山推工程機(jī)械股份有限公司 程冠艷 樊慶琢 王領(lǐng)

隨著CIMS、PDM、ERP等技術(shù)的發(fā)展，通過建立單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品在全生命周期中的數(shù)據(jù)和過程集成，成為企業(yè)信息化建設(shè)的趨勢(shì)。這就要求產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)和管理系統(tǒng)首先應(yīng)該是一個(gè)以產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)為中心，集工藝過程設(shè)計(jì)、工藝信息管理為一體的交互式計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)和開發(fā)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)和管理的自動(dòng)化、信息化。在此基礎(chǔ)上，工藝系統(tǒng)還應(yīng)該實(shí)現(xiàn)與設(shè)計(jì)系統(tǒng)、制造系統(tǒng)的全面集成。

一、Windchill MPMLink簡(jiǎn)介

Windchill是美國參數(shù)技術(shù)公司（PTC）推出的一款產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)（PDS）產(chǎn)品，用來管理產(chǎn)品和工序的整個(gè)生命周期，包括PDMLink和MPMLink等應(yīng)用模塊。

PDMLink是一個(gè)功能完善的基于Web的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理平臺(tái)。該系統(tǒng)基于Java技術(shù)，以授權(quán)控制為基礎(chǔ)，為企業(yè)用戶提供了一個(gè)動(dòng)態(tài)的協(xié)作環(huán)境。它可以管理從概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)到生產(chǎn)制造各個(gè)階段產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)。采用了先進(jìn)的B/S（Browser/Server）3層體系結(jié)構(gòu)，即客戶端/應(yīng)用服務(wù)器/數(shù)據(jù)庫。

MPMLink是Windchill中用于制造數(shù)據(jù)管理的設(shè)計(jì)環(huán)境，是定義和管理用于制造部件、裝配最終產(chǎn)品和執(zhí)行檢查的制造過程。在產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)中，MPM過程是連接產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品執(zhí)行（從生產(chǎn)計(jì)劃到資源和庫存）的橋梁。由制造產(chǎn)品結(jié)構(gòu)瀏覽器、制造資源瀏覽器、制造標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器、工藝計(jì)劃瀏覽器、制造甘特瀏覽器組成。

二、推土機(jī)工藝管理現(xiàn)狀

推土機(jī)的生產(chǎn)形式為離散型制造，具有產(chǎn)品種類繁多、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜、生產(chǎn)數(shù)據(jù)量大和過程控制困難等特點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的CAPP技術(shù)構(gòu)建工藝系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足日新月異的要求。對(duì)設(shè)計(jì)、工藝和制造之間數(shù)據(jù)集成性要求較高，迫切需要從數(shù)據(jù)管理和集成的角度來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的制造工藝系統(tǒng)。

經(jīng)過Windchill PDM項(xiàng)目的實(shí)施，將推土機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程管理（EBOM）和制造裝配過程管理（MBOM）均在PDMLink中進(jìn)行，工藝過程設(shè)計(jì)仍在XTCAPP中進(jìn)行編輯。這樣研發(fā)制造和工藝設(shè)計(jì)在兩個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行，系統(tǒng)之間存在信息斷點(diǎn)，系統(tǒng)的兼容性和數(shù)據(jù)交換機(jī)制影響工作效率和準(zhǔn)確性，形成信息孤島。

三、推土機(jī)工藝信化需求

推土機(jī)工藝信息化需要研究利用MPMLink替代現(xiàn)有艾克斯特XTCAPP系統(tǒng)，進(jìn)行工藝過程設(shè)計(jì)和工藝信息管理，提高設(shè)計(jì)、工藝、制造數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性，減少重復(fù)工作。

在系統(tǒng)內(nèi)將工藝、工裝、資源等數(shù)據(jù)化管理，實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)的三維化、無紙化、結(jié)構(gòu)化、流程化；實(shí)現(xiàn)工藝技術(shù)文件的編輯可視化，形成符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的工藝技術(shù)文件，在系統(tǒng)中實(shí)行統(tǒng)一管理。

在系統(tǒng)中進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理，大致分為4類數(shù)據(jù)：工藝支持?jǐn)?shù)據(jù)：工藝過程中定義的工藝資源（刀具、量具、輔具及其它）數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理。

工藝過程數(shù)據(jù)：基于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹，以零件工藝為基本單位進(jìn)行的、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)管理。

工藝文檔：工藝方案、工藝設(shè)計(jì)、工藝驗(yàn)證、工具和設(shè)備的技術(shù)要求（技術(shù)參數(shù)）產(chǎn)生的各類工藝文件。目錄式的文檔操作視圖，簡(jiǎn)單直觀，符合技術(shù)人員使用習(xí)慣。

工作流信息：執(zhí)行與監(jiān)控簽審及變更等工作流所需或所產(chǎn)生的各種信息。

對(duì)工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分類，定義工藝數(shù)據(jù)類、類的屬性和以數(shù)據(jù)屬性表的形式，將關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息保存在PDM數(shù)據(jù)庫中，并能生成各類工藝報(bào)表和工藝資源報(bào)表。

四、推土機(jī)工藝信息化在MPMLink中的實(shí)現(xiàn)

基于推土機(jī)工藝信息化的需求，探索利用MPM系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)功能，運(yùn)用二次開發(fā)，為推土機(jī)量身打造一個(gè)設(shè)計(jì)和工藝一體化工作環(huán)境。

1、創(chuàng)建工藝資源

如圖1所示，在系統(tǒng)中創(chuàng)建資源庫，將諸如標(biāo)準(zhǔn)工序（工步）、設(shè)備、人工、計(jì)劃、工作中心等各種工藝資按文件夾分進(jìn)行分類存儲(chǔ)。

圖1 創(chuàng)建工藝資源

圖2 創(chuàng)建資源分類結(jié)構(gòu)

創(chuàng)建資源分類結(jié)構(gòu)，資源通常與其他資源歸類在某一資源的分級(jí)結(jié)構(gòu)中，一個(gè)工廠（或工作中心）可能有多個(gè)種設(shè)備，按照大類、中類、小類的方法分類。如圖2所示，在MPMLink為各工作中心創(chuàng)建資源分類結(jié)構(gòu)。

為了在工藝計(jì)劃的操作中將這些元素有機(jī)組合在一起以實(shí)現(xiàn)有效的技術(shù)結(jié)果，需要定義資源間的兼容性鏈接，將資源、資源組和功能之間的關(guān)系定義為：可接受、禁止、強(qiáng)制、不建議、首選。

2、創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)工序

如圖3、圖4所示，通過MPMLink制造標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器建立標(biāo)準(zhǔn)工序、標(biāo)準(zhǔn)工步分類管理，為工藝計(jì)劃信息的重用提供了方便。并將這些數(shù)據(jù)作為典型工藝進(jìn)行管理。

圖3 創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)工序

3、創(chuàng)建工藝BOM（Process BOM,PBOM）

設(shè)計(jì)BOM（又稱EBOM），是設(shè)計(jì)人員根據(jù)客戶需求或設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)而形成的，反映產(chǎn)品的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)屬性。零部件的“視圖”屬性標(biāo)記為“設(shè)計(jì)視圖（Design）”簡(jiǎn)稱D視圖。

工藝BOM（又稱PBOM），PBOM是由工藝工程師將EBOM或MBOM通過轉(zhuǎn)視圖生成，再根據(jù)產(chǎn)品的裝配和制造需求進(jìn)行重構(gòu)，“視圖”屬性標(biāo)記為“工藝視圖（Process）”簡(jiǎn)稱P視圖。

如圖5所示創(chuàng)建PBOM，PBOM創(chuàng)建完成。如圖6所示，再根據(jù)關(guān)聯(lián)部件的屬性，創(chuàng)建“視圖”屬性標(biāo)記為“工藝視圖（Process）”的工藝計(jì)劃與PBOM部件相關(guān)聯(lián)。創(chuàng)建工序，為工序進(jìn)行“部件分配”“資源分配”。在各工序結(jié)點(diǎn)創(chuàng)建工步（子工序），添加工步資源，編輯工步內(nèi)容、定義工藝參數(shù)、編輯工藝附圖。這樣基于MBOM的結(jié)構(gòu)化工藝設(shè)計(jì)完成。

圖5 創(chuàng)建 PBOM

圖6 創(chuàng)建工藝計(jì)劃

4、制定工藝模板

基于一個(gè)輕量化的表格組件，該組件與Windchill嵌入式集成。通過集成開發(fā)工作，實(shí)現(xiàn)自定義模版，自定義數(shù)據(jù)字段映射、解決工藝信息的自動(dòng)提取、支持電子簽審、瀏覽及文件升版的數(shù)據(jù)重用，從而在Windchill系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)工藝文件的創(chuàng)建與高效管理。

采用類似于Word的表格拆分、合并方式，自定義諸如機(jī)加、熱處理、沖壓、焊接等各種工藝文件格式。

如圖7所示，在MPMLink中存儲(chǔ)的結(jié)構(gòu)化工藝數(shù)據(jù)，通過報(bào)表輸出在各工序結(jié)點(diǎn)生成各類工藝卡片，文件檢入系統(tǒng)時(shí)自動(dòng)與所屬節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)，根據(jù)工序自動(dòng)調(diào)用各自專業(yè)模板，生成符合標(biāo)準(zhǔn)的工藝文件。工藝文件的審簽和變更控制與部件、工藝路線的審簽和變更保持一致。

圖7 工藝文件

5、定制流程

如圖8所示，根據(jù)業(yè)務(wù)需要對(duì)存儲(chǔ)在系統(tǒng)中的工藝數(shù)據(jù)制定流程，通過工裝、PBOM、工藝文件的變更、簽審、廢棄等流程控制變更過程和數(shù)據(jù)的有效性。

圖8 工作流

五、結(jié)語

分析推土機(jī)制造工藝的現(xiàn)狀及管理需求，研究如何在新興的制造過程管理工具Windchill MPMLink軟件中的實(shí)現(xiàn)，建立了基于設(shè)計(jì)、工藝、制造一體化的統(tǒng)一的管理平臺(tái)，解決了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)、工藝與制造中存在的信息孤島問題。實(shí)現(xiàn)以零件為核心、以BOM為主線，將設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、更改信息等數(shù)據(jù)與零件信息進(jìn)行有效管理，具有非常重要的意義。