基于PDM的CAPP技術(shù)

PDM作為CIMS信息集成平臺(tái)的興起滿足了CAPP系統(tǒng)發(fā)展的要求，也帶來(lái)了CAPP系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的變更。文章分析了PDM環(huán)境下CAPP系統(tǒng)不同于一般CAPP系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出一個(gè)PDM平臺(tái)上實(shí)用CAPP系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，并討論了其實(shí)現(xiàn)方法。

1　引言

從CAPP的發(fā)展來(lái)看，無(wú)論是早期簡(jiǎn)單的檢索式和派生式系統(tǒng)，還是后來(lái)為了提高智能化、實(shí)用化、通用化而開(kāi)發(fā)的CAPP專家系統(tǒng)、綜合式 CAPP以及CAPP開(kāi)發(fā)工具或開(kāi)發(fā)平臺(tái)，都將功能局限在設(shè)計(jì)和輸出工藝文件的狹小范圍內(nèi)，以單機(jī)單用戶的方式運(yùn)行，缺乏工藝活動(dòng)的組織、協(xié)調(diào)和控制，與 CAD、CAM等系統(tǒng)的集成能力很弱，往往需要專用接口，不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息交換，更談不上開(kāi)展并行工程。近年來(lái)雖然有一些商品化的CAPP軟件如 InteCAPP在功能上融入了一些對(duì)工藝設(shè)計(jì)流程的控制，但總的來(lái)說(shuō)仍不能滿足要求。PDM技術(shù)的興起為產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和制造提供了一個(gè)并行的協(xié)作環(huán)境。基于PDM平臺(tái)的CAPP可以充分利用PDM的強(qiáng)大功能，實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)過(guò)程控制和并行工程。在國(guó)內(nèi)許多CIMS工程中，越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始選擇商用PDM軟件作為CIMS的集成平臺(tái)和并行工程的使用環(huán)境，開(kāi)發(fā)基于PDM的CAPP系統(tǒng)必將成為一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。

2　PDM平臺(tái)對(duì)CAPP的支持

根據(jù)CIMdata的定義，PDM是一門管理所有產(chǎn)品相關(guān)信息和過(guò)程的技術(shù)。它以網(wǎng)絡(luò)和分布式數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)為支撐，采用面向?qū)ο蟮慕７椒ǎ軌蚬芾懋a(chǎn)品全生命周期內(nèi)的所有數(shù)據(jù)和所有產(chǎn)品相關(guān)過(guò)程，提供了一個(gè)企業(yè)范圍內(nèi)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和制造的并行化的協(xié)作環(huán)境。一般來(lái)說(shuō)，成熟的商用PDM系統(tǒng)都具有數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、文檔管理、工作流/過(guò)程管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置、應(yīng)用程序封裝與集成等主要功能。PDM系統(tǒng)的強(qiáng)大功能為開(kāi)發(fā)適應(yīng)并行工程的CAPP系統(tǒng)提供了有力的支持。它具有以下特點(diǎn)：

(1)開(kāi)放性　PDM技術(shù)以網(wǎng)絡(luò)和分布式數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)為基礎(chǔ)，在保證產(chǎn)品數(shù)據(jù)源的單一性、產(chǎn)品數(shù)據(jù)的安全性和完整性的前提下，通過(guò)中性接口，提供了對(duì)各種異構(gòu)計(jì)算機(jī)環(huán)境的支持，同時(shí)又通過(guò)面向?qū)ο蟮姆椒橛脩舳ㄖ苹蚨伍_(kāi)發(fā)提供了開(kāi)發(fā)工具或接口，且有良好的開(kāi)放性。CAPP系統(tǒng)可以利用PDM開(kāi)發(fā)工具透明地訪問(wèn)各異構(gòu)環(huán)境下的數(shù)據(jù)，既滿足了CIMS中復(fù)雜環(huán)境對(duì)開(kāi)放性的要求，又減輕了開(kāi)發(fā)難度，縮短了開(kāi)發(fā)周期。

(2)集成性　作為CIMS信息集成平臺(tái)，PDM系統(tǒng)能夠方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)各種應(yīng)用程序的封裝或集成，在不同層次上支持各種應(yīng)用系統(tǒng)之間或者應(yīng)用系統(tǒng)與 PDM系統(tǒng)之間的信息交流，不僅能實(shí)現(xiàn)信息集成，還能實(shí)現(xiàn)功能集成和過(guò)程集成。由于共享一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，CAPP和其他分系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換可以不再依賴于開(kāi)發(fā)專用接口，只需針對(duì)共享數(shù)據(jù)庫(kù)操作即可。而且由于PDM對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了OO(面向?qū)ο?的封裝，CAPP可以用直接操作產(chǎn)品對(duì)象的方式存取數(shù)據(jù)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)BOM可以直接在數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中通過(guò)遍歷CAD系統(tǒng)產(chǎn)生的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)獲得，并通過(guò)單一數(shù)據(jù)源對(duì)工藝視圖的映射形成工藝BOM，以供工藝設(shè)計(jì)和生產(chǎn)管理之用。

(3)對(duì)企業(yè)用戶組織和工作流程的支持　過(guò)程管理是PDM的特點(diǎn)。企業(yè)功能的實(shí)現(xiàn)實(shí)際上就是圍繞著各類信息的各種過(guò)程的啟動(dòng)和進(jìn)行。PDM提供了對(duì)企業(yè)中最常用的發(fā)放和工程更改過(guò)程的支持，也允許用戶自定義過(guò)程，以實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)過(guò)程的靈活重組。利用用戶組織功能可以組建和管理工藝設(shè)計(jì)人員小組，結(jié)合工作流程功能可以分配工藝設(shè)計(jì)任務(wù)、協(xié)調(diào)工作進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的項(xiàng)目管理，還可以支持組內(nèi)工藝設(shè)計(jì)結(jié)果的在線審批，從而嚴(yán)格工藝設(shè)計(jì)程序、及時(shí)反饋解決設(shè)計(jì)制造中的問(wèn)題，加快設(shè)計(jì)節(jié)奏，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

(4)對(duì)并行工程的支持　并行工程是集成、并行地設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其相關(guān)過(guò)程的系統(tǒng)方法，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)合作、協(xié)調(diào)信息及時(shí)交流與反饋的過(guò)程。它強(qiáng)調(diào)基于信息集成基礎(chǔ)上的功能集成和過(guò)程集成，組建產(chǎn)品開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)，對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程進(jìn)行有效的監(jiān)控和協(xié)調(diào)，以及各單元之間信息的及時(shí)交流與反饋。PDM的上述特點(diǎn)實(shí)際上已經(jīng)構(gòu)建了一個(gè)滿足并行工程各單元信息交流需求的協(xié)作環(huán)境。通過(guò)并行化工作流程可以實(shí)現(xiàn)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(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)提供了信息預(yù)發(fā)布的基礎(chǔ)，從而能夠?qū)Ξa(chǎn)品設(shè)計(jì)作出決策和工藝評(píng)價(jià)以及實(shí)現(xiàn)與其他系統(tǒng)之間的快速信息交流。

3　基于PDM的CAPP系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

(1)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)原則　評(píng)價(jià)CAPP系統(tǒng)性能的第一要素就是實(shí)用性，同時(shí)在減輕工藝人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工藝設(shè)計(jì)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，融合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和管理思想，減少開(kāi)發(fā)工作量，提高軟件生命力，是CAPP系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)，也是切合我國(guó)企業(yè)實(shí)際情況，滿足企業(yè)需求的可行之道。一般來(lái)說(shuō)，由于現(xiàn)有PDM技術(shù)還未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各廠家提供的系統(tǒng)互不兼容，CAPP系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)有著強(qiáng)烈的針對(duì)性，在一種PDM平臺(tái)上開(kāi)發(fā)的軟件不能向其他平臺(tái)直接移植。但是可以在模塊化和軟件重用的思想指導(dǎo)下，借鑒CAPP開(kāi)發(fā)工具的設(shè)計(jì)方法，將CAPP的構(gòu)件劃分為通用模塊、半通用模塊、專用模塊，以減少重復(fù)勞動(dòng)、縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間、增加軟件適應(yīng)性。通用模塊不依賴于具體的PDM軟件，如報(bào)表設(shè)計(jì)與輸出。半通用模塊是指模塊的分解與PDM無(wú)關(guān)，只是由于各PDM軟件平臺(tái)提供的實(shí)現(xiàn)形式不同而導(dǎo)致的語(yǔ)句級(jí)上的差別，如工藝數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)造和管理。專用模塊則完全依賴于PDM的具體實(shí)現(xiàn)，如工作流程的實(shí)現(xiàn)。

通用模塊可以獨(dú)立開(kāi)發(fā)，反復(fù)使用，它實(shí)際上是一種工具，完全能在一種定型結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上不斷完善，形成商品化軟件，同時(shí)提供客戶化功能，在企業(yè)中實(shí)施時(shí)可以根據(jù)企業(yè)的實(shí)際情況定制。半通用模塊可以在偽語(yǔ)言級(jí)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，形成總體上較為固定的結(jié)構(gòu)，根據(jù)具體的PDM平臺(tái)進(jìn)行填充和修改，也可以提供對(duì)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(huì)各類PDM軟件的特點(diǎn)，充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。

另一方面，實(shí)踐表明無(wú)論是檢索式、派生式、綜合式還是創(chuàng)成式，單一模式的CAPP已經(jīng)不能滿足企業(yè)的要求。企業(yè)中多品種的產(chǎn)品往往在工藝成熟度、工藝習(xí)慣以及工藝成果的積累上都不太一致，在CAPP覆蓋面擴(kuò)大的要求下不能一刀切。將企業(yè)中各種產(chǎn)品分成幾大類，根據(jù)各類的工藝特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求，結(jié)合 CAPP各模式的特長(zhǎng)，開(kāi)發(fā)集成化的系統(tǒng)則較為可行。

基于PDM平臺(tái)的CAPP系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖

(2)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)　基于PDM平臺(tái)的CAPP系統(tǒng)(附圖)不同于一般的CAPP系統(tǒng)，它體現(xiàn)了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展。系統(tǒng)建立在被PDM系統(tǒng)封裝的網(wǎng)絡(luò)和分布式數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境上，其功能層包含二次開(kāi)發(fā)的部分和根據(jù)CAPP系統(tǒng)的需求對(duì)PDM功能模塊進(jìn)行定制的部分。在這兩部分之間通過(guò)統(tǒng)一的PDM/CAPP 界面與用戶交互，從功能上形成一個(gè)整體。

4　結(jié)束語(yǔ)

建立在PDM平臺(tái)上的CAPP系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝設(shè)計(jì)過(guò)程的管理，還可以與同樣構(gòu)造在PDM平臺(tái)上的其他系統(tǒng)緊密集成，滿足實(shí)施并行工程的需要。隨著PDM技術(shù)的推廣和在CIMS工程中的廣泛應(yīng)用，建立在PDM平臺(tái)上的CAPP系統(tǒng)必將成為一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。本文根據(jù)在PDM環(huán)境中實(shí)施CAPP的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出了基于PDM的CAPP系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，不僅對(duì)于今后各企業(yè)實(shí)施CIMS/PDM系統(tǒng)有參考價(jià)值，其中提到的結(jié)合PDM特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的CAPP 系統(tǒng)的功能對(duì)于研制獨(dú)立的CAPP系統(tǒng)也有意義。