外文翻譯--holonic生產系統(tǒng)的產品設計

1、<p><b>　　附錄1</b></p><p>　　Holonic生產系統(tǒng)的產品設計</p><p>　　摘要：Holonic生產是一種達到分散化、自動化及合作化生產系統(tǒng)機構的方法。那樣的系統(tǒng)導致了對產品模型的新的需要，這些由當前的產品設計技術還無法完全實現(xiàn)。本篇文章講述了對產品設計的新需要，并基于特征技術的應用提出了一種解決方法。</p>

2、<p>　　關鍵詞：Holonic生產系統(tǒng)，產品設計</p><p><b>　　介紹：</b></p><p>　　目前，在生產廠商中有一種主流趨勢，即從龐大的，等級分明的組織轉向到小規(guī)模的，分散的并局部自動化生產的組織。生產廠商正逐漸從于20世紀20年代泰勒發(fā)明的大批量生產技術轉向“工廠中的小工廠”，它能對顧客主導的市場需求迅速作出反應。盡管越來越多的

3、公司正試圖將注意力集中到已經被證實是靈活的生產廠商上，但卻沒有作出多少在為自動化，分散化生產組織確立一個理論原則。Holonic生產系統(tǒng)就是達到那樣原則的一種方法。Holonic生產的一部分是產品模型與產品數據交換編排格式的定義。在對holonic生產的概念進行一個簡短介紹之后，我們將分析一下holonic生產對產品設計的需要，一種通過HMS進行產品設計方法將從這些需要中推理出來。</p><p><b&g

4、t;　　HMS的含義 </b></p><p>　　Holonic生產被看作是一種很有前景的方法，滿足了很多有關產品和生產的需要，它的最終目的是追求高度分散化生產系統(tǒng)的建筑設計的發(fā)展，這些被建造是基于一種由標準化、自動化、合作化、智能化元素的獨立化單元的混合，例如： </p><p>　?。碌幕蚴且驯徊捎玫纳a系統(tǒng)的更快，更可靠的設計和實施，這些設計以大規(guī)模范圍和伸展性為特征

5、/HAYA93/</p><p><b>　　．區(qū)域自動化</b></p><p>　?。a系統(tǒng)有效的重復使用</p><p>　?。杆?，對產品設計和需求產品數量改變的自主適應</p><p><b>　?。痰目刂茣r間</b></p><p>　　．更可靠的管理，由

6、于內在監(jiān)控，分析和質量保證的能力</p><p>　?。畯哪壳吧a系統(tǒng)向全面的holonic系統(tǒng)的可觀的，逐步的轉變</p><p>　　HMS的作用性和結構性方面的概念是從諸如生物學，心理學和社會學等幾種科學領域的普遍概念中得出的，新的樣式包含等級系統(tǒng)的本身概念和分配系統(tǒng)中自動化元素的結合。HMS概念是基于Koestler于20世紀60年代末期在生物和科學系統(tǒng)設計方面的先驅貢獻，這些系統(tǒng)

7、由獨立的單元構成，能夠獨自工作，然而不能依賴其它單元，這些系統(tǒng)的結構以這些單元的等級制度表現(xiàn)特征的，而這些單元就被稱為holons。Holon這個詞是古希臘語中意味著完整的‘holos’和后綴‘on’的結合，象征著粒子，中子，質子等等。</p><p>　　然而普遍的生產系統(tǒng)結構都是以命令與服從的關系按等級層次設計的，holonic結構是以整體與局部的關系設計的。（圖1）它不同在以下幾個方面：</p>

8、<p>　?。瓾MS是由holons構成的，每一個holon都是一個系統(tǒng)結構群，充滿自主性與合作性。一個生產holon可以轉變、傳輸、儲存或者刪除信息和實體。holon包含一部分信息編寫過程，并且往往是實體編寫過程，也可能是另一holon的一部分。</p><p>　?。瓾MS被組織作為holarchy，它為holons的合作定義基本的原則，因此限定了它們的獨立。它天生是一種沒有等級制度的少見的組織

9、。</p><p>　?。M管如此，HMS不是以固定方式組織的，而是隨時自我組織以滿足需要，使自身適應于其環(huán)境的變化或是自身。因此，它也能按短暫的等級制度組織自身。</p><p>　　對于發(fā)展那樣一種個別的，分散的作出決定的機構來說，單個元素的自主與合作能力是最重要的特點。在HMS中，具有自主與合作能力的系統(tǒng)元素就被稱為holons。</p><p>　　相比于人

10、類常常是holon的一部分，他們并不總是被需要。如果他們是holon的一部分，那他們最可能被認為是信息處理過程的部分，有時也被認為是實體處理部分。</p><p>　　Holarchy是這樣一種機構，holons在其中被組織并彼此合作。它被定義作為holons系統(tǒng)，這個系統(tǒng)能通過合作達成目標或者客觀實體。在holarchy中，為了使自身適應既定的客觀實體和環(huán)境，holons能夠隨時彼此融合。正常來說，holon是

11、其自身的產物。因此，holarchy可以被看作是某種等級制度，holarchy和普遍的等級制度的不同之處在于holarchy的隨時重復布局性和holons的合作機制。Holons通過直接地合作實現(xiàn)信息和實體成分的交換。通過彼此間的聯(lián)系，每一holon都持續(xù)地主宰著自身的角色和位置，如果Holons熟悉的系統(tǒng)目標能因此更容易，更有效地達到，那么holon就會進入到暫時的命令機構中，這種合作和布局過程發(fā)生的方式主要依賴于holarchy所給

12、定的一般規(guī)則，例如，當其被設計時，這種方式就會被具體化為holarchy，這個可以和交通系統(tǒng)相比較。車輛移動的方式依賴于交通規(guī)則，當其自主作出決定時，他們必須遵守這個交通規(guī)則。</p><p>　　在那樣一種暫時的等級制度中，holons是自主調節(jié)規(guī)定的部分，他們的作用：</p><p>　?。鳛樽灾鞯恼w，級別高于部分</p><p>　　．作為獨立的部分，級別

13、低于更高層次的目標</p><p>　　．與其所屬的環(huán)境同級（圖2）</p><p>　　因此，holonic系統(tǒng)可以被視為自動化生產變革中的一種直接進步，在這其中靜止的命令等級系統(tǒng)被自主性單元和holons的彈性化合作機制所取代。</p><p>　　在HMS中產品設計的需要</p><p>　　由于holonic生產系統(tǒng)中的產品模型必須滿

14、足分散化，自主化和自我組織的holons的需要。那事先并不被知道是holon，例如，設計holon、過程計劃holon，或是編程holon，將利用到產品模型。而且，一種holon的不同的實施方法是可能的。一個例子就是過程計劃holon，它可能是自主過程計劃設計系統(tǒng)，或是一個工人，他完全人工地設計過程計劃。（圖3）</p><p>　　不同的holons將應用到不同的產品模型，本身由于一個能應用于所有不同類型的ho

15、lons的普遍的模型對于計劃的應用將變得過于龐大，不可轉變。而且，普遍模型的應用將逐步實現(xiàn)最優(yōu)化，它將被開展通過每個自身的holon。</p><p>　　因此，有證據證實用于產品數據交換的富有彈性的工具和標準化的編排格式對于發(fā)揮holonic生產系統(tǒng)的作用是必要的先前準備。</p><p>　　這些產品數據交換有著高度不同的需要，這些需要從詳細CAD數據，包括一件產品的幾何性的，技術性的

16、，作用性的特點向一部分為編程系統(tǒng)所需要的列表延伸。</p><p>　　不可否認，一個純粹的幾何學產品描述，如被用以今天的標準，例如IGES或VDA-FS，將是不充足的。Holonic生產將需要能傳送有關產品的不同種類的信息，這些產品根據即將實行的ISO10303標準而設計。盡管如此，交換產品數據的彈性甚至比目前根據ISO10303所預測的還要高。一個這方面的例子就是用不同的數據模式實現(xiàn)同一信息實體的交換，這依賴

17、于參與數據交換的holons。</p><p>　　簡要地說，在HMS中產品設計的需要是：</p><p>　?。恳粋€系統(tǒng)都可以應用自身內部的產品代表模式</p><p>　　．HMS必須為產品數據交換提供靈活的方法</p><p>　?。甴olons必須被允許自主選擇一種合適的產品數據交換模式</p><p>　　

18、．holons必須被允許最終重新配置一種產品數據交換模式</p><p>　　在HMS中產品設計方法的綜合</p><p>　　以下部分首先描述了一種常見的用以holonic生產系統(tǒng)交流的方法，其次，</p><p>　　特別關注產品設計實現(xiàn)的例子也會被提到。</p><p>　　展望HMS中產品設計的方法支持不同水平的數據抽象概念，從普遍的

19、觀點來看，這意味著對于同樣的實體存在著不同的交換信息的模式。根據系統(tǒng)所含有的能力和需要，一個具體的代表就被選好了。</p><p>　　圖4說明了一種基于具體實施代表的交流，箭頭的線型描繪了相應單元所對應的代表，這個圖說明了所有的單元都對應一種普遍的代表，這種代表允許在一個相對一般的水平上傳輸產品數據。那也說明了，例如編程和交易系統(tǒng)，共享一種額外的代表（箭頭C），它包含了具體到兩個單元之間任務的擴展信息。同樣，適

20、合于單元‘CAD’和‘CAPP’，例如，它們不得不交換細致的產品設計數據（箭頭D）。</p><p>　　一個具體到交流雙方的實體代表的概念在HMS中可以適合于所有類型的holons，所有具體holon功用的一一實施都可以被支持。這個概念允許HMS的逐步實施，就如同逐步優(yōu)化一樣。</p><p>　　在計算機輔助設計，過程計劃和編程領域，已經存在有部分支持holonic生產的產品數據交換需

21、要的概念。這些概念是根據特種技術的應用而產生的。相對于特種技術已經基本上在CAD/CAPP系統(tǒng)的內在應用上發(fā)展，它也可以作為產品數據交換的工具而應用。</p><p>　　大量的特征描述已經被給出，以下的描述全部來自于/SHAH91/。從生產的觀點來看，特征代表了與生產管理和工具相關的形狀和技術屬性。在設計概念中，特征是應用于生產，分析或者計算設計中的元素。更為常見的，可以說特征代表了部分或是整個工程學的意思。&

22、lt;/p><p>　　特征基準的產品設計的一個重要方面就是有可能描述幾何性設計系統(tǒng)/TONS94a/的部分或者全部。由幾種特征所組成的一部分就是完全通過其特征和幾何性，技術性及功能性參數來描述。因此，特征基準數據交換可以在不同的應用中避免很多產品數據交換的問題。</p><p>　　特征應用于不同的公司或者要求這些包括很多不同的特征。事實上，事先了解到一個系統(tǒng)需要的所有特征是不可能的。因此，

23、對于可以被裝配的設計系統(tǒng)使用特征圖書室，并使其自身適應于不同的環(huán)境和任務，這是必需的。這種可以通過一些當今的特征基準設計和過程計劃系統(tǒng)而達到的行為是非常接近于holonic生產系統(tǒng)所需要的行為。</p><p>　　在裝配系統(tǒng)中，為實現(xiàn)裝配和特征數據交換而做的必要準備是一種關于特征與特征圖書室的正規(guī)描述語言。如果所有系統(tǒng)正使用著同樣的正規(guī)描述語言的話，他們就可以優(yōu)先使用成為交換數據一部分的特征圖書室對于他們不知道

24、的特征交換特征數據。</p><p>　　對于那樣一種描述語言來說，一個好的出發(fā)點是EXPRESS語言，它已經在ISO10303的基礎上發(fā)展起來了。正式的特征語言可能已經在EXPRESS/KRAU91，TONS93/的基礎上發(fā)展起來。</p><p>　　圖5說明了特征如何可以被用作數據交換的一種方法，傳遞的信息作為回答如何能依賴系統(tǒng)。如果CAD、CAPP及編程系統(tǒng)熟悉具體的特征的話，甚至

25、軸承座，它們都可以通過使用一種簡單的文本格式來交換信息，并不需要表述幾何模型，因此，幾何學可以從特征信息中重新得出。</p><p>　　當CAD和CAPP系統(tǒng)正在進行交流時，特征的完全的幾何性不得不從正式的描述中被改造。因此，特征信息必須包括所有必要的數據，例如空間中的位置和方面。例如表面粗糙度的技術屬性也必須被描述。</p><p>　　編程系統(tǒng)又需要有關特征及其尺寸類型的粗略信息。產

26、品中的實際位置在編程系統(tǒng)中不被需要。因此，這些特征參量并非從CAPP傳達到編程。另一方面，由CAPP系統(tǒng)產生的信息，例如，描述編程時間的因素和特征的花費，是額外的，并被傳送到編程系統(tǒng)，也反饋到CAD系統(tǒng)。實際上，特征內容已經改變很多了，以致于不同的數據交換格式都依照參與數據交換及其方向的元素被使用。</p><p><b>　　結語</b></p><p>　　目前朝

27、著自動化、分散化和自主生產系統(tǒng)方向發(fā)展的趨勢為產品設計帶來了新的細節(jié)和需要。Holons將使用其自身內部合適的產品數據代表。對于holon交流來說，彈性的、可改變的產品數據交換格式將是必需的。</p><p>　　目前達到彈性的、可改變的產品數據交換格式的方法是更進一步發(fā)展特征技術，如同其已經為設計和過程計劃系統(tǒng)發(fā)展的一樣，并使其適應HMS的需要。特征可以為不同系統(tǒng)和領域之間的產品數據交換提供一種彈性的、全面的方