摘 要

　　模具行業(yè)多品種小批量的特點(diǎn)導致了傳統的人工管理模式已經(jīng)不能適應現代模具企業(yè)的發(fā)展，這就使得信息化的應用成為必然。本文在分析模具行業(yè)的特點(diǎn)和企業(yè)實(shí)際需求的基礎上，將 CBR 技術(shù)和甘特圖結合到模具的生產(chǎn)過(guò)程中，針對模具的生產(chǎn)過(guò)程開(kāi)展課題“模具生產(chǎn)管理系統的研究與開(kāi)發(fā)”。主要結論如下：

　　1. 結合模具生產(chǎn)的特點(diǎn)，對系統的需求進(jìn)行了詳細的分析，建立了客戶(hù)端/服務(wù)器（C/S）結構的系統框架，對系統進(jìn)行了功能模塊的劃分并具體闡述了各模塊的功能，對系統的總體流程進(jìn)行了詳細說(shuō)明。對系統的數據庫進(jìn)行了設計，利用E-R 模型圖進(jìn)行了工藝庫的概念設計，并用 SQL Server 數據庫管理系統實(shí)現了工藝庫的邏輯設計。

　　2. 研究了系統所用的關(guān)鍵技術(shù)。根據工件內部與外部的工藝相關(guān)性約束以及時(shí)間約束，利用甘特圖實(shí)現了生產(chǎn)排程；采用了基于案例推理的設計方法進(jìn)行加工工藝的制定，研究了零件案例的表達以及檢索方法，有效提高零件工藝制定的效率。

　　3. 對電極的數控加工工藝進(jìn)行了研究。根據電極的分類(lèi)，建立與每類(lèi)電極相對應的加工模板，利用 MFC 和 MenuScript 對 UG NX 軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，實(shí)現電極編程過(guò)程中坐標系、幾何體的建立和加工模板的調用，最終完成電極的自動(dòng)編程。

　　4. 利用實(shí)例對模具生產(chǎn)管理系統和電極的自動(dòng)編程進(jìn)行了可行性的驗證，并說(shuō)明了系統的運行過(guò)程。

　　關(guān)鍵詞：生產(chǎn)管理；模具；CBR；甘特圖；電極；編程

Abstract

　　The situation that traditional artificial management pattern already can not adapt to the development of modern mould enterprises has been caused by mould industries’ characteristics of many varieties and small batch, making that the application of information technology become inevitable. Based on the analysis of the characteristics of the mould industry and the actual demand of enterprise, the paper combined CBR technology and Gantt chart with mold production process and advanced a subject that research and development of mold production management system for mold production process. Main conclusions are as following:

　　First of all, combining with the characteristics of mold production, the detailed analysis for the demand of system has been made. The client/server (C/S) structure of the system framework has been established and specifically elaborated the function of each module. Then, the overall process of the system has been explained in detail.

　　Concept design of technology library was established by E-R model diagram and logic design was realized using SQL Server database management system.

　　Secondly, key technologies used in the system were studies. According to the process correlation constraints and time constraints inside and outside workpiece,production scheduling has been realized by using Gantt chart. Processing method was designed by CBR and expression and retrieval of case was researched, efficiency of parts process was improved effectively.

　　Next, the NC machining processes of the electrode were studied. According to the classification of the electrode, processing template matching to each type of electrode was established. The secondary development for UG NX software was made using MFC and MenuScript, realizing the establishment of coordinate system and geometry and the invoking of processing template and accomplishing automatic programming of electrode.

　　Finally, verification of feasibility for the mold production management system and  NCautomatic programming of electrode using an example and the operational process of system was explained.

　　Key words: production management; mold; CBR; Gantt chart; electrode;

　　“模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備”已經(jīng)得到越來(lái)越多的人的認可。模具加工是材料成型的重要方式之一，與機械加工相比，具有工序少、材料利用率高、能耗低、易生產(chǎn)、效益高等優(yōu)點(diǎn)，因而在汽車(chē)、能源、機械、電子、信息、航空航天工業(yè)和日常生活用品的生產(chǎn)中被廣泛應用。據統計，工業(yè)產(chǎn)品中粗加工零件的 75%、精加工零件的 50%、機電產(chǎn)品中零件的 70%以上和家用電器中 80%的零件都需要模具進(jìn)行成型加工。正因如此，在國際上，模具行業(yè)被稱(chēng)為“工業(yè)之母”[1-2]。

　　此外，模具還可以起到放大效益的作用，利用模具生產(chǎn)的產(chǎn)品，其價(jià)值一般可以達到模具本身價(jià)值的幾十倍甚至上百倍。根據國外統計資料顯示，模具可帶動(dòng)其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的比例大約是 1:100，即模具發(fā)展 1 億元，可帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè) 100 億元。

　　模具行業(yè)的快速發(fā)展極大地促進(jìn)了各個(gè)行業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展，因此被世界各地各行業(yè)的人們稱(chēng)贊。美國的工業(yè)界把模具行業(yè)視為“工業(yè)發(fā)展的基石”；模具在日本被譽(yù)為“進(jìn)入富裕社會(huì )的原動(dòng)力”；在聯(lián)邦德國，模具被冠之以“金屬加工業(yè)中的帝王”之稱(chēng)；在羅馬尼亞，有“模具就是黃金”之說(shuō)。由此可見(jiàn)模具工業(yè)在世界各國經(jīng)濟發(fā)展中具有極其重要的地位。模具設計制造的水平?jīng)Q定了其后續加工產(chǎn)品的質(zhì)量，從而關(guān)系著(zhù)產(chǎn)品的經(jīng)濟效益，對于企業(yè)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)尤其重要。總而言之，模具技術(shù)的高低反映了一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平的高低[3]。

　　近二十年來(lái)，隨著(zhù)我國經(jīng)濟和工業(yè)水平的發(fā)展，模具工業(yè)也得到了快速發(fā)展，2010 年中國模具行業(yè)產(chǎn)值達 1120 億元，同比增長(cháng) 14%。《中國模具工業(yè)“十二五”規劃》提出 2015 年中國模具工業(yè)總銷(xiāo)售額 1740 億元，其中出口模具達到 40 億美元的目標，明確指出在“十二五”期間，國內市場(chǎng)國產(chǎn)模具自配率達到 85%以上，中高檔模具的比例達到 40%以上，重點(diǎn)骨干企業(yè)達到 160 個(gè)左右，其中 10 億元級企業(yè) 10 個(gè)左右，這為中國模具制造企業(yè)提出了發(fā)展的明確方向。經(jīng)濟發(fā)展的同時(shí)帶來(lái)的是產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代，而一切產(chǎn)品的更新都離不開(kāi)模具，因而只有縮短模具的生產(chǎn)周期，才能使我國的工業(yè)產(chǎn)品在世界上占有一席之地[4-5]。

　　縮短模具生產(chǎn)周期的一個(gè)重要手段就是實(shí)現生產(chǎn)的信息化，信息化可以把企業(yè)中設計、計劃、加工有機地結合起來(lái)，將企業(yè)運作過(guò)程中的不同階段、不同部門(mén)緊密地聯(lián)合在一起，更好地實(shí)現生產(chǎn)的并行過(guò)程，從而縮短模具生產(chǎn)周期，使企業(yè)更好地適應市場(chǎng)需求。

　　制造業(yè)信息化是現代制造業(yè)發(fā)展的大趨勢，也是國家信息化發(fā)展戰略的重要任務(wù)。模具企業(yè)的信息化建設對于模具行業(yè)的發(fā)展、提升模具企業(yè)的核心競爭力有重大的意義。我國目前正處于由制造業(yè)大國向制造業(yè)強國轉變的過(guò)程中，信息化是這種轉變的助推器，因此信息化的建設是模具行業(yè)所面臨的一個(gè)重要任務(wù)[6]。

　　模具行業(yè)的信息化主要包括兩個(gè)方面：技術(shù)方面的信息化和管理方面的信息化。技術(shù)方面的信息化指的是模具設計制造過(guò)程中 CAD/CAE/CAM 技術(shù)的應用，在這一方面，國內模具企業(yè)的應用較早一些，應用較多的 CAD/CAM 軟件包括 UGNX、ProE 等，CAE 軟件主要是 MoldFlow、DYNAFORM 等。但是，這些企業(yè)應用的大都是面向機械行業(yè)應用較廣的通用的 CAD/CAE/CAM 軟件，這些軟件功能都很強大，但對于模具行業(yè)來(lái)說(shuō)，其針對性較弱，不能有效地提高模具設計制造的效率。如何更好地應用這些軟件，使其更好地發(fā)揮作用成為高校和公司研究的方向。近些年，面對模具行業(yè)發(fā)展的需求，國內一些高校和公司開(kāi)發(fā)了面向模具企業(yè)的 CAD/CAE/CAM 系統，具有較高的實(shí)用水平，如 Progressive Die Wizard 和Mold Wizard、FASTAMP 系統、KBE 系統、CAXA 系列軟件和 IPMCAD 系統等。

　　但是，在模具企業(yè)中，不僅需要在模具設計制造中利用信息化，在模具管理方面更需要信息化。隨著(zhù)產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快，模具的發(fā)展趨勢為制造周期更短、成本更低、質(zhì)量更好，想實(shí)現這個(gè)目標靠傳統的人工管理方式是不可能的。

　　由于模具行業(yè)與其他行業(yè)的不同，只有信息化才能提升模具企業(yè)管理水平。在模具行業(yè)發(fā)達的歐美國家中，基本上已經(jīng)實(shí)現了信息化管理，但我國模具行業(yè)開(kāi)始較晚，基礎薄弱，再加上科技水平低，造成模具管理水平較低，信息化管理水平更是遠低于國際水平。即使有一些管理系統，也只是對庫存、職工、財務(wù)等方面的應用，但這對模具企業(yè)是遠遠不夠的。在管理方面建設信息化，可以有效解決管理上的瓶頸，實(shí)現信息的快速傳遞與轉換，提高管理的效率[6-7]。

　　國內的大多數模具企業(yè)規模并不大，但是模具行業(yè)的特征造成了模具在生產(chǎn)過(guò)程中計劃多變、不能有效控制總體進(jìn)度的現象。因此，對于我國的模具行業(yè)來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)管理的信息化是不可避免的。根據我國模具行業(yè)的發(fā)展現狀來(lái)看，模具企業(yè)在生產(chǎn)管理的過(guò)程中主要存在以下問(wèn)題：

　　（1）客戶(hù)和模具訂單的隨意性，造成企業(yè)的計劃不斷調整，管理人員不能有效的控制模具制造的整個(gè)過(guò)程。

　　（2）模具生產(chǎn)制造比較復雜，比其他行業(yè)更依賴(lài)于工人的經(jīng)驗，往往工藝員在編制工藝的同時(shí)會(huì )進(jìn)行生產(chǎn)計劃的安排，而計劃員也會(huì )對車(chē)間進(jìn)行調度和管理，從而導致模具的制造過(guò)程變化頻繁。

　　（3）加工設備的具體使用情況如機床的使用、暫停、故障狀況不能及時(shí)掌握，在排程時(shí)，上述情況就會(huì )造成生產(chǎn)計劃的不準確，有可能導致訂單的拖期。

　　（4）企業(yè)管理人員無(wú)法對各個(gè)零件及工藝實(shí)行有效的追蹤和控制，當模具產(chǎn)品出現問(wèn)題時(shí)，不能及時(shí)找到責任人；零件加工結束時(shí)不能及時(shí)反饋到管理人員，使其不能及時(shí)了解任務(wù)的進(jìn)度。

　　對模具行業(yè)而言，與企業(yè)信息化相關(guān)聯(lián)的技術(shù)主要包括企業(yè)資源計劃（ERP）和制造執行系統（MES）。如何針對模具行業(yè)的特點(diǎn)，結合 ERP、MES 技術(shù)，建立適用于模具行業(yè)的管理系統是提高模具企業(yè)管理水平的關(guān)鍵。

　　企業(yè)資源計劃（ERP）是 90 年代初期由美國著(zhù)名的咨詢(xún)公司美國加特納公司（Gartner Group Inc.）首先提出的一種管理理念，它是在物料需求計劃（MRP：

　　Material Requirement Planning）和制造資源計劃（MRPⅡ：Manufacturing ResourcesPlanning）的基礎上發(fā)展起來(lái)的更高層次的管理理念和模式。ERP 對傳統的 MRPⅡ系統來(lái)講是一次大的飛躍，它著(zhù)眼于供應鏈上各個(gè)環(huán)節的信息管理，能滿(mǎn)足同時(shí)具有多種生產(chǎn)類(lèi)型企業(yè)的需要，擴大了軟件的應用范圍。目前，ERP 已經(jīng)擁有很多非常成熟的商用產(chǎn)品，如 SAP、ORACLE、BAAN 等，國內許多知名企業(yè)如海爾集團、長(cháng)虹集團、紅塔集團、聯(lián)想集團等紛紛實(shí)施 ERP 項目[8]。但是，現有的成熟商用 ERP 產(chǎn)品更適用于生產(chǎn)大批量產(chǎn)品的企業(yè)，而不適用于模具企業(yè)，主要原因在于 ERP 產(chǎn)品的功能更多的是面向大批量生產(chǎn)定制的，模具企業(yè)想要應用，就必須結合行業(yè)自身特點(diǎn)進(jìn)行定制化改進(jìn)。

　　模具管理系統設計:

系統登陸界面

 密碼修改

工藝路徑窗口

工藝相似度查詢(xún)

生產(chǎn)排程

工件接收

加工統計

生產(chǎn)進(jìn)度

目 錄

　　摘要
　　Abstract
　　第 1 章 緒論
　　　　1.1 引言
　　　　1.2 模具企業(yè)的信息化現狀與需求
　　　　1.3 模具生產(chǎn)管理的國內外研究概況
　　　　1.4 課題的主要研究?jì)热?br /> 　　　　1.5 本章小結
　　第 2 章 相關(guān)技術(shù)及理論
　　　　2.1 開(kāi)發(fā)環(huán)境
　　　　2.2 數據庫技術(shù)
　　　　　　2.2.1 數據庫的選擇
　　　　　　2.2.2 數據庫訪(fǎng)問(wèn)技術(shù)
　　　　2.3 CBR 技術(shù)
　　　　　　2.3.1 概述
　　　　　　2.3.2 關(guān)鍵技術(shù)
　　　　2.4 甘特圖
　　　　2.5 本章小結
　　第 3 章 系統的結構與功能
　　　　3.1 系統需求分析
　　　　　　3.1.1 模具生產(chǎn)的特點(diǎn)
　　　　　　3.1.2 系統的需求分析
　　　　3.2 系統總體設計
　　　　　　3.2.1 系統框架結構
　　　　　　3.2.2 系統功能設計
　　　　　　3.2.3 系統總體流程
　　　　3.3 工藝庫設計
　　　　　　3.3.1 工藝庫概念設計
　　　　　　3.3.2 工藝庫邏輯設計
　　　　3.4 關(guān)鍵技術(shù)
　　　　　　3.4.1 生產(chǎn)排程
　　　　　　3.4.2 加工工藝的編制
　　　　3.5 本章小結
　　第 4 章 基于 UG NX 的電極自動(dòng)編程
　　　　4.1 UG NX 二次開(kāi)發(fā)技術(shù)
　　　　4.2 電極在 UG NX 中的編程
　　　　4.3 電極的數控加工工藝
　　　　　　4.3.1 電極的結構
　　　　　　4.3.2 電極的加工工藝
　　　　　　4.3.3 電極加工模板及其建立
　　　　4.4 電極自動(dòng)編程的實(shí)現
　　　　4.5 本章小結
　　第 5 章 系統的實(shí)例驗證
　　　　5.1 模具生產(chǎn)管理系統實(shí)例驗證
　　　　　　5.1.1 系統登陸
　　　　　　5.1.2 用戶(hù)管理與系統管理
　　　　　　5.1.3 零件工藝
　　　　　　5.1.4 生產(chǎn)計劃
　　　　　　5.1.5 生產(chǎn)管理
　　　　　　5.1.6 統計
　　　　5.2 電極自動(dòng)編程實(shí)例驗證
　　　　　　5.2.1 啟動(dòng)電極自動(dòng)編程
　　　　　　5.2.2 自動(dòng)調整電極
　　　　　　5.2.3 調用加工模板
　　　　　　5.2.4 生成刀具路徑
　　　　5.3 本章小結
　　第 6 章 總結與展望
　　參考文獻
　　攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及科研工作
　　致謝

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