快速成形网络化制造系统的IDEF0功能模型

路鑫李旭东王资昌

路鑫LUXin曰李旭东LIXu-dong曰王资昌WANGZi-chang（西南交通大学，成都610031）（SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，China）

摘要院IDEF0功能模型在快速成形网络化制造系统中发挥着积极作用。本文首先阐述了IDEF0功能模型，并介绍了快速成形网络化制造系统的原理，然后结合实例对IDEF0功能模型的实际应用进行了分析。

Abstract:TheIDEF0functionmodelplaysapositiveroleinrapidprototypingnetworkedmanufacturingsystem.ThispaperfirstelaboratedtheIDEF0functionmodel,andintroducedtheprincipleofrapidprototypingnetworkedmanufacturingsystem.AndtheapplicationofIDEF0functionmodelisanalyzedcombinedwithpracticalexamples.关键词院快速成形网络化制造系统；IDEF0功能模型；应用Keywords:rapidprototypingnetworkedmanufacturingsystem；IDEF0functionmodel；application中图分类号院TP27文献标识码院A文章编号院1006-4311（2014）27-0234-02

0引言快速成形技术具有明显的学科综合性，应用于诸多领域。为充分发挥其功能，在网络技术的推动下，该技术开始和网络相结合。建立起的快速成形网络化制造系统颇为复杂，涉及客户、设计者、制造商和供应商多方面，通过网络完成彼此间大量的信息传递工作。这就要求明确各部分之间的联系，加强有效沟通，保证系统内部的有序运行。因此有必要建立起相应的功能模型，在此主要对IDEF0功能模型进行探究。

1IDEF0功能模型1.1IDEFIDEF是以结构化分析理论为基础、主要针对复杂系统而形成的一种建模方法，用于企业可明确描述其内部运作，将复杂的关系简单化。该方法源于美国空军，当时只开发了功能模块、动态建模和信息建模3种方法。

之后进行了一系列开发，至今共有16套方法，主要功能都是通过建模获得某特定类型的信息。IDEF0是其中的一种，可通过分解、关系分类的方式对系统功能进行详细描述，并正确分析各个结构之间的关系。

1.2IDEF0概述为将复杂的系统简单化，以方便分析，IDEF0使用简单的图形表示真实系统。模型包括：淤方框。代表功能，可对其逐层进行分解，形成一系列图示；于图示。是一种图形、文字表示的模型格式；盂规则。指的是定义建立模型的规定；榆箭头。表示与功能有关的数据或目标。“输入”是指完成规定活动实现输出所需要的资源；“输出”是指活动完成即执行功能的最终产出；“控制”是指功能发挥执行中需要的限制条件；“机制”是指执行功能所需要的全部工具，起着基础支撑作用；“调用”是指需要参考其他模型。

IDEF0模型的建立，首先根据对流程的分析定义范围，特别是关键性的流程，是定义范围的主要依据；范围确立后，需要收集资料，包括流程涉及的制度、人力资源等，并对信息进行分类处理；以资料为依据，结合IDEF0的原则绘制模型图形；然后用文字对每个阶层加以描述，与父阶层共同构成完整的模型；构建者将初图交由评审员审查，若有评审意见则加以修改。而后将修改图送至技术委员会审定，讨论通过后，确认最终结果。

1.3快速成形网络化制造系统模型随着制造行业的发展，产品需求量增多，在不增加成本的基础上为满足这一要求，必须提高生产速度。快速成形技术，即在计算机的控制下，利用离散、堆积原理通过各种渠道堆积材料，最终完成零件的成形与制造的技术。它涉及激光、数控、CAD、机械工程、材料科学、逆向工程等多门技术，利用三维CAD数据将各种零件堆积成实体原型。所以其成形原理可看做是多个“点”或“面”的叠加，即获得“点”、“面”的几何信息后，结合成形工艺参数信息，逐步完成由点到面、由面到体的堆积。该技术应用范围广泛，实现其网络化是今后的研究重点，以实现资源共享，更好更快地响应市场。对制造企业而言，常会覆盖多方单位，彼此间的关系既密切又复杂，为能够形象直观地描述各种关系，可通过建立IDEF0功能模型来实现。

2IDEF0功能模型在快速成形网络化制造系统的实际应用2.1假牙快速设计制造系统牙体缺损在生活中发生率较高，至少有20%的人都会患上此病，在治疗时多利用固定修复体加以修复。从国内外治疗现状来看，修复体常采用金属精密铸造烤瓷的方法制作，先预备适应的牙体，然后取印模加以灌注，接着制造蜡型、包埋铸造，最后进行烤瓷。制作过程较为繁琐，且需要人工制作，效率低、速度慢，治疗时间长，患者需要多次就诊。自上世纪80年代起，口腔修复领域开始引进CAD技术，在治疗牙体缺损方面取得了很大成果。此处设计的加压快速设计制造系统即充分利用了各种先进技术：首先通过实体印痕及口外光学扫描技术获取患者牙腔的图像及相关数据；获得测量数据后，借助逆向工程技术完成数据的三维重建工作；查找相关牙齿模型数据库，对修复体的形态进行合理设计，并做好局部修改工作；依靠快速成形技术生成修复体的原型，按照实际需要改善后得到最终修复体。

可见，这一系统颇为复杂，覆盖了计算机网络、图像处理、快速成形制造、三维建模以及医学治疗等多个领域。在功能活动中，需要网络完成各个部分之间信息的频繁传递。由于信息较多，功能活动复杂，为实现两者的集成，需重视其开发阶段。全面准确地了解各部分功能以及彼此间的联系，并理清复杂信息活动及其间的关系。所以有必要建立起相应的IDEF0功能模型。

2.2IDEFO功能模型的构建IDEFO功能模型通过对系统结构的分析，可对其各项功能进行明确的描述，包含有目标系统的主要功能模块。而假牙快速设计与制造系统有一定的复杂性，建立系统功能模型十分必要。在分析系统功能以及相关模型构建时，需做好以下工作：淤清楚地了解系统要实现的目标；于确定系统所需的功能活动以及它们之间的相互关系；盂分析各个功能所需要的支持，所受到的控制和约束，以及功能执行的条件和环境等。只有明确建模目的、确定建模思路后，才能按照有关原则开展建模工作。

2.3假牙快速设计与制造系统的IDEFO模型该模型的顶层功能模型A0图如图1所示。从图中可以看出假牙快速设计与制造系统所包含的各子系统所需的输入，得到的输出。此外该系统的IDEFO模型还清楚地展示了各子系统的功能活动及相互联系，以及它们所需的控制和约束。

从中可以看出：淤将假牙设计与制造过程集成起来，设计一个将数据输入、假牙设计、快速成形假牙原型和假牙模具的制造等有机结合起来的系统，此系统的开发可以极大地提高假牙的设计和制造的效率和质量，缩短设计周期。于由于假牙快速设计与制造系统功能复杂，因此在系统开发阶段必须准确把握组成系统的功能活动及相互联系，准确把握系统信息及其信息之间的联系、交换、流动，它是进行系统建模的基础。系统模型建立的成功与否关系到系统的运行效率、运行的准确性，是系统能否正常运行的关键。盂对假牙快速设计与制造系统，建立系统的模型是一个复杂的过程，因此要严格按步骤进行。

3结束语快速成形网络化制造系统是多种先进技术的集成，加工周期短且成本低，在当前诸多领域都有应用。但通常此系统较为复杂，需要准确地把握各项功能活动及信息活动，并理清相互之间的关系。为实现复杂系统的简单化，常建立IDEF0功能模型，以图像语言描述系统的功能信息，进而降低失误率、节约成本。

参考文献院[1]唐丁丁，喻德友，肖振广，王晶阳.IDEF0功能建模即在通信对抗决策系统中的应用[J].电子对抗，2011，20（3）：109-110.[2]汤泽腾，李继豪.IDEF0功能建模及其在计算机辅助夹具设计中的应用[J].农化机研究，2006，24（3）：114-116.[3]骆祎岚.基于IDEF0方法的金相试样制备系统模型研究[J].实验科学与技术，2011，26（2）：178-180.