装配型企业CAPP与工艺管理系统的实现

    1 　引言

    新经济时代的制造业正向着专业化协作生产模式发展,装配型企业应运而生,这类企业多数零部件通过采购和外协来解决,他们将主要精力放在产品的快速开发设计和市场销售上,生产工作以产品装配环节为中心。随着企业优化经营和改组趋势,这种生产类型已越来越多,这类企业的工艺工作以装配过程的规划为主线,编制的工艺文件主要为装配工艺,他们对CAPP有强烈的需求。国内外已相继开发不少CAPP 系统,但大都是针对加工制造型企业开发的,许多功能对装配型企业并不适用和齐全。

    当前,许多装配型企业工艺工作制度和工作流程尚不规范和明确,现有的工艺文件基础差,缺少积累工时定额(生产节拍)等基础数据;工艺文件不齐全、不完整,从编制到管理尚无可遵循的规范和标准;工艺人员的重复性劳动多、效率低、生产准备周期长,无法达到快速响应市场的目的;加上这类新组建企业人员变更快,很不利于工艺知识的积累和企业的稳步发展。为此迫切需要一个集工艺设计、工艺知识积累与工艺管理为一体的平台,以帮助装配型企业快速进入先进工艺工作模式,并为今后企业全面信息化工作打下基础。

    我们开发以产品结构BOM为主线,以产品工艺数据为中心的集工艺过程设计、工艺管理为一体的交互式计算机应用框架系统。为快速构建适用于装配型企业、不同产品类型CAPP系统开发提供支持工具,探索装配CAPP系统开发策略、寻找更高效率、更高质量开发CAPP系统的新模式。目前,我们开发了适用装配型企业的CAPP与工艺管理系统(以下简称TGCAPP-II系统) ,已在天津某公司成功运行,取得了用户好评。

    2 　系统的总体结构

    TGCAPP - II 系统共分工艺设计、工艺管理和系统管理三大部分。主要包括:产品信息输入与管理模块、零部件工艺路线生成模块、PBOM(装配BOM) 生成与编辑模块、装配序列规划模块、工艺文件生成与编辑模块、工艺文件管理和打印模块、工艺知识维护模块、工艺资源管理模块和系统管理模块等(参见图1) 。数据库主要由工艺文件库、工艺知识库、工艺资源库、产品信息库等组成。系统基于CAPP/ PDM信息集成的设计思想,既可以独立运行,人工输入产品结构等信息,也可以与PDM 联调运行,通过接口技术,自动获取产品信息,从而为企业信息集成奠定良好的基础。系统在网络环境下运行,采用客户/ 服务器(Client/ Server) 体系结构。选用Windows 2000 作为操作系统,Power Builder 8. 0 为开发工具,SQL Server 7.0为后台服务器数据管理软件,AutoCAD2000、VBA组件和PhotoShop 6. 0 作为图形处理软件。

    3 　应用实例

    以生产摩托车的天津某公司为应用背景,简述系统主要模块的功能和特点:

    3. 1 　产品信息输入与管理模块

    该模块主要提供手工构建或从接口自动提取产品结构信息(EBOM) , 完成产品和零部件特征信息的录入、编辑与管理等。图2为信息输入模块的主界面。该界面的左侧为产品的EBOM树,右侧是对应树节点的产品/ 零部件信息,包括可以预览产品/零部件图片或图纸。产品结构树的构建是通过树的右键菜单来完成的,同时还包括对节点的移动、复制等编辑操作。该模块的功能特点:

    (1) 以BOM 为主线组织信息流,构建集产品技术信息管理与工艺设计为一体的工艺工作环境,适应装配型企业不同应用部门信息共享和集成的需求。

    (2) 提供基于关键字搜索的下拉菜单和特殊符号的快捷辅助输入等方法, 能重用数据库中已经录入的零部件相似信息,大大提高信息输入速度,减轻了用户输入工作的劳动量。

    (3) 提供“邮件”的接收功能:鉴于操作此系统人员涉及设计、工艺等多部门,用户在地理分布上相距很远,系统在相关的模块设置了邮件的发送与接收功能,可用来传递必要的信息,以协调系统工作。

    3. 2 　零部件工艺路线生成模块

    系统提供人机交互和选择典型工艺路线两种方法,详见图3。这一过程可完成工艺设计任务的分配,随后自动进入不同部门进行工艺文件的编制。例如,如果工艺路线编码中包含涂装部/涂装工艺,则在涂装部需要完成相应涂装工艺卡片的编制。

    3. 3 　装配PBOM生成与编辑模块

    由于产品设计结构不能完全反映装配过程的层次结构,工艺部门需要根据装配工艺要求,调整产品结构的表达方式,如添加虚拟件、对结构上的某零部件节点进行拆分等,以便指导实际装配生产。为此,本模块先导入EBOM结构,通过对BOM树节点进行拆分、合并、添加虚拟件、移动等操作,完成PBOM的生成。本系统设计的PBOM 数据模型,不仅能清晰表示装配节点之间层次关系,而且能表示装配顺序上的位置关系,便于装配序列生成。所以,本模块特点是能为构建PBOM 产品树结构提供一种可视化的调整功能,迅速完成产品虚拟装配,从而充分满足装配工艺应用的实际需要。

    3. 4 　装配序列规划模块

    产品装配序列是根据产品装配模型所提供的零件之间的关系信息、零件的几何信息以及装配技术要求等,经过推理生成可行的装配序列。本模块基于装配序列分层、分步规划的原则(参见图4) ,提供典型序列派生法、基于实例的派生法和人机交互三种装配序列生成方法,并能生成各种装配工艺文件所需要的信息(如组装、预装、总装各工序装配工艺卡中装配零部件相关信息等) 。典型序列派生是指对工艺知识库中的典型装配序列的检索和派生。首先确定选取典型的范围(如可以是产品类、系列或车型号) ,系统自动查找,对查找到的结果可以预览, 通过编辑可生成新的装配序列。基于实例的派生检索的是已经生成的某产品装配序列并作为典型车存储的信息。人机交互序列生成过程中提供经过规范化的常用装配术语导航,避免了大量的人工重复输入。