1 前言
工藝是聯(lián)接產(chǎn)品設(shè)計與生產(chǎn)的橋梁，是整個產(chǎn)品生命周期管理中的樞紐，整個工藝規(guī)劃過程是在多約束條件下的多目標(biāo)尋優(yōu)過程，為此，無論按照那種方式工作的工藝規(guī)劃系統(tǒng)，首先應(yīng)該具有信息集成和共享功能，能夠直接或間接的獲取設(shè)計源頭的CAD信息以及生產(chǎn)、制造部門的物料、資源狀態(tài)等約束和目標(biāo)的條件信息；然后是對信息的處理、分析和解算功能或通過交互界面輔助人工完成；最后將規(guī)劃的結(jié)果格式化輸出，如：打印成工藝卡下發(fā)到生產(chǎn)部門，將MBOM輸出到ERP系統(tǒng)等；在工藝規(guī)劃過程中的用戶權(quán)限、工藝文檔和流程管理等也是必不可少的功能。信息化是“以點(diǎn)帶面”的過程，因此，當(dāng)工具系統(tǒng)被廣泛使用后，缺少協(xié)同平臺就成為制約工具系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸，由此可見，CAPP與CAD/ERP的集成能力以及CAPP過程的協(xié)同化、并行化設(shè)計能力成為構(gòu)建高效CAPP系統(tǒng)的關(guān)鍵。
Dassault systèmes公司ENOVIA品牌下的Smarteam作為產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，從構(gòu)建之初就充分考慮到平臺系統(tǒng)，應(yīng)具有強(qiáng)大的多CAD工具集成、靈活擴(kuò)展和開放功能，可以和現(xiàn)有的主流CAD系統(tǒng)集成，讀取CAD的文檔信息，生成并管理EBOM；通過GateWay與ERP系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，實(shí)時獲取ERP中的物料狀態(tài)信息；提供C/S和B/S兩種工作方式，可分別適用于工程師和管理人員的需要。在客戶有工藝規(guī)劃需求，但是還沒有使用CAPP工具或現(xiàn)有CAPP系統(tǒng)無法滿足其協(xié)同設(shè)計，流程管理等需求的情況下，可以在SmarTeam系統(tǒng)實(shí)施過程進(jìn)行CAPP功能的開發(fā)，這樣可以使用SmarTeam中的CAD數(shù)據(jù)，并對工藝規(guī)劃過程、數(shù)據(jù)和規(guī)劃結(jié)果的會簽、評審流程進(jìn)行無縫的集成管理。本文以在某客戶實(shí)施的項(xiàng)目為基礎(chǔ)，介紹基于SmarTeam的CAPP系統(tǒng)的構(gòu)建方法。
2 工藝規(guī)劃系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
2.1 基于SmarTeam的功能架構(gòu)
在SmarTeam構(gòu)建到的系統(tǒng)中，CAPP是整個企業(yè)設(shè)計工程部門信息化平臺的一個主要部分，整個平臺系統(tǒng)首先包含了PDM系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能：文檔管理，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，零部件管理等基本功能模塊，功能結(jié)構(gòu)樹以及每個模塊相應(yīng)的管理內(nèi)容和子模塊如下圖1。
圖1 基于SmarTeam的PDM系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖
該系統(tǒng)中除了對工藝數(shù)據(jù)和工藝資源模塊外，其它功能的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都可從SmarTeam的數(shù)據(jù)庫模版中直接得到，對于工藝管理信息的數(shù)據(jù)定義通過數(shù)據(jù)建模工具（Data Model Designer DMD）交互操作實(shí)現(xiàn)。
2.2 集成工藝規(guī)劃方案設(shè)計
基于SmarTeam定義的工藝管理數(shù)據(jù)模型，以及SmarTeam提供的開放的和數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)和API函數(shù)，設(shè)計相應(yīng)的工藝規(guī)劃系統(tǒng)，從底層的數(shù)據(jù)庫和電子倉庫到用戶界面的設(shè)計如圖2。
圖2 工藝規(guī)劃系統(tǒng)定制層次結(jié)構(gòu)關(guān)系圖
工藝規(guī)劃系統(tǒng)主要包括工藝產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹管理模塊、工藝設(shè)計模塊、資源庫管理模塊、工裝明細(xì)統(tǒng)計模塊、流程管理模塊、編碼器管理模塊和工藝文件管理模塊。
a.工藝產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹管理模塊：CAPP系統(tǒng)中的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹PBOM通過無縫集成，來源于SmarTeam固有系統(tǒng)中的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)EBOM，但是為了制造和裝配的作業(yè)劃分，PBOM與EBOM的結(jié)構(gòu)發(fā)生的變化，零部件之間的隸屬和層次關(guān)系將有所不同。
b.工藝設(shè)計模塊：該模塊是工藝設(shè)計的核心功能，設(shè)計的輸入信息，如：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、材質(zhì)等基本屬性信息可以從SmarTeam系統(tǒng)中直接自動獲取，同時根據(jù)資源狀態(tài)管理模塊實(shí)時獲取企業(yè)資源庫信息；整個產(chǎn)品信息采用樹狀圖記錄，并可以通過OCX插件動態(tài)顯示工藝結(jié)果，輔助工藝設(shè)計人員和管理者評價設(shè)計結(jié)果，如圖3。設(shè)計過程：
1）引用典型工藝或相似工藝經(jīng)過少量修改生成新工藝；
2）進(jìn)行工時定額和材料定額的計算與統(tǒng)計匯總；
3）工序卡與對應(yīng)的過程卡建立雙向數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，自動更新工藝屬性內(nèi)容；
4）實(shí)時預(yù)覽正在編輯的文件，并對工藝狀態(tài)進(jìn)行圖形化顯示，便于設(shè)計者評估工藝結(jié)果，調(diào)整相應(yīng)得工藝設(shè)計參數(shù)。
圖3 工藝樹以及裝配工藝結(jié)果評價
c.工藝文件格式定制模塊：工藝結(jié)果為了適應(yīng)企業(yè)管理和生產(chǎn)需要，有多種不同的工藝文件格式，此模塊允許用戶自定義工藝格式，可以在允許的范圍內(nèi)修改所需要的工藝屬性信息，與實(shí)際填寫到工藝文件上的字段信息建立關(guān)聯(lián)。操作簡便易行，允許恢復(fù)錯誤操作，如圖4是工藝卡管理和輸出界面。
圖4 工藝結(jié)果屬性管理及工藝卡格式
d.資源庫管理模塊：資源包括企業(yè)的各種工藝裝備、機(jī)床設(shè)備、專家知識庫、切削參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)工藝術(shù)語等，這些信息作為工藝設(shè)計時的參考和統(tǒng)計匯總時的依據(jù)。在此模塊中，提供專用資源的數(shù)據(jù)信息維護(hù)，而且允許用戶根據(jù)需要建立新的資源庫結(jié)構(gòu)，所有的資源庫中的設(shè)備狀態(tài)信息通過與ERP系統(tǒng)的集成功能，實(shí)時獲取資源的可行性和資源能力信息，如圖5。
圖5 設(shè)備資源信息
e.工裝明細(xì)統(tǒng)計模塊：主要完成工藝文件明細(xì)表的自動提取，為其他部門及時提供準(zhǔn)確工藝數(shù)據(jù)信息。根據(jù)經(jīng)審批生效的工藝文件可以按照工藝的不同分產(chǎn)品或零件分類提取各種工裝明細(xì)表、設(shè)備明細(xì)表和材輔料明細(xì)表等；進(jìn)行產(chǎn)品零部件目標(biāo)成本分解，可方便快捷地實(shí)現(xiàn)成本核算。當(dāng)工藝文件信息改變時，明細(xì)表中相關(guān)數(shù)據(jù)自動更新，保證了數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性和準(zhǔn)確性。
f.流程管理模塊：SmarTeam系統(tǒng)提供圖示化流程模板定義功能，可以直觀地建立流程步驟并保證步驟之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。系統(tǒng)提供接受和下達(dá)任務(wù)功能，接受并顯示來自上級步驟的任務(wù)，同時任務(wù)完成以后能夠自動下達(dá)任務(wù)到下一級任務(wù)。在工藝規(guī)劃時，流程管理用于對工藝文檔的審批，并為每一步驟指定負(fù)責(zé)人、步驟計劃開始及計劃完成時間。當(dāng)工作不能按時完成時，系統(tǒng)會自動報警。系統(tǒng)用消息驅(qū)動的方式進(jìn)行審批流程的跟蹤。
g.編碼管理模塊：編碼是企業(yè)信息化建設(shè)的基礎(chǔ)，完整、靈活、有效的編碼系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)資源的有效管理。主要對企業(yè)的部門、人員、工藝裝備進(jìn)行編碼，在工藝設(shè)計人員、工裝管理人員和倉庫管理人員之間建立良好的信息溝通。系統(tǒng)提供一個便捷編碼生成器，根據(jù)企業(yè)編碼規(guī)則輔助產(chǎn)生工藝組件編碼、工藝部門編碼、人員編碼、工序編碼、工藝裝備編碼等。
h.工藝文件管理模塊：此模塊包括典型工藝管理、工藝文件管理和工藝版本管理，它是一般PDM系統(tǒng)文檔管理功能的子集。
i.典型工藝管理模塊：典型工藝主要有裝配工藝和零件加工典型工藝，基于典型工藝模版庫，工藝人員在編工藝時，通過選取一些特征，自動調(diào)出典型工藝進(jìn)行修改，然后生成新的工藝樹，從而提高工藝規(guī)劃效率，并能夠繼承工藝設(shè)計知識和經(jīng)驗(yàn)。
3 系統(tǒng)特點(diǎn)
基于SmarTeam的CAPP系統(tǒng)，工藝信息的整合、搭配、管理工作均由SmarTeam系統(tǒng)監(jiān)控執(zhí)行，同時融入任務(wù)流程管理、圈閱審批管理、標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量審核管理、人力與組織機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)管理等過程。創(chuàng)作性的工藝設(shè)計工作會成為工藝設(shè)計人員主要工作內(nèi)容，將工藝設(shè)計人員從大量繁瑣、重復(fù)的勞動中解放出來，并提高工藝設(shè)計的質(zhì)量，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。這種系統(tǒng)的主要特點(diǎn)如下：
a.產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)信息(零件、部件信息)利用率高，通過SmarTeam與CAD建立的產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)庫共享(而不是提取)，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時訪問產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)；
b.制造資源、工藝參數(shù)等通過建立制造資源庫和工藝參數(shù)庫，進(jìn)入SmarTeam中被統(tǒng)一管理，并通過權(quán)限進(jìn)行共享；
c.企業(yè)利用SmarTeam建立并管理工藝人員的工藝經(jīng)驗(yàn)、工藝知識庫，并在工藝設(shè)計過程中得到充分的重用、共享和補(bǔ)充；
d.充分利用產(chǎn)品、工藝設(shè)計綜合數(shù)據(jù)庫(包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫、企業(yè)制造資源庫、工藝參數(shù)庫、工藝知識庫等)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理組合、統(tǒng)計、計算，按照一定的工藝規(guī)則生成企業(yè)各個部門需要的各類工藝文件和統(tǒng)計報表；
e.從設(shè)計、管理、集成等多方面解決企業(yè)的工藝設(shè)計問題，搭建工藝設(shè)計平臺(數(shù)據(jù)平臺)解決工藝設(shè)計、集成和協(xié)作等問題，而不是僅僅圍繞工藝卡片(圖形平臺)進(jìn)行工藝的編寫工作；
f.采用簡單的用戶定制工具EXCEL、WORD或AUTOCAD，由用戶定義或定制工藝報表和工藝卡片；
g.能夠智能化地利用企業(yè)制造資源，解決工藝數(shù)據(jù)的利用和管理；
h.采用開放的體系結(jié)構(gòu)，方便用戶進(jìn)行二次開發(fā)和接口貫通；
i.基于數(shù)據(jù)庫，能與其它系統(tǒng)集成(MRPⅡ、ERP)，共享產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫。
4 結(jié)束語
基于SmarTeam這樣PDM平臺構(gòu)建的工藝規(guī)劃系統(tǒng)，相對于專用的CAPP工具有較好的系統(tǒng)集成性，可以充分利用PDM系統(tǒng)提供的資源庫、知識庫等共享數(shù)據(jù)庫和管理功能模塊，不必再開發(fā)CAPP系統(tǒng)與PDM系統(tǒng)之間集成插件，它對PDM系統(tǒng)的開發(fā)性以及項(xiàng)目實(shí)施人員開發(fā)能力和經(jīng)驗(yàn)要求較高，項(xiàng)目實(shí)施前對工藝設(shè)計部門的設(shè)計需求要作充分、詳細(xì)地調(diào)研和整理工作。
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本文標(biāo)題：基于SmarTeam平臺的工藝規(guī)劃管理系統(tǒng)
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