基于PDM的CAPP技術
PDM作為CIMS信息集成平臺的興起滿足了CAPP系統發展的要求,也帶來了CAPP系統體系結構的變更。文章分析了PDM環境下CAPP系統不同于一般CAPP系統的特點,提出一個PDM平臺上實用CAPP系統的體系結構,并討論了其實現方法。
1 引言
從CAPP的發展來看,無論是早期簡單的檢索式和派生式系統,還是后來為了提高智能化、實用化、通用化而開發的CAPP專家系統、綜合式 CAPP以及CAPP開發工具或開發平臺,都將功能局限在設計和輸出工藝文件的狹小范圍內,以單機單用戶的方式運行,缺乏工藝活動的組織、協調和控制,與 CAD、CAM等系統的集成能力很弱,往往需要專用接口,不能實現實時信息交換,更談不上開展并行工程。近年來雖然有一些商品化的CAPP軟件如 InteCAPP在功能上融入了一些對工藝設計流程的控制,但總的來說仍不能滿足要求。PDM技術的興起為產品的開發和制造提供了一個并行的協作環境。基于PDM平臺的CAPP可以充分利用PDM的強大功能,實現工藝設計過程控制和并行工程。在國內許多CIMS工程中,越來越多的企業開始選擇商用PDM軟件作為CIMS的集成平臺和并行工程的使用環境,開發基于PDM的CAPP系統必將成為一個發展趨勢。
2 PDM平臺對CAPP的支持
根據CIMdata的定義,PDM是一門管理所有產品相關信息和過程的技術。它以網絡和分布式數據庫技術為支撐,采用面向對象的建模方法,能夠管理產品全生命周期內的所有數據和所有產品相關過程,提供了一個企業范圍內的產品開發和制造的并行化的協作環境。一般來說,成熟的商用PDM系統都具有數據倉庫、文檔管理、工作流/過程管理、產品結構與配置、應用程序封裝與集成等主要功能。PDM系統的強大功能為開發適應并行工程的CAPP系統提供了有力的支持。它具有以下特點:
(1)開放性 PDM技術以網絡和分布式數據庫技術為基礎,在保證產品數據源的單一性、產品數據的安全性和完整性的前提下,通過中性接口,提供了對各種異構計算機環境的支持,同時又通過面向對象的方法為用戶定制或二次開發提供了開發工具或接口,且有良好的開放性。CAPP系統可以利用PDM開發工具透明地訪問各異構環境下的數據,既滿足了CIMS中復雜環境對開放性的要求,又減輕了開發難度,縮短了開發周期。
(2)集成性 作為CIMS信息集成平臺,PDM系統能夠方便地實現對各種應用程序的封裝或集成,在不同層次上支持各種應用系統之間或者應用系統與 PDM系統之間的信息交流,不僅能實現信息集成,還能實現功能集成和過程集成。由于共享一個統一的數據倉庫,CAPP和其他分系統之間的數據交換可以不再依賴于開發專用接口,只需針對共享數據庫操作即可。而且由于PDM對關系數據庫進行了OO(面向對象)的封裝,CAPP可以用直接操作產品對象的方式存取數據。產品設計BOM可以直接在數據倉庫中通過遍歷CAD系統產生的產品結構樹獲得,并通過單一數據源對工藝視圖的映射形成工藝BOM,以供工藝設計和生產管理之用。
(3)對企業用戶組織和工作流程的支持 過程管理是PDM的特點。企業功能的實現實際上就是圍繞著各類信息的各種過程的啟動和進行。PDM提供了對企業中最常用的發放和工程更改過程的支持,也允許用戶自定義過程,以實現對企業過程的靈活重組。利用用戶組織功能可以組建和管理工藝設計人員小組,結合工作流程功能可以分配工藝設計任務、協調工作進度,實現簡單的項目管理,還可以支持組內工藝設計結果的在線審批,從而嚴格工藝設計程序、及時反饋解決設計制造中的問題,加快設計節奏,提高設計質量。
(4)對并行工程的支持 并行工程是集成、并行地設計產品及其相關過程的系統方法,實質上是一個合作、協調信息及時交流與反饋的過程。它強調基于信息集成基礎上的功能集成和過程集成,組建產品開發團隊,對產品開發過程進行有效的監控和協調,以及各單元之間信息的及時交流與反饋。PDM的上述特點實際上已經構建了一個滿足并行工程各單元信息交流需求的協作環境。通過并行化工作流程可以實現工藝人員之間、工藝人員和其他部門人員之間的并行工作,唯一的共享數據倉庫提供了信息預發布的基礎,從而能夠對產品設計作出決策和工藝評價以及實現與其他系統之間的快速信息交流。
3 基于PDM的CAPP系統的實現
(1)系統開發原則 評價CAPP系統性能的第一要素就是實用性,同時在減輕工藝人員勞動強度,提高工藝設計質量的基礎上,融合先進的計算機技術和管理思想,減少開發工作量,提高軟件生命力,是CAPP系統設計的目標,也是切合我國企業實際情況,滿足企業需求的可行之道。一般來說,由于現有PDM技術還未形成統一的標準,各廠家提供的系統互不兼容,CAPP系統的開發有著強烈的針對性,在一種PDM平臺上開發的軟件不能向其他平臺直接移植。但是可以在模塊化和軟件重用的思想指導下,借鑒CAPP開發工具的設計方法,將CAPP的構件劃分為通用模塊、半通用模塊、專用模塊,以減少重復勞動、縮短開發時間、增加軟件適應性。通用模塊不依賴于具體的PDM軟件,如報表設計與輸出。半通用模塊是指模塊的分解與PDM無關,只是由于各PDM軟件平臺提供的實現形式不同而導致的語句級上的差別,如工藝數據庫的構造和管理。專用模塊則完全依賴于PDM的具體實現,如工作流程的實現。
通用模塊可以獨立開發,反復使用,它實際上是一種工具,完全能在一種定型結構的基礎上不斷完善,形成商品化軟件,同時提供客戶化功能,在企業中實施時可以根據企業的實際情況定制。半通用模塊可以在偽語言級進行開發,形成總體上較為固定的結構,根據具體的PDM平臺進行填充和修改,也可以提供對主流 PDM軟件的各種接口或編譯工具。專用模塊則需要深入體會各類PDM軟件的特點,充分發揮其優勢。
另一方面,實踐表明無論是檢索式、派生式、綜合式還是創成式,單一模式的CAPP已經不能滿足企業的要求。企業中多品種的產品往往在工藝成熟度、工藝習慣以及工藝成果的積累上都不太一致,在CAPP覆蓋面擴大的要求下不能一刀切。將企業中各種產品分成幾大類,根據各類的工藝特點和設計要求,結合 CAPP各模式的特長,開發集成化的系統則較為可行。
基于PDM平臺的CAPP系統體系結構圖
(2)系統體系結構 基于PDM平臺的CAPP系統(附圖)不同于一般的CAPP系統,它體現了傳統結構的擴展。系統建立在被PDM系統封裝的網絡和分布式數據庫環境上,其功能層包含二次開發的部分和根據CAPP系統的需求對PDM功能模塊進行定制的部分。在這兩部分之間通過統一的PDM/CAPP 界面與用戶交互,從功能上形成一個整體。
4 結束語
建立在PDM平臺上的CAPP系統不僅可以實現對工藝設計過程的管理,還可以與同樣構造在PDM平臺上的其他系統緊密集成,滿足實施并行工程的需要。隨著PDM技術的推廣和在CIMS工程中的廣泛應用,建立在PDM平臺上的CAPP系統必將成為一個發展趨勢。本文根據在PDM環境中實施CAPP的實踐經驗,提出了基于PDM的CAPP系統的實現技術,不僅對于今后各企業實施CIMS/PDM系統有參考價值,其中提到的結合PDM特點實現的CAPP 系統的功能對于研制獨立的CAPP系統也有意義。
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