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PLM智能化集成產品生產過程控制管理

【導讀】
在對PDM中產品生產過程控制技術進行分析的基礎上,將人工智能與PDM系統集成相結合,提出了基于PDM的智能化集成產品生產過程功能結構。
本文在對PLM中產品生產過程控制的功能與模式進行分析的基礎上,將人工智能與PLM系統集成相結合,提出了基于PLM的智能化集成產品生產過程控制方法,并對其進行了深入的研究和探討,給出了基于PLM的智能化集成產品生產過程功能結構。通過基于PLM的智能化集成產品生產過程控制方法,可以有效實現對產品生產過程的智能化集成控制。
 

1 PLM中產品生產過程控制的功能與模式
PLM將信息技術\管理技術和計算機軟件技術相結合,是一個面向產品過程的一體化集成軟件系統。PLM系統集成不僅僅是對企業產品數據的管理,而且是從信息集成發展到系統的功能集成,最后上升到生產過程的集成,它以產品為對象,實現了對產品生命周期各個階段的數據和文件進行控制和管理,依靠數據庫的數據管理能力和計算機網絡通訊能力,實現產品的信息集成\功能集成和產品生產過程集成,主要考慮的集成對象包括CAD/CAPP/CAM等CAX系統集成運行環境和ERP系統的集成。以PLM為支撐平臺,企業可通過信息集成\功能集成和過程集成3個層次來實現整個企業制造業過程(或系統)的集成。
 
PLM不僅可以管理與產品相關的數據,而且可以管理相關的過程,在過程控制方面,PLM已經從專一的功能向全方位的解決方案轉變,協同性得到大大加強。其提供的過程控制功能分為3個大類:
(1)文檔流控制。對文檔流的控制是通過文檔的自動傳遞來實現的,其功能主要集中在電子文檔的生成\流轉\匯集和全局管理方面。
 
(2)工作流控制。工作流控制是PLM過程控制最基本的特征和核心內容,是任務流信息傳遞的底層基礎和實現載體,工作流的控制主要是由PLM所提供的過程管理模塊來實現管理活動與活動之間的數據流向,以及在一個產品的生命周期內跟蹤所有事務和數據的活動。
 
(3)任務流控制。一個產品的生產過程是以任務為核心的,任務流是對產品生產過程的抽象,是任務調度的動態過程。與工作流控制不同,對任務流的控制集中在對任務之間的協同和調度上,而任務的自動流轉和監控則由工作流引擎來完成。
 
目前的PLM產品在過程控制上已經達到了比較高的層次,提供的功能也比較豐富。主流的PLM產品在集成性\跨平臺性\開放性和柔性等方面都有很大改善。但目前的PLM系統均是一個被動管理系統,只是對各種數據進行靜態管理,無法主動利用這些數據及其關系來提供高層次的信息,缺乏智能化的支持。在過程控制上,PLM的這種被動性主要表現在:
 
第一,即使目前PLM產品具有項目管理功能,但對于任務流的控制也僅僅限于對人工任務調度結果的管理,而不是任務調度過程。
第二,在手工調度模式下,企業中大量的調度經驗和規則沒有得到有效利用,直接影響了過程控制效率,任務調度的準確性和適宜性很難得到保證。
第三,在目前的PLM系統中,過程建模由人工進行形式化定義,缺乏必要的輔助和分析手段,無法實現模型的優化。
第四,PLM的過程管理本質上仍是人工操作系統的運行,系統除反饋一些運行狀態等信息外,很難向使用者反饋高層次的信息,無助于進行過程的優化控制。
 

2 基于PLM的智能化集成產品生產過程控制
PLM系統由于其被動性,無法完成真正的產品生產過程控制,本文就人工智能引入到PLM系統中,將人工智能與PLM系統集成相結合,提出了基于PLM的智能化集成產品生產過程控制方法,給出了智能化集成產品生產過程控制的功能結構模式,實現了產品生產過程的智能化集成控制。附圖中給出了基于PLM的智能化集成產品生產過程控制的功能結構圖,圖中ID表示智能決策機構。
PDM的智能化集成產品生產過程控制功能結構圖
附圖 PLM的智能化集成產品生產過程控制功能結構圖
 
基于PLM的智能化集成產品生產過程控制方法通過PLM系統集成和智能決策機構來實現知識\信息和過程的集成,通過學習和推理作用規劃和決策,最終實現產品生產過程的智能化集成控制。智能決策機構由系統的特征信息獲取\知識庫\數據庫\算法庫\推理機和學習機組成。
 
系統特征信息的獲取是實現推理決策的基礎,在整個產品生產過程控制中,智能決策機構不斷監控系統的實際運行情況,根據其系統的特征信息,實現其智能決策過程。知識庫是智能決策機構ID的核心,知識庫中主要存放包括支持智能決策的各種調度和經驗規則,并以各種規則的組合被存儲。
 
數據庫采用PLM中的數據庫,主要是產品生產過程中的數據\各種參數等等。算法庫中存放的是智能決策過程中所需要的各種調度和過程控制算法,以實現產品生產過程的調度與控制。上述知識庫\數據庫\算法庫均具有維護性,以便在線地對各個庫進行修改和擴充。
 
推理機是智能決策機構的核心,也是實現智能化集成產品生產過程控制的關鍵,它的功能是根據所獲得的系統信息特征,在經驗規則集的支持下,實現智能化集成產品生產過程和PLM其它功能應用之間的信息交互,推理方式采用正向推理。
 
學習機是智能決策機構ID的重要組成部分,一個良好的學習算法應該是結構簡單,而且行之有效。智能決策機構ID中的學習機有兩部分功能用于在線學習和調整推理和決策過程中的各種規則,通過學習進一步獲取系統新的知識,用于在線學習和同產品生產過程中過程調度與控制中的各種參數。
 
學習機的使用可以實時調整各種規則和參數,優化調度和控制方法,進一步改善產品生產過程調度與控制的性能?;赑LM的智能化集成產品生產過程控制方法通過PLM系統集成,實現產品生產過程的集成,通過智能決策機構實現對產品生產過程的調度與控制,從而實現整個產品生產過程的智能化和集成化控制。


  • 2021-02-07 09:24
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