CAPP系统的集成价值分析

2023-06-24 理论教育版权反馈

【摘要】：基于信息共享的CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP等的集成是现阶段企业集成应用实施的重点。CAPP系统的材料基础库采用物流材料数据库自动同步的方法，实时获取材料信息，这要求物流数据库使用统一标准的信息模型，以保证信息的重复使用。CAPP系统向PDM、ERP开放自己的数据结构，PDM、ERP就可以通过接口程序读取CAPP的工艺路线、工时定额及统计汇总等信息。而且由于PDM对关系数据库进行了面向对象的封装，CAPP系统可以用直接操作产品对象的方式处理数据。

现代集成制造系统（Contemporary Integrated Manufacturing System，CIMS）将信息技术、管理技术和制造技术相结合，并应用于企业产品全生命周期的各个阶段：通过信息的共享与集成、过程与资源的优化，实现物质流、信息流、价值流、知识流的集成和优化运行，从而提高工作效率和设计水平，最终提升企业的市场应变能力和核心竞争能力。

制造企业集成是在计算机网络技术、数据库技术和系统技术的支撑下，实现从设计、管理到制造的数据共享和过程集成。基于信息共享的CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP等的集成是现阶段企业集成应用实施的重点。系统间的集成方法主要有4种：①统一数据库，实现系统层的数据通信；②开发各自接口，互相访问对方；③采用动态数字交换技术（DOE）；④采取中性文件的方式。

第一种方法最为理想，但开发实施难度也最大。PDM把设计的BOM（D-BOM，物料清单）以规定格式的Excel文件输出，CAPP系统对其进行父子关系调整后，再转换成自己的工艺BOM（D-BOM），该方法需要解决更改同步问题。CAPP系统的材料基础库采用物流材料数据库自动同步的方法，实时获取材料信息，这要求物流数据库使用统一标准的信息模型，以保证信息的重复使用。CAPP系统向PDM、ERP开放自己的数据结构，PDM、ERP就可以通过接口程序读取CAPP的工艺路线、工时定额及统计汇总等信息。

产品数据管理（ProductDataManagement，PDM）是一门用来管理所有与产品相关的信息（包括零件信息、配置，文档、CAD文件、结构、权限信息等）和所有与产品相关的过程（包括过程定义和管理）的技术。它以网络和分布式数据库技术为支持，采用面向对象的建模方法，能够管理产品全生命周期内的所有数据和所有产品的相关过程，提供了一个企业范围内的产品开发和制造的并行化的协作环境。PDM明确定位为面向制造企业，以产品为管理的核心，以数据、过程和资源为管理信息的三大要素。PDM进行信息管理的两条主线是静态的产品结构和动态的产品设计流程，所有的信息组织和资源管理都是围绕产品设计展开的，这也是PDM系统有别于其他的信息管理系统，如企业管理信系统（MIS）、物料需求计划（MRP-II）、项目管理系统（PM）、企业资源计划（ERP）的关键所在。

一般来说，PDM系统都具有数据仓库、文档管理、工作流程（过程管理）、产品结构与配置、应用程序封装与集成等主要功能，其强大的功能为开发适应并行工程的CAPP系统提供了有力的支持。目前越来越多的企业选择PDM进行CAPP系统的集成，它具有以下特点：

1.开放性

PDM技术以网络和分布式数据库技术为基础，在保证产品数据源的单一性、产品数据的安全性和完整性的前提下，通过中性接口，提供了对各种异构计算机环境的支持，同时又通过面向对象的方法为用户定制或二次开发提供了开发工具或接口，且有良好的开放性。CAPP系统可以利用PDM开发工具透明地访问各异构环境下的数据，既满足了CIMS中复杂环境对开放性的要求，又减轻了开发难度，缩短了开发周期。

2.集成性

作为CIMS信息集成平台，PDM系统能够方便地实现对各种应用程序的封装或集成，在不同层次上支持各种应用系统之间或者应用系统与PDM系统之间的信息交流，不仅能够实现信息集成，还能实现功能集成和过程集成。由于共享一个统一的数据仓库，CAPP系统和其他的系统之间的数据交换可以不再依赖于开发专用接口，而只需要针对共享数据库操作即可。而且由于PDM对关系数据库进行了面向对象的封装，CAPP系统可以用直接操作产品对象的方式处理数据。产品设计的BOM可以直接在数据仓库中通过CAD系统产生的产品结构树获得，并通过单一数据对工艺视图的映射形成工艺BOM，以供工艺设计和生产管理之用。

3.对企业用户组织和工作流程的支持

过程管理是PDM的特点，企业功能的实现就是围绕着各类信息的各种过程的启动来进行的。PDM提供了对企业中最常见的发放和工程更改过程的支持，也允许用户自定义过程，以实现对企业过程的灵活重组。利用用户组织功能可以组建工艺设计人员小组，结合工作流程功能可以分配工艺设计任务、协调工作进度，实现简单的项目管理，还可以支持组内工艺设计结果的在线审批，从而严格工艺设计程序、及时反馈和解决设计制造中的问题，加快设计节奏，提高设计质量。

4.对并行工程的支持

并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关过程的系统方法，实质上是一个合作、协调信息、及时交流与反馈的过程。它强调基于信息集成基础上的功能集成和过程集成，组建产品开发团队，对产品开发过程进行有效的监控和协调，以及各单元之间信息的及时交流与反馈。PDM的上述特点实际上已经构建了一个满足并行工程各单元信息交流需求的协作环境。

PDM的核心思想是设计数据的有序、设计过程的优化和资源的共享。PDM技术的发展可以分为以下三个阶段：配合CAD工具的PDM系统、专业PDM产品和PDM的标准化阶段。目前国内外已开发有许多PDM软件，如SDRC公司的Metaphase、EDS公司的IMAN、PTC公司的Windchill、IBM公司的Product Manager、开目公司的开目PDM等，它们基本上代表了国内外在PDM技术上的最高水平。当前PDM产品大多采用分布式的客户机/服务器（Client/Server）结构，服务器端负责公共数据的存储、多用户的同步等功能，客户端主要负责与用户的交互、客户私有数据的管理等。

CAPP系统与PDM系统的集成主要体现在数据集成、功能集成（主要包括项目管理、流程管理、版本管理、权限管理等的集成）和过程集成上，解决系统之间的信息共享、交流与传递，以有效地实现产品的数据管理。CAPP从PDM中获取CAD三个主要方面的数据：①产品设计信息。它是指CAPP能够从PDM中获取产品设计属性信息，如零件名称、代号、材料等；②产品图形信息。它是指CAPP能够通过PDM获取产品当前版本的图形信息；③产品结构信息。它是指CAPP能从PDM中获取产品结构树信息，并对该信息进行处理，生成相应的产品工艺树。而CAPP最终生成的产品工艺文件和产品工艺结构树信息存储在PDM共享数据库中，CAM等应用系统直接从PDM共享数据库中获取所需工艺信息，从而有效地实现企业产品信息集成。CAPP与PDM集成的方式有中间接口式、封装组件式、一体化集成等多种方式。

CAPP与PDM之间除了文档交流，还要从PDM系统中获取设备资源信息、原材料信息等，而CAPP产生的工艺信息也需要分成基本单元存放于工艺信息库中，所以CAPP与PDM之间的集成需要接口交换。

工艺设计在相应节点进行，由PDM系统激活CAPP软件，产生的数据文件也“挂”在结构树的相应节点上，通过结构树，可直接共享CAD产生的设计图样、设计BOM等信息。在设计过程中，结构树、图样、工艺文件、计算书、说明书等电子文档全部存储在服务器中，并与结构树上有关节点相关联。PDM系统应具备功能强大的分类查询功能，提供产品结构树多视图管理，如设计视图、工艺视图、标准件视图、借用件视图、按专业组显示、按设计人员显示等，不同的文档、不同状态的文档用不同的图标、不同的颜色表示。按节点显示图示化进度信息，能提示脱期预警信息。

图样设计完成后，由设计BOM模块在相应节点自动生成零件清单、组件清单、总清单等，加工工艺卡片编制结束后，由工艺BOM模块在相应节点自动生成材料定额、工装一览表、各类明细表等。通过节点，可以方便地找到与该节点有关的所有信息。系统中预先建立标准件库、材料供应目录，提供方便快速的在线查询、调用功能、借用设计功能。

设计、工艺完成后，将产生一棵完整的结构树，在树上层次分明地存储一项工程或产品的所有设计图样、工艺卡片、设计清单、工艺清单，甚至可以包括计算书、说明书等产品技术资料，同时提供丰富的分类查询统计功能，技术信息可以方便地流转到下道工序。完工的节点数据提交档案部门管理，档案部门进行归档登记，并将节点数据复制到归档介质（如光盘），实现产品技术文档的电子化归档。原有的CAD、CAPP文档应用BOM展开功能，自动进入PDM系统，由PDM系统根据BOM信息生成产品结构树。

应用PDM系统集成CAD/CAPP，可以提高CAD/CAPP应用水平和应用效益，逐步实现技术部门信息化，为企业信息化提供源头信息。同时也必须清晰地认识到，PDM系统的实施也存在很大的难度，必须慎重对待。对于CAD应用比较深入，应用水平较高的企业，对于已经实施或正准备实施CAPP系统的企业，可以考虑实施PDM系统，提高系统集成水平，稳步推进企业信息化建设。如图7-11所示是一个基于PDM的网络化CAPP体系结构。

图7-11　一个基于PDM的网络化CAPP体系结构

CAPP系统的集成价值分析

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