航空院所PDM與CAPP集成應(yīng)用研究

徐瑞　曹云　袁璐　陳宗利

摘要：PDM（Product Data Management）產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)是管理企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計信息和研發(fā)過程技術(shù)的信息系統(tǒng)。CAPP（Computer Aided Process Planning）計算機(jī)輔助工藝設(shè)計系統(tǒng)是管理企業(yè)產(chǎn)品從設(shè)計數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為制造數(shù)據(jù)相關(guān)工藝技術(shù)文檔的信息系統(tǒng)。PDM與CAPP系統(tǒng)的集成打通企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計信息到產(chǎn)品制造信息的數(shù)據(jù)孤島，有效的優(yōu)化企業(yè)內(nèi)部以BOM（Bill of Material）物料項清單為主線的設(shè)計，采購，工藝，制造活動。該文研究了航空院所PDM和CAPP系統(tǒng)的集成需求，提出了基于中間表的集成方案，通過系統(tǒng)集成接口的設(shè)計實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理與工藝過程管理的信息傳遞和數(shù)據(jù)集成，對提升企業(yè)的產(chǎn)品研制協(xié)同化具有實踐意義。

關(guān)鍵詞：企業(yè)信息化；PDM；CAPP；BOM；中間表；系統(tǒng)集成

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）20-0206-03

Integration Research of CAPP and PDM in Aviation Institute

XU Rui， CAO Yun， YUAN Lu， CHEN Zong-li

（Xi' an Aeronautics Computing Technique Research Institute，Xi' an 710068， China）

Abstract： The product data management system is the information system which manages the enterprise product design information and the research of development process technology. The Computer Aided Process Planning system is a management enterprise products that made from the design data into data information system related technology documents.PDM and CAPP system integration through enterprise product design information to product manufacturing information data silos， effectively optimize the internal to the BOM （bill of material） material list for the theme of the design， procurement， process and manufacturing. This paper studies the aeronautical institutes PDM and CAPP system integration requirements， was proposed based on the table in the middle of the integration， through the system integrated the design of the interface implementation of product data management and process management information transmission and data integration， to improve enterprise's product development， co-ordinated has practice significance.

Key words： Enterprise Informationization； Product Data Management； Computer Aided Process Planning； Bill of Material； Intermediate Table； System integration

航空技術(shù)產(chǎn)品型號研制任務(wù)的不斷增加和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，促使當(dāng)前航空科研院所普遍引入信息管理系統(tǒng)提升企業(yè)的研發(fā)能力和管理水平。PDM（Product Data Management）作為企業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，面向研發(fā)設(shè)計部門，管理產(chǎn)品的BOM結(jié)構(gòu)信息，組成產(chǎn)品的零部件信息，以及產(chǎn)品關(guān)聯(lián)的各類圖文檔信息。CAPP（Computer Aided Process Planning）作為企業(yè)輔助工藝設(shè)計系統(tǒng)，面向工藝管理部門，形成產(chǎn)品的工藝設(shè)計文件和工藝過程管理信息。當(dāng)前，航空制造企業(yè)信息化水平已經(jīng)發(fā)展到由點及面，支持協(xié)同工作，集中管控的工作方式，企業(yè)產(chǎn)品的全生命周期管理也需要PDM系統(tǒng)和CAPP系統(tǒng)進(jìn)行集成，從而提升企業(yè)的各部門協(xié)同能力，提高產(chǎn)品的可復(fù)用率，縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期。

1 PDM與CAPP集成應(yīng)用需求

航空制造企業(yè)工作產(chǎn)品設(shè)計制造場景為研發(fā)部門負(fù)責(zé)產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計工作，使用PDM系統(tǒng)管理產(chǎn)品的研發(fā)和設(shè)計數(shù)據(jù)，工藝部門負(fù)責(zé)產(chǎn)品的工藝文件編制和工藝行程劃分，使用CAPP系統(tǒng)管理產(chǎn)品的工藝文件。PDM系統(tǒng)和CAPP系統(tǒng)需共享產(chǎn)品數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)設(shè)計BOM向工藝BOM、制造BOM的轉(zhuǎn)換。

1.1 PDM系統(tǒng)管理功能：

PDM系統(tǒng)作為產(chǎn)品全生命周期管理中的業(yè)務(wù)過程和設(shè)計數(shù)據(jù)管理平臺，以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)化樹的方式來管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)對象。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)化樹的相應(yīng)節(jié)點對應(yīng)形成產(chǎn)品的相應(yīng)零部件，通過給相應(yīng)節(jié)點附加設(shè)計資料，從而進(jìn)一步形成表征企業(yè)產(chǎn)品全生命周期的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息樹，建立統(tǒng)一和完整的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理體系[1]。以PDM系統(tǒng)為技術(shù)支撐手段，進(jìn)行航空制造產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理活動，極大地提高產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)管理工作的效率和質(zhì)量。

1.2 CAPP系統(tǒng)管理功能：

CAPP系統(tǒng)作為工藝領(lǐng)域的信息化管理系統(tǒng)，負(fù)責(zé)保存產(chǎn)品加工過程中的工藝信息文件，包括工藝模板文件，工藝卡片，從而將工藝知識通過信息化的方式保存下來，提高裝配工藝規(guī)劃、工藝設(shè)計的效率，改善多專業(yè)工程師之間的信息傳遞方式，提高對設(shè)計數(shù)據(jù)的充分利用水平，提升工藝設(shè)計和管理能力，充分發(fā)揮工藝作為產(chǎn)品設(shè)計和產(chǎn)品制造之間的橋梁作用。

1.3 PDM與CAPP集成應(yīng)用需求：

傳統(tǒng)制造企業(yè)存在一條從設(shè)計BOM到工藝BOM再到制造BOM的設(shè)計制造主線，通過PDM與CAPP系統(tǒng)的集成可以實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的雙向流轉(zhuǎn)與管理，從而使工藝人員提前介入設(shè)計流程會簽和產(chǎn)品數(shù)據(jù)查看，提升了企業(yè)集中、統(tǒng)一、安全、協(xié)同的數(shù)字化制造和信息化管理能力。系統(tǒng)之間需要的集成數(shù)據(jù)有：

1） BOM文件

在產(chǎn)品的全生命周期中，BOM（Bill of Material）物料項清單作為最重要的產(chǎn)品信息貫穿企業(yè)的設(shè)計，工藝，生產(chǎn)，采購等各個環(huán)節(jié)[2]。PDM系統(tǒng)管理設(shè)計類物料清單EBOM， CAPP系統(tǒng)管理工藝類物料清單PBOM。PDM系統(tǒng)和CAPP系統(tǒng)之間存在BOM信息的交換，并且工藝系統(tǒng)需要PDM系統(tǒng)的產(chǎn)品裝配結(jié)構(gòu)關(guān)系作為工藝文件的組織方式，通過工藝人員對設(shè)計BOM進(jìn)行工藝再設(shè)計從而自動匯總形成工藝BOM。

2） 工藝文件

工藝文件包括工藝文件產(chǎn)生的基礎(chǔ)信息和電子文件。在CAPP系統(tǒng)中產(chǎn)生的工藝文檔傳遞到PDM系統(tǒng)中管理，并且在PDM系統(tǒng)中進(jìn)行工藝文件的審批和發(fā)布。如果需要進(jìn)行工藝文件的更改，再簽出至CAPP系統(tǒng)中進(jìn)行，更改完后再次簽入PDM系統(tǒng)中進(jìn)行管理。

3） 自制件代號

PDM系統(tǒng)提供有效的裝配件、零件代號清單，然后傳遞至CAPP系統(tǒng)供系統(tǒng)校驗工藝文件的零部件代號是否有效。

2 PDM與CAPP系統(tǒng)集成方案

PDM和CAPP的系統(tǒng)集成方案首先根據(jù)集成需求，通過梳理業(yè)務(wù)、流程之間的關(guān)系，確定兩個系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)流和業(yè)務(wù)管理定位。然后分析，列舉出兩個系統(tǒng)的接口數(shù)據(jù)清單，以及定義接口數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，最后通過系統(tǒng)集成接口實現(xiàn)PDM與CAPP系統(tǒng)的集成。

2.1 系統(tǒng)集成架構(gòu)

PDM系統(tǒng)以TEAMCENTER軟件作為產(chǎn)品研發(fā)的設(shè)計平臺，負(fù)責(zé)產(chǎn)品BOM信息的產(chǎn)生和管理。CAPP系統(tǒng)選用CAXA軟件，負(fù)責(zé)工藝文件的產(chǎn)生和管理。系統(tǒng)通過中間表方式的集成，實現(xiàn)產(chǎn)品BOM信息，工藝文件和自制件代號的傳遞共享和管理[3]。PDM和CAPP系統(tǒng)的集成架構(gòu)圖如圖1所示：

圖1 PDM和CAPP系統(tǒng)BOM信息集成

2.2 系統(tǒng)集成主要功能

（1） 產(chǎn)品BOM信息傳遞

PDM系統(tǒng)向CAPP系統(tǒng)傳遞的BOM信息包括零部件信息，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以及轉(zhuǎn)換后生成的圖文檔，傳遞對象的狀態(tài)為已簽入并完成審批發(fā)放的設(shè)計數(shù)據(jù)，由數(shù)據(jù)倉庫管理員負(fù)責(zé)執(zhí)行傳遞。工藝管理員在CAPP系統(tǒng)集成功能界面中，選擇需要導(dǎo)入的產(chǎn)品BOM信息，使用集成接口導(dǎo)入[4]。產(chǎn)品BOM信息傳遞流程如圖2所示：

圖2 產(chǎn)品BOM信息傳遞流程圖

（2） 工藝文件傳遞

CAPP系統(tǒng)完成工藝文件的編制，然后由工藝管理員上傳工藝文件至PDM系統(tǒng)中。通過集成工藝文件瀏覽插件，在PDM系統(tǒng)中進(jìn)行工藝文件的瀏覽，圈閱工作，從而完成工藝文件的審批，并且最終建立簽發(fā)后的工藝文檔與設(shè)計零部件之間的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹，如圖3所示：

圖3 含工藝文檔的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息樹

（3） 變更管理和信息傳遞

工藝文件在PDM系統(tǒng)中存在簽出變更和修訂變更兩種方式，設(shè)計人員在PDM系統(tǒng)中將工藝文檔更改信息傳遞至CAPP系統(tǒng)，工藝系統(tǒng)管理員在CAPP系統(tǒng)中進(jìn)行圖樣更改單信息和更改后產(chǎn)品零部件信息的接收和導(dǎo)入，然后由工藝人員在CAPP系統(tǒng)中根據(jù)圖樣更改單信息和更改后的產(chǎn)品信息進(jìn)行工藝文件的相關(guān)更改，整個更改管理的信息傳遞流程如圖4所示：

圖4 變更管理信息傳遞流程圖

2.3 系統(tǒng)集成數(shù)據(jù)模型

PDM系統(tǒng)與CAPP系統(tǒng)的集成數(shù)據(jù)對象統(tǒng)一定義為采用“編號+版本號”的方式唯一確定一個業(yè)務(wù)對象，PDM系統(tǒng)與CAPP系統(tǒng)對象所有者也采用統(tǒng)一的用戶名來標(biāo)識。接口數(shù)據(jù)模型包含的數(shù)據(jù)清單如表1所示：

表1 PDM系統(tǒng)和CAPP系統(tǒng)集成接口數(shù)據(jù)清單

[＼&接口數(shù)據(jù)類型＼&數(shù)據(jù)名稱＼&說 明＼&1＼&中間數(shù)據(jù)文件＼&產(chǎn)品BOM信息中間文件＼&按約定樣式提供設(shè)計BOM數(shù)據(jù)，由PDM系統(tǒng)輸出，供CAPP系統(tǒng)讀?。?amp;2＼&中間表＼&intDMfgDoc＼&工藝文檔信息表，記錄工藝文件相關(guān)的基礎(chǔ)信息，由CAPP系統(tǒng)寫入數(shù)據(jù)表＼&3＼&中間數(shù)據(jù)文件＼&工藝文件＼&工藝文件由CAPP系統(tǒng)編制輸出，供PDM系統(tǒng)讀取＼&4＼&自制件代號＼&IntDPartView＼&自制件代號視圖記錄有效的自制件（包含裝配件和零件）的代號，由PDM系統(tǒng)生成，CAPP系統(tǒng)讀入＼&]

其中選取最典型的BOM數(shù)據(jù)中間文件為例進(jìn)行說明，該數(shù)據(jù)中間文件由PDM導(dǎo)出Excel文件生成，文件的命名方式為“零部件代號+版本+傳遞日期（年月日時分）.xlsx”[5]。其樣式模板設(shè)計如表2所示：

表2

[序號＼&零部件代號＼&版本＼&代號＼&名稱＼&規(guī)格＼&材料＼&數(shù)量＼&零件類型＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&]

模板文件中序號為BOM結(jié)構(gòu)樹的節(jié)點編號，第一行默認(rèn)為“0”，標(biāo)識根節(jié)點零部件對象，其后按BOM層級和順序依次編號，如第一層按照1->2->3->…n編號，第一層的第n個節(jié)點對象的下級零部件同樣按照n.1->n.2->n.3…編號依次類推。零部件代號和版本號從PDM系統(tǒng)中生成輸入。名稱、規(guī)格、材料分別記錄零部件的名稱信息、規(guī)格信息和材料信息。數(shù)量為零部件在其父節(jié)點中的使用數(shù)量，零件類型標(biāo)明零部件的類型，一般的類型包括裝配件、零件、標(biāo)準(zhǔn)件和消輔材料。

3 結(jié)語

PDM系統(tǒng)與工藝系統(tǒng)的集成實現(xiàn)了工藝文件和零部件信息的交換，在制造企業(yè)的信息化過程中，使工藝人員提前參與到設(shè)計活動中，提高了企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)效率，縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，按照產(chǎn)品的全生命周期建立起了信息化，打通了科研人員和工藝人員之間的信息孤島，通過信息化連接起了一個紐帶，為企業(yè)不同信息系統(tǒng)之間的集成提供了示范作用。

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