PDM的CAPP集成技术

发布时间:19-06-10

3.1PDM平台的通用体系结构
    目前主流的PDM系统体系结构整体分四层,从底层向上分别为底层平台层、PDM核心服务层、PDM应用组件层和用户层。如图3-1所示。
 
图3.1PDM系统的体系结构
 
  1.平台层
  底层平台主要指异构分布的计算机硬件环境、操作系统、网络与通信协议、数据库、中间件等支撑环境。当前PDM软件底层平台的发展主要有两个特点:一是适应能力不断扩展,能够支持越来越多的软硬件环境,从最简单的用户终端、PC机到高端的工作站和服务器都可以运行相应PDM系统。二是底层平台朝廉价方向发展。
 
  在硬件环境上,从最简单的用户终端、PC机到高端的工作站和服务器都可以运行PDM系统。操作系统上,UNIX依然是大多数实施使用的主要服务平台。
 
  由于企业级PDM系统庞大的数据量、高的性能要求,因此底层数据库几乎无一例外都集中于Oracle、SQLServer、Sybase等大型数据库。
 
  2.PDM核心服务层
  PDM由核心服务层和PDM应用组件层组成,在C/S结构下,核心服务层要装在是服务器端,PDM的应用组件安装在客户端。PDM的核心服务层实际上就是一组对象模型,它主要完成三个功能,一是向下连接并操纵数据库,二是向上为PDM应用组件提供基本服务,三是为应用软件提供应用编程接口(API)用以集成应用软件。
 
  3.PDM应用组件层
  PDM应用组件由调用PDM基础服务的一组程序组成,并能够完成一定应用功能。应用组件层包含完成PDM基本功能的程序组,如电子仓库与文档管理组件、工作流管理组件、产品结构与配置管理组件、零件库管理组件、工程变更组件、项目管理组件等。这些功能模块为上层用户界面提供所需要的服务。
 
  4.用户层
  用户层包括开发工具层和用户界面层。企业各自的经营目标不同,不同企业对人机界面会有不同的要求。在PDM系统中,通常除了提供标准的、不同硬件平台上的人机界面外,还要提供开发用户化人机界面的工具,以满足各类用户的特殊要求。




 
3.2PDM平台对CAPP的支持
  PDM作为企业信息的集成框架,支持各种应用系统的集成,并可以对各系统数据进行统一管理和控制。PDM平台的以下功能特点CAPP的集成提供了支持。
 
  1.开放性
  PDM的开放性体现在它以网络和分布式数据库技术为基础,在保证产品数据源的单一性、产品数据的安全性和完整性的前提下,通过中性接口,提供了对各种异构计算机环境的支持。
 
  2.集成性
  作为CIMS信息集成平台,PDM系统能够方便地实现对各种应用程序的封装或集成,在不同层次上支持各种应用系统之间或者应用系统与PDM系统之间的信息交流。由于共享一个统一的数据仓库,CAPP和其他分系统之间的数据交换可以不再依赖于开发专用接口,只需针对共享数据库操作即可。产品设计BOM可以直接在数据仓库中通过遍历CAD系统产生的产品结构树获得,并通过单一数据源对工艺视图的映射形成工艺BOM,以供工艺设计模块使用。
 
  3.对企业用户组织和工作流程的支持
  PDM提供了对企业中最常用的发放和工程更改过程的支持并实现了用户与的权限的管理。利用用户组织功能可以组建和管理工艺设计人员小组;结合工作流程功能可以分配工艺设计任务、协调工作进度;还可以实现组内工艺设计结果的在线审批。




 
3.3基于PDM的CAPP
3.3.1基于PDM的CAPP的体系结构

  PDM系统集中控制和管理产品结构树信息、CAD图档信息、零部件设计信息等产品设计信息,这些信息都与CAPP系统密切相关,特别是PDM的编码系统为产品的设计到工艺提供了统一的编码标准,基于这种编码,可以使设计图纸到工艺卡片的数据流通更加顺利。因此基于PDM的CAPP系统能够适应企业规划的要求,使工艺人员可以实时地获得工艺设计所需要的设计信息,保证数据的完整、统一及流畅。
 
  基于PDM平台的CAPP系统的结构如图3-2所示。CAPP系统主要由工艺设计与流程管理模块、工艺文件管理模块、制造资源管理、工艺知识库四部分组成。工艺设计与流程管理模块包括零件特征提取、工艺信息编辑、工艺文件生成以及工艺文件审批等部分;工艺文件管理模块主要负责管理工艺设计过程中生成的各种文件,提供文件的存取和查询功能并负责生成各种汇总表;制造资源模块主要负责对各种制造资源信息的管理,如各种工艺装备、设备资源的管理;工艺知识库包括典型工艺库、工装选择知识库、设备选择知识库等。
 
  CAPP可以作为PDM系统的一部分集成在PDM应用层,PDM提供统一的用于界面,CAPP通过接口和PDM系统进行数据交互。
 
图3-2基于PDM的CAPP的体系结构
 
3.3.2基于PDM的CAPP的特点
  基于PDM平台的CAPP不再是一个孤立的工艺设计系统,而成为产品开发环境下的一个有机组成。通过PDM与CAPP与其前行系统CAD和后继系统CAM的有机地集成,CAPP系统不仅可以直接获得工艺设计所需要的各种CAD,CAM信息,而且CAPP系统的以工艺卡片的形式输出工艺设计结果、工艺设计人员和工艺设计过程均处于PDM的控制之下。这样,工艺设计人员利用基于PDM的CAPP系统进行工艺设计时可以通过PDM提供的接口实时、便捷地进行信息查询,随时了解整个开发项目中自己及相关人员的进展情况,调整自己的工作力度,促进项目开发的协同性。
 
  基于PDM平台的CAPP的主要有如下特点:
  (1)CAPP封装在PDM系统中,形成完整的整体,可以充分利用PDM系统已有信息和功能,利用PDM系统的二次开发工具实现CAPP系统的功能。

  (2)工艺知识库、工艺规程库、工艺资源库等直接建立在PDM系统的底层数据库系统中。工艺文档可以在PDM系统中进行查询浏览和管理。

  (3)可以提供对企业中最常用的发放和工程更改过程的支持。在系统中能够实现组建和管理工艺设计小组、产品设计小组、流程管理小组的任务的分配、协调工作进度,实现简单的项目管理,同时还支持对产品设计最终结果的审查,从而为产品的设计提供准确、快速的反馈产品的设计信息,提高产品的开发速度,提高产品的设计质量。

  (4)可以实现CAPP与CAM系统的信息集成。一方面工艺规程中数控加工信息通过中间数据库提交给CAM系统;另一方面CAM系统编程后形成的加工参数、切削刀具及加工时间信息可以通过中间数据库反馈到CAPP系统中;

  (5)可以实现CAPP与ERP系统的信息集成。一方面工艺规程信息、PBOM信息等通过中间数据库提交给ERP系统;另一方面ERP系统的材料信息、工艺装备信息等可以动态关联应用在CAPP系统中。
 
3.3.3基于PDM的CAPP的信息流程
  整个系统围绕产品结构BOM信息进行组织和管理,产品结构BOM信息贯穿始终;所有人员都在PDM统一平台下工作,数据以产品结构为核心进行组织。基于PDM平台的CAPP的信息流程如下:

  (1)工艺主管在PDM客户端选择某一零件,然后通过在弹出菜单选择新建某某工艺,PDM编码系统会为此工艺按照一定的编码规则生成工艺文件编号,同时通过在PDM系统中开发的接口程序把此零件的工艺属性提取出来,以参数的形式传给CAPP系统进行工艺分工和材料定额的编制或工艺设计。

  (2)当设计完成后,CAPP系统退出,同时把工艺信息存入工艺信息库,把工艺文档放到约定的数据交换区,然后通知PDM系统到该区把工艺文档检出到PDM的电子资料库,并把它挂到相应的零件下进行组织和管理。
 
  整个系统是基于工艺信息模型驱动的。工艺资源信息(包括材料、设备、工艺装备等)为工艺资源管理、工艺设计与工艺管理提供信息支持,方便进行快速工艺设计。用户信息、工作流程信息由PDM系统管理功能管理,在工艺信息管理、工艺设计、工艺流程模块全面应用。工艺资源与工艺规程信息动态相关,保持信息的一致性,并统一存储在工艺规程数据库中。工艺文档可以在PDM系统中进行查询浏览和管理。工艺文档和工艺规程数据通过工艺编号和版本号一一对应,它们同时存在,同时修改,有相同版次,工艺文档贯穿工作流程控制过程始终,通过消息反馈方式在不同角色之间传递。具体的流程如图3-3所示。
 
图3-3CAPP信息流程



 
3.4基于PDM的CAPP集成接口分析
  CAPP与PDM集成接口设计与实现的过程中,需要对如下问题进行分析:
  1.接口单一数据源
  在集成的PDM和CAPP系统之间流动的数据在PDM的统一管理下形成集成系统接口的单一数据源。单一数据源是指系统通过接口访问产品共享数据,只有唯一入口、唯一的产品共享数据管理权限。
 
  建立单一的数据源有如下好处:
  (1)数据的唯一性。从用户和应用系统来看,系统的全部数据都存储在单一数据源中,各种数据只有唯一的一份,各应用系统所需的数据都从单一数据源中取得,它们生成的共享信息也都存入单一数据源。

  (2)降低了信息集成的难度。系统将全局共享的信息集中到PDM中进行统一的管理,避免了将信息分散到各个应用系统中引起的格式不一致等问题。

  (3)有利于系统的管理。数据和处理数据的应用软件是分开的,可以方便地采用不同的应用软件进行数据处理,并且在PDM中即可完成全部的数据管理工作,如完全管理、备份恢复等。
 
  2.接口数据定义和权限控制
  集成的CAPP系统虽然通过访问单一数据源进行数据交换和处理,但是系统对单一数据源中数据的操作权限并不一样。集成中可采用接口约束文件的形式描述接口信息模型和规定CAPP系统对单一数据源中各数据库表及字段的操作权限。该文件由PDM维护和发布,CAPP系统通过对该文件的访问获得接口信息模型及自身对单一数据源的操作权限。当接口信息模型或操作权限改变时,PDM修改接口约束文件并发布,集成CAPP系统的接口初始化模块通过读取该文件来获取新的接口信息模型及操作权限,以保证系统的正常运行。
 
  3.更改控制
  工程更改会引发设计、工艺、制造等一系列更改或变化,这一系列更改或变化最终会对物料需求及车间作业计划产生影响。因此,更改控制在集成中具有很重要的地位。集成中的更改控制问题主要发生在CAPP与PDM之间。当工程更改发生时,PDM根据工程更改的性质向CAPP发出指示单或更改单,同时PDM向CAPP发出邮件通知更改发生。CAPP根据这些信息和CAPP工艺文件的状态进行相应的更改,随后再根据PDM请求重新向PDM发布更改后的PBOM和产品工艺路线。




 
3.5基于PDM的CAPP集成模式
  作为CIMS信息集成平台,PDM系统能够方便地实现对各种应用程序的封装或集成,在不同层次上支持各种应用系统之间或者应用系统与PDM系统之间的信息交流。PDM与CAPP系统的集成是基于PDM的企业工艺信息集成系统成功实施的关键。目前,PDM与CAPP系统集成模式有封装模式、专用接口模式和紧密集成模式三种。
 
  1.封装集成模式
  封装模式是指将CAPP系统作为一个对象整体进行处理,使CAPP整体作为PDM的一个模块。在封装集成模式下,用户通过接口层启动CAPP系统,实现数据集的访问控制、工艺版本控制、工艺审批、工艺发布、工艺信息的查询、归档等功能。
 
  封装集成模式基本上不需要开发,系统实施的周期短,而且从宏观上解决了工具的统一问题以及数据的统一界面问题。但通过这种集成方式CAPP系统与PDM系统之间数据交换困难,不能适应信息集成化、快速化和自动化的需要。
 
  2.专用接口集成模式
  专用接口集成的方式是由CAPP与PDM分别提供专用集成接口,CAPP与PDM之间的信息交换由双方专用集成接口完成,双方不必过多了解对方的内部实现。专用接口集成模式使得PDM与CAPP之问建立了一致的共享信息模型,不但实现了文件共享的集成,还实现了数据共享的集成,因此接口交换比应用封装集成得更为紧密。
 
  专用接口集成模式可以充分利用当前的技术与资源,最大限度实现用户的特殊需求,而所需的丌发工作量不大,CAPP系统的信息又可由PDM系统底层的数据库统一管理,安全可靠。缺点是PDM和CAPP两者一方的变动并不能自动使另一方作相应地改变,再者,由于目前还缺乏统一的接口规范,接口较多时,开发复杂度会急剧增加。
 
  3.紧密集成模式
  在紧密集成模式下,PDM与CAPP之间建立一种互动的共享信息模型,这种模型是可以动态改变的。PDM与CAPP有机的结合,不仅可以实现数据共享、交换,还允许系统间的互操作,使PDM完全控制CAPP工艺数据和工作流程,并保证CAPP与其它应用系统之间的信息交互,使CAPP在一个并行化协作环境下高效运行,这是PDM的发展方向。




 
3.6总结
  本章首先介绍了PDM平台的体系结构和PDM对CAPP的支持,接着介绍基于PDM的CAPP系统,对基于PDM平台的CAPP系统的体系结构、特点以及信息流程作了阐述。最后分析了基于PDM的CAPP集成接口,总结出基于PDM平台的CAPP的三种集成模式。