基于PDM的CAPP技術(shù)

PDM作為CIMS信息集成平臺的興起滿足了CAPP系統(tǒng)發(fā)展的要求，也帶來了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，提出一個PDM平臺上實用CAPP系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，并討論了其實現(xiàn)方法。

1　引言

從CAPP的發(fā)展來看，無論是早期簡單的檢索式和派生式系統(tǒng)，還是后來為了提高智能化、實用化、通用化而開發(fā)的CAPP專家系統(tǒng)、綜合式 CAPP以及CAPP開發(fā)工具或開發(fā)平臺，都將功能局限在設計和輸出工藝文件的狹小范圍內(nèi)，以單機單用戶的方式運行，缺乏工藝活動的組織、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，不能實現(xiàn)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(shù)的興起為產(chǎn)品的開發(fā)和制造提供了一個并行的協(xié)作環(huán)境。基于PDM平臺的CAPP可以充分利用PDM的強大功能，實現(xiàn)工藝設計過程控制和并行工程。在國內(nèi)許多CIMS工程中，越來越多的企業(yè)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(huán)境，開發(fā)基于PDM的CAPP系統(tǒng)必將成為一個發(fā)展趨勢。

2　PDM平臺對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)信息和過程的技術(shù)。它以網(wǎng)絡和分布式數(shù)據(jù)庫技術(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)過程，提供了一個企業(yè)范圍內(nèi)的產(chǎn)品開發(fā)和制造的并行化的協(xié)作環(huán)境。一般來說，成熟的商用PDM系統(tǒng)都具有數(shù)據(jù)倉庫、文檔管理、工作流/過程管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置、應用程序封裝與集成等主要功能。PDM系統(tǒng)的強大功能為開發(fā)適應并行工程的CAPP系統(tǒng)提供了有力的支持。它具有以下特點：

(1)開放性　PDM技術(shù)以網(wǎng)絡和分布式數(shù)據(jù)庫技術(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，通過中性接口，提供了對各種異構(gòu)計算機環(huán)境的支持，同時又通過面向?qū)ο蟮姆椒橛脩舳ㄖ苹蚨伍_發(fā)提供了開發(fā)工具或接口，且有良好的開放性。CAPP系統(tǒng)可以利用PDM開發(fā)工具透明地訪問各異構(gòu)環(huán)境下的數(shù)據(jù)，既滿足了CIMS中復雜環(huán)境對開放性的要求，又減輕了開發(fā)難度，縮短了開發(fā)周期。

(2)集成性　作為CIMS信息集成平臺，PDM系統(tǒng)能夠方便地實現(xiàn)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(tǒng)之間或者應用系統(tǒng)與 PDM系統(tǒng)之間的信息交流，不僅能實現(xiàn)信息集成，還能實現(xiàn)功能集成和過程集成。由于共享一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)倉庫，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發(fā)專用接口，只需針對共享數(shù)據(jù)庫操作即可。而且由于PDM對關(guān)系數(shù)據(jù)庫進行了OO(面向?qū)ο?的封裝，CAPP可以用直接操作產(chǎn)品對象的方式存取數(shù)據(jù)。產(chǎn)品設計BOM可以直接在數(shù)據(jù)倉庫中通過遍歷CAD系統(tǒng)產(chǎn)生的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹獲得，并通過單一數(shù)據(jù)源對工藝視圖的映射形成工藝BOM，以供工藝設計和生產(chǎn)管理之用。

(3)對企業(yè)用戶組織和工作流程的支持　過程管理是PDM的特點。企業(yè)功能的實現(xiàn)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(yè)中最常用的發(fā)放和工程更改過程的支持，也允許用戶自定義過程，以實現(xiàn)對企業(yè)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(jié)合工作流程功能可以分配工藝設計任務、協(xié)調(diào)工作進度，實現(xiàn)簡單的項目管理，還可以支持組內(nèi)工藝設計結(jié)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(jié)奏，提高設計質(zhì)量。

(4)對并行工程的支持　并行工程是集成、并行地設計產(chǎn)品及其相關(guān)過程的系統(tǒng)方法，實質(zhì)上是一個合作、協(xié)調(diào)信息及時交流與反饋的過程。它強調(diào)基于信息集成基礎(chǔ)上的功能集成和過程集成，組建產(chǎn)品開發(fā)團隊，對產(chǎn)品開發(fā)過程進行有效的監(jiān)控和協(xié)調(diào)，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(jīng)構(gòu)建了一個滿足并行工程各單元信息交流需求的協(xié)作環(huán)境。通過并行化工作流程可以實現(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)倉庫提供了信息預發(fā)布的基礎(chǔ)，從而能夠?qū)Ξa(chǎn)品設計作出決策和工藝評價以及實現(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)的實現(xiàn)

(1)系統(tǒng)開發(fā)原則　評價CAPP系統(tǒng)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(zhì)量的基礎(chǔ)上，融合先進的計算機技術(shù)和管理思想，減少開發(fā)工作量，提高軟件生命力，是CAPP系統(tǒng)設計的目標，也是切合我國企業(yè)實際情況，滿足企業(yè)需求的可行之道。一般來說，由于現(xiàn)有PDM技術(shù)還未形成統(tǒng)一的標準，各廠家提供的系統(tǒng)互不兼容，CAPP系統(tǒng)的開發(fā)有著強烈的針對性，在一種PDM平臺上開發(fā)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(fā)工具的設計方法，將CAPP的構(gòu)件劃分為通用模塊、半通用模塊、專用模塊，以減少重復勞動、縮短開發(fā)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(guān)，只是由于各PDM軟件平臺提供的實現(xiàn)形式不同而導致的語句級上的差別，如工藝數(shù)據(jù)庫的構(gòu)造和管理。專用模塊則完全依賴于PDM的具體實現(xiàn)，如工作流程的實現(xiàn)。

通用模塊可以獨立開發(fā)，反復使用，它實際上是一種工具，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，同時提供客戶化功能，在企業(yè)中實施時可以根據(jù)企業(yè)的實際情況定制。半通用模塊可以在偽語言級進行開發(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(fā)揮其優(yōu)勢。

另一方面，實踐表明無論是檢索式、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(yè)中各種產(chǎn)品分成幾大類，根據(jù)各類的工藝特點和設計要求，結(jié)合 CAPP各模式的特長，開發(fā)集成化的系統(tǒng)則較為可行。

基于PDM平臺的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)的擴展。系統(tǒng)建立在被PDM系統(tǒng)封裝的網(wǎng)絡和分布式數(shù)據(jù)庫環(huán)境上，其功能層包含二次開發(fā)的部分和根據(jù)CAPP系統(tǒng)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(tǒng)一的PDM/CAPP 界面與用戶交互，從功能上形成一個整體。

4　結(jié)束語

建立在PDM平臺上的CAPP系統(tǒng)不僅可以實現(xiàn)對工藝設計過程的管理，還可以與同樣構(gòu)造在PDM平臺上的其他系統(tǒng)緊密集成，滿足實施并行工程的需要。隨著PDM技術(shù)的推廣和在CIMS工程中的廣泛應用，建立在PDM平臺上的CAPP系統(tǒng)必將成為一個發(fā)展趨勢。本文根據(jù)在PDM環(huán)境中實施CAPP的實踐經(jīng)驗，提出了基于PDM的CAPP系統(tǒng)的實現(xiàn)技術(shù)，不僅對于今后各企業(yè)實施CIMS/PDM系統(tǒng)有參考價值，其中提到的結(jié)合PDM特點實現(xiàn)的CAPP 系統(tǒng)的功能對于研制獨立的CAPP系統(tǒng)也有意義。