1 前言
工藝是聯(lián)接產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的橋梁，是整個(gè)產(chǎn)品生命周期管理中的樞紐，整個(gè)工藝規(guī)劃過(guò)程是在多約束條件下的多目標(biāo)尋優(yōu)過(guò)程，為此，無(wú)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(jì)源頭的CAD信息以及生產(chǎn)、制造部門(mén)的物料、資源狀態(tài)等約束和目標(biāo)的條件信息；然后是對(duì)信息的處理、分析和解算功能或通過(guò)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(mén)，將MBOM輸出到ERP系統(tǒng)等；在工藝規(guī)劃過(guò)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(guò)程，因此，當(dāng)工具系統(tǒng)被廣泛使用后，缺少協(xié)同平臺(tái)就成為制約工具系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸，由此可見(jiàn)，CAPP與CAD/ERP的集成能力以及CAPP過(guò)程的協(xié)同化、并行化設(shè)計(jì)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(tái)系統(tǒng)，應(yīng)具有強(qiáng)大的多CAD工具集成、靈活擴(kuò)展和開(kāi)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(guò)GateWay與ERP系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，實(shí)時(shí)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(méi)有使用CAPP工具或現(xiàn)有CAPP系統(tǒng)無(wú)法滿足其協(xié)同設(shè)計(jì)，流程管理等需求的情況下，可以在SmarTeam系統(tǒng)實(shí)施過(guò)程進(jìn)行CAPP功能的開(kāi)發(fā)，這樣可以使用SmarTeam中的CAD數(shù)據(jù)，并對(duì)工藝規(guī)劃過(guò)程、數(shù)據(jù)和規(guī)劃結(jié)果的會(huì)簽、評(píng)審流程進(jìn)行無(wú)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(gè)企業(yè)設(shè)計(jì)工程部門(mén)信息化平臺(tái)的一個(gè)主要部分，整個(gè)平臺(tái)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(shù)以及每個(gè)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(duì)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(kù)模版中直接得到，對(duì)于工藝管理信息的數(shù)據(jù)定義通過(guò)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(jì)
基于SmarTeam定義的工藝管理數(shù)據(jù)模型，以及SmarTeam提供的開(kāi)放的和數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)和API函數(shù)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的工藝規(guī)劃系統(tǒng)，從底層的數(shù)據(jù)庫(kù)和電子倉(cāng)庫(kù)到用戶界面的設(shè)計(jì)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(shù)管理模塊、工藝設(shè)計(jì)模塊、資源庫(kù)管理模塊、工裝明細(xì)統(tǒng)計(jì)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(shù)管理模塊：CAPP系統(tǒng)中的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)PBOM通過(guò)無(wú)縫集成，來(lái)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(jì)模塊：該模塊是工藝設(shè)計(jì)的核心功能，設(shè)計(jì)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(dòng)獲取，同時(shí)根據(jù)資源狀態(tài)管理模塊實(shí)時(shí)獲取企業(yè)資源庫(kù)信息；整個(gè)產(chǎn)品信息采用樹(shù)狀圖記錄，并可以通過(guò)OCX插件動(dòng)態(tài)顯示工藝結(jié)果，輔助工藝設(shè)計(jì)人員和管理者評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)結(jié)果，如圖3。設(shè)計(jì)過(guò)程：
1）引用典型工藝或相似工藝經(jīng)過(guò)少量修改生成新工藝；
2）進(jìn)行工時(shí)定額和材料定額的計(jì)算與統(tǒng)計(jì)匯總；
3）工序卡與對(duì)應(yīng)的過(guò)程卡建立雙向數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，自動(dòng)更新工藝屬性內(nèi)容；
4）實(shí)時(shí)預(yù)覽正在編輯的文件，并對(duì)工藝狀態(tài)進(jìn)行圖形化顯示，便于設(shè)計(jì)者評(píng)估工藝結(jié)果，調(diào)整相應(yīng)得工藝設(shè)計(jì)參數(shù)。
圖3 工藝樹(shù)以及裝配工藝結(jié)果評(píng)價(jià)
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(xiě)到工藝文件上的字段信息建立關(guān)聯(lián)。操作簡(jiǎn)便易行，允許恢復(fù)錯(cuò)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(kù)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(shí)庫(kù)、切削參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)工藝術(shù)語(yǔ)等，這些信息作為工藝設(shè)計(jì)時(shí)的參考和統(tǒng)計(jì)匯總時(shí)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(kù)結(jié)構(gòu)，所有的資源庫(kù)中的設(shè)備狀態(tài)信息通過(guò)與ERP系統(tǒng)的集成功能，實(shí)時(shí)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(jì)模塊：主要完成工藝文件明細(xì)表的自動(dòng)提取，為其他部門(mén)及時(shí)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(shí)，明細(xì)表中相關(guān)數(shù)據(jù)自動(dòng)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(lái)自上級(jí)步驟的任務(wù)，同時(shí)任務(wù)完成以后能夠自動(dòng)下達(dá)任務(wù)到下一級(jí)任務(wù)。在工藝規(guī)劃時(shí)，流程管理用于對(duì)工藝文檔的審批，并為每一步驟指定負(fù)責(zé)人、步驟計(jì)劃開(kāi)始及計(jì)劃完成時(shí)間。當(dāng)工作不能按時(shí)完成時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警。系統(tǒng)用消息驅(qū)動(dòng)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(duì)企業(yè)的部門(mén)、人員、工藝裝備進(jìn)行編碼，在工藝設(shè)計(jì)人員、工裝管理人員和倉(cāng)庫(kù)管理人員之間建立良好的信息溝通。系統(tǒng)提供一個(gè)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(mén)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(kù)，工藝人員在編工藝時(shí)，通過(guò)選取一些特征，自動(dòng)調(diào)出典型工藝進(jìn)行修改，然后生成新的工藝樹(shù)，從而提高工藝規(guī)劃效率，并能夠繼承工藝設(shè)計(jì)知識(shí)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(shí)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(guò)程。創(chuàng)作性的工藝設(shè)計(jì)工作會(huì)成為工藝設(shè)計(jì)人員主要工作內(nèi)容，將工藝設(shè)計(jì)人員從大量繁瑣、重復(fù)的勞動(dòng)中解放出來(lái)，并提高工藝設(shè)計(jì)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(jì)數(shù)據(jù)信息(零件、部件信息)利用率高，通過(guò)SmarTeam與CAD建立的產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)庫(kù)共享(而不是提取)，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)訪問(wèn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)；
b.制造資源、工藝參數(shù)等通過(guò)建立制造資源庫(kù)和工藝參數(shù)庫(kù)，進(jìn)入SmarTeam中被統(tǒng)一管理，并通過(guò)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(shí)庫(kù)，并在工藝設(shè)計(jì)過(guò)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(jì)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)(包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)、企業(yè)制造資源庫(kù)、工藝參數(shù)庫(kù)、工藝知識(shí)庫(kù)等)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理組合、統(tǒng)計(jì)、計(jì)算，按照一定的工藝規(guī)則生成企業(yè)各個(gè)部門(mén)需要的各類工藝文件和統(tǒng)計(jì)報(bào)表；
e.從設(shè)計(jì)、管理、集成等多方面解決企業(yè)的工藝設(shè)計(jì)問(wèn)題，搭建工藝設(shè)計(jì)平臺(tái)(數(shù)據(jù)平臺(tái))解決工藝設(shè)計(jì)、集成和協(xié)作等問(wèn)題，而不是僅僅圍繞工藝卡片(圖形平臺(tái))進(jìn)行工藝的編寫(xiě)工作；
f.采用簡(jiǎn)單的用戶定制工具EXCEL、WORD或AUTOCAD，由用戶定義或定制工藝報(bào)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(kāi)放的體系結(jié)構(gòu)，方便用戶進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)和接口貫通；
i.基于數(shù)據(jù)庫(kù)，能與其它系統(tǒng)集成(MRPⅡ、ERP)，共享產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)。
4 結(jié)束語(yǔ)
基于SmarTeam這樣PDM平臺(tái)構(gòu)建的工藝規(guī)劃系統(tǒng)，相對(duì)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(kù)、知識(shí)庫(kù)等共享數(shù)據(jù)庫(kù)和管理功能模塊，不必再開(kāi)發(fā)CAPP系統(tǒng)與PDM系統(tǒng)之間集成插件，它對(duì)PDM系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)性以及項(xiàng)目實(shí)施人員開(kāi)發(fā)能力和經(jīng)驗(yàn)要求較高，項(xiàng)目實(shí)施前對(duì)工藝設(shè)計(jì)部門(mén)的設(shè)計(jì)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(tái)的工藝規(guī)劃管理系統(tǒng)
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