1 引言
某大型汽轮机厂在实施cims 工程中对capp的推广应用给予了高度重视,较早就开发研制了适应企业实际需要的隔板capp、叶片capp、中小件capp 等各种零部件capp 系统,为推广应用计算机技术起到了良好的促进作用。但随着信息技术的发展、cims工程实施的深入和erp系统的实施,以零件组为主体对象的“狭义”capp系统已经不能满足要求,企业对capp系统提出了广泛意义上的应用要求,对信息集成的要求越来越高。企业急需开发出适合制造企业实际情况的集成化capp系统,要求capp不仅要实现产品零部件工艺过程的设计,同时要实现相关信息查询、统计、修改、数据一致性保证等工艺信息管理集成性要求,将工艺人设计员及工艺管理人员从大量的重复劳动中解放出来,且能够与其它单元技术如PDM、erp等实现信息集成,从而实现工艺信息的全面集成。为此,研制开发了以产品为基本研究对象,以产品工艺数据为中心、以数据库技术为基础、集工艺设计与工艺管理为一体的面向产品及管理的集成化工艺设计系统,系统综合检索、派生、创成等混合决策技术,覆盖企业中所有产品的全部零部件工艺设计,实现了工艺设计与工艺管理的计算机化和信息化,并实现了产品工艺信息的全面集成。
2 建立面向产品及管理的capp 系统的立足点
传统capp只是面向零件,其主要目的是实现零件加工工艺方法的设计,但在实际工作中工艺设计人员不仅要完成零部件冷、热加工工艺方法的设计,同时对工装设计、工装装备明细表编制、产品零件材料消耗工艺定额制定、零件工艺工时定额制定、设备使用分析等工艺工作进行处理,从而为产品生产原材料的组织,常用刀具、量具、夹具等工装器具的准备,专用工装器具的设计,设备生产能力的分析,加工人员的安排,产品生产作业计划的制定,产品交货期的预测,产品生产成本核算等产品生产过程的有关环节提供直接的处理方法或必要的数据资源。狭义的capp系统难以满足企业工艺工作的实际需求,为适应企业工艺工作实际情况而建立面向产品及管理的集成capp 系统就是为解决狭义capp 系统的不足,主要基于以下几个方面的考虑:
(1) 企业的生产活动都是围绕产品结构而展开的,一个产品的生产过程实际上就是这个产品所有属性的生成过程。每一份工艺文件虽然是针对一个具体的零部件,但作为产品的属性之一,工艺文件也应围绕产品结构展开,通过产品结构树的节点关键字(一般是节点id 或物料号) 发生联系,工艺设计针对产品结构树的一个节点进行,这样就可以清晰地描述产品的属性关系,便于产品工艺信息的组织和工艺文件的管理。
(2)可以直接继承产品明细表数据文件,如图号、名称、材料牌号、热处理要求等,实现与PDM 系统集成。
(3) 充分的产品工艺数据是保证工艺信息管理取得良好实际使用效果的前提。capp系统不仅要实现零部件工艺方法的设计,同时要生成与零部件工艺过程相关的大量工艺数据、并得到有序的存储,保证产品工艺数据的完整性、一致性,实现产品工艺信息的集成与共享。
(4) 产品工艺信息管理、工艺过程管理等工艺管理工作是以产品工艺数据为基础,结合其它一些条件的应用系统。
3 集成capp 功能模型
针对制造业信息化的对capp系统的要求,考虑到使用capp系统的各部门的权限、数据处理量和实时性要求,只有工艺设计部门拥有最高权限,读、写、删、修改,数据处理量大而复杂,实时性要求高;其他部门一般只有浏览权限(除工艺会签、工装库存量等外) ,数据处理量小,实时性要求低。因此,在工艺设计部门采用client/midas/server模式,应用PDM的技术思想开发集成集工艺设计、资源管理、文档管理、工艺管理为一体的网络分布式集成capp系统,其它部门采用browser/server模式,以满足其信息共享、操作简单的要求。基于以上考虑,提出集成capp系统的功能模型,由五个分系统组成:工艺资源管理分系统、工艺设计分系统、工艺文档管理分系统、工艺管理分系统、远程工艺信息查询与协同处理分系统。其功能模型如图1 所示。
4 系统特点
(1) 集成性:本系统将产品工艺设计与工艺管理一体化,它包含传统意义的capp 功能和工艺基础信息管理、工艺管理、网上查询与协同处理等功能,它是建立在整个产品基础上的工艺数据的设计及利用。一方面,在实现零部件工艺设计同时,生成了与零部件工艺过程相关的大量工艺数据,实现了工艺设计与工艺管理、工艺信息管理的全面集成,为PDM、erp 等系统提供工艺信息。另一方面,通过系统的接口模块实现了与PDM、erp等系统的集成,在进行工艺设计时能够继承零部件设计信息如图号、名称、材料等,实现了设计与工艺的集成; 同时向erp提供制造bom、工时定额、材料定额等制造文件,实现工艺与制造的集成。
(2) 数据一致性:设计、工艺、制造的联系是建立在零部件编码的基础上的,一旦设计更改后,工艺文件中的设计信息相应更改,同样工艺信息更改后,制造信息中的工艺信息相应更改,这样就保证了数据的一致性。
(3) 多模式工艺设计:鉴于相似检索式、派生式capp的工艺生成方法有很好的理论支持及良好的应用实例,系统提供了上述工艺设计方法。同时,考虑到企业产品零件类型的继承性及零件加工方法的习惯性,对于已有的工艺实例,采用模糊检索策略,检索出已有工艺内容,经编辑修改而成。这样既提高了工作效率,也使一些成熟的工艺方法得以继承。同时,对于大量的工艺特征明显的零部件如转子加工、动叶片装配等采用了基于工艺特征的创成式工艺生成方法。
(4) 基于数据库:所有数据均保存于关系型数据库中,避免了工艺规程以文件形式存放的管理困难、数据的一致性及相关修改无法保证,同时保证了系统与PDM、erp 等系统有良好的
接口。
(5) 灵活的运行机制:本系统的5 大功能模块:工艺设计、工艺管理、工艺资源管理、工艺信息管理、远程查询与处理既可整体运行,也可以分别作为独立的数据库管理工具单独运行,以满足各类用户需要。
5 面向产品及管理的capp 系统功能
(1) bom 管理:产品结构bom 是本系统的基础,许多功能都是依托产品结构bom 来进行的。在本系统中用产品结构树来显示企业所有产品的产品结构信息,产品作为根节点,部套件、子部套件为分枝,零件作为产品结构树中的最小组成单元,每个节点中存放产品或零部件的属性。工艺规程、工序卡、工装等其它信息均围绕相关的零部件进行展开,最后形成产品的工艺信息资源树。工艺人员可以根据资源树对工艺规程、工艺卡片、工装、设备、辅助材料等信息进行查询、汇总等信息处理工作,实现基于产品结构bom 的工艺信息查询、汇总。
(2) 工艺路线设计:对零部件进行工艺路线编制,系统提供相似零件工艺路线查询输入和直接录入两种方式,辅以工艺资源查询,具体的决策活动由工艺人员完成。工艺路线生成后通
过审核、批准后存放到正式数据库中,未通过审签的则重新进行工艺路线设计。
(3) 冷、热加工工艺设计:系统提供了直观的所见即所得的工作界面和功能更加强大的基于过程的操作界面,可以同时满足不同用户的需要,基于过程的操作方式首次实现了数据录入与数据显示的分离,创造性地解决了数据录入与数据汇总之间的瓶颈问题,数据输入界面的更改对于历史数据不会产生任何影响,数据输入与数据维护之间不存在必然的联系。设计冷加工工艺,首先根据工艺路线库中相应零部件信息完成工艺过程卡片,再由过程卡片生成相关冷加工工艺文件,如机加工序卡、检验卡、装配卡等。设计热加工工艺,根据过程卡片生成相关的热加工工艺文件,如焊接工艺卡片、铸造工艺卡等。
(4) 工艺信息统计:工艺信息统计主要分为工时定额和材料定额两个模块,主要是对零部件的工时定额和材料定额进行计算和汇总。
(5) 工艺设计过程管理:采用与PDM 管理机制相似的项目管理和流程管理进行工艺设计过程管理。在工艺任务进行二级分配之后,工艺文件按照确定的工作流程逐级递交,并可以双向流动(递交+ 返回) ,直至工艺文件入库。
(6) 工艺资源管理:主要对工艺设计过程中所引用、参考、查询的一切可以为工艺系统使用的企业资源信息进行管理,包括材料、机床设备、工艺装备(刀具、量具、夹具、辅具等) 、车间、工段、切削参数、工时定额的计算方法、材料定额的计算方法,以及工艺规范、企业技术标准、典型工艺、资料信息等,为工艺设计、工艺管理服务。
(7) 工艺文档管理:对整个工艺工作中产生的大量事务文档和数据,如工装订货信息、工艺计划、入库工作量统计、工艺路线明细、材料定额、内部协调会纪要、车间平面布局图、设备采购规范、纪要及报告、工作联系单等,以及工艺资源管理系统、工艺设计系统、工艺管理系统产生的各类文档进行统一归档、存储等管理,最大限度管理各种工艺信息。
(8) 工艺规程管理、查询、汇总管理:工艺规程的管理是以产品bom 树为基础的管理,方式灵活、方便,亦可为其它部分或外部系统提供一个结构形式紧凑、表达清晰、使用方便快捷的工艺基础数据,如汇总工艺文件、查询管理、打印管理、资源树的管理等。查询、汇总管理可以生成统计汇编性工艺文件,包括按产品、部套、零件、使用单位等各类查询、汇总条件的设备明细表、工夹量具明细表、检验工夹量具明细表、万能量具明细表、万能工具明细表、工位器具明细表、工时定额清单、零件辅助材料、工艺消耗定额明细表、辅助材料工艺消耗定额综合表、修改通知单、基本生产用辅助材料工艺消耗定额汇总表、基本生产用辅助材料工艺消耗定额综合汇总表及临时性报表。
(9) 工艺更改管理:工艺更改管理包括更改过程控制、更改申请、更改通知单、更改活动以及更改的有效性。
(10) 安全和版本管理:在系统中提供了严格的用户权限管理以及版本控制等功能。用户所进行的任何操作都要进行访问权限检查,只有得到认证的用户才可进行有关的操作,确保了数据的安全性,利用版本控制的功能可跟踪和查询版本演变历史。
(11) 与PDM、erp 系统的集成:系统的PDM 接口实现了与PDM 系统的集成,保证设计与工艺信息的一致性;同时,通过系统的erp 接口实现了与erp 系统的集成,将产品零部件工艺信息如工序号、工序名称、工序编码、使用设备、使用工装等传给erp 系统,同时将erp 系统的工装库存信息传给工艺系统,便于合理选用工装、设备。
(12) 远程工艺信息处理:为实现与工艺工作有关的其它部门对capp系统提出的信息共享和协同处理的要求,在intranet环境下,应用web技术、asp/ado技术,实现工艺规程、工艺资源、工艺各类技术文档、工艺管理信息等各类工艺数据的查询及协同处理,保证企业内与工艺工作有关的部门及时获取和反馈信息,协同作业,实现工艺信息在企业内不同部门之间的共享和集成。
6 结束语
面向产品及管理的集成capp系统针对企业全部零部件的所有工艺设计,以产品工艺数据为中心、以数据库技术为基础、集工艺设计与工艺管理为一体,并与PDM、erp等系统实现了信息集成,从而实现了产品工艺信息的全面集成。该系统已在某大型汽轮机厂全面投入应用,并取得良好应用效果。