2010年模具協同技術現狀分析

內容提示：關于模具協同設計與制造平臺，近年國內外做了不少研究。建立行業化 的協同設計與制造平臺，充分盤活行業內的資源合作，優化設計與制造流程，對于提高行業的整體競爭力有巨大的推動作用。

        隨著信息技術和計算機網絡技術的發展，制造業進入了全球競爭的新紀元。模具制造行業作為現代制造業的重要基礎行業之一，在生產中應用極為廣泛，幾乎所有五 金、塑料、橡膠制品均需通過模具加工制成。由于模具設計與制造的效率對產品的開發效率有著決定性影響，為適應全球化競爭的需要，模具企業必須從分散走向合 作，模具設計單位、制造企業以及模具用戶之間必須進行充分的協作與交流，利用網絡化協同技術，發揮各自的技術優勢，才能快速地開發出高質量的模具產品。
        一、模具協同技術發展現狀
        計算機支持的協同工作(ComputerSupportedCooperativeWork，縮寫為CSCW)最早由美國麻省理工的IreneGreif 和迪吉多(DEC)的PaulCashman在1984年提出的，它是指在計算機技術支持的環境中(即CS)，一個群體為完成一項共同的任務(即CW)而 協同工作。它的目標是要設計各種各樣的協同工作的應用系統。包括協同工作系統的建設、群體工作方式研究和支持群體工作的相關技術研究、應用系統的開發等部 分。
        關于模具協同設計與制造平臺，近年國內外做了不少研究。
        上海交通大學國家模具CAD工程研究中心研究了塑模協同制造系統的關鍵技術，將CSCW技術應用到注塑模CAD/CAE/CAM/系統集成中，建立了應用 層、通信層和數據層三個層次上的協同模型，并提出了動約束求解技術和集成沖突消解模型。
        南京理工大學制造工程系進行了關于面向CSCW的CAD/CAM系統研究，提出了一個基于WEB的異地協同設計制造系統的體系結構并開發了一個應用平臺。 該系統采用B/S結構，利用計算機網絡、COM組件、協同工作管理、分布式數據管理、安全控制、約束管理和沖突消解等關鍵技術，實現了網絡化異地協同設計 制造。
        廣東工業大學機電工程學院CMS實驗室開發了適合于華南地區模具制造企業特色的模具網絡化制造協同平臺，并在此基礎上開發面向華南地區模具企業的協同制造 系統的多種功能模塊。主要包括兩大部分：企業信息與資源共享平臺和模具協同設計與制造平臺。
        華中科技大學塑性成形模擬及模具技術國家重點實驗室提出了滿足模具協同設計過程的集成信息模型的組織結構，并據此構建了具有四層組織結構的模具協同設計框 架。
        吉林大學機械科學與工程學院面向模具制造業網絡化制造平臺的研究與開發，主要實現了包括用戶管理權限、項目管理以及協同工具集成三個模塊。該平臺系統是在 計算機支持協同工作(cscw)的基礎上，在Windows2000Professional的系統環境下，以產品數據庫為構成框架，采用動態網頁編程技 術(ASP)和Java3D語言開發實現的。
        此外，福建省科技廳重大科技項目、江蘇省汽車工程重點實驗室開放基金項目等也對此領域做了很多研究。從這些現狀可以看出，有大量學者在做模具網絡化協同平 臺的研究，并取得了一定成果。但由于一些關鍵技術環節沒有得到解決，正在實施的一些所謂“協同”有的只是簡單地通過電子郵件進行一些協商而已，有的只是單 個企業內部使用的協同，這些還不能稱為完整意義上的網絡化協同。要在模具產品開發中真正實現有效的網絡化協同設計與制造，還需要腳踏實地作大量研究開發工 作。
        二、模具協同技術發展方向
        網絡化協同設計與制造是21世紀制造業的主要生產模式，它有效地提高了行業的資源利用率，加強了企業之間的合作，大大提高了生產效率。隨著科技的不斷進 步，制造業正向數字化、智能化、網絡化和全球化的方向發展，產品的生命周期越來越短，新產品的上市速度越來越快。模具網CEO羅百輝表示，模具是制造業的 基本工藝裝備，模具設計、制造的效率對產品的開發效率有決定性影響。當前，計算機技術在加工制造業有了廣泛應用，我國一些模具制造企業也在逐步采用 CAD/CAPP/CAE/CAM等先進技術進行模具開發，并收到了一定成效。但總體來說，我國的模具開發技術仍與市場要求存在較大差距。所以建立行業化 的協同設計與制造平臺，充分盤活行業內的資源合作，優化設計與制造流程，對于提高行業的整體競爭力有巨大的推動作用。
        面向行業的模具網絡化協同平臺通過整合行業制造信息和資源，包括了模具網絡化協同開發、網絡化物資供應、網絡化生產制造、網絡化設備、技術、人才資源、開 發工具和管理軟件共享等行業網絡化協同服務平臺等，從而提高行業產品的創新能力、靈活應變能力、抵御風險能力和行業的整體競爭能力等。
        面向行業的模具網絡化協同平臺基于當前流行的J2EE/EJB，采用XML和Ajax技術構建，實現跨平臺網絡化的系統信息資源整合。由數據庫管理層、基 礎管理與維護層、功能模塊層和用戶web頁面層四個層次組成。
        1)用戶web頁面層：在用戶瀏覽器端提供交互式的圖形界面，包括各種菜單、對話框等，用于支持命令的操作與信息的輸入輸出。通過平臺提供的圖視化的界 面，用戶可以直觀方便地進行整個系統中各種對象的操作。它是實現平臺各種功能的觸發點、媒介，處于最上層。
        2)功能模塊層：除了系統管理外，平臺為用戶提供的主要功能模塊有針對所有用戶的共享資源的瀏覽和查詢、軟件的租用，針對加盟企業的協同工作，以及其他網 站服務，如論壇、博客等。
        3)基礎管理與維護層：該層提供實現平臺各種相關功能的基礎管理。由于平臺系統的對象管理框架具有屏蔽異構操作系統、網絡及數據庫的特性，用戶在應用平臺 系統的各種功能時，可實現應用調用、數據操作和過程管理等的透明化。
        4)數據庫管理層：通過關系數據庫提供的數據操作功能來支持平臺系統對象在底層數據庫的管理。
        面向行業的模具網絡化協同平臺的功能模塊主要包括公共資源、市場信息資源、協同平臺。市場信息部分實現了完整的供應鏈，注冊企業都可以發布求購、供應信 息。如企業需要外協，還可以進行招標和投標的操作。協同工作是協同平臺最關鍵的一部分，企業在建立協作關系后，可應用協同工作平臺中的功能，從項目創建到 任務分解，再到協作與調整，直到最后的注銷，都可以通過平臺提供的協同方式隨時交流。
        1.協同管理系統的建立
        網絡化協同開發模式需要不同企業的多個部門的人員在不同地點同時執行項目的各個子任務。為了支持群體協同工作，必須建立集成化的協同項目管理系統。協同項 目管理系統以Web網絡為依托，由項目管理者、各協同工作組在一定的權限支配下進行資源(數據、文檔和設計工具等)共享。羅百輝認為，在建立協同項目管理 系統時，應充分考慮模具項目管理的特點(多項目并行性、任務工期的不確定性等)，完成項目子計劃的分解與進度控制，解決沖突和變更問題。同時，通過協同項 目管理系統解決項目資源合理配置、項目質量控制以及項目成本與費用控制等問題。
        2.資源遠程共享與管理
        模具網絡化平臺的資源主要包括設備資源、技術資源、人力資源、軟件工具資源、電子資源和信息資源等。如何實現行業內的優化整合，減少資源的重復投入，減少 資源閑置，提高資源利用率是提高模具行業整體競爭力和效益的關鍵問題。在線租用模具軟件和管理系統軟件，并實現DNC遠程控制，建立敏捷高效的供應鏈管理 系統，是實現資源遠程共享和管理的重要途徑。
        3.可視化協同交互平臺的建立
        可視化協同交互平臺的建立為網絡化協同的實現提供保障。除利用傳統的電子郵件、在線交談等基本方式外，通過網絡視頻會議、電子白板和桌面協同工具等高效率 方式，可更好地實現客戶與設計人員、制造人員之間的充分協作。
        4.產品數據管理
        PDM是產品生命周期管理的核心組件，是各產品項目的數據管理中心。模具網絡化協同平臺的產品數據管理主要包括模型結構、工程圖樣、技術文檔、流程信息和 進度信息等。由于網絡化的特點，要求產品數據必須支持分布環境，并保證實時的一致性和安全性，做好版本的控制管理。
        5.安全技術
        網絡化協同系統平臺的用戶分布在不同的地域和企業，他們在項目中承擔不同的任務，對系統的訪問有著不同的權限，必須進行訪問控制的設置。訪問控制是實現分 布式信息系統安全保護的重要機制。利用基于“用戶-角色-功能”的權限控制模式，系統可給每個用戶分配角色，通過控制系統角色的詳細功能，如對某項信息的 增、刪、查和改，利用角色組合來控制其權限。系統還可以通過訪問控制技術跟蹤用戶在網絡平臺中的操作，并記錄到相應的數據庫中，做到有據可查。
        此外，網絡化協同需要在網絡上傳送大量的數據，由于Internet協議的開放性和路由選擇的隨機性，使得異地傳輸的數據很容易被竊取，所以我們必須使用 加密解密技術保證數據傳輸的安全性，及時發現并防止黑客入侵。