PDM的工艺分工规划解决方案
发布时间：19-06-25
摘要：为了在企业广泛应用PDM系统条件下，快速构建工艺分工规划系统，提出了一种基于PDM系统的工艺分工规划设计与管理解决办法。在引入物理制造单元、逻辑制造单元、逻辑加工路线和可执行加工路线等概念基础上，介绍了系统的总体框架和工作流程，分析了产品零组件信息模型建立、系统数据组织和基于知识的逻辑加工路线设计等关键技术。通过依据论文提出方法实现的应用系统的介绍，说明通过该方法可以有效解决通过集成方式的工艺分工规划解决办法所引起的数据冗余、一致性差、信息共享度低、效率低下等问题。
工艺分工规划是指产品或零部件在生产过程中，由毛坯准备到成品包装入库的全部工艺过程及其顺序经历的车间，也称为车间分工路线或工艺分工计划。工艺分工规划是整个工艺设计过程的起点，是对产品或零部件加工过程的宏观安排，是实施进一步详细工艺设计的前提条件，所以工艺分工规划在整个产品或零部件的工艺准备过程中占有重要的地位，对于合理利用制造资源、平衡企业产能、保证产品质量和高质量完成产品订单具有重要的意义。
目前，国内外关于工艺分工规划问题研究的着眼点主要在于工艺分工规划算法研究上。主要是从工艺分工规划设计角度出发，研究工艺分工规划过程的决策、优化与评价问题。较少从企业信息化工作的整体出发，从企业信息流方向出发，进行工艺分工规划相关问题研究。
进行工艺分工规划设计与管理的前提是获得产品的相关信息。目前，许多企业应用产品数据管理(product data managemnt，PDM)系统来管理与产品相关的信息和过程，希望能够为产品的开发和制造提供—个并行的协作环境。所以，通常采用PDM系统与CAPP(computer aided process planningg，CAPP)系统集成的方式来完成工艺分工规划的设计与管理工作。
该方式虽然能够在一定程度上解决工艺分工规划设计与管理上的问题，但同时也带来了诸多问题。如CAPP系统中的设计BOM信息与制造资源信息如何与PDM系统中的相应信息保持一致，CAPP系统如何精确并及时反映PDM系统中相应信息的改变，如何保证cAPP系统与PDM系统间数据传递的安全性等问题。造成了工艺数据的冗余、一致性较差，信息共享度较低，系统执行效率低下等后果。
本文介绍了如何在PDM提供的唯一、精确的产品数据源基础上，依据PDM管理的企业实际资源配置状况和工厂组织结构，构建基于PDM的工艺分工规划系统，以达到提高企业工艺分工规划水平、保证产品质量和缩短产品研制周期的目的。
l相关概念
1．1物理制造单元
物理制造单元是指同一地点的、相对集中的、能满足某种加工工艺要求的若干台物理设备和工装附件的组合。物理制造单元一般以零件族为基础进行设计，要求在制造单元内完成一个零件族主要或全部的制造过程。在工艺分工规划过程中，主要涉及的影响因素包括设备的运行状态、制造单元的生产能力、设备利用率以及设备布局等。
1．2逻辑制造单元
逻辑制造单元是面向某类零件，根据某类零件的典型特征及加工要求初步确定的主要工序集合，指逻辑上对完成某种零件特征的加工能力的描述。逻辑制造单元既包含对部分工艺信息的抽象描述，又包含对部分制造资源能力的描述。因而逻辑制造单元在制造资源和工艺分工规划之间起着重要的纽带作用。一般情况下，一个物理制造单元具有多种零件特征的加工能力，因此，物理制造单元可以分解为多个逻辑制造单元。
1．3逻辑工艺路线
逻辑工艺路线表示一个零件逻辑上的加工工艺过程，是逻辑制造单元的有序组合，包含零件加工的质量、成本、时间要求等动态信息。是在不考虑具体制造资源配置的条件下进行零件逻辑上的工艺分工，是对零件的工艺分工路线的抽象，描述了零件的制造需求与约束。
1．4可执行工艺路线
可执行工艺路线表示某个零件的全部或者部分加工过程，内含具体制造资源的详细信息，是逻辑加工路线经过与实际制造资源映射并进行优化评估得到的零件工艺路线。是物理制造单元的有序组合。
2工艺分工路线生成过程
通过上述概念和定义的分析，可以将工艺分工规划分为3个主要过程：逻辑工艺路线设计、可执行工艺路线生成和工艺分工路线生成，如图l所示。
首先，根据零件信息设计逻辑工艺路线；然后，通过逻辑制造单元与物理制造单元的映射生成可执行工艺路线；最后，依据一定的约束条件进行资源优化配置，生成工艺路线分工路线。根据制造资源优化配置情况，一个零件往往可以具有多个可执行工艺路线。通过对产生的多个可执行工艺路线按照约束条件进行优化评估，得出优化的零件工艺路线，再将其物理制造单元所在企业／车间添加到工艺路线，形成零件工艺分工路线。图l工艺分工路线生成过程
3系统体系结构
基于PDM的工艺分工规划系统与传统的工艺分工规划解决办法不同，传统的解决办法是在CAPP系统中实现工艺分工路线的生成。首先，在CAPP系统中建立产品或零组件的信息模型，或者通过与PDM集成的方式获取产品或零组件的信息模型。
接下来，根据积累的工艺知识，工艺人员从逻辑意义上划分零件加工必须经过的几个阶段，然后根据制造资源库里制造单元的资源情况和工艺能力，以时间、质量、成本几个元素的组合为准则为每个加工阶段选择合适的制造单元，制造单元的选择结果也可以反过来判断产品或零组件加工阶段划分的合理性和优劣性。该过程需要依据一定的工艺分工规则，可以通过在系统中构建工艺分工规则库实 现对系统的支持。
最终合理的制造单元选择结果可以作为工艺分工的输人，这些工艺数据和产品的订单要求一起成为产品制造的原始数据之一，对整个产品的生产制造过程的周期和质量具有决定性的影响。最后，可以依据企业的制造资源状况以及一定的优化算法，实现对可执行加工路线的优化配置，完成最终工艺分工路线的设计。
在企业没有实施PDM系统的情况下，通过以上方式实现工艺分工路线的设计是完全合理并且可行的解决方案。然而，在企业实施PDM系统之后，以上解决方案会产生如下问题。首先，由于PDM系统会管理企业的产品数据，面实现工艺分工路线的前提是建立产品或零组件的信息模型，这样就会在PDM和CAPP系统中均存在一个产品或零组件的信息模型。从而造成企业数据的冗余，很难保证数据的唯一性。
其次，如果通过CAPP系统与PDM系统集成的方式解决数据的唯一性问题，就需要实现数据的互操作，CAPP系统将通过集成方式获取PDM系统管理的产品或零组件信息，这样就会产生数据的准确性问题，以及CAPP系统与PDM系统的数据同步问题，CAPP系统很难精确并及时反映PDM系统中相应信息的改变。
最后，如果PDM系统要实现对工艺分工路线信息进行管理，就要通过集成接口将CAPP系统产生的工艺分工路线信息纳入到PDM的管理体系中。这样，在需要更改产品或零组件工艺分工路线信息时，需要同时更改PDM系统和CAPP系统中的工艺分工路线信息。会产生复杂的逻辑控制问题，产生严重的系统同步问题，降低系统的执行效率。
如图2所示为基于PDM的工艺分工路线规划系统结构。基于PDM的工艺分工路线规划系统根据用户输入调用PDM系统管理的产品或零组件信息，借助于构建在PDM系统内的工艺分工知识与规则，工艺人员完成特定工艺对象的逻辑工艺路线的设计，同时输入工艺对象在各个逻辑加工阶段的时间、成本、质量等要求。
根据PDM系统管理的工厂结构、制造资源状况，完成工艺对象工艺路线的逻辑／物理映射过程，生成多条可执行加工路线。最后以成本、质量、时间等因素执行单目标或者多目标优化选择，最终确定一条最优的可执行加工路线作为确定工艺分工的依据。
图2 系统体系结构
由于工艺分工路线规划系统构建在PDM系统之上，系统直接使用PDM系统管理的产品或零组件的信息模型，从而保证数据的唯一性，也不会产生数据的冗余问题。其次，由于不需要与其它系统集成，不必进行数据的互操作，从而保证了数据的准确性和实时性。最后，由于不用与其它系统集成，同时产生的工艺分工路线信息会自然纳入到PDM的文档管理机制之下，勿需考虑系统信息同步问题，提高了系统的执行效率。同时由于系统构建在PDM系统之上，通过PDM系统的开发接口，可以充分利用PDM系统的 原有功能，快速构建工艺分工规划系统。
4系统关键技术
4．1 产品零组件信息模型建立
产品零组件信息是工艺分工规划设计与管理的基础，工艺路线设计的前提是建立适当而准确的产品零组件信息模型。方便、实用的零组件信息建模是基于PDM的工艺分工规划系统的关键。产品零组件模型由管理信息、技术信息和特征信息组成。零组件的管理信息包括：零件名称、产品代号、数量、件号、页次、规格、标准(设计标准)、零件来源(自制件、外购件和标准件)。
零组件的技术信息由毛坯、材料信息、工艺信息和几何信息组成。包括材料类型、材料牌号、材料规格、热处理状态以及材料的硬度和强度信息。零组件工艺信息包括零件类别(外形上描述零组件，一般有回转体、箱体、杠件、板件、不规则体等几种零件类别)、轮廓尺寸、零件质量要求、热处理要求、加工精度和表面粗糙度。零组件的几何信息包括零组件的尺寸、重量以及零组件类别。毛坯信息包括毛坯种类、毛坯尺寸和毛坯质量。零件特征信息包括特征参数及其几何信息。零组件的特征信息包含单个特征的描述信息和特征之间的约束关系。
工艺分工规划设计属于总体工艺设计阶段，并不涉及零组件的详细工艺设计过程。在保证零组件信息模型准确、完备的基础上，同时要尽量简化信息模型以降低系统的复杂度，所以零件信息模型只需包括影响工艺分工路线安排的主要零件信息属性。
图3 PDM系统中的树型零组件模型
基于PDM的工艺分工规划系统依托PDM的产品结构管理功能来建立产品零组件模型，如图3所示为构建在PDM系统中的树型零组件模型。为了将产品结构中所有零部件能按层次关系全部显示出来，使产品及其构成的装配关系能够十分直观，一般使用树型结构来构造数据模型，即产品结构树，由产品、部件、组件、零件的相互依赖关系组成的树型结构，可以按层次进行展开。同时，PDM系统管理的与产品零件相关的数据对象，例如，2D设计图、3D模型等，对于工艺分工路线规划过程具有重要的参考意义。
4．2系统数据组织
基于PDM的工艺分工规划系统主要定义了产品、工艺分工路线、工厂和制造资源4类对象。在PDM系统上研究与实现工艺分工规划的一个主要目的，就是要解决产品、工艺分工路线、工厂、制造资源4类对象之间的关系。利用PDM系统提供的对象管理机制，根据企业的生产实际情况，可以分别建立产品、工艺分工路线、工厂和制造资源4类对象的信息模型。通过工艺分工路线，产品、工艺分工路线、工厂、制造资源4类对象紧密联系在一起。
产品或零组件信息既是工艺分工规划系统的工作对象，又是系统的输入，是工艺分工规划的基础，与产品或零组件的工艺分工信息紧密联系在一起。为了能够在进行工艺分工规划时能够直接获得产品数据信息(如零组件号、图号、零组件名称、材料、硬度等)，工艺分工路线与产品对象之间应该具有直接的关联关系。工厂由车间、部门、设备、工作单元和工作间等以一定的层次结构构成，产品或零组件 必须在特定的工作区，使用具体的设备来完成。
制造资源包括机床、夹紧装置、固定装置、定位装置、切割刀具、计量器具、辅助工具等，进行工艺分工路线设计时，需要充分考虑制造资源的加工能力和状态。利用PDM的二次开发接口，可以实现产品、工厂、资源3类对象分别与工艺分工路线对象建立关联关系，从而简化产品、工艺分工路线、工厂、资源各类对象之间关系的复杂性，具体关系如图4所示。
图4 工艺分工路线和产品、资源、工厂关联关系
确定了基于PDM系统的工艺分工规划系统产品、工艺分工路线、工厂、制造资源4类对象的数据模型，以及它们之间的关系后，利用PDM的数据管理和数据控制功能，分别建立工艺分工路线设计所需的具体对象，在产品、工艺分工路线、工厂和制造资源之间建立相应的关联。
4．3基于知识的逻辑工艺分工路线设计
工艺分工规划对于工艺分工路线设计人员的实际工作经验有较高的要求，不仅要面对复杂的资源配置问题，而且要全面考虑对资源配置的动态性、重复性和互换性等问题。传统的仅仅依靠系统与用户交互的方式显然不能满足企业对工艺路线分工规划的需要，必须采用智能化设计方法，以有效利用已有的知识和经验，提高自动化程度，摆脱对个体工艺人员经验的依赖。
对于逻辑工艺分工路线的设计，可以采用修订式和创成式两种方式。创成式方法是依据零组件的技术信息及特征信息，首先选择逻辑制造单元，然后按照一定规则进行排序，生成逻辑工艺分工路线。这种方法要求系统具有完备的创成规则。以及复杂的逻辑工艺路线刨成逻辑，技术难度较大。由于生成的结果高度依赖于知识库规则的完备性，系统生成的工艺分工路线的准确性不高。
实际生产中，制造单元一般按照零件族或零件特征分类，比较容易分析零组件的逻辑制造单元的构成。所以，应当采用基于典型工艺分工路线的修订式方式，而仅仅将创成式方式产生的结果作为工艺路线分工规划的参考。依据零组件技术信息及特征信息，检索相应零件族的典型逻辑工艺分工路线并进行修订，完成零组件的逻辑工艺分工路线设计。
在基于PDM的工艺分工路线规划系统中，零组件的典型工艺分工路线作为系统资源存储于PDM系统的资源库中。通过PDM系统提供的检索工具，实现对典型工艺分工路线的快速有效检索。基于成组技术，依据零件特征，可以对零组件实现编码，从而实现零件按照零件族进行分类，加快系统对典型工艺分工路线的检索速度。
5 系统应用
如图5所示，某大型航空制造企业以UGS公司的PDM产品 Engineering为基础，实现工艺分工路线的设计与管理，验证了该方法的有效性。通过 Engineering提供的开放式二次开发接口，在产品结构管理的零组件信息基础上，以分类资源库方式管理的工艺分工规则、典型工艺分工路线、生产制造单元以及工厂结构为支撑，实现对PDM系统管理的零组件的工艺分工路线规划设计与管理。通过该系统的实施，为企业在PDM环境下进行工艺分工提供了一种有别与传统集成方式的可靠并且高效的解决办法，缩短了产品的设计制造周期，为企业带来了经济效益。
6结束语
本文通过分析传统的工艺分工路线设计与管理所存在的问题，提出了一种基于PDM系统的工艺分工路线规划设计与管理解决办法。借助于企业的PDM系统，快速构建工艺分工规划系统。保证了企业数据的唯一性与准确性，消除了数据冗余问题，在一定的自动化基础上简化了工艺分工规划过程，并实现了根据资源配置状况对工艺分工规划的优化，显著地提高了系统执行效率。
工艺分工规划是指产品或零部件在生产过程中，由毛坯准备到成品包装入库的全部工艺过程及其顺序经历的车间，也称为车间分工路线或工艺分工计划。工艺分工规划是整个工艺设计过程的起点，是对产品或零部件加工过程的宏观安排，是实施进一步详细工艺设计的前提条件，所以工艺分工规划在整个产品或零部件的工艺准备过程中占有重要的地位，对于合理利用制造资源、平衡企业产能、保证产品质量和高质量完成产品订单具有重要的意义。
目前，国内外关于工艺分工规划问题研究的着眼点主要在于工艺分工规划算法研究上。主要是从工艺分工规划设计角度出发，研究工艺分工规划过程的决策、优化与评价问题。较少从企业信息化工作的整体出发，从企业信息流方向出发，进行工艺分工规划相关问题研究。
进行工艺分工规划设计与管理的前提是获得产品的相关信息。目前，许多企业应用产品数据管理(product data managemnt，PDM)系统来管理与产品相关的信息和过程，希望能够为产品的开发和制造提供—个并行的协作环境。所以，通常采用PDM系统与CAPP(computer aided process planningg，CAPP)系统集成的方式来完成工艺分工规划的设计与管理工作。
该方式虽然能够在一定程度上解决工艺分工规划设计与管理上的问题，但同时也带来了诸多问题。如CAPP系统中的设计BOM信息与制造资源信息如何与PDM系统中的相应信息保持一致，CAPP系统如何精确并及时反映PDM系统中相应信息的改变，如何保证cAPP系统与PDM系统间数据传递的安全性等问题。造成了工艺数据的冗余、一致性较差，信息共享度较低，系统执行效率低下等后果。
本文介绍了如何在PDM提供的唯一、精确的产品数据源基础上，依据PDM管理的企业实际资源配置状况和工厂组织结构，构建基于PDM的工艺分工规划系统，以达到提高企业工艺分工规划水平、保证产品质量和缩短产品研制周期的目的。
l相关概念
1．1物理制造单元
物理制造单元是指同一地点的、相对集中的、能满足某种加工工艺要求的若干台物理设备和工装附件的组合。物理制造单元一般以零件族为基础进行设计，要求在制造单元内完成一个零件族主要或全部的制造过程。在工艺分工规划过程中，主要涉及的影响因素包括设备的运行状态、制造单元的生产能力、设备利用率以及设备布局等。
1．2逻辑制造单元
逻辑制造单元是面向某类零件，根据某类零件的典型特征及加工要求初步确定的主要工序集合，指逻辑上对完成某种零件特征的加工能力的描述。逻辑制造单元既包含对部分工艺信息的抽象描述，又包含对部分制造资源能力的描述。因而逻辑制造单元在制造资源和工艺分工规划之间起着重要的纽带作用。一般情况下，一个物理制造单元具有多种零件特征的加工能力，因此，物理制造单元可以分解为多个逻辑制造单元。
1．3逻辑工艺路线
逻辑工艺路线表示一个零件逻辑上的加工工艺过程，是逻辑制造单元的有序组合，包含零件加工的质量、成本、时间要求等动态信息。是在不考虑具体制造资源配置的条件下进行零件逻辑上的工艺分工，是对零件的工艺分工路线的抽象，描述了零件的制造需求与约束。
1．4可执行工艺路线
可执行工艺路线表示某个零件的全部或者部分加工过程，内含具体制造资源的详细信息，是逻辑加工路线经过与实际制造资源映射并进行优化评估得到的零件工艺路线。是物理制造单元的有序组合。
2工艺分工路线生成过程
通过上述概念和定义的分析，可以将工艺分工规划分为3个主要过程：逻辑工艺路线设计、可执行工艺路线生成和工艺分工路线生成，如图l所示。
3系统体系结构
基于PDM的工艺分工规划系统与传统的工艺分工规划解决办法不同，传统的解决办法是在CAPP系统中实现工艺分工路线的生成。首先，在CAPP系统中建立产品或零组件的信息模型，或者通过与PDM集成的方式获取产品或零组件的信息模型。
接下来，根据积累的工艺知识，工艺人员从逻辑意义上划分零件加工必须经过的几个阶段，然后根据制造资源库里制造单元的资源情况和工艺能力，以时间、质量、成本几个元素的组合为准则为每个加工阶段选择合适的制造单元，制造单元的选择结果也可以反过来判断产品或零组件加工阶段划分的合理性和优劣性。该过程需要依据一定的工艺分工规则，可以通过在系统中构建工艺分工规则库实 现对系统的支持。
最终合理的制造单元选择结果可以作为工艺分工的输人，这些工艺数据和产品的订单要求一起成为产品制造的原始数据之一，对整个产品的生产制造过程的周期和质量具有决定性的影响。最后，可以依据企业的制造资源状况以及一定的优化算法，实现对可执行加工路线的优化配置，完成最终工艺分工路线的设计。
在企业没有实施PDM系统的情况下，通过以上方式实现工艺分工路线的设计是完全合理并且可行的解决方案。然而，在企业实施PDM系统之后，以上解决方案会产生如下问题。首先，由于PDM系统会管理企业的产品数据，面实现工艺分工路线的前提是建立产品或零组件的信息模型，这样就会在PDM和CAPP系统中均存在一个产品或零组件的信息模型。从而造成企业数据的冗余，很难保证数据的唯一性。
其次，如果通过CAPP系统与PDM系统集成的方式解决数据的唯一性问题，就需要实现数据的互操作，CAPP系统将通过集成方式获取PDM系统管理的产品或零组件信息，这样就会产生数据的准确性问题，以及CAPP系统与PDM系统的数据同步问题，CAPP系统很难精确并及时反映PDM系统中相应信息的改变。
最后，如果PDM系统要实现对工艺分工路线信息进行管理，就要通过集成接口将CAPP系统产生的工艺分工路线信息纳入到PDM的管理体系中。这样，在需要更改产品或零组件工艺分工路线信息时，需要同时更改PDM系统和CAPP系统中的工艺分工路线信息。会产生复杂的逻辑控制问题，产生严重的系统同步问题，降低系统的执行效率。
如图2所示为基于PDM的工艺分工路线规划系统结构。基于PDM的工艺分工路线规划系统根据用户输入调用PDM系统管理的产品或零组件信息，借助于构建在PDM系统内的工艺分工知识与规则，工艺人员完成特定工艺对象的逻辑工艺路线的设计，同时输入工艺对象在各个逻辑加工阶段的时间、成本、质量等要求。
根据PDM系统管理的工厂结构、制造资源状况，完成工艺对象工艺路线的逻辑／物理映射过程，生成多条可执行加工路线。最后以成本、质量、时间等因素执行单目标或者多目标优化选择，最终确定一条最优的可执行加工路线作为确定工艺分工的依据。
图2 系统体系结构
由于工艺分工路线规划系统构建在PDM系统之上，系统直接使用PDM系统管理的产品或零组件的信息模型，从而保证数据的唯一性，也不会产生数据的冗余问题。其次，由于不需要与其它系统集成，不必进行数据的互操作，从而保证了数据的准确性和实时性。最后，由于不用与其它系统集成，同时产生的工艺分工路线信息会自然纳入到PDM的文档管理机制之下，勿需考虑系统信息同步问题，提高了系统的执行效率。同时由于系统构建在PDM系统之上，通过PDM系统的开发接口，可以充分利用PDM系统的 原有功能，快速构建工艺分工规划系统。
4系统关键技术
4．1 产品零组件信息模型建立
产品零组件信息是工艺分工规划设计与管理的基础，工艺路线设计的前提是建立适当而准确的产品零组件信息模型。方便、实用的零组件信息建模是基于PDM的工艺分工规划系统的关键。产品零组件模型由管理信息、技术信息和特征信息组成。零组件的管理信息包括：零件名称、产品代号、数量、件号、页次、规格、标准(设计标准)、零件来源(自制件、外购件和标准件)。
零组件的技术信息由毛坯、材料信息、工艺信息和几何信息组成。包括材料类型、材料牌号、材料规格、热处理状态以及材料的硬度和强度信息。零组件工艺信息包括零件类别(外形上描述零组件，一般有回转体、箱体、杠件、板件、不规则体等几种零件类别)、轮廓尺寸、零件质量要求、热处理要求、加工精度和表面粗糙度。零组件的几何信息包括零组件的尺寸、重量以及零组件类别。毛坯信息包括毛坯种类、毛坯尺寸和毛坯质量。零件特征信息包括特征参数及其几何信息。零组件的特征信息包含单个特征的描述信息和特征之间的约束关系。
工艺分工规划设计属于总体工艺设计阶段，并不涉及零组件的详细工艺设计过程。在保证零组件信息模型准确、完备的基础上，同时要尽量简化信息模型以降低系统的复杂度，所以零件信息模型只需包括影响工艺分工路线安排的主要零件信息属性。
图3 PDM系统中的树型零组件模型
基于PDM的工艺分工规划系统依托PDM的产品结构管理功能来建立产品零组件模型，如图3所示为构建在PDM系统中的树型零组件模型。为了将产品结构中所有零部件能按层次关系全部显示出来，使产品及其构成的装配关系能够十分直观，一般使用树型结构来构造数据模型，即产品结构树，由产品、部件、组件、零件的相互依赖关系组成的树型结构，可以按层次进行展开。同时，PDM系统管理的与产品零件相关的数据对象，例如，2D设计图、3D模型等，对于工艺分工路线规划过程具有重要的参考意义。
4．2系统数据组织
基于PDM的工艺分工规划系统主要定义了产品、工艺分工路线、工厂和制造资源4类对象。在PDM系统上研究与实现工艺分工规划的一个主要目的，就是要解决产品、工艺分工路线、工厂、制造资源4类对象之间的关系。利用PDM系统提供的对象管理机制，根据企业的生产实际情况，可以分别建立产品、工艺分工路线、工厂和制造资源4类对象的信息模型。通过工艺分工路线，产品、工艺分工路线、工厂、制造资源4类对象紧密联系在一起。
产品或零组件信息既是工艺分工规划系统的工作对象，又是系统的输入，是工艺分工规划的基础，与产品或零组件的工艺分工信息紧密联系在一起。为了能够在进行工艺分工规划时能够直接获得产品数据信息(如零组件号、图号、零组件名称、材料、硬度等)，工艺分工路线与产品对象之间应该具有直接的关联关系。工厂由车间、部门、设备、工作单元和工作间等以一定的层次结构构成，产品或零组件 必须在特定的工作区，使用具体的设备来完成。
制造资源包括机床、夹紧装置、固定装置、定位装置、切割刀具、计量器具、辅助工具等，进行工艺分工路线设计时，需要充分考虑制造资源的加工能力和状态。利用PDM的二次开发接口，可以实现产品、工厂、资源3类对象分别与工艺分工路线对象建立关联关系，从而简化产品、工艺分工路线、工厂、资源各类对象之间关系的复杂性，具体关系如图4所示。
图4 工艺分工路线和产品、资源、工厂关联关系
确定了基于PDM系统的工艺分工规划系统产品、工艺分工路线、工厂、制造资源4类对象的数据模型，以及它们之间的关系后，利用PDM的数据管理和数据控制功能，分别建立工艺分工路线设计所需的具体对象，在产品、工艺分工路线、工厂和制造资源之间建立相应的关联。
4．3基于知识的逻辑工艺分工路线设计
工艺分工规划对于工艺分工路线设计人员的实际工作经验有较高的要求，不仅要面对复杂的资源配置问题，而且要全面考虑对资源配置的动态性、重复性和互换性等问题。传统的仅仅依靠系统与用户交互的方式显然不能满足企业对工艺路线分工规划的需要，必须采用智能化设计方法，以有效利用已有的知识和经验，提高自动化程度，摆脱对个体工艺人员经验的依赖。
对于逻辑工艺分工路线的设计，可以采用修订式和创成式两种方式。创成式方法是依据零组件的技术信息及特征信息，首先选择逻辑制造单元，然后按照一定规则进行排序，生成逻辑工艺分工路线。这种方法要求系统具有完备的创成规则。以及复杂的逻辑工艺路线刨成逻辑，技术难度较大。由于生成的结果高度依赖于知识库规则的完备性，系统生成的工艺分工路线的准确性不高。
实际生产中，制造单元一般按照零件族或零件特征分类，比较容易分析零组件的逻辑制造单元的构成。所以，应当采用基于典型工艺分工路线的修订式方式，而仅仅将创成式方式产生的结果作为工艺路线分工规划的参考。依据零组件技术信息及特征信息，检索相应零件族的典型逻辑工艺分工路线并进行修订，完成零组件的逻辑工艺分工路线设计。
在基于PDM的工艺分工路线规划系统中，零组件的典型工艺分工路线作为系统资源存储于PDM系统的资源库中。通过PDM系统提供的检索工具，实现对典型工艺分工路线的快速有效检索。基于成组技术，依据零件特征，可以对零组件实现编码，从而实现零件按照零件族进行分类，加快系统对典型工艺分工路线的检索速度。
5 系统应用
如图5所示，某大型航空制造企业以UGS公司的PDM产品 Engineering为基础，实现工艺分工路线的设计与管理，验证了该方法的有效性。通过 Engineering提供的开放式二次开发接口，在产品结构管理的零组件信息基础上，以分类资源库方式管理的工艺分工规则、典型工艺分工路线、生产制造单元以及工厂结构为支撑，实现对PDM系统管理的零组件的工艺分工路线规划设计与管理。通过该系统的实施，为企业在PDM环境下进行工艺分工提供了一种有别与传统集成方式的可靠并且高效的解决办法，缩短了产品的设计制造周期，为企业带来了经济效益。
6结束语
本文通过分析传统的工艺分工路线设计与管理所存在的问题，提出了一种基于PDM系统的工艺分工路线规划设计与管理解决办法。借助于企业的PDM系统，快速构建工艺分工规划系统。保证了企业数据的唯一性与准确性，消除了数据冗余问题，在一定的自动化基础上简化了工艺分工规划过程，并实现了根据资源配置状况对工艺分工规划的优化，显著地提高了系统执行效率。
