CN111599000A - 一种工艺布局生成方法和设计系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及飞机装配数字化工艺设计领域，尤指一种工艺布局生成方法和设计系统。其方法包括：基于工艺布局的基础数据，建立工艺布局三维可视化的模型库；根据基础数据和容器方案，利用模型库中模型在三维虚拟环境下完成工艺布局；导入并编辑工艺布局的仿真参数；基于生产线方案，创建工艺布局的工位并关联设备以及工序信息；基于仿真参数和工序信息，对工艺布局进行仿真实验，获取工艺布局的仿真结果；基于仿真结果，对工艺布局进行评估；当工艺布局通过评估后，保存工艺布局。这样提高了工艺布局的合理性以及工艺布局生成时的操作便捷性，以及提高了评估的准确性以及完善性。
Description
技术领域
本发明涉及飞机装配数字化工艺设计领域，尤指一种工艺布局生成方法和设计系统。
背景技术
工艺布局是影响企业及其产品竞争力的一个重要准则因素，合理的工艺布局可以节约大量的物料运输费用，提高设备使用效率。然而车间的工艺布局不同于一般的几何布局问题，不是单纯的几何约束。除了空间利用率，还需要考虑生产系统的工艺流程以及其它定性/定量条件，如物流频率，作业单位相互关系以及某些特定的约束关系等。
生产线是按照工艺流程，配备生产某种产品(零、部件)所需要的各种制造资源，协同完成产品的制造过程，满足使用功能的组织形式。生产线工艺布局是将加工设备，物流设备，物料存储设备，通道等制造资源合理放置在一个有限空间内的过程。同时，生产线规划阶段，需要详细分析与确定生产线规划方案、工位的划分、工艺流程、工作面积及区域、人员需求以及投资等等。
由于飞机产品结构复杂、多工序在时间与空间存在并行与交叉、加工作业时间随机波动、配套的零件品种和数量众多，资源协调困难；同时研制与批产阶段生产规模波动较大，工时以及制造资源需求等评估准则并不准确，这给生产线的工艺布局规划带来巨大的挑战，同时需要对工艺布局进行评估。因此如何准确、便利的进行工艺布局以及合理的评估工艺布局成为本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺布局生成方法和设计系统，实现了高效率、合理、操作简便的生成工艺布局，以及提高了对工艺布局的评估的合理性和完善性。
本发明提供的技术方案如下：
本发明提供一种工艺布局生成方法，包括：
基于工艺布局的基础数据，建立所述工艺布局三维可视化的模型库；所述模型库包括不同用途的模型。
根据所述基础数据和容器方案，利用所述模型库中模型在三维虚拟环境下完成所述工艺布局。
导入并编辑所述工艺布局的仿真参数；所述仿真参数包括工艺参数、物流设备参数、设备故障参数、生产计划参数。
基于生产线方案，创建所述工艺布局的工位并关联设备以及工序信息；所述工位用于放置所述工艺布局的模型。
基于所述仿真参数和所述工序信息，对所述工艺布局进行仿真实验，获取所述工艺布局的仿真结果。
基于所述仿真结果，对所述工艺布局进行评估。
当所述工艺布局通过评估后，保存所述工艺布局。
进一步优选地，在所述基于工艺布局的基础数据，建立所述工艺布局三维可视化的模型库之前，包括：
基于模型库中每个模型的类型配置所述模型库的工作目录；当所述工艺布局处于三维可视化时，通过所述工作目录在所述模型库中查看所述模型。
通过编辑所述工作目录，管理所述工作目录中的模型；所述编辑方法包括添加、重命名和删除。
进一步优选地，在所述基于工艺布局的基础数据，建立所述工艺布局三维可视化的模型库之前，包括：
预览所述模型的外部特征，截取所述模型的外部特征作为所述模型的显示图标；通过所述模型的显示图标识别对应的模型。
进一步优选地，所述基于工艺布局的基础数据，建立所述工艺布局三维可视化的模型库还包括：
基于配置模型的路径和/或所述工作目录，检索所述模型库以获取模型；
对所述模型进行编辑，所述编辑方法包括平移、旋转、缩放、底图导入、底图隐藏、距离测量。
进一步优选地，所述基于工艺布局的基础数据，建立所述工艺布局三维可视化的模型库，还包括：
为所述模型库中的模型添加标签，所述标签包括Source标签、Buffer标签、Machine标签。
显示及调整所述模型的属性信息以及标签，所述属性信息包括位置、名称。
进一步优选地，所述基于所述仿真参数和所述工序信息，对所述工艺布局进行仿真实验，获取所述工艺布局的仿真结果，包括步骤：
基于所述仿真参数和所述工序信息，生成所述工艺布局的仿真实验命令文件；基于所述仿真实验命令文件，对所述工艺布局进行仿真实验；通过不同的图表工具展示所述工艺布局的仿真结果。
进一步优选地，所述基于所述仿真结果，对所述工艺布局进行评估，包括：
基于工艺布局建立递阶层次模型；所述递阶层次包括：目标层、准则层、指标层；所述目标层包括所述工艺布局；所述准则层包括影响所述工艺布局的准则因素，所述准则因素包括物流效率、环境因素、柔性布局和安全因素；所述指标层包括影响所述准则因素的多个指标。
获取所述指标层的每个指标的权重系数和所述准则层的每个准则因素的权重系数。
基于每个所述指标的权重系数和每个所述准则因素的权重系数，计算每个所述准则因素的评估值；将每个所述准则因素的评估值进行归一化处理得到所述工艺布局的评估结果。
进一步优选地，所述获取所述指标层的每个指标的权重系数和所述准则层的每个准则因素的权重系数，包括步骤：
将影响所述准则因素的任意两个指标进行对比，建立所述准则因素的模糊一致判断矩阵：
获取所述两个指标的评价参数，计算所述准则因素中每个指标的权重向量：
其中，
为所述准则因素的模糊一致判断矩阵，
表示
模糊一致判断矩阵中两个指标的重要性评价参数，λk表示不同评价人员的权重系数。
基于所述权重向量，计算所述指标的权重系数：
其中
分别为准则因素B1中不同的指标对应的权重系数。
基于任意两个所述准则因素的对比结果，建立所述目标层的模糊一致判断矩阵，计算所述准则因素的权重系数为：W＝(W1,W2,W3,W4)。
其中W1,W2,W3,W4分别为准则因素B1，B2，B3，B4在所述目标层的权重系数。
进一步优选地，所述基于每个所述指标的权重系数和每个所述准则因素的权重系数，计算每个所述准则因素的评估值；将每个所述准则因素的评估值进行归一化处理得到所述工艺布局的评估结果，包括：
基于所述准则因素的权重系数和所述指标的权重系数，设定所述工艺布局的评估等级备择集：U＝{u1,u2,u3,u4,u5}。
其中u1表示优秀、u2表示良好、u3表示中等、u4表示一般、u5表示差。
基于所述评估等级备择集，计算每个所述指标的评估值：
其中
表示对所述工艺布局的第j各项指标的评估值，总分为1；
为第j项指标为优秀的百分比；
为第j项指标为是良好的百分比；
为第j项指标为差的百分比；
基于每个所述指标的评估值，计算每个所述准则因素的评估值：
将每个所述准则因素的评估值进行归一化处理，得到所述工艺布局的评估结果，具体包括步骤：
B＝(s1，s2，s3，s4，s5)；
其中s1为所述工艺布局的等级是优秀的百分比，s2为所述工艺布局的等级是良好的百分比，s3为所述工艺布局的评估等级是中等的百分比，s4为所述工艺布局的评估等级是一般的百分比，s5为所述工艺布局的评估等级是差的百分比。
本发明还提供一种工艺布局设计系统，包括：
模型库管理模块：用于基于工艺布局的基础数据，建立所述工艺布局三维可视化的模型库；所述模型库包括不同用途的模型。
仿真参数模块：用于导入并编辑所述工艺布局的仿真参数；所述仿真参数包括工艺参数、物流设备参数、设备故障参数、生产计划参数。
工位划分模块：用于基于生产线方案，创建所述工艺布局的工位并关联设备以及工序信息；所述工位用于放置所述工艺布局的模型。
仿真分析模块：用于基于所述仿真参数和所述工序信息，对所述工艺布局进行仿真实验，获取所述工艺布局的仿真结果。
评估模块：用于基于所述仿真结果，对所述工艺布局进行评估。
项目管理模块：用于当所述工艺布局通过评估后，保存所述工艺布局。
本发明提供的一种工艺布局生成方法和设计系统至少具有以下有益效果：
1)通过本发明提供的一种工艺布局生成方法和设计系统，以集成生产线规划，生产工艺布局三维可视化，并对生产工艺布局进行建模与仿真分析，生成评估与改善报告，为管理决策提供可靠的量化评估数据。
2)本发明的工艺布局设计系统的模型库管理模块为用户提供良好的人机交互接口，以实现在三维虚拟环境能实时编辑工艺布局。
3)本发明中工艺布局设计系统的仿真分析模块使用的人机交互方式，极大地简化了使用Quest时BCL文件的编制工作，缩短了工艺布局设计与评估的工作周期。
4)本发明的工艺布局设计系统的模型库管理模块还可以根据需求，实时地对模型库进行维护，以满足不同工艺布局的三维可视化对于特定设备模型的需要。
5)在本工艺布局设计系统中可以进行模型预览，通过模型预览可以确认设备模型外部特征，并可以使用截图功能截取模型外部特征作为模型的显示图标，以满足工艺布局三维可视化时，高效获取指定模型的需求。提高了工艺布局生成的效率。
6)本发明的工艺布局生成方法是根据需求，在三维虚拟环境下进行工艺布局的初步生成，通过仿真分析和评估保存所需的工艺布局，这样提高了工艺布局的合理性以及工艺布局生成时的操作便捷性。
7)在本发明中对工艺布局的评估是使用经验模型和模糊层次分析法，使得工艺布局评估的数据更加合理且完整，通过不断的训练，获得最佳的评估结果。提高了评估的准确性以及完善性。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对工艺布局生成方法和设计系统的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是本发明中工艺布局生成方法的一个实施例流程示意图；
图2是本发明中工艺布局评估方法的流程示意图；
图3是本发明中工艺布局的递阶层次示意图；
图4是本发明中工艺布局生成方法的另一个实施例的流程示意图；
图5是本发明中工艺布局设计系统的一个实施例的结构示意图；
图6是本发明中工艺布局设计系统的另一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本申请。在其他情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所述描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或集合的存在或添加。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
本发明的一个实施例，如图1所示，一种工艺布局生成方法，包括：
S110基于工艺布局的基础数据，建立所述工艺布局三维可视化的模型库；所述模型库包括不同用途的模型。
示例性的，建立工艺布局所需要的模型库。根据收集的基础数据(如：物料物流信息、工艺信息等)，建立工艺布局模型库。然后以模型的用途作为分类基准，对模型库进行分类整理并选择合适的图片作为模型图标。
具体的，收集基础数据，根据收集的基础数据，如：物料物流信息、工艺信息等，建立工艺布局模型库，然后根据模型的用途作为分类标准，对模型库进行分类整理并选择合适的图片作为模型图标。在三维虚拟环境下完成工艺布局。首先，从二维CAD图纸数据库中导入所需的工艺方案图纸。根据收集的基础数据以及容器方案实现工艺布局的三维可视化。在此过程中，如果发现模型缺失可以实时的维护模型数据库。
此外，还包括：创建需要的项目方案。根据实际需求，选择通俗易懂的名称建立合适的项目方案。
S120根据所述基础数据和容器方案，利用所述模型库中模型在三维虚拟环境下完成所述工艺布局。
具体的，通过配置模型路径，能够将维护完成的模型库用于为工艺布局的三维可视化提供指定模型，通过检索模型库以获取指定模型。用户基于CAD图纸的明细表，可以在模型库中检索飞机零部件加工工艺过程中需要使用的设备模型并将其加载至三维虚拟环境中。
S130导入并编辑所述工艺布局的仿真参数；所述仿真参数包括工艺参数、物流设备参数、设备故障参数、生产计划参数。
具体的，从仿真参数数据库中导入并编辑各种仿真参数。基于各项数据编制与工艺参数、物流设备、设备故障、生产计划等相关的EXCEL表格，然后分项导入工艺布局设计系统中并根据需要修改调整各项参数。
S140基于生产线方案，创建所述工艺布局的工位并关联设备以及工序信息；所述工位用于放置所述工艺布局的模型。
具体的，分析现有的工艺布局方案，创建合适的工位信息并且分别为各工位关联设备及工序信息。
S150基于所述仿真参数和所述工序信息，对所述工艺布局进行仿真实验，获取所述工艺布局的仿真结果。
具体的，基于设计完成的工艺布局，生成BCL命令文件。然后在系统中一键启动外部仿真软件(Quest)对方案进行仿真分析。
此外还包括展示仿真结果。将仿真分析的结果导入工艺布局设计系统，选择合适的图表工具直观地展示结果文件。
本发明基于离散事件仿真软件，通过二次开发建立生产线设计与仿真系统，该系统集成生产线规划，生产工艺布局三维可视化，并对生产工艺布局进行建模与仿真分析，生成评估与改善报告，为管理决策提供可靠的量化评估数据。系统通过建立参数化的三维物流仿真模型，模拟加工设备、物料缓存区、物流设备等的运作状态，分析与发现物料阻塞、节拍不平衡、设备等待等问题，实现持续改善与优化；同时采用指标分析与仿真优化技术，实现对规划方案的综合评估与优化。
S160基于所述仿真结果，对所述工艺布局进行评估。
具体的，评估工艺布局方案的合理性然后对其进行完善修改。通过对仿真结果的分析，找出方案的瓶颈并对方案进行调整。
S170当所述工艺布局通过评估后，保存所述工艺布局。
具体的，完善形成比较成熟的工艺布局方案需要保存至项目方案数据库，以满足经验累积的要求。
进一步优选地，在所述基于工艺布局的基础数据，建立所述工艺布局三维可视化的模型库之前，包括：
基于模型库中每个模型的类型配置所述模型库的工作目录；当所述工艺布局处于三维可视化时，通过所述工作目录在所述模型库中查看所述模型；
通过编辑所述工作目录，管理所述工作目录中的模型；所述编辑方法包括添加、重命名和删除。
进一步优选地，在所述基于工艺布局的基础数据，建立所述工艺布局三维可视化的模型库之前，包括：
预览所述模型的外部特征，截取所述模型的外部特征作为所述模型的显示图标；通过所述模型的显示图标识别对应的模型。
进一步优选地，所述基于工艺布局的基础数据，建立所述工艺布局三维可视化的模型库还包括：
基于配置模型的路径和/或所述工作目录，检索所述模型库以获取模型；
对所述模型进行编辑，所述编辑方法包括平移、旋转、缩放、底图导入、底图隐藏、距离测量。
进一步优选地，所述基于工艺布局的基础数据，建立所述工艺布局三维可视化的模型库，还包括：
为所述模型库中的模型添加标签，所述标签包括Source标签、Buffer标签、Machine标签。
显示及调整所述模型的属性信息以及标签，所述属性信息包括位置、名称。
进一步优选地，所述基于所述仿真参数和所述工序信息，对所述工艺布局进行仿真实验，获取所述工艺布局的仿真结果，包括步骤：
基于所述仿真参数和所述工序信息，生成所述工艺布局的仿真实验命令文件；基于所述仿真实验命令文件，对所述工艺布局进行仿真实验；通过不同的图表工具展示所述工艺布局的仿真结果。
如图2～3所示，本发明中涉及一种工艺布局评估方法的一个实施例，所述基于所述仿真结果，对所述工艺布局进行评估，包括：
S210基于工艺布局建立递阶层次模型；所述递阶层次包括：目标层、准则层、指标层；所述目标层包括所述工艺布局；所述准则层包括影响所述工艺布局的准则因素，所述准则因素包括物流效率、环境因素、柔性布局和安全因素；所述指标层包括影响所述准则因素的多个指标。
S220获取所述指标层的每个指标的权重系数和所述准则层的每个准则因素的权重系数。
S230基于每个所述指标的权重系数和每个所述准则因素的权重系数，计算每个所述准则因素的评估值；将每个所述准则因素的评估值进行归一化处理得到所述工艺布局的评估结果。
进一步优选地，所述获取所述指标层的每个指标的权重系数和所述准则层的每个准则因素的权重系数，包括步骤：
将影响所述准则因素的任意两个指标进行对比，建立所述准则因素的模糊一致判断矩阵：
获取所述两个指标的评价参数，计算所述准则因素中每个指标的权重向量：
其中，
为所述准则因素的模糊一致判断矩阵，
表示
模糊一致判断矩阵中两个指标的重要性评价参数，λk表示不同评价人员的权重系数；
基于所述权重向量，计算所述指标的权重系数：
其中
分别为准则因素B1中不同的指标对应的权重系数；
基于任意两个所述准则因素的对比结果，建立所述目标层的模糊一致判断矩阵，计算所述准则因素的权重系数为：W＝(W1,W2,W3,W4)；
其中W1,W2,W3,W4分别为准则因素B1，B2，B3，B4在所述目标层的权重系数。
进一步优选地，所述基于每个所述指标的权重系数和每个所述准则因素的权重系数，计算每个所述准则因素的评估值；将每个所述准则因素的评估值进行归一化处理得到所述工艺布局的评估结果，包括：
基于所述准则因素的权重系数和所述指标的权重系数，设定所述工艺布局的评估等级备择集：U＝{u1,u2,u3,u4,u5}；
其中u1表示优秀、u2表示良好、u3表示中等、u4表示一般、u5表示差；
基于所述评估等级备择集，计算每个所述指标的评估值：
其中
表示对所述工艺布局的第j各项指标的评估值，总分为1；
为第j项指标为优秀的百分比；
为第j项指标为是良好的百分比；
为第j项指标为差的百分比；
基于每个所述指标的评估值，计算每个所述准则因素的评估值：
将每个所述准则因素的评估值进行归一化处理，得到所述工艺布局的评估结果，具体包括步骤：
B＝(s1，s2，s3，s4，s5)；
其中s1为所述工艺布局的等级是优秀的百分比，s2为所述工艺布局的等级是良好的百分比，s3为所述工艺布局的评估等级是中等的百分比，s4为所述工艺布局的评估等级是一般的百分比，B5为所述工艺布局的评估等级是差的百分比。
示例性的，工艺布局的评估依赖对布局方案的分层和权重分配，主要通过经验模型和模糊层次分析法来判断打分。首先对布局综合评价构建递阶层次模型。层次模型主要分为三层，目标层A表示对布局方案的最终评价，评价依据对四个准则的权重累加，即B1层物流效率，B2层环境因素，B3层柔性布局，B4层安全因素。每一个准则因素又包含相应的指标，以B1为例，其包含B11物流路线的流畅程度，B12物流路线的交叉程度，B13搬运距离，B14人员流动效率。则对B1层物流效率的评价如下：
1：根据两两对比结果，建立B1模糊一致判断矩阵：
两两对比结果如下：
| B<sub>1</sub> | B<sub>11</sub> | B<sub>12</sub> | B<sub>13</sub> | B<sub>14</sub> |
| B<sub>11</sub> | r<sub>11</sub> | r<sub>12</sub> | r<sub>13</sub> | r<sub>14</sub> |
| B<sub>12</sub> | r<sub>21</sub> | r<sub>22</sub> | r<sub>23</sub> | r<sub>24</sub> |
| B<sub>13</sub> | r<sub>31</sub> | r<sub>32</sub> | r<sub>33</sub> | r<sub>34</sub> |
| B<sub>14</sub> | r<sub>41</sub> | r<sub>42</sub> | r<sub>43</sub> | r<sub>44</sub> |
则其模糊一致判断矩阵为：
其中，r12表示B11和B12进行比较时，谁更重要，采用0.1-0.9标度法，0.5为中值，表示两者一样重要。
2：计算各指标的权重系数。
不同的评价人员给出的rij值不完全相同，设为
则B1中各指标的权重向量为：
其中，
表示
矩阵对应的参数，λk表示不同评价人员的权重系数，默认相等。
则B1的各项指标的权重系数为：
B2、B3、B4的权重系数计算同理。
3：计算出准则层的各项权重系数：
同理，可对目标层A建立两两对比结果和模糊一致判断矩阵，计算其权重系数为：
W＝(W1，W2，W3，W4)。
4：设定布局方案评价的备择集并打分，得到各指标的准则和权重后，给出对布局方案评价的备择集，分为五个等级，即：
U＝{u1，u2，u3，u4，u5}；
分别代表优秀、良好、中等、一般、差。
分别对B1、B2、B3、B4进行打分，分数
表示对该方案的第j各项指标的评价，总分为1。
5：最终评价：
则对不同布局方案打分的评估方法为：
最终对B进行归一化处理，得到最终得分为：
B＝(s1，s2，s3，s4，s5)；
该方案最终得到优秀的百分比为s1，良好百分比为s2，依此类推。通过模糊层次分析可以实现对布局方案的合理评估。
如图3所示，本发明还提供一种工艺布局生成方法的另一个实施例，包括：
创建模型数据库201，在创建模型数据库201之前包括收集基础数据，创建模型数据库201时将fbx文件发送至模型数据库。
具体的，还包括创建项目方案202。从模型数据库获取fbx文件、从二维CAD图纸数据库获取def文件进行工艺布局三维可视化203。当缺少模型时，维护模型数据库；当未缺少模型时，从仿真参数数据库以excel文件的形式导入并编辑仿真参数204。
创建工位并关联相关信息205，生成BCL文件进而启动Quest仿真软件进行仿真分析206，导入Quest仿真结果文件207，分析仿真结果，评估工艺布局208。当工艺布局方案存在瓶颈时，修改工艺布局。当工艺布局方案未存在瓶颈时，保存工艺布局的项目方案，形成项目方案文件保存至项目方案数据库。
如图5所示，本发明提供的一种工艺布局设计系统的一个实施例，包括：
模型库管理模块401：用于基于工艺布局的基础数据，建立所述工艺布局三维可视化的模型库；所述模型库包括不同用途的模型。
示例性的，所述模型库管理模块401进一步包括：
工作目录配置模块：用于配置模型库管理模块401的工作目录。通过配置文件路径，可以实现模型库管理模块401与三维可视化模块的关联，能够将维护完成的模型数据库用于为工艺布局的三维可视化提供指定模型。
目录管理模块：用于添加、重命名、删除各级目录。本发明主要涉及飞机生产制造领域，飞机制造过程需要大量的工艺装备。建立模型数据库时，基于不同的分类标准设置合理的模型目录(如：根据设备用途设置物流设备、钣金工艺设备、焊接工艺设备目录等)以达到分类管理模型的目的，本模块可以极大地提高工艺布局在三维可视化时，获取指定设备模型的效率。
模型管理模块：用于添加、重命名、删除以及搜索指定模型。因为实现工艺布局的三维可视化，需要将相应设备模型从数据库中加载到三维虚拟环境中。飞机制造过程中特殊零部件的工艺过程可能经常需要修改，这会导致相应工艺布局的调整。本模块可以根据需求，实时地对设备模型数据库进行维护以满足不同工艺布局的三维可视化对于特定设备模型的需要。
模型预览模块：用于维护模型数据库时预览指定模型。飞机制造过程中使用的设备种类繁多，在维护数据库时可能会出现因为误操作导致设备模型与实际模型不匹配的情况。通过模型预览模块可以确认设备模型外部特征，并可以使用截图功能截取模型的外部特征作为模型的显示图标，以满足工艺布局在三维可视化时，高效获取指定模型的需求。
三维可视化模块402：用于根据所述基础数据和容器方案，利用所述模型库中模型在三维虚拟环境下完成所述工艺布局。
仿真参数模块403：用于导入并编辑所述工艺布局的仿真参数；所述仿真参数包括工艺参数、物流设备参数、设备故障参数、生产计划参数。
具体的，仿真参数模块403用于管理工艺参数、物流设备、设备故障、生产计划等参数信息。用户将编辑完成的各种参数表格(excel文件)导入系统中后，可以根据需要编辑各项参数信息。参数信息包括飞机零部件加工装配过程中的各道工序信息(包括工序名称、前道工序、准备时间、加工时间、班次等)、物流设备信息(行车空载/负载速度、装载/卸载时间等)、设备故障信息(故障间隔时间、平均修复时间、工作时间等)…，本模块编辑完成的参数信息为工位划分模块PERT图、GANTT图的生成以及仿真分析模块的BCL文件生成提供元数据。
工位划分模块404：用于基于生产线方案，创建所述工艺布局的工位并关联设备以及工序信息；所述工位用于放置所述工艺布局的模型。
具体的，负责管理工位信息、关联工位与相应的设备模型以及查看PERT图与GANTT图。本模块基于仿真参数模块403导入的各项参数信息，自动创建各个工位并将工序添加至相应工位。三维虚拟环境中添加Machine标签的模型会显示在本模块的设备模型区域，用户可以通过拖拽的交互方式将设备模型与相应工位关联。仿真分析模块405将基于各工位设备模型在三维虚拟环境中的位置在BCL文件中生成相应的指令。
仿真分析模块405：用于基于所述仿真参数和所述工序信息，对所述工艺布局进行仿真实验，获取所述工艺布局的仿真结果。
具体的，负责生成BCL文件并一键启动Quest物流仿真软件进行仿真分析。本模块基于仿真参数模块403编辑完成的工艺参数信息以及工位划分模块各工位关联的设备信息生成与工艺布局对应的BCL文件，一键启动Quest物流仿真软件后，Quest将自动读取BCL文件并基于BCL文件自动完成相关工艺装备的布局工作。本模块使用的人机交互方式极大地简化了使用Quest时BCL文件的编制工作，缩短了工艺布局设计与评估的工作周期。
评估模块406：用于基于所述仿真结果，对所述工艺布局进行评估。
具体的，评估模块406负责加载Quest物流仿真分析结果文件(html文件)，然后用户可以结合实际需要使用不同的图表工具查看分析结果。通过分析结果文件的各项数据，可以评估工艺布局各个环节(如设备布局、资源分配、生产计划等)的合理性以对工艺布局做出相应地调整。
项目管理模块407：用于当所述工艺布局通过评估后，保存所述工艺布局。
具体的，项目管理模块407负责保存比较成熟的工艺布局方案，满足工艺布局设计经验累积的需求。
如图6所示，本发明提供一种工艺布局设计系统的另一个实施例，所述工艺布局设计系统还包括三维虚拟环境下工艺布局设计系统100，所述三维虚拟环境下工艺布局设计系统100包括：模型数据库管理模块101，三维可视化模块102，仿真参数管理模块103，工位划分模块104，仿真分析模块105，工艺布局评估模块106，项目方案管理模块107。
具体的，所述模型数据库管理模块101用于管理模型数据库，输出设备模型。所述三维可视化模块102，用于基于二维CAD图纸数据库的图纸数据输出模型属性信息。所述仿真参数管理模块103与仿真参数数据库关联，输出工艺参数信息。所述三维可视化模块102、所述仿真参数管理模块103与所述工位划分模块104关联，输出模型属性信息、工艺参数信息至所述工位划分模块104。将模型属性信息和工艺参数信息导入至所述仿真分析模块105，对工艺布局进行仿真实验，进而分析工艺布局得到仿真结果。通过所述工艺布局评估模块106对仿真结果进行评估，通过评估的工艺布局方案保存至所述项目方案管理模块107，进而存储进项目方案数据库。
示例的，所述模型数据库管理模块101进一步包括工作目录配置模块108、目录管理模块109、模型管理模块110和模型预览模块111。
具体的，工作目录设置模块108负责配置模型数据库管理模块的工作目录以实现与三维可视化模块的关联，从而能够实现工艺布局三维可视化时在模型数据库中检索模型的需求。目录管理模块109负责根据用户需求设置合理的层级模型目录。模型管理模块110负责基于工艺布局需求添加、删除、重命名模型。模型预览模块111负责在管理模型数据库时预览指定模型的外部特征，并提供截取图片的功能。
示例性的，所述三维可视化模块102进一步包括模型检索模块112、工具栏模块113和模型属性模块114。
具体的，模型检索模块112用于三维虚拟环境下工艺布局三维可视化时在模型数据库中检索指定模型；工具栏模块113用于在工艺布局三维可视化时为用户提供良好的人机交互接口，满足用户对于模型的平移、旋转、缩放等功能的需求；模型属性模块114用于显示三维虚拟环境中选中指定模型的相关信息，提供修改模型名称、标签等功能接口。
此外，仿真参数管理模块103用于管理工艺参数、物流设备、设备故障、生产计划等参数信息。用户将编辑完成的各种参数表格(excel文件)导入系统中后，可以根据需要编辑各项参数信息。参数信息包括飞机零部件加工装配过程中的各道工序信息(包括工序名称、前道工序、准备时间、加工时间、班次等)、物流设备信息(行车空载/负载速度、装载/卸载时间等)、设备故障信息(故障间隔时间、平均修复时间、工作时间等)…，本模块编辑完成的参数信息为工位划分模块PERT图、GANTT图的生成以及仿真分析模块的BCL文件生成提供元数据。
示例性的，工位划分模块104负责管理工位信息、关联工位与相应的设备模型，以及查看PERT图与GANTT图。本模块基于仿真参数管理模块导入的各项参数信息，自动创建各个工位并将工序添加至相应工位。在三维虚拟环境中添加Machine标签的模型会显示在本模块的设备模型区域，用户可以通过拖拽的交互方式将设备模型与相应工位关联。仿真分析模块将基于各工位设备模型在三维虚拟环境中的位置在BCL文件中生成相应的指令。
示例性的，仿真分析模块105负责生成BCL文件并一键启动Quest物流仿真软件进行仿真分析。本模块基于仿真参数模块编辑完成的工艺参数信息以及工位划分模块各工位关联的设备信息生成与工艺布局对应的BCL文件，一键启动Quest物流仿真软件后，Quest将自动读取BCL文件并基于BCL文件自动完成相关工艺装备的布局工作。本模块使用的人机交互方式极大地简化了使用Quest时BCL文件的编制工作，缩短了工艺布局设计与评估的工作周期。
在本实施例中，工艺布局评估模块106负责加载Quest物流仿真分析结果文件(html文件)然后用户可以结合实际需要使用不同的图表工具查看分析结果。通过分析结果文件的各项数据，可以评估工艺布局各个环节(如设备布局、资源分配、生产计划等)的合理性以对工艺布局做出相应地调整。
可选的，项目方案管理模块107负责保存比较成熟的工艺布局方案，满足工艺布局设计经验累积的需求。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述或记载的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其他的方式实现。示例性的，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，示例性的，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，示例性的，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性、机械或其他的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可能集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种工艺布局生成方法，其特征在于，包括：
基于工艺布局的基础数据，建立所述工艺布局三维可视化的模型库；所述模型库包括不同用途的模型；
根据所述基础数据和容器方案，利用所述模型库中模型在三维虚拟环境下完成所述工艺布局；
导入并编辑所述工艺布局的仿真参数；所述仿真参数包括工艺参数、物流设备参数、设备故障参数、生产计划参数；
基于生产线方案，创建所述工艺布局的工位并关联设备以及工序信息；所述工位用于放置所述工艺布局的模型；
基于所述仿真参数和所述工序信息，对所述工艺布局进行仿真实验，获取所述工艺布局的仿真结果；
基于所述仿真结果，对所述工艺布局进行评估；
当所述工艺布局通过评估后，保存所述工艺布局。
2.根据权利要求1所述的工艺布局生成方法，其特征在于，在所述基于工艺布局的基础数据，建立所述工艺布局三维可视化的模型库之前，包括：
基于模型库中每个模型的类型配置所述模型库的工作目录；当所述工艺布局处于三维可视化时，通过所述工作目录在所述模型库中查看所述模型；
通过编辑所述工作目录，管理所述工作目录中的模型；所述编辑方法包括添加、重命名和删除。
3.根据权利要求1所述的工艺布局生成方法，其特征在于，在所述基于工艺布局的基础数据，建立所述工艺布局三维可视化的模型库之前，包括：
预览所述模型的外部特征，截取所述模型的外部特征作为所述模型的显示图标；通过所述模型的显示图标识别对应的模型。
4.根据权利要求2所述的工艺布局生成方法，其特征在于，所述基于工艺布局的基础数据，建立所述工艺布局三维可视化的模型库还包括：
基于配置模型的路径和/或所述工作目录，检索所述模型库以获取模型；
对所述模型进行编辑，所述编辑方法包括平移、旋转、缩放、底图导入、底图隐藏、距离测量。
5.根据权利要求1所述的工艺布局生成方法，其特征在于，所述基于工艺布局的基础数据，建立所述工艺布局三维可视化的模型库，还包括：
为所述模型库中的模型添加标签，所述标签包括Source标签、Buffer标签、Machine标签；
显示及调整所述模型的属性信息以及标签，所述属性信息包括位置、名称。
6.根据权利要求1所述的工艺布局生成方法，其特征在于，所述基于所述仿真参数和所述工序信息，对所述工艺布局进行仿真实验，获取所述工艺布局的仿真结果，包括步骤：
基于所述仿真参数和所述工序信息，生成所述工艺布局的仿真实验命令文件；
基于所述仿真实验命令文件，对所述工艺布局进行仿真实验；
通过不同的图表工具展示所述工艺布局的仿真结果。
7.根据权利要求1所述的工艺布局生成方法，其特征在于，所述基于所述仿真结果，对所述工艺布局进行评估，包括：
基于工艺布局建立递阶层次模型；所述递阶层次包括：目标层、准则层、指标层；所述目标层包括所述工艺布局；所述准则层包括影响所述工艺布局的准则因素，所述准则因素包括物流效率、环境因素、柔性布局和安全因素；所述指标层包括影响所述准则因素的多个指标；
获取所述指标层的每个指标的权重系数和所述准则层的每个准则因素的权重系数；
基于每个所述指标的权重系数和每个所述准则因素的权重系数，计算每个所述准则因素的评估值；将每个所述准则因素的评估值进行归一化处理得到所述工艺布局的评估结果。
8.根据权利要求7所述工艺布局生成方法，其特征在于，所述获取所述指标层的每个指标的权重系数和所述准则层的每个准则因素的权重系数，包括步骤：
将影响所述准则因素的任意两个指标进行对比，建立所述准则因素的模糊一致判断矩阵：
获取所述两个指标的评价参数，计算所述准则因素中每个指标的权重向量：
其中，
为所述准则因素的模糊一致判断矩阵，
表示
模糊一致判断矩阵中两个指标的重要性评价参数，λk表示不同评价人员的权重系数；
基于所述权重向量，计算所述指标的权重系数：
其中
分别为准则因素B1中不同的指标对应的权重系数；
基于任意两个所述准则因素的对比结果，建立所述目标层的模糊一致判断矩阵，计算所述准则因素的权重系数为：W＝(W1,W2,W3,W4)；
其中W1,W2,W3,W4分别为准则因素B1，B2，B3，B4在所述目标层的权重系数。
9.根据权利要求8所述工艺布局生成方法，其特征在于，所述基于每个所述指标的权重系数和每个所述准则因素的权重系数，计算每个所述准则因素的评估值；将每个所述准则因素的评估值进行归一化处理得到所述工艺布局的评估结果，包括：
基于所述准则因素的权重系数和所述指标的权重系数，设定所述工艺布局的评估等级备择集：U＝{u1,u2,u3,u4,u5}；
其中u1表示优秀、u2表示良好、u3表示中等、u4表示一般、u5表示差；
基于所述评估等级备择集，计算每个所述指标的评估值：
其中
表示对所述工艺布局的第j各项指标的评估值，总分为1；
为第j项指标为优秀的百分比；
为第j项指标为是良好的百分比；
为第j项指标为差的百分比；
基于每个所述指标的评估值，计算每个所述准则因素的评估值：
将每个所述准则因素的评估值进行归一化处理，得到所述工艺布局的评估结果，具体包括步骤：
B＝(s1,s2,s3,s4,s5)；
其中s1为所述工艺布局的等级是优秀的百分比，s2为所述工艺布局的等级是良好的百分比，s3为所述工艺布局的评估等级是中等的百分比，s4为所述工艺布局的评估等级是一般的百分比，s5为所述工艺布局的评估等级是差的百分比。
10.一种工艺布局设计系统，其特征在于，包括：
模型库管理模块：用于基于工艺布局的基础数据，建立所述工艺布局三维可视化的模型库；所述模型库包括不同用途的模型；
仿真参数模块：用于导入并编辑所述工艺布局的仿真参数；所述仿真参数包括工艺参数、物流设备参数、设备故障参数、生产计划参数；
工位划分模块：用于基于生产线方案，创建所述工艺布局的工位并关联设备以及工序信息；所述工位用于放置所述工艺布局的模型；
仿真分析模块：用于基于所述仿真参数和所述工序信息，对所述工艺布局进行仿真实验，获取所述工艺布局的仿真结果；
评估模块：用于基于所述仿真结果，对所述工艺布局进行评估；
项目管理模块：用于当所述工艺布局通过评估后，保存所述工艺布局。
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