基于Teamcenter的結構化工藝編制系統(tǒng)開發(fā)及研究

摘要：針對非結構化工藝設計中工藝數(shù)據(jù)無法快速解析與重用，難以進行工藝統(tǒng)計及分析等問題，研究開發(fā)了基于Teamcenter的結構化工藝編制系統(tǒng)，構建了工藝資源庫，實現(xiàn)工藝資源的統(tǒng)一存儲和調用；基于Teamcenter開發(fā)了總工藝、各專業(yè)工藝和工序工步創(chuàng)建功能，并開發(fā)了工藝編制系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的集成接口，實現(xiàn)工藝數(shù)據(jù)的結構化傳遞，進而提升工藝的重用效率和質量。

關鍵詞：Teamcenter；結構化工藝設計；工藝資源

中圖分類號：TG659? ? 文獻標志碼：A? ? 文章編號：1671-0797（2023）17-0085-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.17.023

0? ? 引言

工藝設計是銜接設計和制造的關鍵環(huán)節(jié)，工藝設計需要承接設計數(shù)據(jù)，并對其進行分析，形成工藝路線和方法，同時分配工藝資源，指導生產制造過程，整個過程涉及多類數(shù)據(jù)的整合與傳遞[1]。

在非結構化工藝設計模式中，由于缺乏可共享的工藝資源庫，工藝人員依據(jù)個人經驗和知識在電子文檔中填寫工藝資源信息，規(guī)范性較差[2]；生成的工藝路線、工藝卡片中的相關信息需要人為提取、傳遞至其他業(yè)務環(huán)節(jié)，工作量大且易產生人為錯誤，工藝側的大量數(shù)據(jù)無法有效保存、重用與分析，進而影響工藝業(yè)務的精準開展。

針對以上問題，本文開展了結構化工藝設計系統(tǒng)開發(fā)研究，基于Teamcenter構建了工藝資源庫，實現(xiàn)在工藝設計過程中工藝資源的統(tǒng)一調用，并開發(fā)了工藝分工、工藝設計、材料定額等相關功能以及與各類系統(tǒng)的集成接口，實現(xiàn)工藝數(shù)據(jù)的結構化傳遞。

1? ? 工藝資源庫構建

在工藝編制過程中，工藝卡片中需要填寫刀具、量具、夾具、輔料、工裝和設備等資源信息，在非結構化設計模式中，這些資源信息均離散存儲在工藝人員的個人PC或紙質文件中，無法統(tǒng)一調用和共享。針對該問題，基于Teamcenter構建了工藝資源庫，統(tǒng)一管理、重用工藝資源。

基于Teamcenter的工藝資源庫采用分類管理模式，資源庫中的所有分類都可以定義自己的屬性，便于分類實例的查詢和使用[3]。同時，為保證分類中所有數(shù)據(jù)的安全，針對不同的分類可以設置不同的權限。工藝資源庫的主要功能包括：

1.1? ? 分類管理

根據(jù)工藝編制過程對工藝資源的需求，在Teamcenter中構建了設備庫、工裝庫、典型工藝庫、工藝模板庫、材料庫、工藝參數(shù)庫，所有分類庫的管理均應遵循企業(yè)的管理制度要求（圖1）。分類庫中相同的對象允許加入到不同的分類中，以滿足多業(yè)務、多專業(yè)的重用需求。分類庫中的實例可以在線下用Excel等表單維護后批量導入，實現(xiàn)分類庫原始數(shù)據(jù)的快速形成。此外，分類庫中開發(fā)了導入/導出功能，通過流程保證分類庫中數(shù)據(jù)的有效性，同時滿足分類數(shù)據(jù)擴充的需求。

1.2? ? 分類屬性

分類庫中每一個分類均可以有自身的屬性，該屬性應能體現(xiàn)分類對象的特性，分類屬性應便于繼承、修改和維護?；赥eamcenter分類庫，配置基于屬性的分類對象查詢條件，可實現(xiàn)分類對象的快速查詢和調用。

1.3? ? 權限設定

Teamcenter不僅支持數(shù)據(jù)的共享和重用，同時也兼顧數(shù)據(jù)的管理和使用安全。由于企業(yè)工藝資源庫較為龐大，而不同的專業(yè)、不同的角色面對的工藝資源通常有限，為提升工藝資源的重用效率，同時保證分類數(shù)據(jù)安全，基于Teamcenter構建了資源庫分類權限，將工藝資源的查看、調用等權限與用戶的角色關聯(lián)，使不用的人可看到工藝資源的不同分支內容。

2? ? 工藝分工管理

工藝分工是企業(yè)進行生產制造的指導文件，旨在實現(xiàn)設計數(shù)據(jù)、工藝設計任務和制造任務的分配?；赥eamcenter系統(tǒng)的零件一級分工，業(yè)務人員可以填寫制造單位代號或名稱，在分工過程中，零件的件號、圖代號、名稱、材料等屬性不允許分工人員編輯。

一級分工編輯完成以后，系統(tǒng)自動匯總生成制造單位的流水報表（Excel格式），并將流水報表以及零件圖樣等數(shù)據(jù)通過審批流程下發(fā)到各個制造單位的工藝設計室。各個制造單位工藝設計室基于Teamcenter系統(tǒng)中的分工表進行二次分工，將設計數(shù)據(jù)下發(fā)至具體的設計人員開展工藝設計工作。

3? ? 結構化工藝設計

結構化工藝設計管理是指將工藝細化到工序/工步的地步，再通過數(shù)據(jù)表單的形式存儲，并與設備、工裝、工廠相關聯(lián)，實現(xiàn)其他系統(tǒng)的自動解析和調用。本系統(tǒng)將Teamcenter+AutoCAD集成實現(xiàn)結構化工藝的編制，整個流程如圖2所示。

具體功能包括：

3.1? ? 創(chuàng)建總工藝

在Teamcenter創(chuàng)建總工藝數(shù)據(jù)集，用于管理某一零件、毛坯或部件的所有工藝，包括機加工藝、鈑焊工藝、熱處理工藝及表面處理工藝等，所有專業(yè)工藝均在總工藝節(jié)點下創(chuàng)建完成（部件的總工藝與部件關聯(lián)，在部件的總工藝下創(chuàng)建裝配工藝）。

3.2? ? 工藝BOP建立

工藝BOP以結構樹+附件的形式管理專業(yè)工藝的各類信息，完整的工藝BOP包括工藝路線、工序、工步、材料信息、設備、工裝等，其中工藝或工序類型需根據(jù)企業(yè)實際業(yè)務進行配置開發(fā)，此外，根據(jù)企業(yè)的實際管理規(guī)定，可實現(xiàn)多工藝BOP版本的統(tǒng)一管理。

3.3? ? 工藝詳細設計

基于工藝BOP中的工序節(jié)點，可填寫具體的工序內容（圖3），并能從分類庫中針對工藝結構的工藝或工序指派資源，且可在系統(tǒng)中確定分配物料和資源的類型。

在工序附圖繪制階段，通過Teamcenter和AutoCAD接口，在AutoCAD中繪制工序卡片，保存后工序附圖能夠以規(guī)格關系掛接在每道工序上。

工序內容和工序附圖完成后，基于Teamcenter開發(fā)的整本工藝合成功能可實現(xiàn)對工藝結構上的工藝、工序、工步、工裝、工具、設備、消耗料、零部件等信息的自動獲取，同時將工序附圖映射到工藝模板中，再自動生成PDF工藝文件，進行審批及打印。

4? ? 與各類系統(tǒng)的集成

工藝結構化編制系統(tǒng)需與MES、ERP、檔案系統(tǒng)集成，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞和交互，具體集成方式包括：

4.1? ? 與MES系統(tǒng)集成

通過工藝BOP的創(chuàng)建，每個零件的工藝路線全部是完整的，MES系統(tǒng)在進行車間生產計劃排產時需要這些信息，因此通過系統(tǒng)集成實現(xiàn)這些信息從工藝管理平臺到MES系統(tǒng)的傳遞。

集成方式：采用中間數(shù)據(jù)庫表的方式。

集成數(shù)據(jù)：包括工藝路線及工藝流水信息。

集成機制：工藝管理平臺通過審批流程自動將工藝路線及流水傳遞到中間數(shù)據(jù)庫表中，MES系統(tǒng)在指定間隔時間內搜索中間數(shù)據(jù)庫表，發(fā)現(xiàn)有新數(shù)據(jù)就直接讀取并做處理，處理完成后在中間數(shù)據(jù)庫表中打上標記；工藝路線更改時重新傳遞，而且也可以將更改單同時傳遞給MES系統(tǒng)。

4.2? ? 與ERP系統(tǒng)集成

EBOM在工藝管理平臺中進行管理，工藝流水、材料定額也在工藝管理平臺中管理，企業(yè)規(guī)定在ERP系統(tǒng)中完成MBOM的構建與管理工作，這就需要將工藝管理平臺中的EBOM、工藝流水、材料定額等信息通過集成接口傳遞到下游的ERP系統(tǒng)，以便在EBOM的基礎上構建ERP所需的MBOM，減少手工錄入工作，提高效率及準確性。

集成方式：采用中間數(shù)據(jù)庫表的方式。

集成數(shù)據(jù)：EBOM結構信息、物料信息、材料定額信息及流水信息。

集成機制：EBOM結構信息、物料信息、材料定額信息及流水信息全部通過手工操作方式傳遞給ERP系統(tǒng)，ERP系統(tǒng)在指定間隔時間內搜索中間數(shù)據(jù)庫表，發(fā)現(xiàn)有新數(shù)據(jù)就直接讀取并做處理，處理完成后在中間數(shù)據(jù)庫表中打上標記；EBOM結構信息、物料信息、材料定額信息及流水信息更改時重新傳遞，而且也可以將更改單同時傳遞給ERP系統(tǒng)。

4.3? ? 與檔案系統(tǒng)集成

通過結構化工藝設計平臺與企業(yè)已有的檔案系統(tǒng)集成，實現(xiàn)審批通過的工藝數(shù)據(jù)按指定格式、內容、狀態(tài)及時間自動歸檔到檔案系統(tǒng)。

集成方式：采用WebService的方式。

集成數(shù)據(jù)：電子文件，包括技術文件和產品圖樣；電子文件的屬性信息，包括文件編號、名稱、版本等。

集成機制：檔案主管在工作列表中獲取到歸檔任務后，通過手動方式（菜單按鈕）執(zhí)行歸檔，后臺自動根據(jù)配置的導出/導入規(guī)則轉換需傳遞的數(shù)據(jù)內容和格式，并調用檔案系統(tǒng)歸檔的WebService方法，實現(xiàn)工藝數(shù)據(jù)歸檔。歸檔后，平臺內數(shù)據(jù)自動設置“已歸檔”狀態(tài)。

5? ? 結束語

結構化工藝設計可形成能被各類信息系統(tǒng)解析、重用的工藝文件，大大提高了工藝數(shù)據(jù)的傳遞效率，但結構化工藝設計模式需要企業(yè)前期做好工藝標準化、精細化工作，形成統(tǒng)一的工藝資源管理模式及各類標準化工藝模板，再基于此開發(fā)信息化系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)、流程的順暢運行。

[參考文獻]

[1] 黃陽，田凌.基于PLM的產品信息管理系統(tǒng)的設計與開發(fā)[J].機械設計與制造，2013（4）：1-3.

[2] 宋豫川，邱順流，李先旺.網絡化制造中異構系統(tǒng)信息集成可靠性技術研究[J].制造業(yè)自動化，2014，36（4）：24-27.

[3] 崔中華，王君.基于XML的PDM與三維CAD雙向系統(tǒng)集成研究[J].機械設計與制造，2012（2）：79-81.

收稿日期：2023-02-21

作者簡介：曹杰（1983—），男，江蘇宿遷人，高級工程師，研究方向：航空機電產品加工工藝技術。