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基于Web的飞机产品制造BOM管理系统研究与实现

2020/9/23    来源:互联网    作者:贾晓亮  张振明  朱名铨  许建新  黄乃康      
关键字:Web  飞机制造  工艺数据  CAPP  EBOM  
传统的CAPP系统正向工艺设计与信息管理一体化的制造工艺信息系统发展,其中工艺路线分工及制造工艺数据信息流程与管理成为制造工艺信息系统的一个重要的功能组成。

1 前言

    飞机制造是一项涉及众多学科和专业、需要耗费巨额的研制资金、历经较长制造周期的非常复杂的系统工程。新一代和未来的飞机在性能、可靠性、维修性和经济性等各方面对研制者提出了更高的要求,要求我们必须在设计、制造和管理观念及手段上突破传统方法,采用全新的设计、制造、管理手段,以提高飞机的研制质量、降低研制成本和缩短研制周期以及提高批量生产能力。然而,在目前我国的飞机制造中,工艺人员在工艺准备过程中重复性、繁琐的工作量很大,有效工作效率较低,使得工艺准备工作的周期较长,从而延长飞机制造周期,影响飞机批量生产能力的提高。

    计算机辅助工艺设计(Computer Aided Process Planning,CAPP)是先进制造技术的核心技术之一,是实现CIMS、并行工程(Concurrent Engineering,CE)乃至敏捷制造(Agile Manufacturing,AM)的重要基础性技术。CAPP负责确定产品制造过程及产品制造所需的制造资源、制造时间等,是连接产品设计与制造的桥梁,并对产品质量和制造成本具有重要影响。应用CAPP技术,可以使工艺人员从繁琐重复的事务性工作中解脱出来,迅速编制出完整而详尽的工艺文件,缩短生产准备周期,提高产品制造质量,进而缩短整个产品开发周期。目前,传统的CAPP系统正向工艺设计与信息管理一体化的制造工艺信息系统发展,其中工艺路线分工及制造工艺数据信息流程与管理成为制造工艺信息系统的一个重要的功能组成。

2 飞机产品制造工艺数据信息流程

    在飞机制造过程中,产品的制造工艺数据信息流程实际上是以BOM为核心而进行的。BOM是英文Bill of Material的缩写,直译是物料清单,通常意味着一种树状的数据结构,反映父子关系,支持任意层次的查询、展开与汇总。在飞机的制造过程中,BOM有两种形式:EBOM(Engineering Bill of Material);MBOM(Manufacturing Bill of Material)。

    1)EBOM的生成与管理

    EBOM它包括零件、装配件、安装件、总成件,以上下级的形式构成产品结构树,表达了飞机按设计分离面划分而生成的结构和各零部件的组成关系,它会因架次和构型的不同而改变,即对应于每种构型都会有不同的产品结构树。

    对飞机制造而言,全机制造工程数据库是适时有效的数据库,EBOM系统发布的数据包括:全机制造工程数据库(EBOM)、更改记录库。数据发布后可供企业各部门使用,EBOM软件系统应具有记录生成更改记录库、管理发放、车间浏览使用权限限制等功能。目前在从手工管理向计算机管理的过渡阶段仍用打印、档案馆复印下发分工表,打印分工表的更改维护用换版、发更改单,在分工表全部下发完以后,发出分工表目录的方法。随着计算机系统的应用,EBOM软件系统在日常更改除维护以上所述两个数据库外,对有更改变化的单位可发电子邮件通知全机EBOM和更改记录库。

    2)MBOM的生成与管理

    MBOM直译为制造物料清单,也有人根据实际内涵称之为产品工艺树。MBOM主要反映在产品装配过程中,参装件按工艺流程划分的先后安装顺序及其体现的父子关系。

    由于EBOM表达的是产品构型(设计)信息,描述各零、组件之间的装配关系。其结构上的意义和MBOM类似。MBOM是以EBOM为基础,他们之间有着一定的对应关系,但两者从含义到内容都不尽相同。从含义上说,MBOM是从工艺流程上描述产品的装配过程,体现各参装件装配的先后父子关系,侧重的是工作任务(即装配工序)的安排,其结点中既有概念(装配单元、AO),又有实体(参装件);而EBOM只是单纯从产品的构型上描述各零、组件的父子关系,至于怎样把产品各部分分解成一个个的工作任务单元(即AO)以及确定各任务单元的先后顺序则没有表述(这是MBOM的任务),其结点全是实体(参装件)。

    从内容上说,它们有一定的对应关系,比如某个AO就是要完成某个组件的装配。由于某种产品的不同架次的MBOM很可能不一样,即每一架次的飞机份都要经过运算对CAPP编制产生的装配数据生成一套完整的MBOM。MBOM的生成即是从装配工艺中提取出隐含的BOM结构及各结点本身的一些信息。

    在生成之前须输入产品工艺代号和架次找到适用于该架次的某个版次,再逐层往下,遍历各装配单元、AO、参装件,查到各结点的父亲、数量、名称、类型、版次等信息,再把每个结点的信息记录在MBOM数据库中。MBOM管理主要功能有:生成、输出、预览及打印、查询和修改、删除。EBOM、MBOM工艺数据流动与生成如图1所示。

EBOM、MBOM工艺数据流动与生成

图1 EBOM、MBOM工艺数据流动与生成

3 基于Web的飞机产品制造工艺数据管理系统(APMBOMS)

    随着Internet/Intranet技术的广泛应用,B/S技术的出现,使企业应用系统能有一个简化的、低廉的、以Web为基础的客户端,并重建了一个高效率的节约的服务器端。根据制造工艺数据管理系统的需求,B/S结构是系统实现的最佳计算模式,这样除满足工艺部门的设计和更改需求外,满足了整个公司各个部门的浏览查询的需求,可以克服C/S模式开发出的系统不能满足多部门查询浏览的要求,软件的安装维护及使用比较复杂等方面的问题,可以提高工艺设计规范化、标准化,缩短工艺准备和设计时间,提高工艺设计与管理的水平与质量。在基于Web的飞机产品制造工艺数据管理系统的开发中,需要的是动态网页的技术,目前JSP(Java Server Pages)技术无论是在跨平台特性、运行效率还是商业支持方面都具有优势,是从进行动态网页架构和开发的最佳选择。JSP是基于Java Servlet和Java体系的Web开发技术,它使用JDBC(Java Database Connectivity)实现对后台数据库的访问。JSP技术为创建显示动态生成内容的Web页面提供了一个简捷而快速的方法,使得构造基于Web的应用程序更加容易和快捷,而这些应用程序能够与各种Web服务器,应用服务器,浏览器和开发工具共同工作。

    APMBOMS(Airplane Product Manufacturing BOM management system)系统的开发采用JSP和Java的混合编程实现系统的功能,Web服务器平台为Windows 2000 server,Web服务器为IIS4.0,JSP及Java开发软件包为JDK2.0,JSP的Web引擎为JRun2.0,系统的结构图如图2所示。

基于Web的APMBOMS系统结构图

图2 基于Web的APMBOMS系统结构图

    1)用户管理:由于APMBOMS系统是以B/S的方式运行,在企业局域网内,不需要进行客户端的安装,使用通用的浏览器就可进入系统的登录页面,因此实现可靠的系统安全非常重要,APMBOMS系统采用的是用户名/用户口令的验证机制,根据用户类型的不同,分为系统管理员、高级用户、普通用户、Guest用户共四级权限,高级用户、普通用户、Guest用户分别又分为EBOM用户和MBOM用户。系统管理员主要进行系统的用户的管理及权限的分配,高级用户主要任务的管理和执行数据接口功能,普通用户完成EBOM管理及MBOM管理的具体工作任务,Guest用户分配给使用EBOM及MBOM数据的相关部门人员的通用用户,可进行相关数据的查询与浏览,其具体的权限由系统管理员指定。

    2)Guest用户查询:EBOM及MBOM数据产生的源头是工艺部门,这些数据广泛应用于生产计划、工艺分工、质量保证、物料供应、图纸发放以及汇总计算工时定额、材料定额、产品成本等各个方面,是一种基础性的数据共享资源,对缩短生产准备周期,协调各部门之间的关系有着举足轻重的作用,因此要对EBOM及MBOM数据进行查询,Guest用户查询就是提供给使用EBOM及MBOM数据的技术人员进行查询的工具,根据飞机制造的特点,用户可按照机型、工艺分工号、零组件号、车间、分工路线、时间等字段进行任意的组合查询,生成相应的查询报表显示并下载到本地进行打印,当然各用户只能在它所授予权限允许的数据集内进行相关的操作。

    3)EBOM管理:EBOM管理主要包括任务管理,数据接口、EBOM维护、EBOM更改管理、EBOM版次管理、EBOM输出查询几方面的功能。任务管理主要是根据机型的设计图纸数据,进行工艺虚拟件的划分,由高级用户对普通用户进行工作任务分配,普通用户对分配的工艺虚拟件下的零组件进行工艺分工计划的完善与编制,即进行EBOM维护、EBOM更改管理、EBOM版次管理等功能,其中EBOM的更改及版次管理功能主要是为了适应由于设计的更改及其它工程更改造成对EBOM的更改,更改重要保留以前的信息,从而形成不同的工艺版次。数据接口是系统与设计系统及旧版本的BOM管理系统的数据接口,可以将设计系统的BOM数据及旧版本的BOM管理系统的数据转集成换成到新BOM管理系统中。

    4)MBOM管理:MBOM管理包括MBOM生成、MBOM维护、MBOM查询、MBOM输出功能。由于飞机结构及制造的复杂性,无法实现从EBOM到MBOM的自动转换,MBOM数据是根据CAPP系统的装配工艺数据及零件加工工艺数据,经运算生成的一套制造数据信息,飞机的MBOM管理是基于机型和架次的管理,即每一机型的的每一架次均生成一套包括所有的工艺信息及相关制造信息的数据。飞机产品MBOM的数据层次结构是机型、装配单元、AO、参装件(零件、标准件、辅助材料)这样如第二节所述的层次结构。由于工程更改的特点,CAPP数据运算产生的MBOM数据可由有相关权限的MBOM维护用户进行数据的维护。生成定版的MBOM数据可进行各种条件组合的查询,MBOM数据及查询结果可进行页面的的浏览和本地的下载打印。企业劳资部门获取MBOM后,制定各零组件的工时定额,然后将此信息添加到MBOM中。企业财会部门根据MBOM中的材料定额和工时定额进行汇总统计,计算成本,提出产品报价。生产处根据MBOM中的父子关系和工时定额制定生产计划,然后把生产计划下发到各制造车间和装配车间,安排生产进度。企业采供部门根据MBOM的零组件清单和相应的材料定额,编制物料采购计划,向各车间供应各种材料和外购件。档案馆根据各零组件的工艺路线,复制相应的图纸,向相关的车间发放。企业检验部门可以根据MBOM进行质量跟踪,对某机型的某架次飞机某一部分的质量问题可以查到问题的根源所在。

4 结束语

    在飞机制造中,采用CAPP软件实现基于Web计算模式的制造工艺数据管理系统,是实现提高企业工艺数据管理水平的重要方法,它也是飞机制造整体水平的提高与效率的前提与基础,对于缩短飞机制造周期、降低制造成本、增强批量生产能力意义重大,本文所开发的基于Web的APMBOMS系统在企业生产中已经得到实际的应用,取得了很好的应用效果。

责任编辑:程玥
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