产品工艺信息的集成与应用

RESEARCH学术论文产品工艺信息的集成与应用*Integration and Application of Product Process Information西北工业大学机电工程学院黄利江张振明田锡天杨海成[摘要]通过分析产品工艺信息组成特点,采用来实现多个系统间的信息沟通。而在实际应用中,由于面向对象的方法建立产品的工艺信息模型,并通过构系统的多样性和复杂性,获得的成果往往都是有限的建对象与多个应用系统的数据信息间的映射关系表。从而限制了对整个企业设计制造过程信息化的有效推并在此基础上,提出了一种格式化的工艺信息查询语动。言— -CAPPSQL,来实现直接通过工艺信息模型的对本文首先描述了产品工艺信息模型以及工艺信息象以及相应的对象映射关系来提取需要的工艺信息的对象与多个应用系统的数据信息间的映射关系表;并访问机制。提出了一种格式化的工艺信息查询语言一CAPP关键词:产品工艺信息 CAPPSQL系统集成SQL,来实现直接通过工艺信息模型的对象与相应的[ ABSTRACT] By analyzing the constitution对象映射关系来提取需要的工艺信息的访问机制后,描述了基于这一方法建立的两个工艺信息集成系uct process information model is built by using object统的实例。-oriented method, the mapping table between object and1工艺信息的组成data object in multi-database application system is alsobuilt. Based on this, a format product process informa工艺信息是产品工程信息的重要组成部分,是实tion inquiry language- CAPPSQL is proposed, by which施生产计划和产品制造的重要依据,是产品质量的重the visiting mechanism can be realized for obtain-ing要保障process information directly by the object of process in一般而言,产品的设计、制造计算机辅助系统都涉formation and related object mapping及很多工艺信息和数据,这些信息常以工艺文档形式Keywords:: Product process information CAPP-表现出来,其文档种类包括产品信息、指令性工艺文sQL System integration件、生产性工艺文件、管理性工艺文件、基础性工艺文件及其他工艺文件。这些信息常常以分布式的方式存近年来,随着制造业信息化工作全面和深入开展,储在各个数据库中。多种面向设计和制造过程以及管理等方面的信息化系工艺信息中的数据类型格式主要有3种:结构化统都得到了普及和应用。但是,由于这些系统的多样性数据、半结构化数据和非结构化数据和各自的独立性,如何能够顺利地实现面向设计、制造(1)结构化数据。结构化数据是指可以采用属性、过程诸系统方案的集成化,以及知识和信息应用的一信息实体及其关系准确描述的相关工艺信息,这些信体化,一直是研究的热点和难点问题息由数字、字符、文字组成,如工序、工步、设备、产品产品的工艺信息是沟通产品设计和生产制造过程工艺装备、材料等。工艺设计与管理的基本信息主要由的桥梁是实现这些应用系统集成的关键一环。目前,结构化的数据来表示,同时工艺决策的推理、工艺知识从各个企业总体的应用情况来看,几乎都没有解决好的挖掘、工艺数据的集成等也主要由结构化数据来实产品工艺信息的集成化、一体化管理问题。如果企业采现,结构化数据是工艺信息的主体内容。用了由不同开发商提供的设计、制造过程信息化系统,(2)非结构化数据。非结构化数据是指不包含任何如CAPP、PDM、CAD、 CAM. ERP、MES等,一般情况下独立的结构化数据,总是以整体出现,并且必须由一个都采用专用开发、专用定制的办法,以数据交换的方式专门志理的工艺信息,这些信息中国煤化成,并由专门的软件*国家863MIS主题(2003AA411041)资助项目。对此CNMHG信息包括图形、图像2008年第2期航空制造技术75学术论文g∈表格、声音、动画等。CAPP数据库3)半结构化数据。半结构化数据是指介工艺信息模型于结构化数据和非结构化数据之间的工艺信产品表][毛坯表][量具表产品产品代号材料排号量具代号息数据类型,由较为简单的非结构化数据和一品名称‖材料规格|量具名称定的结构化数据所组成或者是由多个结构化件初[步表[刀具表映机加工毛组数据以较为特殊的形式组合而成,如尺寸公件代号「工步号具代号差、形位公差、工艺流程图节点、圈红记录、电F件名称工步名称具名称L加工序机闲子手册、工艺布置图等工艺信息。工艺表工序表机床表具2工艺信息模型及其访问机制艺代号「工序号机床代号车间‖序名称机床名称具只有按一定的结构和形式构建的产品工艺信息才能方便地解释和读取,工艺信息的组图2映射示例织形式是通过面向对象的分析方法建立工艺Fig. 2 An example of mapping信息模型。以该模型作为与数据库之间的映射关系的基础,把工艺信息按结构化信息、非结构化信息和半结构化信息存储于产品的设计、制造辅助系统的数据库中3 CAPPSQL语言与产品工艺信息访问机制首先,通过面向对象的方法建立的工艺信息模通过产品工艺信息模型以及对象-同义数据信息型把工艺信息表示成为一系列的对象,如产品、零映射方法,使得以一种黑箱封装的模式访问以及交换件、工艺基本信息、工序、工步、工艺文件、材料、毛坯、各个系统中的产品工艺信息成为了可能。我们采用的设备、工艺装备、切削参数等,并确定这些对象类之间做法,是在工艺信息模型的基础上建立一套直接通过的关系映射。其次,再通过建立映射关系表,建立产品工艺信息模型的对象和相应的对象映射关系来提取需工艺信息模型中每个对象与数据库对象(元素)之间的要的工艺信息的访问机制。这一方法的基础是一种集映射关系和多个系统的应用数据库中同义元素间的一成化的工艺信息查询语言— CAPPSQL。致性关系。如此,就可以建立贯通工艺信息对象和存储CAPPSQL是在工艺信息模型的基础上,用类似于各个数据库中的大量产品工艺数据(信息),从而为SQL语言中的 SELECT查询语句格式的一种工艺信息多系统间工艺信息的有效沟通提供了条件。图1所示查询语言,由查询关键字、查询列表、工艺类型、查询条为从工艺信息到应用系统的数据库中信息对象间的映件、排序条件、需要统计叠加的条件、统计项和统计方射机制。图2显示了一个工艺信息模型以及信息对象式等部分组成,形式如:与CAPP数据库的映射。SELECT<查询列表>FROM<工艺类型> Where<查询条件> ORDER BY<排序条件>F<需要统计叠加的工艺信息模型条件>SUM<统计项>USE<统计方式>。其中,关键字有: SELECT,FROM, WHERE,OR工艺信息对象DER BY,I,EISE,SUM;[产品零件][工艺][工序][工步]、[工艺文件]等。映射关系表查询列表。查询列表由查询项组成,查询项是需要查询的数据项,也是要输出的数据项。查询项由大类子类和属性信息组成。大类信息有[产品]零件]工应用数据库应用数据库|应用数据库应用数据库艺]工序[工步工艺文件]六大类;子类为工艺]、的子对,后是需要查询的属性,图1映射机制中国煤化工含大类信息,如[产品Fig 1 Mapping mechanismPROYHE,,,工艺. BLANK BLANK76航空制造技术·2008年第2期学术论文TYPE[工艺]#SAVA=Y’,[工序] OPER NAME,[工以下是 CAPPSQL的完成查询语句:步] TOOL TOOL NAME等1)统计产品AR32下的关键工序工艺类型。当前CAPP系统中存在的工艺类型,如SELECT[零件] PART NO,[零件 PART NAME,“机加工艺设计”、“装配工艺设计”等。当只对零件]和[工艺] .SHOP,[工序 OPER NO,[工序] PER NAME[产品]查询时,工艺类型为“产品结构”。FROM机加工艺设计 WHERE[产品] PROD NO查询条件。由谓词和逻辑运算符组成。逻辑运算符ARJ32’AND[工序 OPER TYPE=关键’ ORDER有:AND;谓词有:=、><>=、<=、<=, BETWEEN谓BY[零件 PART NO词、IN谓词、LKE谓词。查询条件中,条件的左项为查(2)列出产品ARJ32的零件AAA下有效定版工询项,右项为确定值,不允许出现右边也是查询项的情艺的所有信息况SELECT[工艺]#ALL,[工艺文件] PLANFILE(C排序条件。 ORDER BY子句提供了要排序的项目TEMP)FROM机加工艺设计 WHERE产品] PROD NO清单及其排序顺序:递增顺序(ASC,默认)或是递减顺=ARJ32'AND[零件 J PART_NO=AAA'AND[艺]序(DESC)。排序项必须存在于查询列表中。#SAⅤAL=Y’AND[工艺]#ISⅤERN=Y'。需要统计叠加的条件。用 IF SAME+查询数据项的基于这一语言模式,建立了一种产品工艺信息的方式,如果查询项有多个用逗号隔开,如 IF SAME[零访问机制,如图3所示。通过这一机制,各系统都可以件] PART NO,[工序] TOOLTOOL NO以一种黑箱封装的模式访问和交换各个系统中的产品统计项和统计方式。统计项是查询列表中的某一工艺信息,而无须过多涉及各个数据库的详细结构,从查询项,累加方式用谓词USE,统计项必须存在于查询而大大提高了效率。列表中累加方式有:A(分隔符):连接方式,以()中的分4应用系统实例隔符做分隔追加到上一值;B:数值累加;C:时间累加,下面是2个利用 CAPPSQL查询机制构建的工艺例如,SUM[工序] OPER NO USE A(“,")。信息集成系统的实例4,1工艺信息查询系统CAPPSQL语句在基于Web的工艺信息查询系统中,用户在客户端浏览器上选择查询项、查询条件等信息,形成输人检查模块CAPPSQL査询语句,提交到Web服务端,服务端调用工艺信息CAPP服务进行查询,并形成XML文件格式的工艺信查询语言解释器模型库息,Web服务端把XML文件转化为显示格式的HIML文件回送到客户端浏览器上,用户就查询出了所需要标准SQL语句CAM/PDM/的工艺信息,系统原理如图4所示。在系统中Web服ERP/MES务端没有直接通过 ODBC/JDBC来进行CAPP数据库备匚做率艺等系统查询,而是利用CAPP服务直接完成查询,降低了应用系统的设计难度,减少了系统开发量,并保证了准确性工艺信息形成 CAPPSQL传递 CAPPSQL工艺信息输出模块客户端语句语句浏览器转化并回送用于服务端}生成xM[服务得到工艺信息显示的HTML文件XML文件图4应用 CAPPSQL的工艺信息图3基于 CAPPSQL的产品信息访问机制木治乱盾田图中国煤化工Fig 3 CAPPSQL-based product information-ocess informationvisiting mechanismC N MHGCAPPSQL2008年第2期航空制造技术77学术论文R∈ sEarCh在以PDM为平台的 CAPP/PDM/ERP集成系统4纺殄和可靠性。(上接第74页」4.2 CAPP/PDM/ERP集成系统中,利用 CAPPSQL查询系统完成了工艺信息的集成。面对外部环境的复杂多变性和组织业务目标的多系统集成如图5所示。元性,企业采用单一的方法既无法达到多维绩效的要求,也无法覆盖更全面的业务范围。然而采用多重举措CAPPPER和方法,其结果不是管理资源的重复使用,就是方法之间应用的冲突。基于流程使各种方法按照应有的逻辑PDM在PDM支持下形成结合,就会产生协调效应,为管理协同提供了对准主CAPPSQL,并传到CAPP中线,从而使管理变革具有高的ROM流程架起了战略从构想到实现之间的桥梁作用,CAPP查询系统查询出工艺信息,回传XML即从组织价值到流程价值,从流程价值到客户价值,从客户价值到财务价值乃至战略与愿景之间的价值逻辑图5应用 CAPPSQL的 CAPP/PDM/ERP集成关系。基于流程则为战略综合提供了对准线,从而使综Fig 5 CAPP/PDM/ERP integration合管理变革具有高的ROM。using CAPPSQL将管理协同与战略综合集成起来,就构成了基于流程协同与综合的框架体系,从而为应对复杂性(对象)、5结束语快速变化(环境)和整体性(绩效)提供了有效的手段。以面向对象的模式建立产品的工艺信息模型,并参考文献通过对象关系(含义)的映射表为实现对多系统中产品[1] Sharp Alec, McDermott Patrick. Workflow modeling工艺信息一致性访问提供基础。建立 CAPPSQL查询 tools for process improvement and application development.Nor语言规范和基于 CAPPSQL语言的工艺信息访问机制, wood of USA: Artech House,,hne,200能够以一种黑箱封装的模式访问,并交换各个系统中[2 Harrington H J, Esseling Eeik K C, van Nimwegen H的产品工艺信息。以这一方法为基础的工艺信息集成 Business process improvement workbook: documentation, analysis框架是实现CAPP、CAM、 PDM ERP和MS等系统紧 design and management of business process improvement. New密、快捷集成的一种有效方案,成果相当明显,大大地York McGraw-Hill Companies, Inc, 1997.[3] Michael Hammer, Stanton S A. The reengineering revo-提高了企业的设计、制造辅助系统间信息交换的效率, lution. New York: Harper-Collins Publishers,lmc,19推动了企业制造流程信息化的进步。[4] Kaplan R S, Norton D P. The balanced scorecard参考文献Boston: Harvard Business school Press, 1996[5 Porter M E, What is strategy? Harvard Business ReviewI]王细洋,计算机辅助零件工艺过程设计原理.北京:航1996(6)空工业出版社,2004[6 Anupindi Ravi, Chopra Sunil, Deshmukh S D, et al. ie[2] Zhang S, Shen W, Ghenniwa H. A review of inteme业流程管理梅绍祖蒋梨利,译.北京:清华大学出版社,2003based product information sharing and visualization. Computers in[7 Kaplan R S, Norton D P. Strategy maps: converting inIndustry,2004,54:1-15tangible into tangible outcomes. USA: Harvard Business School3]贾晓亮,张振明,基于 CAPPFramework的工艺信息系Publishing Corporation, 2004统机械设计与制造,20004):11-138]布赖恩L乔伊纳.第四代管理:全新的经营观念.王]桓永兴.敏捷企业智能工艺信息系统关键技术研究:阳,译.北京:中信出版社,20[D西安:西北工业大学,2002φ泰平T,路易斯特T,舒克T.价值流管理张群韩良5]倪颖杰,许建新,司书宾,等基于PDM的企业工艺信智,译大连:东北财经出版社,2005息集成系统航空制造技术,2002(5):45-46,65中国煤化工幸战略北京:经济管理出责编哌智依然)版社CNMHG(责缩立十)78航空制造技术·2008年第2期