PDM的CAPP系统

【导读】
摘要:CAPP与PDM之间的集成是影响企业ClMS实施的关键因素。本文提出了一种以PDM为平台的嵌人式CAPP系统,并对其功能集成、工艺数据的混合式存储、基于XML的工艺文件生成与浏览等关键
摘要:CAPP与PDM之间的集成是影响企业ClMS实施的关键因素。本文提出了一种以PDM为平台的嵌人式CAPP系统,并对其功能集成、工艺数据的混合式存储、基于XML的工艺文件生成与浏览等关键技术进行了研究与实践。
 

引言
    CAPP不仅是CIMS中信息集成的关键,而且也是各子系统之间功能协调的纽带。因此,对CAPP系统的研究与开发一直受到制造业的关注。随着企业信息化的发展,企业的工艺部门对工艺数据管理的要求逐渐提高,迫切需要CAPP具备较强的数据管理控制功能,即要求CAPP系统不仅作为工艺的设计平台,还要管理工艺部门的所有数据。然而当前的CAPP系统在工艺设计与更改流程控制、版本控制、产品结构配置、图档管理和安全性等方面存在一些问题,因而对工艺数据进行有效管理和控制,以提高工艺设计与管理的质量和效率变得尤其重要。

    PDM系统是管理所有与产品相关信息和所有与产品相关过程的系统,具有完善的数据管理控制机制和工作流程控制机制。基于PDM平台的CAPP可以充分利用PDM的强大功能,实现工艺设计过程控制和并行工程。国内企业信息化过程中,越来越多的企业开始选择商用PDM软件作为企业信息化的集成平台和并行工作环境,开发基于PDM的CAPP系统必将成为一个发展趋势。





1 基于PDM的CAPP系统体系结构
    IMAN是EDS公司的PDM产品,作为一个企业级的商用PDM软件,除了PDM的常规功能外,还具有以下明显的优势:

   (1)业界最紧密的UG CAD/UG CAM/UG CAE与PDM集成;

    (2)强大的Global IMAN技术体系可以实现企业间产品设计、制造的协同;

    (3)IMAN是基于JAVA平台的,可以实现跨平台操作。因此,基于IMAN的CAPP系统开发不仅可以实现在同一个平台上进行工艺设计的协同,而且可以实现CAPP与PDM的嵌入式集成,并通过IMAN平台将企业的CAD、CAM、CAPP、CAE、ERP等系统紧密集成一起,提高企业信息化程度。CAPP系统的信息和功能的内涵,基于IMAN的CAPP体系结构(如图1所示)应该满足:

    (1)系统的集成性 
    以信息集成、功能集成、过程集成为目标,充分利用PDM平台,实现基于PDM的CAPP系统,并且可以与CAD, CAM, MES等系统进行有效的集成。

    (2)系统的安全性
    综合利用PDM系统中的用户角色权限管理,为用户设置适当的权限以及密码,实现方便、安全、可靠的控制与管理。
 
图1 系统总体体系结构图
 
    如图1所示,基于IMAN的CAPP系统不再是一个孤立的工艺设计系统,而成为产品开发环境的一个有机组成。通过IMAN与UG CAD,UG CAM的紧密集成,CAPP系统可以直接获取所需的各种CAD,CAM信息。此外,MES/DNC系统可以通过IMAN提供的标准接口得到工艺信息。这样以来,工艺设计可以更好的与产品设计以及生产联系起来,从而进行从事工艺设计的人员可以随时了解整个开发项目中自已以及相关人员的进展情况,调整自己的工作力度,促进项目开发的协同性。
 
2 CAPP与IMAN的集成
    CAPP与IMAN的集成是基于IMAN的CAPP系统能否成功实施的关键。不同的集成方式,对系统之间数据的传输有重大影响。目前CAPP系统同PDM系统集成的方式大致有以下3种:
 
    (1)应用程序封装集成
    CAPP系统与PDM系统各自作为独立系统运行。其BOM管理模块直接实时读取PDM的BOM零件库,进行工艺配置及工艺设计。其工艺管理模块对工艺设计产生的工艺文件、统计汇总清单、其他格式文件等进行统一管理,同时作为一个模块挂接到PDM模块中。使用CAPP自己的工艺流程和用户角色进行控制。这种集成方式只是简单地通过操作系统的文件类型进行关联,PDM系统只能管理CAPP所生成的工艺文件,却不能管理其中的数据。
 
    (2)程序接口集成
    CAPP系统与PDM系统之间在消息事务处理配合下,通过中间库传递信息,PDM将BOM信息提交到中间库,CAPP从中间库提取BOM信息。CAPP产生的工艺文件提交到中间库中,PDM从中提取工艺文件进行管理和浏览。在这种集成方式下系统间信息的实时更新很难得到彻底解决。
 
    (3)嵌入式集成
    CAPP作为一个独立系统嵌入到PDM系统中,并且在PDM中有相应的工艺设计莱单。工艺设计所需要的数据如产品结构BOM、设计图纸信息、零组件信息、工程BOM (EBOM)等可以从PDM中直接传入,工艺设计流程直接在PDM系统中定制,工艺文档、工艺信息和相关统计汇总信息包括MBOM等ERP所需的工艺数据直接提交PDM管理,工艺设计和工艺管理的有关数据作为数据集放在有关的Item下管理。此种集成方式实现了CAPP与PDM信息和功能的全面集成,这有别于上两种方案中仅仅是信息集成的模式。
 
    结合上述分析,本系统采用嵌入式集成(如图2所示),合理利用PDM中的功能,使CAPP系统简单、紧凑并且实用。
 
图2 CAPP与IMAN的集成
 
    由图2可以清楚地看到,CAPP作为一个独立系统嵌入到PDM系统中,并充分利用PDM已有的强大功能优势,将常规的CAPP系统扩展,实现CAPP与PDM信息和功能的全面集成。首先,从数据的集成性来看:CAPP系统与PDM系统保持单一的数据源,并且CAPP系统内部的数据存储访问机制也将采用PDM系统的面向对象的机制。其次,在功能上看,充分利用PDM系统的BOM管理机制、用户角色和数据访问机制、任务和工作流机制、文档管理机制,来保证系统能够协调统一。这种集成思想使得CAPP系统自身的功能压缩到最小限度,提高系统的运行效率和功能的集成度。





3 工艺数据的混合式存储
    工艺数据一般包括静态和动态两种数据类型。静态工艺数据主要涉及到支持工艺规划的相关信息,对应于工艺设计手册和已规范化的工艺规程等。动态工艺数据则主要指在工艺规划过程中产生的相关信息,由大量的中间过程数据、零件图形数据、工序图形数据、最终工艺规程、NC代码等组成。工艺设计过程中产生的数据大部分是动态数据,所以,实现对动态数据的存储是解决问题的关键。工艺数据的存储一般有文件存储、数据库存储和混合式存储3种。根据以上分析,本系统采用文件存储与数据库存储的混合式存储方式。对工艺数据中的结构化数据直接采用数据库存储,对于一些非结构化的数据(如工艺简图、文档以及特殊字符)可通过以下方法实现。

    工艺简图以及工艺设计过程中产生的文档采用混合式存储。由于工艺简图以及各种文档反映的产品数据信息不能被计算机自动识别和读取,所以在IMAN电子仓库中存储时,用户必须人工描述产品文档中的信息,如产品版本、状态、用户信息和隶属关系等。这些数据信息可以以关系数据的形式存储于IMAN数据库中,而这些文档则以文件的形式上传到Volume服务器(IMAN用于管理文件的服务器)中存储,并通过一定的方式与数据库关联在一起。这样,IMAN既能对文档本身进行版本控制和生命周期管理,同时企业中其他应用系统也可以通过访问IMAN获取产品有关数据。从而既保证了企业数据的完整性,又保证了数据传递流畅性和有效性。




    
4 基于XML的工艺文件生成与浏览
    在传统方式下,工艺报表的表现格式虽然做得较好,比较符合国内工艺人员的使用习惯,但不能满足网上传输和协同浏览。基于XML技术生成的工艺文件能够充分利用WEB技术支持多任务与多用户的并行和异地协同工作,并且支持信息的并行传输和共享的特点,实现工艺文件网络传输和网络协同浏览,满足对工艺设计协同、并行的要求。为了满足工艺文件可定制化,系统通过两个配置文件和4个对象来实现。

    (1)数据定义配置文件:是用于定义输出相关信息,如确定哪些类型的数据应该被输出。

    (2)文件格式配置文件:是用于定义本份工艺规程格式以及工艺卡片显示XSL(Extensible Stylesheet Language)模板的相关信息。

    (3)数据定义对象和数据格式对象:是读取相应配置文件中的信息并对这些数据进行相应的信息封装。

    (4)数据空间对象:是数据的指针集,它直接读取并封装整个工艺BOM树,包含了整份工艺规程中全部的信息。

    (5)数据输出对象:是用于控制整个工艺文件输出的过程,可以说是对输出过程的封装。它将调用数据空间对象装载工艺数据;调用数据定义对象对装载的工艺数据进行过滤,保证正确信息的输出;通过文件格式对象确定正确的工艺规程以及卡片的XSL模板。 
 
图3 工艺文件生成流程图 
 
    图3表示了经数据输出对象生成的XML文档,配合相应的XSL和CSS(Cascading Style Sheets)模板文件,由XSL处理器转换成最终的工艺文件。其显示效果如图4所示。 
 
图4 基于Web的工艺文件浏览 
 
5 结束语
    把PDM系统作为集成平台一直是国内外,CIMS领域的一个热门课题。本文提出了一种基于IMAN的CAPP嵌入式系统,通过对产品设计数据的充分利用,完成制造工艺的设计和管理、工艺流程管理和版本管理,并提出了一种新的基于XML工艺文件生成与浏览模式,实现工艺设计的协同与并行。本系统已经在某航空发动机厂试用,并取得一定的效果。 



  • 2019-07-24 14:44
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