基于模型定義的工序信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)

呂自斌， 曾鵬飛， 郝永平

傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)的第一步是產(chǎn)品設(shè)計(jì)， 隨后開展工藝和工裝設(shè)計(jì)， 然后制造產(chǎn)品， 最后進(jìn)行產(chǎn)品檢驗(yàn)和檢測。 每一個(gè)階段彼此獨(dú)立， 相互間影響不大， 需要協(xié)同的工作很少。 因此產(chǎn)品開發(fā)周期很長， 并且還會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量[1]。

針對傳統(tǒng)加工生產(chǎn)方式中存在的不足， 現(xiàn)代開發(fā)產(chǎn)品方式能夠?qū)崿F(xiàn)各部分的協(xié)同， 通過對產(chǎn)品設(shè)計(jì)、 產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)、 零部件的加工裝配、 產(chǎn)品的檢驗(yàn)各階段進(jìn)行融合， 提高協(xié)同性， 建立起三維數(shù)字化設(shè)計(jì)制造信息系統(tǒng)。

MBD 技術(shù)是一種以數(shù)字化模型為基礎(chǔ)， 集合設(shè)計(jì)信息和制造信息的數(shù)字化產(chǎn)品定義技術(shù)， 三維實(shí)體模型融合產(chǎn)品幾何形狀信息和尺寸、 公差、表面粗糙度、 注釋、 屬性、 工藝規(guī)范等非幾何信息， 將三維實(shí)體模型作為生產(chǎn)制造過程唯一數(shù)據(jù)源定義方法。 MBD 模型中包含產(chǎn)品制造信息PMI，主要包括： 幾何模型用來表達(dá)產(chǎn)品的幾何形狀，理論尺寸； 標(biāo)注表達(dá)加工產(chǎn)品的尺寸、 基準(zhǔn)、 公差信息； 以及各種視圖和一些屬性信息。 在三維環(huán)境中定義的MBD 模型可以轉(zhuǎn)換為中間文檔格式，例如STEP， 方便對數(shù)據(jù)的查閱審核。

1 工序的分類及要求

生產(chǎn)加工工序可分為工藝加工工序、 檢驗(yàn)工序、 運(yùn)輸工序。 工藝加工工序是指使加工對象發(fā)生物理變化的加工工序， 檢驗(yàn)工序是指對整個(gè)加工過程的各個(gè)階段進(jìn)行技術(shù)質(zhì)量檢查的工序。 運(yùn)輸工序是指工作人員在上述工序之間流動(dòng)的工序[2]。

根據(jù)工序類型的不同， 工序模型分為機(jī)床加工工序模型， 檢測工序模型， 以及其他工序模型。 機(jī)加工工序模型是指通過車削、 銑削等一系列設(shè)備進(jìn)行的加工模型。

檢測工序模型是指對加工過程及最終成品的檢測模型； 其他工序模型是指對加工對象進(jìn)行清洗等一系列輔助操作模型。 根據(jù)不同的應(yīng)用范圍， 使用的工序模型會(huì)有所不同， 但是對建模及定義的要求是一致的。

2 三維工序信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

筆者在VC++6.0 開發(fā)環(huán)境下， 利用UG Open二次開發(fā)工具集， 根據(jù)已有裝配體的工藝信息， 設(shè)計(jì)開發(fā)出三維裝配工序信息模塊， 該模塊包括工序工步信息的錄入及提取[3]。

對產(chǎn)品裝配體進(jìn)行裝配單元?jiǎng)澐趾螅?生成具體裝配工序和工序內(nèi)容， 對其內(nèi)容信息通過工序模塊和工步模塊實(shí)現(xiàn)信息的集成（見圖1）。

圖1 裝配層次關(guān)聯(lián)框圖

工序信息包括工序號(hào)、 零件名稱、 零件序號(hào)、工種、 工序碼、 工序內(nèi)容、 設(shè)備工裝號(hào)、 輔助材料、 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、 操作要求、 質(zhì)量要求、 檢驗(yàn)方法。工步信息包括序號(hào)、 裝配件號(hào)、 數(shù)量、 工步號(hào)、 工步內(nèi)容、 工具名稱和代號(hào)、 輔助材料、 設(shè)備工裝名稱、 設(shè)備工裝代號(hào)。 筆者以某產(chǎn)品為例對模塊功能進(jìn)行驗(yàn)證。

通過開發(fā)模塊的功能按鈕， 對產(chǎn)品信息進(jìn)行添加和提取， 并將信息存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中。 車間管理系統(tǒng)所查看的工序信息來源于數(shù)據(jù)庫中的工序信息表， 保證了兩個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的一致性（見圖2）。

本文的工序定義模塊分為三部分， 左側(cè)的對話框可以實(shí)現(xiàn)對模型的工序信息進(jìn)行提取。 使用工序信息提取功能， 可以將裝配體所有裝配零件的工序信息提取出來， 點(diǎn)擊每條消息， 就可以在對應(yīng)的文本選項(xiàng)中顯示對應(yīng)的信息， 方便操作人員查看和審閱信息的完整性。 中間對話框可以顯示數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的工序信息， 使用顯示工序信息功能鍵可實(shí)現(xiàn)此功能。 右側(cè)對話框可以實(shí)現(xiàn)對零件信息的顯示， 點(diǎn)擊每條信息就會(huì)進(jìn)入對應(yīng)的零件界面， 可以完成零件工序信息的錄入， 通過在對應(yīng)的文本框輸入信息， 將工序信息錄入數(shù)據(jù)庫并載入模型中， 實(shí)現(xiàn)對左側(cè)對話框內(nèi)的工序信息的補(bǔ)充[4～6]。

使用本文設(shè)計(jì)的工步定義模塊， 可以實(shí)現(xiàn)對工步信息的提取和錄入， 信息被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫對應(yīng)的工步信息表中， 車間管理系統(tǒng)查看的工步信息就來源于數(shù)據(jù)庫的工步信息表， 由此保證數(shù)據(jù)的一致性（見圖3）。

工步定義模塊分為三部分， 上部分的對話框可以實(shí)現(xiàn)對模型的工步信息進(jìn)行提取， 使用工步信息提取功能， 可以將裝配零件的每道工序?qū)?yīng)的工步信息提取出來， 下方對話框負(fù)責(zé)顯示數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的工步信息， 使用工步信息顯示功能可實(shí)現(xiàn)此功能。 右側(cè)對話框可以實(shí)現(xiàn)對工步信息的錄入， 在對應(yīng)的文本框輸入對應(yīng)的工步信息， 可以將工步信息錄入數(shù)據(jù)庫中。

3 車間管理系統(tǒng)工序信息模塊設(shè)計(jì)

對JSP 文件進(jìn)行設(shè)計(jì)是根據(jù)每個(gè)模塊的具體功能進(jìn)行對應(yīng)設(shè)計(jì)， 為車間管理系統(tǒng)提供相關(guān)信息查看的功能， 使SQL 數(shù)據(jù)庫中的裝配信息文件與管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息共享。 筆者使用ADO 技術(shù)建立數(shù)據(jù)庫與管理系統(tǒng)之間的連接， 通過編程為管理系統(tǒng)創(chuàng)建信息查看模塊， 只要選擇具體模塊即可查看對應(yīng)的信息內(nèi)容。 由于管理系統(tǒng)與UG 裝配信息系統(tǒng)的信息數(shù)據(jù)源一致， 保證了集成系統(tǒng)中信息的唯一性和一致性。 通過對不同種類的工藝信息進(jìn)行分類， 有利于信息的存儲(chǔ)管理[7～8]。

圖2 工序定義模塊

圖3 工步定義模塊

本文系統(tǒng)的工序信息模塊的實(shí)現(xiàn)方式為數(shù)據(jù)庫中的裝配工序內(nèi)容信息表， 通過編程在車間管理系統(tǒng)頁面的工序信息查看模塊顯示（見圖4）。

圖4 工序信息查看模塊

4 結(jié) 語

本文基于模型定義的三維裝配工序信息集成系統(tǒng)的開發(fā)， 實(shí)現(xiàn)對裝配體工序信息的高效準(zhǔn)確管理。 通過分析， 將裝配體的工序信息載入并構(gòu)成具備工序信息的MBD 工序模型； 利用UG 二次開發(fā)技術(shù)和編程設(shè)計(jì)出模型定義裝配系統(tǒng)和車間管理系統(tǒng)中相互對應(yīng)的工序模塊， 應(yīng)用ADO 技術(shù)和JDBC 技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩系統(tǒng)間信息的交互集成， 實(shí)現(xiàn)工序信息的共享， 保證數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性和統(tǒng)一性。