外文翻译--关于绿色生产集成发展系统结构的研究 中文版

附录附录 1关于绿色生产集成发展系统结构的研究关于绿色生产集成发展系统结构的研究蒋继斌 吴奇升 林九光 刘志峰 刘光富合肥科技大学 合肥 230009 中国摘要摘要：有效合理地引导绿色设计是建立绿色制造集成发展系统确定生产生命周期的一个非常重要的前提。在本文中，从实用性和集成性两个方面来看，目前绿色制造的设计工具是首先被考虑到的，目前可达到的绿色制造集成发展系统的结构是第二位被讨论的，从实际和集成方面考虑的系统发展策略则被放在最后一位。1.介绍介绍绿色制造是和环境、资源、能源相容的。它的绿色属性在它的整个生命周期内被实现。所谓绿色制造的开发是指它的功能和结构在设计的时候，它的生命周期的不同阶段的绿色程度已经在数字化生产阶段被潜在地设计和估定了。因此时间、质量、花费等的要求已经满足环境和资源的精密要求。现在已经有许多绿色制造设计的设计工具。但是其中许多只是停留在理论阶段，而不能被传统的设计工具例如CAD、CAM 等吸收利用，也不能支持企业的生产发展。本文研究的是目前可达到的绿色制造集成发展系统的结构，分析绿色制造在实用性和集成性方面的特殊产品，并在此基础上讨论系统开发的战略。不同的计算机辅助工具可以实现的目的也是彼此不同的。例如 CAD 主要完成产品的几何学模型。相反地，不同的功能目的决定多样化的系统结构。因此在实施系统开发的开始阶段，只是很熟悉被确定系统的功能目的被满足，仅仅只运用那些目的来指导系统的计划和软件开发，只能保证系统能够满足功能要求。传统设计的理论和方法的目的是满足产品的功能、质量、时间和花费。这些要求包括满足顾客要求、需要、高质量、短的制造周期和低费用。绿色设计和传统设计相比较增加了环境的目标，并且被环境保护集中。为了排除潜在的消极的影响，它强调在产品的基本属性和环境属性之间的约束。环境的目标是一个宽项的观念。它包括一系列的问题，例如生态环境、资源和公用的能源等。关于生态环境的问题是它在整个生命周期内影响生态环境，例如，污染空气和利用过的水在制造产品时产生的影响生态环境的影响，更有甚者，被处理的产品也影响生态环境。公用资源也就是资源的容量，特别是非再生资源，被包罗万象和最佳化的利用。这个目标非常重要，因为资源逐渐的变少。产品的绿色属性在制造、应用和处理阶段非常重要，这是在产品开发阶段决定的。只有我们很好的关心和懂得在设计产品结构的时候把环境作为我们的一个目标，我们就可以获得生产对生态环境的影响最小，能量的消耗最小，和资源的利用率最大。我们可以从上面的分析中得到一个结论：绿色制造的开发不仅包括传统的被用来满足产品的功能的设计，也包括解决环境能力的设计，因此计算机辅助系统被认为是支持绿色制造生产，且具有多工具和集成化的特性。当绿色制造集成开发系统的结构再进行设计时必须考虑到这一点。2.目前绿色制造设计工具的机构目前绿色制造设计工具的机构自从 1993 年生命周期工程学被引进以来，关于绿色制造的研究已经被广泛地解决。许多研究学会和大学已经学习和开发了许多绿色制造的设计工具，许多理论在多年的研究之后被指出，这些工具不仅被指出的理论所证实，而且被设计者的信息设计工具所支持，目前主要的绿色设计工具和针对这些工具的分析在参考书第3.5.2 节中列举出来。系统结构主要分为两种类型：单一工具结构和集成化工具结构。这一节将要分析它们的特性和应用领域，基于统一的产品模型作为绿色制造开发系统的理论依据将在这一论文中介绍。2.1单一工具结构单一工具结构绿色设计参考产品的绿色特征在生命周期内的分析和评定。它是一个多方面的多因素的决策过程。早期的绿色设计工具采用的是单一工具结构和发达的控制工具，是一个特殊的设计内容，。这个系统单独存在并且不能和其他的设计工具进行通信。例如 DFDS 是由合肥科技大学开发的就是属于这种情况的结构。图 1 是 DFDS 的结构。该系统由信息输入系统得到关于结构、装配、零件以及建造的产品网状曲线模型等的信息。它计算零件的分解方向并且通过一些与绘图和基于网状曲线模型的分析分解计划相关的算法生成产品的分解顺序。然后它通过分析分解时间和分解问题判断出产品的支撑能力，最终生成关于评估结果的文件提供给设计者，并将应用于修改产品的设计中去。图 1 DFDS 的结构DFDS 的研究和开发为设计者提供了一个可以分析分解能力的辅助设计工具。DFDS 可以达到相互分解和促进支撑力设计和绿色设计的研究和开发的目的。但是系统采用单一工具结构，有以下一些缺点：CAD 方面多年的研究表明，关于产品结构、几何形状、装配方面的信息是如此多、复杂并且变化多样，以至于用简单的数据结构来快速传递是非常困难的。DFDS 是由 Vc+开发过的，因为用来存储产品信息的数据结构是有限的，想获得完整的信息是分常困难的，而且它只是提供几个零件。该系统不是完整的而是开发阶段的工具，例如 CAD 等。结果是一遍一遍输入信息而不自动反馈判断结果。产品的视觉化能力和拆分过程是有限的。更有甚者，它的操作相对地抽象。2.2集成结构集成结构集成结构把信息的完整视为目标。它实现产品开发过程的完整性并且通过提供相同的数据模型来支持 CAx(CAD、CAPP 等等)和 DFx（DFA、DFD 等等）之间的信息交换和转移。根据数据模型产品完整性开发结构系统可以分解为两类：（1）基于相同产品数据模型的集成结构。这种结构设计每一个生命周期发展阶段的工具作为一个整体系统。产品开发是基于相同的产品数据模型，可以实现系统的高度完整性，并且共享系统信息，如图 2（a）所示。图 2 集成机构系统它通过密封开发工具和相同的应用程序接口来构造产品完整的开发系统平台。依据这个平台，不同的使用者可以解决不同产品的开发。开发平台和产品模型之间的交互动作是通过产品数据管理来实施的，它们可以进行开发工具共享信息和产品开发过程的集成之间的信息交换。这个系统的本质是被用来交换、保存和整个生命周期中产品数据的防火墙的产品集合模型。集成结构是基于相同产品数据模型参考整体和包括关于产品的生命周期信息的产品集成模型。它不拆分每个开发工具的特殊数据库。同时，它通过管理产品模型数据库来构造在不同工具数据之间的语义联系。它避免日期的多余信息和日期之间的不一致信息。还有，由公用数据格式支持的产品模型的优点是：它可以简化数据交换过程的开发。因此，研究者可以有更多时间去了解开发工具的功能，不用去管系统数据的交换。（2）基于不同数据管理模型的集成结构 这种结构是以 PDM 为基础的，在不同的 PDM 平台上结合许多功能软件，达成信息个过程的集合管理。如图 2（b）所示。PDM 通常采用产品数据和基于产品结构模型的模型管理。在应用文件中有许多冗余的日期，因为在产品结构模型仅仅剥夺了专业产品模型和每个应用系统之间的联系，文件内容的一致性的检查，不能被任何一个产品日期管理系统解决。底层应用系统被迫按照标准，例如 STEP 和 IGES 等建立输入和输出机构。因为它缺少一个统一的数据模型，另一方面，工作数量非常大，因此很难保证来自另一种系统产品模型的转换数据的真实性。3.绿色产品开发系统的结绿色产品开发系统的结绿色属性是绿色产品的本质属性。因为绿色属性涉及的主要是在生命周期的物料阶段制造、使用和废弃。因此它通常在产品开发的数据阶段采用模拟的方式。也在电脑环境中建造虚拟制造、使用、废弃和预测未来绿色产品的特性。在未来，它依据产品和改进的不合理设计影响绿色特性，产品将被开发，最终达到预计的绿色的目的。另一方面，产品开发涉及到除绿色属性以外的其它模拟特性，例如产品的可持续性和可制造能力。那些特性也需要数字化产品模型。因此，不统一结构的产品模型，没有多余的信息和定向的整个生命周期是认识绿色产品开发的基础，研究者在计划产品开发系统的时候，必须仔细考虑。根据以上讨论，我们认为集成系统是基于不统一的产品数据模型应该被优先构造。如图 4 所示是基于不统一产品模型的集成开发系统的结构。这个系统主要由一些部件组成。（1）开发工具 当产品为满足不同的生命周期需求而定向时，产品开发系统联合支持开发工具，它们是计算机辅助工具（CAx）和工具设计（DFx）、CAx 是一个可以满足特殊领域产品设计要求的平台。例如 CAD、CAPP 和 CAM 等。仿制产品和计划制造过程可以在这个平台上完成；在 CAx 基础上的 DFx 的开发是技术和可以满足生命周期要求的一个工具。它彻底地考虑产品影响较后面产品设计阶段的程序。例如组合能力、制造能力和维护能力等。设计者考虑尽可能多的，可以被每一个 CAx设计结果和理性决定影响的影响功能的因素。综合在整个生命周期中的每个功能学目标，然后使产品达到最佳。（2）产品模型和模型管理产品模型是设计行动的主要目的，它是绿色设计的基础，并且它包含产品的数据和信息，我们认为它是由不同层次的模型组成的，如图 4 所示。第一个模型是最基本的模型，且它和具体的应用事毫无关系的，比如产品的几何模型。第二个模型被应用于涉及到运用功能的基本模型，比如精确性模型和资源与环境模型。第三个模型是特殊运用的专用模型，比如有限元网络模型，产品模型的有效运用需要管理模型的支持，管理模型和产品模型通常联合成一个功能单元，它可以通过信息交换和存储来识别发展工具和产品模型的相互作用信息，然后再能实现的发展工具中分享和结合信息。模型管理主要组成数据管理，它是以产品结构和将模型信息变换成适应特殊需要信息为基础。图 4 DFDS 结构（3）知识基础和知识管理基础知识储存了多种多样的涉及到产品开发应用知识的信息。这些信息是每种开发工具的基础，对设计和评估项目非常重要，所有信息通过它的特殊性和普通性被分成 3 层，第一层是和设计和应用领域相关的知识，比如轴的零件和选择切割量的设计准则；第二层是和特殊的产品设计相关的知识，比如具体的标准和手工绘图的标准，有多种用途的数据可以通过知识管理系统来识别，这些为产品设计要求服务的知识通过知识管理系统的相互作用被传递给开发工具。（4）用户界面每种开发工具产品模型和知识模型被认为是设计者准备的开发平台，每种开发工具通过用户界面应用到产品的开发过程中，通过用户界面存储和获得的数据被控制。过程和信息的非统一管理可以被识别。因此，识别完整的相同产品开发时有可能的。这种结构的重要特性是不同产品的模型基础。每个开发工具的生命周期和共享信息通过周边用户界面被识别。然后确保开发产品不仅达到传统结构和功能目的，而且已能达到绿色环境设计的目标，因此，绿色产品可被连续开发。4.绿色产品集成化开发系统的是失策略绿色产品集成化开发系统的是失策略Pro/E 和 UGII 是两个商业软件，它提供功能程序块，例如设计、模型、分析、NC 项目和制造。他们重视产品结构和制造过程，且它们没有功能程序块，例如分析和评价产品对环境的影响，且不支持绿色设计工具的通信，但是这种系统提供三维空间模型，非统一产品数据模型能被软件引导，且在任何时候，产品几何和功能性描述是必须的，对于产品开发工具如 CAPP 和有限元分析法。系统提供惯性模型，用户使用系统使之更为完善能够识别特别功能需求的开发工具因此文章讲述了第三部分开发绿色设计，此设计以商业软件平台支护为基础，且增加和扩展了系统功能，如 DFD 使系统适应绿色产品开发。UGII for DFD 是以 UG 平台来开发的。它把 DFDS 功能模型分成 UG 功能菜单且使之与 UG 用户相互联系，应用于分析的网络信息能从 UG 模型中获得。DFD 分析结果直接反映了产品模型系统增加了累积过程，因此，系统的应用能力加强。目前该系统尚处于试验阶段且受到企业的好评。5.结论结论基于绿色产品集成开发系统结构方面的研究是系统化的，并且对整个系统功能、特性和运行方式进行全方面的计划，它是由开发的软件的最终控制模型和开发领域来支持，基于绿色产品集成开发系统机构方面的研究的目的是选择一个适当的系统结构和骨架模型，它确保绿色设计和在每一个生命周期阶段的评定被系统识别。因此产品绿色属性在整个生命周期被实施。参考文献参考文献1 刘志峰等 绿色设计 北京 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