隨著制造業(yè)信息化的不斷發(fā)展，企業(yè)工藝設(shè)計(jì)的信息應(yīng)用支撐環(huán)境發(fā)生了很大變化，企業(yè)在應(yīng)用CAPP系統(tǒng)提高基礎(chǔ)工藝設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量的基礎(chǔ)上，迫切需要在PDM集成的環(huán)境下支持實(shí)現(xiàn)數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)與管理的工作，面向PDM集成提高企業(yè)整個(gè)工程數(shù)據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用的效率和效果。本文以某單位系統(tǒng)建設(shè)和應(yīng)用的實(shí)際案例，探討PDM與CAPP在工藝結(jié)構(gòu)管理、工藝設(shè)計(jì)管理、工藝數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和工藝審批管理等方面的集成開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。該單位2011年前分別建立了獨(dú)立的PDM和CAPP系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)端基于PDM系統(tǒng)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理及工藝端基于CAPP的工藝設(shè)計(jì)及工藝文件輸出，但從設(shè)計(jì)到工藝的端到端過(guò)程尚未打通，影響了數(shù)據(jù)的一致性，缺少對(duì)工藝設(shè)計(jì)過(guò)程的控制能力及對(duì)工藝數(shù)據(jù)的管理能力。

一、技術(shù)背景

    工藝是連接設(shè)計(jì)與制造的橋梁，工藝管理是對(duì)工藝相關(guān)信息的組織和處理過(guò)程的管理，是制造過(guò)程中最活躍的因素，工藝管理的水平?jīng)Q定了產(chǎn)品的成本和質(zhì)量。

    隨著信息時(shí)代的飛速發(fā)展，制造業(yè)在并行化、電子化的過(guò)程中，產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)的管理越來(lái)越趨于復(fù)雜。為適應(yīng)這種紛繁復(fù)雜的過(guò)程，各種輔助系統(tǒng)不斷出現(xiàn)。信息系統(tǒng)在制造業(yè)中的應(yīng)用不斷深入，為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的快速上市和高質(zhì)量生產(chǎn)提供了強(qiáng)大的平臺(tái)支持。

    PDM系統(tǒng)和CAPP系統(tǒng)是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的信息系統(tǒng)，都有各自獨(dú)特的功能。PDM系統(tǒng)作為產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，負(fù)責(zé)管理產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，以及這些數(shù)據(jù)的產(chǎn)生過(guò)程，如設(shè)計(jì)過(guò)程管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理和審批管理等內(nèi)容。CAPP作為工藝輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，負(fù)責(zé)工藝資源管理、工藝設(shè)計(jì)、工藝文檔的編制和工藝路線的提取等內(nèi)容。為實(shí)現(xiàn)工藝和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的一致性，設(shè)計(jì)到工藝的端到端過(guò)程需要打通，這就需要實(shí)現(xiàn)PDM與CAPP的集成應(yīng)用。

    在信息技術(shù)飛速發(fā)展的今天，PDM系統(tǒng)與CAPP系統(tǒng)的集成應(yīng)用已經(jīng)成為工藝設(shè)計(jì)和管理的有力支撐平臺(tái)。

二、關(guān)鍵技術(shù)及成果

    1.基于PBOM的工藝管理

    PDM與CAPP集成內(nèi)容主要包括三個(gè)方面，如圖1所示。

    (1)PDM提供的主要功能。

    圖1 PDM與CAPP集成框架

    PDM系統(tǒng)建設(shè)采用了成熟產(chǎn)品PTC Windchill9.1系統(tǒng)，圍繞工藝管理，并考慮到未來(lái)同ERP等系統(tǒng)集成擴(kuò)展能力的需求，主要提供如下功能。

    ①基于PBOM的工藝技術(shù)狀態(tài)管理。

    工藝數(shù)據(jù)管理圍繞工藝物料清單(PBOM)進(jìn)行，所有來(lái)自CAPP的工藝數(shù)據(jù)（工藝規(guī)程、工藝路線表和工藝更改單等）作為PBOM樹(shù)上相關(guān)零部件接點(diǎn)的相關(guān)文檔。在PDM系統(tǒng)中，PBOM繼承來(lái)自設(shè)計(jì)的EBOM，并由工藝設(shè)計(jì)師完成從EBOM到PBOM的分工轉(zhuǎn)化工作。以PBOM為核心完成工藝更改和設(shè)計(jì)工藝協(xié)同更改管理業(yè)務(wù)。

    PDM系統(tǒng)內(nèi)采用文檔模型對(duì)于工藝文件進(jìn)行管理，工藝源文件作為文檔模型的主內(nèi)容，工藝發(fā)布文件PDF作為文檔附件，工藝過(guò)程作為文檔可視化文件，圈閱在可視化文件上執(zhí)行，信息作為新圖層記錄到相關(guān)可視化文件上，如圖2所示。

    圖2 PDM工藝文檔管理

    ②PDM數(shù)據(jù)管理基礎(chǔ)能力。

    PDM系統(tǒng)為所有進(jìn)入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)提供標(biāo)準(zhǔn)的編碼管理、版本控制、存儲(chǔ)管理和權(quán)限管理。其中，編碼作為數(shù)據(jù)對(duì)象的唯一性約束，編碼規(guī)則取決于企業(yè)本身所執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)，版本采用PDM系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的大小版本控制方案，存儲(chǔ)管理與權(quán)限管理符合國(guó)家保密三員分立管理要求。

    ③PDM平臺(tái)協(xié)同能力。

    為提升系統(tǒng)協(xié)同工作能力，PDM系統(tǒng)為已經(jīng)進(jìn)入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)提供以下功能：技術(shù)專題討論區(qū)、管理專題討論區(qū)、即時(shí)消息通知及審簽過(guò)程圈閱功能。其中圈閱功能依托于PDM ProductView模塊功能，圈閱信息包括圈閱名稱、圈閱人員、圈閱時(shí)間、圈詞人聯(lián)系方式和圈閱備注等，并可實(shí)時(shí)保存到PDM系統(tǒng)中。

    與CAPP系統(tǒng)的集成作為PDM協(xié)同平臺(tái)建設(shè)的基礎(chǔ)部分，作為擴(kuò)展工藝管理的技術(shù)依托，根據(jù)實(shí)際需求及方案設(shè)計(jì)主要完成三個(gè)內(nèi)容將工藝零部件屬性傳遞到其工藝文件中；將工藝文件簽審過(guò)程信息記錄到工藝文件中；將工藝文件發(fā)布成PDF格式的發(fā)布版本并在PDM中存儲(chǔ)，可供下載打印。

    (2)CAPP提供的主要功能。

    CAPP系統(tǒng)建設(shè)采用了KM CAPP產(chǎn)品，該產(chǎn)品對(duì)工藝文件采用卡片式表現(xiàn)，底層依托數(shù)據(jù)庫(kù)功能，為數(shù)據(jù)展現(xiàn)提供嚴(yán)格符合標(biāo)準(zhǔn)的卡片樣式，為工藝設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)工藝資源支撐。主要提供如下功能。

    ①工藝資源管理。

    CAPP系統(tǒng)依托底層數(shù)據(jù)庫(kù)，在系統(tǒng)建立初期便將大量工藝資源信息統(tǒng)一整理并分類存儲(chǔ)到系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)了工藝資源在CAPP系統(tǒng)中的管理。實(shí)際業(yè)務(wù)中還可根據(jù)實(shí)際需求擴(kuò)展工藝資源庫(kù)信息。

    ②工藝設(shè)計(jì)過(guò)程。

    工藝設(shè)計(jì)的開(kāi)展主要?jiǎng)澐至?個(gè)階段(M、C、S、D、G和P)，在工藝設(shè)計(jì)執(zhí)行過(guò)程中，6個(gè)不同階段的執(zhí)行要求及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)各不相同。

    在CAPP中進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí)，工藝設(shè)計(jì)師按照實(shí)際設(shè)計(jì)要求分別采用不同的模板，參照不同技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行逐級(jí)分工協(xié)作，完成工藝設(shè)計(jì)（部分溝通在系統(tǒng)外進(jìn)行）。

    ③工藝文件編輯。

    CAPP系統(tǒng)在建立時(shí)，根據(jù)903.A標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)格定制了符合用戶使用的工藝文件卡片模板。工藝設(shè)計(jì)師在進(jìn)行工藝文件編制時(shí)，依托工藝卡片模板可輸出符合標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格要求的工藝文件。設(shè)計(jì)過(guò)程中，卡片模板可調(diào)用底層工藝資源庫(kù)信息，為工藝設(shè)計(jì)提供輔助設(shè)計(jì)能力。

    ④工藝路線的提取與編輯。

    基于輸出的工藝規(guī)程文件，CAPP系統(tǒng)可自動(dòng)提取工藝路線信息并生成特定格式的工藝路線表。該功能既節(jié)省了工藝設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)時(shí)間，而且還降低了工藝員設(shè)計(jì)二次出錯(cuò)的幾率，提升了工藝設(shè)計(jì)效率。工藝路線表可進(jìn)入PDM作為PBOM零部件相關(guān)文檔進(jìn)行管理，未來(lái)擴(kuò)展ERP集成時(shí)可二次解析到ERP中，作為生產(chǎn)安排基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

    (3)中間接口的集成功能。

    中間接口采用Webservice技術(shù)，原因在于：PDM系統(tǒng)為Java平臺(tái)，CAPP系統(tǒng)為．net平臺(tái)，Webservice技術(shù)可提供跨平臺(tái)的穩(wěn)定數(shù)據(jù)交互能力。數(shù)據(jù)交互格式依托于xml技術(shù)，根據(jù)實(shí)際需求可靈活設(shè)計(jì)xml數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

    中間接口完全底層運(yùn)行，作為系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)的基礎(chǔ)能力，由PDM系統(tǒng)負(fù)責(zé)發(fā)起，CAPP系統(tǒng)按照接口邏輯執(zhí)行，全程無(wú)需人員參與。

    ①工藝屬性集成。

    PBOM中零部件屬性信息繼承于設(shè)計(jì)，部分屬性信息與工藝文件中需要填寫的信息相同，為提高設(shè)計(jì)效率、降低出錯(cuò)幾率，集成接口可提供工藝屬性傳遞能力。將PDM系統(tǒng)中PBOM的零部件屬性信息收集并記錄為xml數(shù)據(jù)，調(diào)用Webservice接口將xml傳遞給CAPP，由CAPP負(fù)責(zé)將接收到的零部件屬性信息打印到工藝文件的特定位置。

    ②工藝文件發(fā)布集成。

    工藝文件發(fā)布功能主要是指CAPP將工藝文件轉(zhuǎn)化為PDF格式，并傳遞給PDM系統(tǒng)。PDM系統(tǒng)會(huì)在兩種業(yè)務(wù)場(chǎng)景下調(diào)用該接口：文檔在PDM系統(tǒng)創(chuàng)建或修改檢入時(shí)，PDM系統(tǒng)中將返回的PDF格式發(fā)布文件作為簽署過(guò)程中國(guó)閱的基礎(chǔ)文件；文檔在PDM中簽署通過(guò)后，CAPP負(fù)責(zé)電子簽名并發(fā)布為PDF格式發(fā)布文件，PDM將返回的PDF格式發(fā)布文件作為工藝發(fā)布文件在系統(tǒng)內(nèi)存儲(chǔ)，供下載打印。

    ③工藝文件電子簽名集成。

    工藝文件在PDM系統(tǒng)中簽署完畢后，PDM系統(tǒng)負(fù)責(zé)收集簽署過(guò)程信息（執(zhí)行×人及執(zhí)行時(shí)間）并以xml格式記錄，調(diào)用集成接口，傳遞給CAPP。CAPP系統(tǒng)負(fù)責(zé)將接收到的xml簽署過(guò)程信息打印到工藝源文件中，并返回簽字信息的PDF發(fā)布文檔。

    2.關(guān)鍵技術(shù)分析

    (1)跨平臺(tái)的Webservice接口。

    由于PDM系統(tǒng)為JAVA平臺(tái)產(chǎn)品，而CAPP系統(tǒng)為.NET平臺(tái)產(chǎn)品，系統(tǒng)間的深入交互在技術(shù)上便存在一些問(wèn)題。Webservice技術(shù)作為跨平臺(tái)信息交流的成熟技術(shù)，是本次集成接口的首選技術(shù)。集成過(guò)程中，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，Webservice接口調(diào)用時(shí)考慮了容錯(cuò)機(jī)制，如：信息傳遞成功與否、信息交互、雙方功能執(zhí)行過(guò)程中錯(cuò)誤信息的銘文傳遞和失敗后二次自動(dòng)觸發(fā)功能等。

    (2)工藝文件簽審過(guò)程圈閱功能。

    圈閱功能作為PDM系統(tǒng)ProductView模塊的標(biāo)準(zhǔn)功能，為集成提供了有力支撐。圈閱功能使得工藝數(shù)據(jù)進(jìn)入PDM系統(tǒng)后，管理工作全部交由PDM系統(tǒng)執(zhí)行，所有的查看和簽審過(guò)程都擺脫了對(duì)CAPP系統(tǒng)的依賴，簡(jiǎn)化了操作，提升了效率，并節(jié)省了大量由數(shù)據(jù)管理帶來(lái)的CAPP許可證需求。

    (3)PBOM管理。

    BOM管理是企業(yè)技術(shù)管理信息化的主要內(nèi)容，PBOM是工藝設(shè)計(jì)部門以EBOM中的數(shù)據(jù)為依據(jù)，制定工藝計(jì)劃、工序信息和生成計(jì)劃BOM的數(shù)據(jù)。

    作為數(shù)據(jù)管理的核心，PDM系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了服務(wù)于設(shè)計(jì)的EBOM管理和服務(wù)于工藝的PBOM管理，PBOM與EBOM間為繼承關(guān)系，PBOM可直接集成EBOM結(jié)構(gòu)及屬性信息，并可集成EBOM相關(guān)設(shè)計(jì)文件及設(shè)計(jì)模型信息，為工藝開(kāi)展提供基礎(chǔ)和依據(jù)。

    為實(shí)現(xiàn)BOM管理，PDM系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)的BOM管理能力，并輔以更改管理和審簽管理等，多BOM管理中，需要額外定義從EBOM到PBOM的關(guān)聯(lián)更改通知和執(zhí)行能力。

    3.成果分析

    (1)設(shè)計(jì)執(zhí)行效果。

    整體集成方案中，保留CAPP作為工藝設(shè)計(jì)和工藝文檔編輯唯一工具，從而保留了CAPP作為工藝設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，例如：保留基于數(shù)據(jù)庫(kù)的工藝資源庫(kù)管理，為工藝設(shè)計(jì)提高效率；基于工藝卡片式編輯工藝文件，輸出嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)的工藝卡片，保持了工藝設(shè)計(jì)輸出的標(biāo)準(zhǔn)化；基于工藝規(guī)程直接提取工藝路線，提高工藝設(shè)計(jì)效率，同時(shí)避免二次錯(cuò)誤，提高準(zhǔn)確性。

    (2)工藝管理能力。

    所有工藝管理功能全部交由PDM系統(tǒng)完成，包括工藝文件存儲(chǔ)、權(quán)限控制、電子簽審、設(shè)計(jì)發(fā)布和工藝更改等，以此充分發(fā)揮PDM在數(shù)據(jù)管理上的優(yōu)勢(shì)。

    ①增強(qiáng)的安全性：PDM中數(shù)據(jù)管理具有嚴(yán)格的權(quán)限控制，并且根據(jù)相關(guān)要求進(jìn)行了必要的三員分立權(quán)限控制。工藝數(shù)據(jù)進(jìn)入PDM系統(tǒng)后，所有的管理工作在PDM中進(jìn)行，因此PDM系統(tǒng)中的安全控制對(duì)于工藝文件同樣生效。

    ②實(shí)用性：PDM系統(tǒng)中涵蓋了從設(shè)計(jì)到工藝的各級(jí)過(guò)程數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了研制數(shù)據(jù)的全生命周期管理，工藝數(shù)據(jù)作為工藝管理的重要組成部分，進(jìn)入PDM系統(tǒng)后，完全融入到研制生產(chǎn)整體過(guò)程中，使工藝數(shù)據(jù)的管理更加實(shí)用。

    ③便捷的可視化交互性：工藝數(shù)據(jù)作為研制過(guò)程中的一種數(shù)據(jù)，進(jìn)入PDM系統(tǒng)中后，像其他數(shù)據(jù)一樣，在管理過(guò)程中完全脫離對(duì)設(shè)計(jì)工具（如CAPP、AutoCAD等）的依賴。ProductView模塊可直接調(diào)用查看數(shù)據(jù)內(nèi)容，并可在審簽過(guò)程中提供圈閱功能。如此便可節(jié)省大量設(shè)計(jì)工具在數(shù)據(jù)管理中產(chǎn)生的大量許可證，直接節(jié)省了軟件購(gòu)買費(fèi)用。

    ④準(zhǔn)確靈活的電子簽審：數(shù)據(jù)進(jìn)入PDM系統(tǒng)后，在PDM系統(tǒng)中根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需要建立審簽流程模板，數(shù)據(jù)按照流程定義的邏輯進(jìn)行電子審簽。審簽通過(guò)后，通過(guò)集成接口傳遞簽審信息并由CAPP完成電子簽名，簽名后數(shù)據(jù)發(fā)布為PDF并返回到PDM中作為發(fā)布文檔存儲(chǔ)，供后續(xù)下載打印。

    (3)未來(lái)擴(kuò)展能力。

    由于本次工藝管理完全圍繞著PBOM進(jìn)行，構(gòu)建完整的PBOM是生產(chǎn)計(jì)劃等系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)，為后續(xù)ERP系統(tǒng)或MES系統(tǒng)的實(shí)施提供了有力的數(shù)據(jù)支持。

三、結(jié)論

    本案例緊密結(jié)合了實(shí)際業(yè)務(wù)需求，構(gòu)建在成熟軟件平臺(tái)基礎(chǔ)之上，采用穩(wěn)定的Webservice技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了基于PBOM的工藝管理，有效解決了工藝數(shù)據(jù)集成和協(xié)同司題，在實(shí)際業(yè)務(wù)中得到執(zhí)行并成功應(yīng)用。隨著后續(xù)應(yīng)用的進(jìn)一步加深和信息系統(tǒng)的逐步完善，PDM與CAPP的集成應(yīng)用將會(huì)為我們帶來(lái)更廣泛和更深層次的應(yīng)用價(jià)值。

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本文標(biāo)題：基于PBOM的工藝管理研究與實(shí)施

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