冬彭慧姜丽苹来源：中国科学院沈阳自动化研究所

关键字：三维可视化 MES 轻量化

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文章通过分析当前车间工艺指导方式存在的问题以及三维轻量化技术，提出了基于MES系统的车间三维轻量可视化工艺指导系统，解决了传统三维可视化工艺指导系统成本昂贵，自动化程度低的问题，提高车间生产的敏捷性。

另外三维可视化系统还可以作为MES系统在车间的一个延伸，完成在线审核，物料确定等功能，完善MES对车间生产动态的追踪监控。

基于MES的可视化数据管理可以完成生产任务、三维轻量化工艺资源的自动化发布，从而快速，准确的指导生产，改变了传统生产任务以及工艺资源的下放模式，简化了车间管理流程，提高了车间对新产品新工艺反应的敏捷性。

3系统架构及实施

3.1系统信息流图

如果企业有完善的PDM或PLM系统，可以直接从PDM或PLM系统中提取出对应的三维工艺资源。但如果企业产品数据管理平台不完善或者没有，系统可以从三维CAD中提取出统一的三维轻量化模型，从三维CAPP中提取三维数字化工艺卡片，工艺仿真视频以及BOM信息。通过对这些资源进行整合绑定，存入系统维护的工艺资源库中。最终基于MES平台完成工艺媒体库的管理，维护，根据需要将相应的工艺资源发送到对应的设备终端上(如图4所示)。

图4 系统的信息流图

3.2系统架构

三维工艺设计系统采用C/S结构，由UI层、业务逻辑层、数据库层三部分组成(如图5所示)。

系统用户访问层是UI层，即统一用户界面层。包括不同的用户角色如工艺员、车间技术人员，车间工人，车间检验人员等。不同的人员有不同的权限和职责，主要包括工艺上传，工艺更改，工艺查看以及质量监督等模块，是进行可视化指导的最直接界面。

系统的中间层是业务逻辑层。该层主要包括系统应用组件与系统核心组件、自定义开发组件等几个部分。系统应用组件主要根据业务需求进行数据和逻辑运算，比如：实现工艺规程的编制、审批、归档、更改、管理。系统核心组件包

图5 系统架构图

括对象的定制、用户的管理、产品生产过程的回溯、系统权限的控制、业务流程的审批及集成接口。通过业务逻辑层可以根据车间需要灵活地增加新功能，提高了系统的可扩展性。

系统底层是数据库层，包括工艺数据库、设备数据库、实时任务数据库。其中工艺数据库负责维护当前的工艺资源，设备数据库维护当前可用的设备资源，实时任务数据库维护当前进行的作业集合，及其完成情况。通过这些数据库为业务逻辑层提供统一数据接口，底层数据库是系统与MES实现集成的数据纽带，通过对底层数据库的共享保证了可视化系统与MES系统数据的一致性。

图6 系统工艺指导界面

3.3系统实施及应用

三维可视化系统的设计，采用C#开发语言，基于VS2010开发工具，综合应用XML， Linq，WPF等技术，底层数据库采用Sql Sever2008。目如果实例库中具有类似的类型，那么设计人员就在原来类型的基础上直接修改；否则，设计人员要按照设计规则对每一个零部件尺寸和特征具体进行设计，完成后再按UG/WAV〔提供的总体控制结构进行装配。

现以平行分度凸轮机构分度凸轮为例，工程参数输入到人机交互界面后，系统没有检索到类似的整体设计方案，通过知识规则库的引导，进入凸轮轴相关参数的设计，完成凸轮轴设计模型如图8所示。当零部件都设计完成后，进行装配，再对装配模型进行仿真检验其设计效果，完成三维装配模型如图9所示。

图8 分度凸轮的设计模型

图9 平行分度凸轮机构设计整体模型

3结束语

1)分析平行分度机构的结构和设计流程，将知识工程、人工智能技术和NX二次开发技术结合起来，开发平行分度凸轮机构智能设计系统。

2)对知识表达、知识获取等设计系统的关键技术进行了具体的阐述，结合实例推理和规则推理的推理机制，最后给出了实例。

3)设计系统缩短开发周期，能适应用户对产品的定制要求，提高设计效率。

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