一种多工艺路线生产任务形式化建模方法

摘要

本发明公开了一种多工艺路线生产任务形式化建模方法，属于生产任务建模领域，以解决单向量方法不能有效表达生产任务多工艺路线的问题。本发明根据工序间关系选择向量或集合来组织工序，然后利用子向量或子集合对父向量或父集合中的工序进行层层分组，最终将多工艺路线表达成子向量或子集合与父向量或父集合之间的嵌套，以及子向量、子集合之间的连接所形成的工序向量或工序集合。分组过程中要始终满足以下必要条件：1)子向量或子集合是其父向量或父集合的真子集，2)所有向量或集合没有相同元素，以及3)同一父向量的子向量之间或子向量与工序间不相邻。工序向量或集合能够有效表达工序关系，并且能够解析为多个工序序列，对应多条工艺路线。

说明书

技术领域

本发明属于生产任务建模领域，具体涉及一种多工艺路线生产任务形式化建模方法。

背景技术

在制造领域，要完成一个生产任务通常需要处理多个工序。这些工序按照加工先后顺序进行排列，即形成一条工艺路线。

采用单向量方法可以表达一条工艺路线，其中每个工序作为向量中的一个元素，而向量中的元素具有唯一的、确定的先后顺序。比如一个机械零件的加工工艺路线可以表示为：车外圆→铣端面→钻孔→喷丸，而一瓶饮料的灌装工艺路线可以表示为：饮料加注→加盖→贴标→检测。然而，在实际生产中，有些工序间没有严格的先后顺序要求，比如一个矩形平板需要在四个转角处各钻一个安装孔，那么以任意的顺序加工这些安装孔，对该矩形平板的质量都无影响。还有一些复杂的生产任务，可能存在部分工序间有严格的先后顺序要求，而另一些工序间没有严格顺序要求的情况。这些情况都表明，某些生产任务允许多条加工工艺路线。一种工艺流程路线的展示方法(CN201711412347.7)提供一种直观的、删减灵活、层次感强且能展示加工过程全结构的工艺流程路线的展示方法，其采用根据项目表-制品表-模具表-工件表-工序表-工步表的结构和主外键关系进行组装，采用集合嵌套的方式进行嵌套；将工艺流程分别按照工艺结构图和加工流程图两种方式进行展示。然而，基于单向量表示方法，只能将生产任务允许的所有工艺路线一一列出，形成一组向量。这种处理方法不能有效表达工序间的关系，并且在生产阶段，也难以基于该方法动态选择加工工艺路线。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷与不足，本发明提供一种多工艺路线生产任务形式化建模方法，基于向量与集合将工序进行层层分组，构造相互嵌套与连接的工序向量或工序集合，以有效描述工序间的关系，并且同时表达生产任务的多条工艺路线。

本发明至少通过如下技术方案之一实现。

一种多工艺路线生产任务形式化建模方法，包括下述步骤：

步骤1、根据工序间关系选择向量或集合组织工序用于表达工艺路线；

步骤2、对向量或集合的工序进行分组，形成子向量或子集合；

步骤3、将子向量或子集合与父向量或父集合进行嵌套，以及将子向量、子集合进行连接，形成工序向量或工序集合；

步骤4、根据形成的工序向量或工序集合，分析工序关系；

步骤5、将工序向量或工序集合解析为多个工序序列，多个工序序列对应多条工艺路线。

进一步地，所述向量包括一个或多个元素，元素为工序、子向量、子集合中的一种或多种，并且元素间具有唯一的先后顺序关系。

进一步地，所述集合包括一个或多个元素，元素为工序、子向量、子集合中的一种或多种，并且元素间具任意的先后顺序关系。

进一步地，分组过程中必须满足以下所有必要条件：

1)子向量或子集合是其父向量或父集合的真子集；

2)所有向量或集合没有相同元素；

3)同一父向量的子向量之间或子向量与工序间不相邻。

进一步地，分组过程中同时满足以下充分条件即可停止：

1)工序向量或工序集合所含的工艺路线均符合生产要求；

2)满足设计目标。

进一步地，所述嵌套是指用一个向量或集合将另一个向量或集合的部分工序组织起来，形成一个子向量或子集合。

进一步地，所述连接是指在已有子向量或子集合的父向量或父集合中，生成一个新的子向量或子集合，新生成的子向量或子集合与原有的子向量或子集合之间是先后关系或并列关系。

进一步地，一个生产任务中只有一个工序向量或者只有一个工序集合，序向量和工序集合不能同时存在。

进一步地，所述工序关系包括先后关系、并列关系、层级关系三种，并且位于同一个向量中的工序具有先后关系，位于同一个集合中的工序具有并列关系，分别位于具有父子关系的向量或集合中的工序具有层级关系。

进一步地，所述工序向量是指最外层向量，最外层向量是没有父向量或父集合的向量，其它的向量与集合均嵌套在最外层向量内；

所述工序集合是指最外层集合，最外层集合是没有父集合或父向量的集合，其它的集合与向量均嵌套在最外层集合内；

工艺路线的数量计算方式为各个集合元素个数的阶乘的积。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明形成的工序向量或工序集合能够以一个包含子向量与子集合的向量或集合同时表达多个工艺路线；

(2)本发明形成的工序向量或工序集合能够直观反映工序间的先后关系、并列关系、层级关系；

(3)本发明形成的工序向量或工序集合支持生产过程中动态选择工艺路线，而不必在生产阶段开始前选择工艺路线；

(4)本发明所述一种多工艺路线生产任务形式化建模方法是一种设计工具，工艺路线设计者可根据自身需要灵活使用。即使是同一个生产任务，不同的设计者由于具有不同的偏好，使用该方法设计的工序向量或工序集合也可以不同，意味着不同的设计者选择了同一组工艺路线的不同子集。

附图说明

图1为本发明所述一种多工艺路线生产任务形式化建模方法的实施流程图；

图2为本发明一个带有四个安装孔和一个凸台的零件图；

图3为本发明一个带有五级凸台的零件图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种多工艺路线生产任务形式化建模方法，包括以下步骤：

步骤1、给定一个生产任务及其生产工序，根据工序间关系选择向量或集合组织工序，表达工艺路线；

如果所有工序之间具有任意的先后顺序关系，则用集合表示该生产任务，否则用向量表示该生产任务；

所述向量包含一个或多个元素，元素为是工序、子向量、子集合的一种、两种或三种，并且元素间具有唯一的先后顺序关系；

所述集合包含一个或多个元素，元素为是工序、子向量、子集合的一种、两种或三种，并且元素间具任意的先后顺序关系；

所述工序是指一项或一组不可中断的生产活动，即只有在当前工序完成后，才能开始执行下一个工序；

所述工艺路线是指一组服务于同一个生产任务的、有先后顺序关系的工序组合。

步骤2、利用子向量或子集合对上一步骤形成的父向量或父集合中的工序进行分组；

所述一个子向量是另一个向量或集合的一个元素，相对应的，拥有一个或多个其它向量或集合作为其元素的向量称为父向量；

所述子集合是另一个集合或向量的一个元素，相对应的，拥有一个或多个其它集合或向量作为其元素的集合称为父集合；

分组过程中必须满足以下所有必要条件：

1)子向量或子集合是其父向量或父集合的真子集；

2)所有向量或集合没有相同元素；

3)同一父向量的子向量之间或子向量与工序间不相邻；

分组过程中同时满足以下充分条件即可停止：

1)工序向量或工序集合所含的工艺路线均符合生产要求；

2)满足设计目标；

所述工序向量是指最外层向量，最外层向量是没有父向量或父集合的向量，其它的向量与集合均嵌套在最外层向量内；

所述工序集合是指最外层集合，最外层集合是没有父集合或父向量的集合，其它的集合与向量均嵌套在最外层集合内；

一个生产任务要么有且只有一个工序向量，要么有且只有一个工序集合，二者不可能同时存在；

所述满足设计目标是指，工艺路线的确定是一种设计考量，设计者只需要表达其认为合理的一组工艺路线即可。

步骤3、将子向量或子集合与父向量或父集合进行嵌套，以及将子向量、子集合进行连接，形成工序向量或工序集合；

所述嵌套操作是指用一个向量或集合将另一个向量或集合的部分工序组织起来，形成一个子向量或子集合；

所述连接操作是指在已有子向量或子集合的父向量或父集合中，生成一个新的子向量或子集合，新生成的子向量或子集合与原有的子向量或子集合之间是先后关系或并列关系。

步骤4、根据步骤3形成的工序向量或工序集合，分析工序关系；

所述工序关系包括先后关系、并列关系、层级关系三种，并且位于同一个向量中的工序具有先后关系，位于同一个集合中的工序具有并列关系，分别位于具有父子关系的向量或集合中的工序具有层级关系。

步骤5、根据工序关系，将工序向量或工序集合解析为多个工序序列，多个工序序列对应多条工艺路线。

重复以上步骤，直至满足结束条件。

实施例1

本实施例中，生产任务S

S

因此，这五个工序是并列关系。在图2所示的工件中，四个圆形安装孔和一个中央凸台的加工就是具有并列关系的5个工序。本实施例中工艺路线的数量(用NoP表示)为NoP(S

实施例2

本实施例中，生产任务S

S

因此，这五个工序是先后关系。在图3所示的工件中，必须首先加工1级凸台，然后加工2级凸台，接着加工3级凸台和4级凸台，最后加工5级凸台，所以必须按照这个先后顺序执行五个工序。在本实施例中工艺路线NoP(S

实施例3

本实施例中，生产任务S

S

该工序集合拥有三个元素：工序Op

实施例4

本实施例中，生产任务S

S

该工序向量拥有三个元素：工序Op

实施例5

本实施例中，生产任务S

S

该工序集合由两级嵌套形成，即工序集合有两个子向量：[Op

如图1所示，在本实施例中，执行步骤2时，发现可以对步骤1的结果进行进一步分组，即用子向量对工序Op

实施例6

本实施例中，生产任务S

S

该工序向量由两级嵌套形成，即工序向量有一个子集合{Op

如图1所示，在本实施例中，执行步骤2时，发现可以对步骤1的结果进行进一步分组，即用子集合对工序Op

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。