基于PLM的工艺准备系统实现

第五章基于PLM的工艺准备系统实现

5.1 系统需求分析

通过分析某企业的工艺现状和现有对工艺信息化的需求，工艺准备数字化系统主要有下面三个大的方面的需求:

(1)工艺基本系统的需求。实现基于快速工艺设计平台、实现面向产品全生命周期的工艺设计手段的工具化、实现各工艺准备工作之间的信息传递和共享的需求，可定制的各类工艺数据统计汇总功能；

(2)现有CAPP/PDM/ERP集成的需求。从企业信息化的角度，实现打通CAPP系统与其他等系统的信息集成、功能集成和过程集成。实现在CAPP中动态关联PDM中的EBOM和PBOM,BOM以扁平结构方式在CAPP中管理作为组织、设计和管理工艺数据的核心，实现不同产品、不同工艺周期的产品工艺设计与管理，实现基于工作流的工艺业务流程由PDM全过程控制等集成需求。

(3)历史工艺数据迁移到新系统中再利用的需求。实现某企业由WORD,CAD等工具生成的旧工艺数据在工艺准备数字化系统中再利用的需求，实现对企业原有的CAPP历史数据进行批量移植，过渡到新的平台上的需求。

为了解决上述问题以及企业持续发展的需求，集团采用PTC公司的Windchill产品全生命周期管理解决方案来解决目前信息化遇到的困境，并搭建产品创新平台和精益制造平台，提高企业的产品核心竞争力。

面向PLM的工艺准备数字化系统从制造企业工艺的设计、计划、组织、控制和激励等几个方面来进行数字化，从而达到缩短产品工艺准备周期，优化工艺设计与管理，提高产品质量，提高加工效率，提高产品创新能力，降低产品制造成本的目的P]。其主要功能阐述如下:

(1)系统设计功能:主要包括工艺规程与工装的设计；

(2)系统计划功能:主要包括生产前的技术计划和工艺技术发展规划、工艺人员的培训计划的制订等；

(3)系统组织功能:主要包括工艺路线的确定、工序的划分、工艺管理体制的建立和运行；工艺责任制的建立和运行等；

(4)系统控制功能:主要包括确立工艺标准、收集信息、监督检查、分析研究、采取措施、进行调节等；

(5)系统激励功能:主要包括工艺纪律的管理、实施和反馈等；

(6)系统管理功能:主要包括对工艺准备各项工作的管理、监督、控制等。

5.2基于PLM的工艺准备系统体系结构

本文讨论的工艺准备系统是架构在PLM系统基础上的,PLM系统要满足企业产品生命周期中各项业务的需要,同时还要整合企业现有的各类信息系统,则其必须具有一个开发、灵活的系统体系结构。产品全生命周期中涉及到的软件和数据可以任意分布在一个计算机网络中。因此,必须构建一个与平台无关的IT基本环境。客户/服务器,浏览器/服务器体系结构都是实用的、能满足该要求的技术。在客户/服务器体系结构中,应用程序被分别安装在客户机和服务器上。客户端构件是一台完整、独立的个人计算机,用户能够利用它来运行应用程序；服务端构件则负责有效的管理系统资源。这种体系结构的优点是具有良好的开放性,能够优化服务器硬件和客户端计算机的性能并能最大限度地利用可供使用的资源。浏览器/服务器体系结构中,应用程序在中央web服务器上部署和更新,服务器负责处理所有用户的请求和业务逻辑；而在客户端只需要一个浏览器, 不需要任何的安装,浏览器负责解释、显示和处理应用程序的图形用户界面和它的数据。因此,它消除了将应用程序的任何部分显示部署到客户计算机并加以管理的必要性,但是由于浏览器必须在网络连接状态下工作,并且所有的业务处理在服务器完成,导致性能低下,不能充分的利用客户端的资源。

综合比较了两种体系结构的优缺点,PLM系统的体系结构应该充分利用两者的优点,即采用两者相结合的体系结构。在一个硬件服务器上安装数据库管理系统和PLM服务系统。数据库根据需要可以存放在该硬件服务器上,也可以分布在不同区域的多台服务器上,在数据库中包括了存有元数据的Vault。通常情况下,PLM系统需要管理大量的文档数据,这就需要专门的服务器文件系统进行管理,文件系统同数据库类似也可以分布在不同区域的多台服务器上。在局域网中,运行PLM客户端应用程序的计算机与服务器连接。各个局域网可以通过广域网相互通信。一台客户端计算机同时也可以被用作web客户端,通过浏览器可以处理一些简单的、占用资源小的功能,比如对项目的监控、文档的审批等。客户端计算机上,可以安装多个应用系统以满足不同应用的需要,这些系统通过LM系统的集成接口,均可以纳入PLM体系结构中。例如工艺工程师能够通过CAD系统参与产品设计阶段的工艺性审查工作,用工艺路线设计系统设计并优化工艺路线,调用PLM过程管理模块和web浏览器进行审批。而对于检验人员,只需要利用PLM客户端和Web浏览器就可以满足其需要。图5-1描述了基于PLM的工艺准备系统体系结构。

图5-1 基于PLM的工艺装备系统体系结构

经过上面的分析,某企业的工艺准备系统架构方案主要包括三个方面的内容:

(l)服务器布局方案

PLM/CAPP系统在本部的起重机公司、路机公司、挖机公司、泵送公司、汽车公司基于企业网络和SQL Server数据库,采用Client/Server模式,所有数据在系统服务器中集中组织和管理,系统实现企业系统网络化工艺设计。北京分公司、沈阳分公司、上海分公司保证其客户端能够直接访问LICENSE服务器的前提下,在各自的信息中心建立数据库,通过Internet实时的与总部的数据库交互信息。PLM/CAPP系统是基于PLM/Windchill系统构建的。为了保证系统的独立性,同时建立PLM数据库和工艺数据库。

(2)统一数据管理方案

工艺数据是指工艺卡片中所有单元格按数据特性分为工步属性、工序属性、工艺属性、产品和零部件属性,工艺文档的内容按数据特性分类存储在CAPP数据库中。利用PLM系统对工艺文档的生命周期进行控制,工艺文档分工艺卡片、工艺技术文件和数据报表三大类,对数据的准确性、有效性、唯一性保障采取不同的方法:工艺卡片在相关工艺准备系统中产生；工艺技术文件可以根据企业实际情况，通过相关应用系统创建或者office系统建立；数据报表是从工艺数据库中提取数据汇总生成；三类文档都在PLM系统中存储、管理，生命周期由PLM系统控制。

(3)统一用户管理方案

系统集成后，所有用户及其数据访问控制由PLM系统进行管理。相关工艺准备系统通过与PLM系统集成以控制工艺规程文件和数据信息的只读、编辑、删除等权限。有些特殊权限由工艺准备系统控制。

5.3 系统功能模型建立

系统主要模块包括:产品设计阶段的工艺管理模块(包括工艺调研、工艺性审查)、工艺设计与管理(包括工艺方案、工艺路线、工艺规程的设计与管理)、专用工装设计与管理、工艺定额制订与管理(包括材料定额和工时定额)、现场工艺管理、售后工艺服务与管理等模块。

(1)产品设计阶段的工艺管理模块:根据用户需求信息和产品特点了解设计类型，进行工艺调查与研究。了解设计者的构思以及设计中可能存在的问题与解决方法，了解该产品的标准化、系列化、通用化的要求，搜集、整理和分析有关的工艺技术和工艺管理的资料，提出工艺可行性分析报告。根据CAD输入的信息，进行产品结构工艺性审查。分析产品结构方案的合理性，产品结构的继承性，产品结构的标准化与系列化程度，产品主要组成部分是否便于装配、调整和维修，主要材料选用是否合理及主要件加工的可行性。此外，还要审查产品各组成部件进行平行装配和检查的可行性，总装配的可行性，工艺关键件在本企业制造的可行性，特殊零件外协加工的可行性。产品及零部件维修、拆卸、回收及处理的合理性。输出关键件决策方案和结构工艺性审查结构。

(2)工艺设计与管理模块:该模块根据EBOM信息、产品生产类型、及上一级模块审查结果进行工艺方案、工艺路线设计。设计出多个可供选择的方案，根据评价指标体系分别进行评价，优选出一种最佳方案。根据优化的工艺方案和工艺路线，进行工艺规程的设计，输出相关工艺文件。

(3)工艺装备设计与管理模块:根据专用工装设计任务书，进行总体方案设计，技术设计，工作图设计。提出几种设计方案，根据评价指标进行论证与评价，选出最佳方案。

(4)工艺定额制订与管理模块:根据设计好的工艺路线及加工参数、生产类型，计算每个工件所需的材料定额，每个部件所需的材料定额和每产品所需的材料定额，直至整个产品所需的每种材料的定额等。根据设计好的工艺路线及加工参数、生产类型，计算每个工步、工序所需的时间定额，每个工艺所需的时间定西北工业大学硕十论文第五章面向PLM的工艺准备系统实现额及包括装配时间在内的每个产品所需的时间定额，批量生产中，每批产品所需的时间定额等。

(2)(3)(4)模块还包括:产品工艺方案验证、工艺规程验证、工艺标准及工艺守则验证、工艺装备验证和工艺定额验证。将验证过程中采集到的信息反馈给有关部门，相关部门根据反馈信息进行修改、完善。

(5)现场工艺管理模块:根据工艺文件及工艺定额等，在工艺纪律的监督下进行现场工艺管理，工序质量控制，车间布局管理和物料配送管理。各个部分均可以根据评价指标进行评价与优化。

(6)售后工艺服务模块:产品销售出去以后，使用或维修过程中与工艺有关的服务信息管理，将市场信息反馈给相关部门，以便在新产品开发过程加以完善。

除了上面分析的基本功能模块以外，还包括系统管理、用户管理、信息模型管理等支撑模块，系统总体的功能模块设计如图5-2所示:

工艺准备系统

图5-2 基于PLM的工艺准备系统功能模块结构