工艺信息管理

【导读】
PDM/CAPP系统一体化系统将CAPP卡片编辑部分作为一个独立的模块,CAPP产生的工艺信息形成一个一个工艺文档,工艺文档的管理需要强大的文档管理系统的支持。PDM系统是从CAD图文档管理系

   PDM/CAPP系统一体化系统将CAPP卡片编辑部分作为一个独立的模块,CAPP产生的工艺信息形成一个一个工艺文档,工艺文档的管理需要强大的文档管理系统的支持。PDM系统是从CAD图文档管理系统发展而来的,对文档的管理已经发展成熟,将工艺卡片文档交给PDM来管理是一个比较好的解决方案。工艺卡片文档与其它文档相比,有着自身的特点,比如工艺文档的编码、存储方式、秘籍等,解决这些问题是PDM与CAPP集成的关键,本章将详细讨论。
工艺信息管理 
 
    PDM/CAPP系统将工艺卡片作为整个文档来管理,但是,将工艺信息封装在工艺卡片中作为工艺信息的最小流动元还不足以满足工艺信息在产品全生命周期中流动的要求,更多的时候,需要聚合与产品相关的所有工艺信息,需要将工艺卡片中的数据提取出来进行统计、汇总以形成工艺管理信息以及生产系统所需要的生产信息,因此需要在更高层次上对工艺信息进行管理以适应信息集成的需要,即以工艺卡片中的结构化数据(即工艺数据)为核心进行管理。本章将介绍通过工艺卡片模板和工艺标识技术解决上述问题。
 
 
4.1PDM/CAPP系统的CAPP卡片编辑模块的信息流
CAPP 
图4.1CAPP卡片编辑模块的信息流程图
 
 
    从图4.1工艺信息流程图可以看出来,CAPP卡片编辑模块实际上是一个单独的模块,PDM通过任务可以对其调用,对其产生的结果进行管理。如图4.1表示了CAPP卡片编辑模块的信息流。PDM通过任务调用CAPP卡片编辑模块,编辑工艺前通过工艺卡片类型来调用工艺卡片模板。编辑卡片时可以调用工艺资源库和借鉴典型工艺库里面的工艺。工艺卡片编辑完成后形成工艺文档交由PDM进行管理。也可以通过工艺卡片打印模块进行编辑排版,输出为纸质资料。工艺卡片编辑生成的信息不但可以输出为工艺文档也可以输出为工艺信息,CAPP卡片编辑模块可以将这些信息直接导入到ERP/MRPⅡ系统中,也可以交由PDM进行管理。
 
 
4.2PDM/CAPP一体化中工艺文档的存储方式
 
工艺文件的格式和种类繁多,图文并茂,工艺文件之间的关系复杂。基于PDM的工艺文件有三种存储方式:
 
    ①将整个文件看成一个管理对象,打包后作为二进制对象存入数据库或者交给操作系统管理.此方式的优点是实现简单,缺点是文档中的数据完全对外封闭,用户不能对其内部信息进行管理维护:
 
    ②根据各种工艺文档的结构所具有的相似性,拆分文档,从数据抽象的角度出发,抛开具体的格式将文档中之间的关系和字段抽象成数据库表的关系模式,建立关联约束,将工艺数据信息按照逻辑关系分散保存在不同的数据表中。此方式实现较为复杂,但其将工艺文件的数据和显示视图分开,结构清晰,而且相同工艺文件容易以不同报表格式输出。最重要的是,其内部信息开放可以方便地进行操作和维护,能方便地进行信息查找、数据统计;
 
    ③结合前两种方式,既存文档,又存结构化信息。这样,在浏览工艺文件时只需要把工艺文档检出,不需要再链接工艺数据库,使系统运行速度加快,简化了系统的复杂程度。
 
 
    在本论文中我们选择方式3,即既存文档又存结构化信息。方式3可以使CAPP的卡片编辑功能作为一个工具独立于PDM系统之外,PDM可以通过任务调用,对其产生的结果进行管理。这样就不需要在PDM系统进行二次开发CAPP的卡片编辑功能,CAPP可以是不同供应商的不同版本系统,PDM与CAPP的集成较为方便。况且PDM一般都需要像JAVA一样的跨平台计算机语言进行的开发,用这些计算机语言开发出来的卡片编辑功能和卡片打印功能都不理想,近几年一些公司对此进行了尝试,效果都不理想。
 
 
    ERP或是MRPⅡ需要的工艺信息,可以通过卡片模板和工艺标识技术,将需要的工艺信息上传到PDM系统中进行管理,并通过PDM接口程序将工艺信息传递到ERP或是MRPⅡ系统中,或直接传入通过CAPP的接口传入到与ERP或是MRPⅡ系统中。
 
 
    为了描述清楚工艺文档信息的存储方式,先要了解文档信息的表达,在信息化系统中我们将工艺文档信息分为两部分——业务对象(Business Object)和数据对象(Data Object)两类。业务对象和数据对象能够有效地保证数据的安全性和数据的质量。
 
    ①业务对象业务对象用来描述某个事物(如零件/部件、工艺文档和项目等)或定义组织方面的信息。PDM/CAPP系统中典型的业务对象有:零件业务对象、文档业务对象、图纸业务对象和模型业务对象等。
 
 
    ②数据对象数据对象用来控制文件或索引表,包括了一个描述文件或索引表属性的数据记录以及指明其在计算机网络中存储位置的指针。数据对象有两部分组成,即描述文件属性的元数据以及对应的文件或索引表(物理数据)。
 
 
    业务对象以及数据对象的元数据由一个受PDM/CAPP系统控制的数据库管理系统进行管理。通过一个联系对象,可以将某个业务对象与数据对象在逻辑上集成为一个整体(如图4.2所示)。
 
图4。3业务对象与数据对象的联系实例
 
 
    通常情况下,业务对象除了常规属性,如名称、材料等以外,还需要有一个标识号、一个更改标记(版本号)和一个处理状态。以工艺文档为例,对于业务对象,工艺文档编码因其具有唯一性而被作为标识号,编码调用PDM编码器自动生成。

 
    一份工艺文档可以包括多个数据对象。在实际应用中,为了描述复杂的零部件,一份工艺文档通常会包括号几张卡片。采用这种将业务对象与数据对象分离的方法可以有效解决此类数据管理的问题。(如图4.3所示)。
 
 
 
4.3PDM/CAPP一体化中工艺文档的编码
 
    编码是企业信息化的基础工作,企业编码实施成败直接影响到企业信息化的成败,CAPP的实施也不例外。编码方案的优劣影响企业标准化、规范化的水平。基于同一编码,设计者能更方便、高效地获得产品、零件及其生产制造的信息并快速组织新产品的设计与制造,大大简化计算机系统之间的接口继承工作。总之,统一编码是实现快速工艺设计的需要。
 
    对于企业编码,应遵循以下原则:
    ①唯一性:这是任何一套编码体系的最基本原则。一般要求在一个应用系统内部,编码要求唯一;深层次方面则要求在整个集成系统内部编码要求唯一。

    ②全局性:统一编码只考虑各应用系统之间公共的信息对象,如物料号、产品号、部门号等,其它值属于分系统内部的编码由各应用系统自己负责。但对没有编码的全局属性,也要求在各分系统中对相应数据库字段的类型和长度进行统一。

    ③集成性:不能为了实现各应用分系统间信息的集成,就一定要推翻现有编码体系,对各个分系统都采取一套全新的统一编码,这可能对导致生产经营不必要的混乱现象出现。以现有编码体系为基础是当前统一编码的出发点。

    ④科学性:遵循科学分类的原则,同时兼顾各部门应用的特点。

    ⑤扩展性:企业的发展相当迅速,产品多样化的需求日益迫切,编码体系要求能为满足未来发展而提供扩充的空间。
 
    企业的编码按对象分为物料编码、文档编码(包括工艺文档编码),而物料编码又可分为零件编码和产品编码。工艺与零部件有着多对一的关系,好的编码方案不应该抛弃这种联系,工艺文档编码方案如果采用零部件编码的隶属码就能保持工艺文档与零部件的对应关系,零部件的编码基础上加上工艺类别识别码和工序代号码就形成了工艺文档编码。零部件编码的唯一性以及零件某类别和工序的唯一性,保证了工艺文档编码方案的唯一性,且保持了工艺与零部件之间的联系。某公司的工艺编码如图4.4所示。
工艺文档编码方案 
图4.4工艺文档编码方案
 
 
    企业信息化的趋势是集成,要求对产品进行全生命周期的管理,因此在企业信息化过程中,编码系统也必须满足产品生命周期管理的要求。为了保证在企业中,一物一码,并且做到规范化和标准化的编码管理,因此要求产品生命周期的管理的过程中能够调用同一系统的编码系统。由于PDM在信息化系统中在企业信息化中的平台作用,因此其它信息化系统调用PDM系统的编码器是一种比较好的解决方案。如图4.5表示了产品设计、工艺设计以及生产部门都调用PDM编码器。
 
图4.5集成系统编码方案
 
 
4.4工艺文档的秘籍管理
 
    在企业中,文档权限管理是一个重要而又复杂的管理部分。秘籍管理能比较好地实现文档的权限管理。秘籍决定文档是否有权限,密级与用户的角色发生关联,一个秘籍可以对应多个角色。而用户与角色相对应,一个用户可以对应多个角色。当用户拥有了系统的功能权限,比如浏览、下载、修改、删除等,同时他所关联的角色拥有对某类密级的权限,那么此用户便可对该类密级文档进行操作。另外,文档如果为录入的已有文档,则文档的创建人拥有该文档的所有权限。如果不是自己录入的文档,则只有浏览和下载权限。秘籍、角色、用户、文档关系如图4.6所示。
 
图4.6秘籍、文档、角色和用户的对应关系
 

    用这个模型,可以实现企业中错综复杂的文档权限管理。如图4.7是企业应用的一个例子。
 
图4.7文档秘籍在企业的应用
 
 
4.5工艺文档模板
 
    工艺标准化是信息化中的一项重要内容,实施工艺文档模版有利于提高工艺标准化。不仅如此,实施工艺文档模板减少了不必要的重复劳动。工艺文档模板是指各种工艺卡片的标准格式。在工艺信息化之前,虽然有工艺模板,但在实际的使用过程,编制工艺时工艺工程师根据已完成工艺修改,而为了工艺编制的方便,还会对卡片的格式进行修改,久而久之造成工艺卡片出现多种版本和不同的格式;同时随着企业的发展、产品类型的丰富以及工艺水平的进步,工艺卡片的格式还在不断的变化,因此在传统的工艺设计的管理方法下面很难实现工艺格式的标准化。
 
 
    在工艺信息化系统中,工艺设计要接受来自设计部门的设计信息,工艺设计完成后,部分工艺信息传递给其它信息系统,这也给工艺模板设计带来了挑战。本文提出一种基于C++开发的模板定制技术,允许工艺人员根据自己需要的格式绘制出相应的工艺卡片模板,并能够对其进行调整和修改,从而为同一类型的工艺文件提供一致的格式标准,也为实现CAPP系统的通用性和实用性打下重要基础。

 
    ①模板组成对象分析
    模板(如图4.8所示)是对工艺文件格式的抽象,因此在确定模板的组成对象之前,必须对工艺文件进行深入的分析。尽管CAPP工艺卡片类型繁多,但对工艺卡片进行分析后可以看出,卡片是由一系列单元格组成的。
 
图4.8工艺卡片模板
 
 
    单元格可以分为固定格、变量格、对象格和循环格四种。包含单位名称等固定内容的单元格定义为固定格;包含产品名称、产品工号、零件名称、零件图号等内容,随产品、零件的不同而变化的单元格定义为变量格;包含工序图或其它复杂数据的单元格定义为对象格;包含工序、工步等多行记录内容的单元格定义为循环格。
 
 
    固定格的内容在卡片设计时确定,变量格、对象格和循环格的内容在工艺设计时由用户填写或从PDM中读取。在设计卡片时用户可以对每一个单元格进行定义。以锻压工艺卡为例,如图1所示,说明工艺文件模板的元素分解。为了定制各子元素在工艺模板中的位置和其他一些必要的信息,需要对各子元素对象赋予相应的属性。对象的属性分析如下:
 
    1)各对象的公共属性。由于各子元素为一系列的单元格,因此都包含表格坐标值、线形等公共属性。此外还需要对各单元格的卡片区域属性进行设置。

    2)固定格。固定格中的内容在表格设计时已经确定,为了实现与数据库的关联,需要设置字段名属性,另外它需要包含―字体‖子元素,用来设置文字的属性。

    3)变量格。变量格中的内容是由用户填写的,需要设置表格的布局方式,它包含固定格子元素。

    4)循环格。循环格也包含固定格子元素。另外由于其含有多行记录,因此除了设置表格的布局方式外,还需要对行列属性进行设置。

    5)对象格。对象格是填写工序图或其它复杂数据的单元格,需要对图形或其他复杂数据的来源属性进行设置。模板各对象生成之后,模板定制的工作基本完成了。构建好的工艺模板以XML文档的形式存储。再次打开该模板时,只要对相应的XML文档进行解析处理,就可以将原工艺卡片展现在客户端浏览器上。
 
 
    工艺信息以工艺卡片为载体在产品全生命周期中流动,工艺信息管理首先需要对工艺卡片进行有效管理。但是,将工艺信息封装在工艺卡片中作为工艺信息的最小流动元还不足以满足工艺信息在产品全生命周期中流动的要求,更多的时候,需要聚合与产品相关的所有工艺信息,需要将工艺卡片中的数据提取出来进行统计、汇总以形成工艺管理信息以及生产系统所需要的生产信息,因此需要在更高层次上对工艺信息进行管理以适应信息集成的需要,即以工艺卡片中的结构化数据(即工艺数据)为核心进行管理。
 
 
    工艺数据是产品数据的重要组成部分,也是企业生产信息的汇集处。从发展看,工艺信息管理的主要功能应是生成和检索产品整个生命周期中的基础工艺数据(含有关工程信息及产品工艺信息),并保证产品工艺数据的完整性、一致性,实现企业产品工艺信息的集成与共享,而不应是孤立地编制零件工艺规程及输出工艺卡片。
 
 
    在此基础上,系统可以自动完成工装设备、工具、材料定额、工艺关键件、外协件制作、工时定额、辅助用料、关键工序等各类统计汇总工作。这不仅可以极大地提高工艺卡片的编制效率、工艺管理效率,而且可最大限度地减少不必要的人为失误,很好地保持工艺设计基础数据的一致性、完整性。
 
 
    工艺标识可以有效解决同时管理工艺卡片和工艺数据的问题。工艺标识指的是工艺单元格的标记,也可以是工艺单元格的一个属性。工艺汇总工作以及与PDM及ERP的信息传递都可以依据工艺标识来识别工艺数据和进行相应操作。工艺标识必须在CAPP、PDM和ERP三个系统中确定,在不同的系统中工艺标识应一致,由于工艺卡片格式可能由于公司的发展不断变化,因此工艺标识应该可以自定义。工艺卡片标识定义如图4.9所示。工艺单元格的工艺标识在定义工艺模板的时候进行定义。

图4.9工艺标识与单元格的关联
 
 
4.5工艺卡片的编辑
 
4.5.1工艺资源
 
    在工艺规程编制过程中,工艺人员要查阅大量的功能工艺资料(如材料、工艺、切削用量、机床等各种手册),刀具/夹具/量具/辅具使用说明书,国家标准和企业标准等,花费工艺人员大量的时间。由于每个功能工艺人员的经历不同,人工制定工艺文件中,还存在工艺术语不统一,标准化程度不高等弊病。
 

    工艺资源管理器是创建并管理工艺数据等必要工艺资源,以备在工艺规程制订中实时地提供指示和帮助,包括毛坯种类、材料牌号、材料规格、机床设备、工艺装备、工艺基本术语和各种切削用量表等内容,这些提示和帮助具有简洁、实用、覆盖面广的特点。并可以由用户根据本企业的工艺资源状况动态改造和创建,可管理的数据类型包括数据表、图形、图表数据等。
 
 
    PDM/CAPP一体化中,工艺资源数据由PDM数据库进行管理,在CAPP进行管理。如图4.10所示。工艺分类别进行管理,由于工艺卡片模板在建立时,就设立了标识码,在编制工艺卡片时可以根据不同的分类过滤得到不同的工艺资源数据。
 
图4.10工艺资源系统逻辑结构图
 
 
4.5.3工艺卡片的编辑
 
    智能CAPP强调工艺文件的自动生成,由于工艺设计是一个及其复杂的决策过程,需要考虑非常多的因数,并且要求CAD图能够详细地描述零件的特征,而在现阶段这种要求无法达到,因此智能CAPP要么应用面太窄,要么以失败告终。
 
 
    工艺卡片不能完全自动生成,必须有人的参与。信息化的卡片编辑应能做到以下几点:
 
    ①能充分应用以前积累在企业的工艺经验、工艺知识。避免工艺工程师设计相似工艺时,生成一套不一样的工艺,而新设计的工艺又没有考虑到全面的问题,从而引起产品缺陷。提高工艺设计的质量。
 
    ②工艺设计的卡片能够转化成工艺信息,以备ERP系统或MRPⅡ系统使用。
 
    ③能查阅工艺资源,查阅大量的工艺资料(如材料、工艺、切削用量、机床等各种手册),刀具/夹具/量具/辅具使用说明书,国家标准和企业标准等。统一工艺术语,提高工艺卡片的标准化。
 
    ④能大幅度地提高工艺工程师编制工艺卡片的效率。例如在工艺工序卡片的编制时,一般包括表头信息、工序名称、工序内容、机床设备、工艺工装等(如图4.11所示)。表头信息一般可以在PDM中直接读取过来,不用工艺工程师的填写;工序名称可以直接工艺资源中调用,而不用工艺工程填写;工序内容也可以在工艺资源库中的工艺术语库中调用,由于工艺术语很多,所以工序内容能够根据已经填写的工序名称过滤是必要的;机床设备和工艺工装的填写项也能根据前面的项目过滤调用。
 
图4.11工艺卡片的编辑
 
 
4.6工艺卡片的审批、发放与更改
 
    PDM/CAPP的工作流管理功能能够实现工艺的设计与修改过程的跟踪与控制。目前PDM/CAPP软件的工作流管理功能,主要包括审批发放流程和更改流程管理等。

 
    ①审批发放流程
    工艺工程师完成了工艺设计任务,工艺文件需要经过所有的校对和审核人员审定通过并签字后,该工艺文件才被批准、发放。PDM/CAPP中的审批发放流程是一种级连发放:发放过程由一系列串行的发放级别子任务构成。当前一个发放级别的子任务完成后,才能执行下一个发放级别的子任务。
 
 
    定义某个发放过程,首先定义根任务中所包含的发放级别的个数和名称,接着为每个发放级别指定执行会签的组和角色。在每个发放级别中,必须指定通过的规则(半数通过、全部通过)。在某个发放工作完成后,目标对象应该具有相应的发放标志状态。一个发放过程中,其发放状态标志对于不同的发放工作是稳定不变的。发放状态标志是应该在发放过程中指明的属性。
 
 
    连发放过程中允许电子签名。PDM/CAPP系统有印章管理,首先将个人的手写体和印章扫描件做成电子印章,电子印章储存在PDM/CAPP的数据库中,审签人员通过某文档的审签时,PDM/CAPP系统调用电子印章签署到相应的位置。会签同一个子任务时,多个签字人员的操作是并行的浏览器浏览工艺文档。
 
 
    有权限的审批人员用CAPP提供的工艺文档浏览使用审批界面上的按钮进行表决。所有的审批签字和审批意见都属于文档的内容,同意、反对或采用电子记录的方式永久保存本变为发放版本审批完成后,该工艺文档自动放入电子创库中,同时,将审批结果自动通知有关人员。授权的访问者只能查阅而无权修改。如果在一个工作流程中,会签,同一级的多个审批人员会同时收到审批邮件需要多个审批人员同时查阅该文档,以便及时地交流审批意见,提高审批流程的并行性。

 
    ②圈红审批
    在企业没有实施信息化时,工艺文件的审签是通过手工纸质的方式进行的,在审签的过程中,审签者如发现有问题,则用红笔在文件上进行签阅,然后将文件打回给编制者根据审签意见修改后再提交审签。用这种签约的方式很直观,容易理解。信息化系统中采用电子审签,审签过程中圈红签阅的实现很有必要,是审签过程直观、高效。为了审签过程不破坏原文件,可以将签阅的内容做成一个文件来管理。在浏览工艺文件时,系统可以将圈阅文件和工艺文件同时打开,圈阅文件内容映射在工艺文件内容之上,这样看起来,就好像在原文件上有圈阅内容一样。

 
    ③自动签名
    PDM/CAPP系统提供数字签名功能,走流程时会把签审信息记录到数据库中相应的字段上。但是,要将当前工作人员的姓名自动记录到卡片上,这需要模板技术。在具体的卡片填充格上定义格的标签信息,自动签名时会根据流程的节点找到具体卡片具体的单元格,将用户姓名赋给单元格的内容属性,就可以把用户名写到卡片上,完成自动签名。

 
    ④打印控制
    工艺文档的打印功能由CAPP提供,但打印的控制由PDM和CAPP协作完成。工艺文档只有走完流程且处于发放状态时,才可打印出来分发到生产线用来指导生产。CAPP通过接口程序获取工艺文档是否处于发放的属性信息。处于未发放状态时打印菜单被置灰,用户不可用;处于打印状态时,用户可以通过点击打印菜单将整套工艺文档打印出来。
 
 
    已经发放的工艺文档需要在奔驰彩票开奖打印水印标识或印章,这需要用到CAD的图层技术。―图层是CAD中性质相近、相同或者逻辑意义上相关的图形对象的集合。一张图纸就像一张透明纸,用户可以在不同的图层上绘制不同的实体。将这些透明纸叠加起来,就得到最终的图形。图层的显示可以通过打开图层和关闭图层来实现。

 
    在定制工艺卡片模板时,把水印标识通过CAD绘在与卡片不同的图层上。在打印卡片时,根据发放的状态判断有水印标识的图层是否要关闭,从而实现水印标识的控制。
 
 
    当某产品已处于发放状态,但有时可能需要对该产品数据进行更改。产品更改是一个不断重复的业务过程,它涉及到多个部门。一般更改过程包括:更改建议、更改评审、更改申请、更改许可、更改任务单、更改说明、更改执行、更改发放和更改通知。利用工作流管理模块可以有效地对更改申请过程和工程更改过程进行控制和管理。
 
 
4.7本章小结
 
    CAPP卡片编辑功能与PDM分离,仅作为一个应用工具与PDM集成。这成功实现PDM/CAPP系统模块化设计,有利于PDM/CAPP系统的开发、实施、应用和维护。
 
    工艺文档作为工艺信息的主要表现形式,与其它PDM的文档相比有着本身的很多特点。在PDM/CAPP系统如何应用实施工艺文档管理在本章中进行了讨论,工艺文档的存储方式、工艺文档的编码、工艺文档秘籍管理,本章都给出了解决方案。
 
    PDM/CAPP系统将工艺卡片作为整个文档来进行管理,然而工艺汇总和生产管理系统要求提供更细的工艺信息,如何既将工艺卡片作为整个文档进行管理,又能为工艺汇总和生产管理系统提供工艺信息,本章通过工艺文档模板和工艺标识解决了这个问题。




  • 2018-11-04 10:21
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