CIMS环境中孔加工刀具CAD/CAPP集成系统

    1　总体结构和功能

    1.1　系统集成方式的选择
　　信息的交流与共享是CIMS的核心［1］，因此在确定孔加工刀具CIMS-CAD/CAPP系统总体结构时，如何规划和实现系统数据的存贮、交换方式以保证信息的共享就显得十分重要。
　　实现孔加工刀具CIMS-CAD/CAPP系统信息集成可以采用3种接口方式：①专用文件接口(SFI)方式；②中性文件接口(NFI)方式；③共享数据库集成(SDBI)方式。
　　在这3种信息集成方式中，SFI方式适用于CAD和CAPP系统建立的产品模型不一致的情况，其数据交换与共享的层次较低；NFI方式通过与CAD和CAPP系统无关的预先约定好的标准格式文件进行数据的交换与共享，但它的作用主要是提供批量数据的交流；SDBI方式通过数据库应用程序接口(API)存取共享数据库的设计数据、工艺数据以及其它数据，这种集成方式使CAD、CAPP系统及其它子系统的数据交流和共享达到了很高的程度，而且这种方式充分利用了数据库的数据建模、存贮、查询、控制等管理功能。因此综合考虑系统的实用性和先进性，孔加工刀具CIMS-CAD/CAPP系统集成采用SDBI方式。

    1.2　系统结构
　　在SDBI方式中，数据库(DB)的规划有集中式DB和分布式DB等多种形式。其中采用集中与分布相结合的数据管理方案既能有效管理设计和工艺数据，又大大减轻网络数据传输的负担。采用这种数据管理方案的孔加工刀具CIMS-CAD/CAPP集成系统结构见图1。

图1　孔加工刀具CIMS-CAD/CAPP集成系统总体结构图

　　本系统局部数据库存贮系统产生和使用的局部信息，全局数据库存贮集成系统的共享程度大的信息。值得注意的是，由于CIMS各应用子系统的复杂多样性，在系统开发中很可能出现硬件、软件异构的情况。例如CAD/CAM分系统可以采用以Windows NT为平台的SQL Server数据库，而MIS数据库文件则可能存放在NetWare文件服务器上，以FoxPro为数据库管理系统。在这种不同DBMS情况下数据的交流和共享会遇到许多困难。因此，有必要采用开放性数据库连接(ODBC)技术构造一个能屏蔽异构环境的数据集成平台。这一平台主要由各数据库相应的驱动程序(ODBC Driver)和一组通用的服务所组成。各个应用程序通过这一平台实现对异构数据源的访问。有了数据集成平台，各应用程序处理的对象——数据源就可以非常广泛，既可以是某种数据库格式的文件(如FoxPro的*.dbf文件)，也可以是远程数据库(如Microsoft SQL Server等)；而且由于所有数据库的底层操作都是由相应的ODBC Driver完成的，因此各应用程序对数据库的操作既透明又方便。

    1.3　系统功能
　　(1)孔加工刀具产品的设计　由于孔加工刀具的结构特点，其设计可采用基于特征的设计和图形设计两种方法；具有图形生成、产品数据建模、特征管理、产品数据输出以及出错提示等功能。
　　(2)孔加工刀具工艺方案的生成　完成孔加工刀具的工艺可行性分析、工艺路线、工时定额、材料定额的制定和加工设备选定等工作。
　　(3)信息集成　具有系统内各子系统之间和系统与CIMS其它子系统之间的数据交流和共享的功能。

    2　系统流程

　　为实现系统信息集成，本系统必须运行在特定的软硬件环境中(如系统运行在Novell局域网支撑环境下)，采用Client/Server体系结构。
　　采用SDBI集成方式的孔加工刀具CIMS-CAD/CAPP系统的系统流程见图2。

图2　孔加工刀具CIMS-CAD/CAPP系统的系统流程图

　　考虑孔加工刀具设计、制造的特点，CAD系统采取标准刀具检索和基于特征设计2种方式：①对已有刀具直接从数据库中检索出产品特征和图形进行修改设计；②对加工非标准孔的刀具则通过基于特征的孔加工刀具设计系统进行设计。CAPP系统对工艺文档的生成也采用2种方式：①根据产品设计的图文信息，通过人机交互的方式，在一个工艺设计平台上生成工艺文档；②通过生成的零件工艺编码的匹配自动生成工艺文档。前者考虑了企业已有条件和系统分步实施的因素，特别适用于产品结构形式较规范和对自动化程度要求不太高的中小企业；后者利用产品特征建模技术，一方面通过对孔加工刀具特征模型的分析产生的零件工艺编码检索出已有工艺文档，另一方面也为孔加工刀具工艺生成专家系统提供了产品设计的完整信息，因此它提高了系统信息集成的水平，满足了技术发展的需要。
　　集成信息是构成系统集成环境的核心。信息集成分为有限的局部集成、局部集成、不完全集成和全面集成［2］，因此对集成信息的利用也可根据系统实施条件、实施进度和企业需求等进行规划。合理确定数据的集成度可以在充分满足企业需求的前提下减轻开发工作量。对本系统而言，通过对其它系统传来的集成数据和系统内部的集成数据的分析处理，以及一个友好的信息显示界面来构造一个用户使用的信息集成环境，从而辅助设计人员进行设计工作。这种方法较好地将计算机的存贮处理功能和设计人员的创造性结合起来，不失为一种实用的方法。例如针对孔加工刀具CAPP系统来说，由于数据处理多而复杂，此时对通过网络传递的众多数据(如设计数据、主生产计划数据、设备数据、毛坯库存数据、质量控制和统计数据、加工反馈数据等)进行分析处理，显示在工艺设计人员面前，可大大减轻他们查找数据、处理数据的工作量。实际系统运行情况表明，这样的系统能在很大程度上满足用户的需求。

    3　系统关键技术

　　采用SDBI集成方式的孔加工刀具CIMS-CAD/CAPP系统设计开发中的关键技术有：①孔加工刀具特征的提取、表达和模型的建立；②图、文、表设计数据的存贮、管理机制；③方便统一的用户使用界面的构造，在这一界面中应包括对各集成数据的分析、处理和显示；④支持多硬软件异构环境和Client/Server结构的数据集成平台的设计开发；⑤系统工作流程、用户权限的合理管理和控制。
　　按以上思路开发的孔加工刀具CIMS-CAD/CAPP系统已投入实际运行，并在企业的生产经营中发挥明显作用。