0 引言

    產(chǎn)品生命周期管理PLM是產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理發(fā)展的必然結(jié)果，二者存在很大的相似性，以產(chǎn)品工藝為基礎(chǔ)，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期的管理過程。所以是PDM發(fā)展的必然結(jié)果。目前在制造企業(yè)中，越來越多的企業(yè)選擇智能化CAPP與PLM相結(jié)合的信息集成化平臺(tái)，所以開發(fā)基于CAPP與PLM的信息集成系統(tǒng)對(duì)制造企業(yè)的發(fā)展有著重要的作用。

1 智能化CAPP與PLM工藝設(shè)計(jì)模式

    一般包括應(yīng)用封裝、定制開發(fā)、全新開發(fā)三種模式。①應(yīng)用封裝。利用PLM的封裝工具，在CAPP的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的一種技術(shù)，是整個(gè)系統(tǒng)中重要的組成部分。封裝之后會(huì)建立相應(yīng)的工藝文檔數(shù)據(jù)庫，在PLM的管理作用下，將工藝文檔自動(dòng)存儲(chǔ)在相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中，如果工藝文檔被使用，CAPP就能夠?qū)ξ臋n進(jìn)行處理和編輯。這種模式的主要特點(diǎn)是開發(fā)難度下，操作簡(jiǎn)單，但是數(shù)據(jù)共享的能力比較低，只能對(duì)自身的數(shù)據(jù)庫信息進(jìn)行管理，不能跨越CAPP以外對(duì)文檔進(jìn)行管理，對(duì)其他的內(nèi)部數(shù)據(jù)不能進(jìn)行訪問，同時(shí)CAPP也不能直接從PLM中獲取相應(yīng)的產(chǎn)品信息。②定制開發(fā)。通過利用CAPP軟件，但是可以對(duì)CAPP進(jìn)行處理，這樣就能夠減少二者在功能上出現(xiàn)的不足。定制開發(fā)比應(yīng)用封裝更具難度，定制開發(fā)中如果是接口交換的方式，利用二次開發(fā)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換；如果采用的是緊密繼承的方式，通過數(shù)據(jù)共享的來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的交換。雖然將PLM的功能發(fā)揮最大，但是在實(shí)際生產(chǎn)中開發(fā)難度較大，消耗過多的能源，而且在定制開發(fā)前，要將CAPP軟件產(chǎn)品的源代碼進(jìn)行編輯，經(jīng)過分析、處理得到正確的數(shù)據(jù)后，在對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行重新的定義，開發(fā)出新的PLM工藝數(shù)據(jù)交換模式。③全新開發(fā)。就只是開發(fā)新的工藝子模塊，主要的途徑就是在PLM的基礎(chǔ)上結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，然后采取統(tǒng)一管理的方式。通過系統(tǒng)的控制和管理，在不同的產(chǎn)品數(shù)據(jù)之間實(shí)現(xiàn)了信息的共享。在工藝管理上可以采取PLM的權(quán)限管理和文檔管理的控制形式，實(shí)現(xiàn)了工藝設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單、緊湊，同時(shí)也能夠在工藝設(shè)計(jì)和其他集成到PLM平臺(tái)上的應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的有效集成。這種模式雖然比較復(fù)雜，開發(fā)難度較大，隨著不斷的實(shí)踐，CAPP與PLM相結(jié)合的技術(shù)必將在制造工業(yè)中受到重用”。

2 智能化CAPP與PLM的工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)

    2.1 基于PLM的工藝設(shè)計(jì)框架

    在制造企業(yè)中，通過對(duì)機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)，其過程比較長(zhǎng)，而且工藝設(shè)計(jì)的方式繁多。在信息快速發(fā)展的今天，企業(yè)加強(qiáng)了對(duì)信息化管理的應(yīng)用，在制造企業(yè)中將CAPP與PLM相結(jié)合的制造工藝，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的自動(dòng)化。CAPP與PLM都有自己的設(shè)計(jì)模式，通過不斷實(shí)踐，采用分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在CAPP系統(tǒng)上建立了新的PLM工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)。與以往的體系結(jié)構(gòu)不同，實(shí)現(xiàn)了B/S與C/S相結(jié)合的結(jié)構(gòu)體系。簡(jiǎn)化了操作的流程，在操作的時(shí)候用戶端可以根據(jù)自己的需求尋找所要的信息，該框架在工藝設(shè)計(jì)子模塊的作用下，能夠?qū)⒂脩舻慕缑娼y(tǒng)一起來，在PLM系統(tǒng)中了解全部的產(chǎn)品信息，工藝全部結(jié)束以后，將用戶的定制結(jié)構(gòu)帶回來工藝模塊當(dāng)中，利于管理。該框架的系統(tǒng)從PLM出發(fā)，循環(huán)到PLM結(jié)束。在智能化CAPP與PLM相結(jié)合的系統(tǒng)中，體現(xiàn)了PLM的管理功能，在工藝設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)了PLM系統(tǒng)的有效集成，提高了制造企業(yè)的運(yùn)行效率和功能集成程度。PLM除了自身具備管理功能之外，還能夠?qū)�工藝流程和�?shù)據(jù)進(jìn)行權(quán)限的管理，其中工藝設(shè)計(jì)子模塊對(duì)典型設(shè)計(jì)的管理有很大的作用。

    2.2 系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)的主要功能和特點(diǎn)

    制造企業(yè)的系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)是面向整體，不能在乎單個(gè)零件的利益。在制造中要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的共享，最大限度的滿足生產(chǎn)的要求，同時(shí)用戶可以根據(jù)自身的情況選擇不同的工藝設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品制造的最大利益。在PLM系統(tǒng)下工藝模塊來獲取相應(yīng)的產(chǎn)品信息，對(duì)于不同的零件形式采用不同的工藝設(shè)計(jì)手段，比如對(duì)于相似性零件就采用變異式的方法，更容易處理；對(duì)于特殊零件就采用交互方法，方便操作。

    主要有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：①智能化CAPP與PLM相結(jié)合，提供了PLM的信息管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了PLM系統(tǒng)與工藝設(shè)計(jì)的有效集成。②在工藝設(shè)計(jì)中可以根據(jù)零件自身的特點(diǎn)選擇不同的方式進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，通過變異式和交互換式相結(jié)合的工藝設(shè)計(jì)手段，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的靈活、簡(jiǎn)單的功能。③系統(tǒng)根據(jù)制造企業(yè)的不同發(fā)展情況，選擇已經(jīng)使用過的工藝設(shè)計(jì)，可以快速的投入使用，提高企業(yè)快速迅速實(shí)施的目的。④在由于制造企業(yè)的生產(chǎn)狀況也不同，要制定出符合自己成產(chǎn)的模式，然后對(duì)系統(tǒng)許的工藝流程進(jìn)行改革，滿足技術(shù)的需要，選擇適合企業(yè)發(fā)展的指標(biāo)，符合企業(yè)的工藝設(shè)計(jì)需求。

    2.3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

    (1)統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型。在制造企業(yè)中首先要建立產(chǎn)品的加工、生產(chǎn)、制造等相關(guān)聯(lián)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，對(duì)于系統(tǒng)的有效集成至關(guān)重要。通過這個(gè)模型能夠反映出零部件、工藝、設(shè)備等對(duì)象，將產(chǎn)品的生產(chǎn)周期中主要的對(duì)象全部表達(dá)出來。同時(shí)還要在模型中顯示出產(chǎn)品的數(shù)據(jù)信息，每種產(chǎn)品的數(shù)據(jù)之間都存在一定的關(guān)聯(lián)，將他們之間的相互轉(zhuǎn)化和映射能夠清楚在系統(tǒng)中顯示出來。在制造企業(yè)中所有的數(shù)據(jù)模型的標(biāo)準(zhǔn)都是基于STEP，在這種標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定下，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了新的詮釋，覆蓋了整個(gè)產(chǎn)品的生命周期。利用這種標(biāo)準(zhǔn)模式，實(shí)現(xiàn)了三層產(chǎn)品信息建模，第一層是應(yīng)用層，運(yùn)用UML建模語言對(duì)整個(gè)產(chǎn)品生命周期進(jìn)行建模；第二層是邏輯層，主要對(duì)應(yīng)用協(xié)議進(jìn)行描述，將信息系統(tǒng)的表達(dá)出來；第三層是物理層，在XML的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了不同數(shù)據(jù)之間的交換。

    (2)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)有著非常重要的作用，將產(chǎn)品的所有文件信息統(tǒng)一管理，在不同的管理系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)不同的管理方式，比如文件管理系統(tǒng)能夠?qū)λ�有的文檔信息進(jìn)行管理，一般包括圖紙、文檔和工藝文件等，在存儲(chǔ)的時(shí)候要注意容量的問題，文件信息所占的內(nèi)存比較大，所以都是單獨(dú)作為一個(gè)單元去存儲(chǔ)的，在整個(gè)數(shù)據(jù)庫中可以存放在不同的存數(shù)設(shè)備上，通過建立相應(yīng)的映射模型，將數(shù)據(jù)庫中的信息全部對(duì)應(yīng)起來。

    (3)面向產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)。在制造企業(yè)中，通過工藝設(shè)計(jì)對(duì)工藝文件進(jìn)行全方面的管理，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品工藝的完整性。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹是以工藝文件組織、管理為核心。制造企業(yè)在這種系統(tǒng)的使用下存在很多零部件之間借用的關(guān)系，在文件的存儲(chǔ)上也有很多相似的地方，所以數(shù)據(jù)庫管理中就有很多引用的關(guān)系，包括兩個(gè)層次：一種是自動(dòng)引用，是指通過工藝技術(shù)的結(jié)合，在制造企業(yè)中的零件部位存在借用關(guān)系時(shí)，通過系統(tǒng)的自動(dòng)索取功能，實(shí)現(xiàn)工藝文件的自動(dòng)引用；另一種是人工建立引用，如果存在兩種零件之間相似的關(guān)系，工藝文件可以實(shí)現(xiàn)人工建立引用關(guān)系。

3 實(shí)施效果和發(fā)展前景

    在智能化CAPP與PLM相結(jié)合后，在制造企業(yè)的管理中有了明顯的改觀，帶動(dòng)了制造企業(yè)的發(fā)展，主要表現(xiàn)為：①工藝電子化。智能化CAPP與PLM相結(jié)合后，工藝操作人員通過簡(jiǎn)單的操作就能實(shí)現(xiàn)工藝的電子化，比傳統(tǒng)的手工填寫節(jié)省了很多的精力與時(shí)間，節(jié)約了企業(yè)的投資成本，節(jié)約了產(chǎn)品在生產(chǎn)制造中的準(zhǔn)備時(shí)間，提高了工作效率。②提高了借用件的管理程度。由于CAPP自身具有識(shí)別的功能，將不同零件之間的借用關(guān)系能夠清晰的把握，如果數(shù)據(jù)庫中的源文件出現(xiàn)問題，在系統(tǒng)的處理下能夠?qū)⒐に囄募��?duì)應(yīng)的修改，實(shí)現(xiàn)了工藝文件管理的自動(dòng)化，而且能夠通過查找屬性文件找到源文件的地址，很大程度上提高了操作的快捷性。③確保了產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息的共享和統(tǒng)一。在CAPP的管理系統(tǒng)中能夠?qū)⒉煌�的文件按照編制分類，然后進(jìn)行統(tǒng)一的管理，在很大程度上提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性，而且還能夠?qū)⒉徽�確的產(chǎn)品數(shù)據(jù)處理掉，確保了技術(shù)文件的正確性。④提高了制造企業(yè)的技術(shù)管理水平。利用CAPP與PLM相結(jié)合的系統(tǒng)具有很大的優(yōu)勢(shì)，不僅能夠快速的對(duì)工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行查詢，如果出現(xiàn)任何問題，還能夠及時(shí)的采取解決措施。通過權(quán)限的設(shè)置，企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)可以通過該系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品制造的人員進(jìn)行質(zhì)量和進(jìn)度的調(diào)查，能夠調(diào)動(dòng)員工的工作積極性。

    在智能化的CAPP系統(tǒng)中建立交互式制造工藝信息系統(tǒng)，制造企業(yè)中交互設(shè)計(jì)是主要的設(shè)計(jì)手段。在工藝數(shù)據(jù)和知識(shí)的不斷累積的過程中，交互式的設(shè)計(jì)效率將會(huì)大大的提高，而且為各種智能決策的開發(fā)提供了良好的平臺(tái)。在以后的CAPP綜合化智能發(fā)展中，要采用相似工藝檢索技術(shù)，提高了產(chǎn)品生產(chǎn)的效率，降低了工藝人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，并且對(duì)于提高產(chǎn)品工藝性有很大的幫助。在傳統(tǒng)的CAPP系統(tǒng)中，首先要進(jìn)行對(duì)零件的編碼與工藝規(guī)程的編制工作，需要消耗大量的人力、物力和財(cái)力，所以在面向產(chǎn)品CAPP應(yīng)用的模式下，通過應(yīng)用成組技術(shù)、基于實(shí)例技術(shù)等實(shí)現(xiàn)相似工藝自動(dòng)檢索的功能。同時(shí)機(jī)器學(xué)習(xí)也是CAPP智能化發(fā)展的重要方向，在國內(nèi)外通過運(yùn)用ANN等人工智能技術(shù)對(duì)工藝知識(shí)的自動(dòng)獲取做了很多方面的研究，但是存在一定的局限性。在制造企業(yè)中CAPP技術(shù)的不斷應(yīng)用，加上PLM的有效結(jié)合，企業(yè)將積累更多的產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)庫，通過數(shù)據(jù)挖掘和知識(shí)發(fā)現(xiàn)技術(shù)的不斷應(yīng)用，給提高CAPP系統(tǒng)的智能化提供了新的方法和技術(shù)。

    總而言之，在制造企業(yè)中實(shí)現(xiàn)智能化的CAPP與PLM的有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了工藝設(shè)計(jì)與PLM的一體化集成，為制造企業(yè)信息化的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)，在這種模式下，企業(yè)在系統(tǒng)的研發(fā)上將能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)CAPP的工藝設(shè)計(jì)要求，又適應(yīng)了PLM系統(tǒng)在企業(yè)中的應(yīng)用和發(fā)展。在實(shí)施的過程中，不能只是追求軟件的自動(dòng)化和智能化，要看到軟件中存在的問題，揚(yáng)長(zhǎng)避短，這樣才能夠提高制造企業(yè)的工作效率和工藝規(guī)范性，進(jìn)而提升企業(yè)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力。

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本文標(biāo)題：智能化CAPP與PLM相結(jié)合在制造型企業(yè)中的應(yīng)用研究

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