1 前言
工艺是联接产品设计与生产的桥梁，是整个产品生命周期管理中的枢纽，整个工艺规划过程是在多约束条件下的多目标寻优过程，为此，无论按照那种方式工作的工艺规划系统，首先应该具有信息集成和共享功能，能够直接或间接的获取设计源头的CAD信息以及生产、制造部门的物料、资源状态等约束和目标的条件信息；然后是对信息的处理、分析和解算功能或通过交互界面辅助人工完成；最后将规划的结果格式化输出，如：打印成工艺卡下发到生产部门，将MBOM输出到ERP系统等；在工艺规划过程中的用户权限、工艺文档和流程管理等也是必不可少的功能。信息化是“以点带面”的过程，因此，当工具系统被广泛使用后，缺少协同平台就成为制约工具系统进一步发展的瓶颈，由此可见，CAPP与CAD/ERP的集成能力以及CAPP过程的协同化、并行化设计能力成为构建高效CAPP系统的关键。
Dassault systèmes公司ENOVIA品牌下的Smarteam作为产品数据管理系统，从构建之初就充分考虑到平台系统，应具有强大的多CAD工具集成、灵活扩展和开放功能，可以和现有的主流CAD系统集成，读取CAD的文档信息，生成并管理EBOM；通过GateWay与ERP系统进行数据传递，实时获取ERP中的物料状态信息；提供C/S和B/S两种工作方式，可分别适用于工程师和管理人员的需要。在客户有工艺规划需求，但是还没有使用CAPP工具或现有CAPP系统无法满足其协同设计，流程管理等需求的情况下，可以在SmarTeam系统实施过程进行CAPP功能的开发，这样可以使用SmarTeam中的CAD数据，并对工艺规划过程、数据和规划结果的会签、评审流程进行无缝的集成管理。本文以在某客户实施的项目为基础，介绍基于SmarTeam的CAPP系统的构建方法。
2 工艺规划系统实现
2.1 基于SmarTeam的功能架构
在SmarTeam构建到的系统中，CAPP是整个企业设计工程部门信息化平台的一个主要部分，整个平台系统首先包含了PDM系统的基础功能：文档管理，产品结构，零部件管理等基本功能模块，功能结构树以及每个模块相应的管理内容和子模块如下图1。
图1 基于SmarTeam的PDM系统功能结构图
该系统中除了对工艺数据和工艺资源模块外，其它功能的数据结构都可从SmarTeam的数据库模版中直接得到，对于工艺管理信息的数据定义通过数据建模工具（Data Model Designer DMD）交互操作实现。
2.2 集成工艺规划方案设计
基于SmarTeam定义的工艺管理数据模型，以及SmarTeam提供的开放的和数据库结构和API函数，设计相应的工艺规划系统，从底层的数据库和电子仓库到用户界面的设计如图2。
图2 工艺规划系统定制层次结构关系图
工艺规划系统主要包括工艺产品结构树管理模块、工艺设计模块、资源库管理模块、工装明细统计模块、流程管理模块、编码器管理模块和工艺文件管理模块。
a.工艺产品结构树管理模块：CAPP系统中的产品结构树PBOM通过无缝集成，来源于SmarTeam固有系统中的产品结构EBOM，但是为了制造和装配的作业划分，PBOM与EBOM的结构发生的变化，零部件之间的隶属和层次关系将有所不同。
b.工艺设计模块：该模块是工艺设计的核心功能，设计的输入信息，如：产品结构、材质等基本属性信息可以从SmarTeam系统中直接自动获取，同时根据资源状态管理模块实时获取企业资源库信息；整个产品信息采用树状图记录，并可以通过OCX插件动态显示工艺结果，辅助工艺设计人员和管理者评价设计结果，如图3。设计过程：
1）引用典型工艺或相似工艺经过少量修改生成新工艺；
2）进行工时定额和材料定额的计算与统计汇总；
3）工序卡与对应的过程卡建立双向数据关联，自动更新工艺属性内容；
4）实时预览正在编辑的文件，并对工艺状态进行图形化显示，便于设计者评估工艺结果，调整相应得工艺设计参数。
图3 工艺树以及装配工艺结果评价
c.工艺文件格式定制模块：工艺结果为了适应企业管理和生产需要，有多种不同的工艺文件格式，此模块允许用户自定义工艺格式，可以在允许的范围内修改所需要的工艺属性信息，与实际填写到工艺文件上的字段信息建立关联。操作简便易行，允许恢复错误操作，如图4是工艺卡管理和输出界面。
图4 工艺结果属性管理及工艺卡格式
d.资源库管理模块：资源包括企业的各种工艺装备、机床设备、专家知识库、切削参数和标准工艺术语等，这些信息作为工艺设计时的参考和统计汇总时的依据。在此模块中，提供专用资源的数据信息维护，而且允许用户根据需要建立新的资源库结构，所有的资源库中的设备状态信息通过与ERP系统的集成功能，实时获取资源的可行性和资源能力信息，如图5。
图5 设备资源信息
e.工装明细统计模块：主要完成工艺文件明细表的自动提取，为其他部门及时提供准确工艺数据信息。根据经审批生效的工艺文件可以按照工艺的不同分产品或零件分类提取各种工装明细表、设备明细表和材辅料明细表等；进行产品零部件目标成本分解，可方便快捷地实现成本核算。当工艺文件信息改变时，明细表中相关数据自动更新，保证了数据的统一性和准确性。
f.流程管理模块：SmarTeam系统提供图示化流程模板定义功能，可以直观地建立流程步骤并保证步骤之间的关联关系。系统提供接受和下达任务功能，接受并显示来自上级步骤的任务，同时任务完成以后能够自动下达任务到下一级任务。在工艺规划时，流程管理用于对工艺文档的审批，并为每一步骤指定负责人、步骤计划开始及计划完成时间。当工作不能按时完成时，系统会自动报警。系统用消息驱动的方式进行审批流程的跟踪。
g.编码管理模块：编码是企业信息化建设的基础，完整、灵活、有效的编码系统可以实现企业资源的有效管理。主要对企业的部门、人员、工艺装备进行编码，在工艺设计人员、工装管理人员和仓库管理人员之间建立良好的信息沟通。系统提供一个便捷编码生成器，根据企业编码规则辅助产生工艺组件编码、工艺部门编码、人员编码、工序编码、工艺装备编码等。
h.工艺文件管理模块：此模块包括典型工艺管理、工艺文件管理和工艺版本管理，它是一般PDM系统文档管理功能的子集。
i.典型工艺管理模块：典型工艺主要有装配工艺和零件加工典型工艺，基于典型工艺模版库，工艺人员在编工艺时，通过选取一些特征，自动调出典型工艺进行修改，然后生成新的工艺树，从而提高工艺规划效率，并能够继承工艺设计知识和经验。
3 系统特点
基于SmarTeam的CAPP系统，工艺信息的整合、搭配、管理工作均由SmarTeam系统监控执行，同时融入任务流程管理、圈阅审批管理、标准化与质量审核管理、人力与组织机构协调管理等过程。创作性的工艺设计工作会成为工艺设计人员主要工作内容，将工艺设计人员从大量繁琐、重复的劳动中解放出来，并提高工艺设计的质量，缩短生产准备周期。这种系统的主要特点如下：
a.产品设计数据信息(零件、部件信息)利用率高，通过SmarTeam与CAD建立的产品信息数据库共享(而不是提取)，从而实现实时访问产品设计数据；
b.制造资源、工艺参数等通过建立制造资源库和工艺参数库，进入SmarTeam中被统一管理，并通过权限进行共享；
c.企业利用SmarTeam建立并管理工艺人员的工艺经验、工艺知识库，并在工艺设计过程中得到充分的重用、共享和补充；
d.充分利用产品、工艺设计综合数据库(包括产品结构数据库、企业制造资源库、工艺参数库、工艺知识库等)中的数据进行合理组合、统计、计算，按照一定的工艺规则生成企业各个部门需要的各类工艺文件和统计报表；
e.从设计、管理、集成等多方面解决企业的工艺设计问题，搭建工艺设计平台(数据平台)解决工艺设计、集成和协作等问题，而不是仅仅围绕工艺卡片(图形平台)进行工艺的编写工作；
f.采用简单的用户定制工具EXCEL、WORD或AUTOCAD，由用户定义或定制工艺报表和工艺卡片；
g.能够智能化地利用企业制造资源，解决工艺数据的利用和管理；
h.采用开放的体系结构，方便用户进行二次开发和接口贯通；
i.基于数据库，能与其它系统集成(MRPⅡ、ERP)，共享产品数据库。
4 结束语
基于SmarTeam这样PDM平台构建的工艺规划系统，相对于专用的CAPP工具有较好的系统集成性，可以充分利用PDM系统提供的资源库、知识库等共享数据库和管理功能模块，不必再开发CAPP系统与PDM系统之间集成插件，它对PDM系统的开发性以及项目实施人员开发能力和经验要求较高，项目实施前对工艺设计部门的设计需求要作充分、详细地调研和整理工作。
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