中國(guó)的大型制造企業(yè)中選用開目CAPP的企業(yè)很多，這些大型制造業(yè)企業(yè)在實(shí)施工藝管理系統(tǒng)時(shí)，會(huì)遇到企業(yè)的生產(chǎn)基地和研發(fā)中心分布在不同的地域，而距離可能上千公里，為了快速響應(yīng)生產(chǎn)，企業(yè)還會(huì)根據(jù)生產(chǎn)需要將冷工藝設(shè)計(jì)室、熱工藝設(shè)計(jì)室、焊接工藝設(shè)計(jì)室分放在不同的地區(qū)，在一些生產(chǎn)車間還配置了相應(yīng)的工藝員，而很多工藝的編輯又需要多個(gè)工藝員共同來(lái)完成，為此我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)跨區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)集成工藝管理系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見圖1，它將各地、各部門的工藝文檔進(jìn)行統(tǒng)一的管理，各地、各部門的工藝設(shè)計(jì)人員及工藝管理人員在統(tǒng)一的平臺(tái)上工作，相關(guān)的人員都能及時(shí)了解其人員的工作進(jìn)度，并能實(shí)時(shí)查看完成的工藝內(nèi)容，通過(guò)工作區(qū)管理模式，使相關(guān)工作人員能實(shí)時(shí)異地協(xié)同工作，大大的提高了工藝的編輯效率和工藝的設(shè)計(jì)質(zhì)量，通過(guò)消息機(jī)制，使生產(chǎn)車間能實(shí)時(shí)知道工藝的更改情況，并及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)過(guò)程，以保證產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。
本系統(tǒng)中產(chǎn)品的零部件結(jié)構(gòu)信息來(lái)源于PDM的產(chǎn)品明細(xì)，這些數(shù)據(jù)是通過(guò)后臺(tái)接口自動(dòng)獲取，能實(shí)時(shí)與已審核完畢的產(chǎn)品明細(xì)數(shù)據(jù)保持一致。工藝設(shè)計(jì)以結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)形式存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)集成平臺(tái)提供的標(biāo)準(zhǔn)接口，企業(yè)的其它軟件系統(tǒng)（ERP、物流系統(tǒng)、生產(chǎn)作業(yè)系統(tǒng)等）可以無(wú)障礙獲取工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，從而能使先進(jìn)的生產(chǎn)車間實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化生產(chǎn)。
本系統(tǒng)不僅能管理工藝文檔，還能管理WORD格式的技術(shù)文檔、DWG格式的設(shè)計(jì)文檔等各類型的文件，為了保證工藝數(shù)據(jù)的可控性和安全性，系統(tǒng)提供了一套完整的安全管理機(jī)制。用靜態(tài)授權(quán)對(duì)需要保密的文檔進(jìn)行嚴(yán)格的操作控制；用動(dòng)態(tài)授權(quán)來(lái)控制文檔在流程中工藝員的操作權(quán)限；用版本管理和操作日志，保證文檔數(shù)據(jù)和文檔操作的可追溯性。
圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
1 系統(tǒng)體系架構(gòu)
為了有效的存取工藝數(shù)據(jù)，采用了柔性數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)連接技術(shù)，工藝編輯及工藝管理都是通數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的，較好地屏蔽數(shù)據(jù)庫(kù)類型的差異, 使軟件的底層數(shù)據(jù)訪問(wèn)與上層業(yè)務(wù)有效分離，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問(wèn)的高效和優(yōu)化，使用數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)存對(duì)象技術(shù),充分利用客戶端硬件性能,使數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)的查詢、更新等操作在客戶端內(nèi)存中進(jìn)行,降低了后端服務(wù)的負(fù)載,實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)的快速訪問(wèn).從而使異地協(xié)同工藝編輯可以實(shí)時(shí)展開。系統(tǒng)的體系架構(gòu)見圖2。
圖2 體系架構(gòu)圖
在一個(gè)協(xié)同的設(shè)計(jì)環(huán)境中，需要解決系統(tǒng)中的工作沖突和數(shù)據(jù)沖突問(wèn)題，這就要處理好數(shù)據(jù)管理、工作流的管理，以及協(xié)作方的組織與管理等。建立文檔和版本的主鍵索引，利用數(shù)據(jù)平臺(tái)的快速存儲(chǔ)機(jī)制，解決數(shù)據(jù)沖突；根據(jù)企業(yè)的工作模式，對(duì)各類工藝文檔定制柔性的操作流程，并利用動(dòng)態(tài)權(quán)限管理機(jī)制，解決操作沖突；用戶進(jìn)入系統(tǒng)后，在數(shù)據(jù)庫(kù)后臺(tái)進(jìn)行登記，防止同一用戶多次登陸，造成控制混亂；建立本地工藝數(shù)據(jù)應(yīng)急存儲(chǔ)機(jī)制，防止因網(wǎng)絡(luò)故障造成工藝員當(dāng)前編輯的工藝數(shù)據(jù)丟失。
企業(yè)有很多工藝數(shù)據(jù)是保密的，如果不加以控制，將會(huì)給企業(yè)帶來(lái)巨大的損失，所以建立了權(quán)限和日志管理機(jī)制。權(quán)限控制是一把雙刃劍，控制太嚴(yán)會(huì)造成工作不便，控制太松數(shù)據(jù)又不安全，所以根據(jù)工藝文檔的重要程度進(jìn)行分級(jí)管理，對(duì)一般性工藝文檔少加控制或者不控制，對(duì)重要的工藝文檔進(jìn)行嚴(yán)格管理，這樣既保證了工藝設(shè)計(jì)的方便性，又保證了工藝數(shù)據(jù)的安全性。對(duì)文檔的各種操作都進(jìn)行日志記錄，便于系統(tǒng)監(jiān)控和追查，另外采用密碼定期更改機(jī)制，防止用戶密碼外泄。
為了便于系統(tǒng)的管理，將工藝設(shè)計(jì)的主模塊（工藝數(shù)據(jù)編輯）和輔助工具分離，系統(tǒng)管理主要用于主模塊，輔助模塊可以獨(dú)立運(yùn)行，主模塊通過(guò)接口可直接取得輔助工具生成的工藝數(shù)據(jù)，這樣既簡(jiǎn)化了工藝設(shè)計(jì)的管理，又豐富了工藝設(shè)計(jì)的手段。
2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1 工藝數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
為了便于工藝數(shù)據(jù)的存取，以及與其它系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成，基于虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言，將工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理。首先按工藝規(guī)程類型在系統(tǒng)中建立工藝對(duì)象類，并設(shè)置相應(yīng)的對(duì)象屬性。再根據(jù)每一種工藝規(guī)程的數(shù)據(jù)特征，建立統(tǒng)一的工藝結(jié)構(gòu)模板，這些模板可以根據(jù)企業(yè)的工藝發(fā)展進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)ISO9001要求，文檔必須有具有可追溯性，所以采用版本管理機(jī)制，工藝員在統(tǒng)一的模板中進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)按工藝文檔的版本ID（數(shù)據(jù)庫(kù)后臺(tái)記錄號(hào)）進(jìn)行有序的工藝存儲(chǔ)。獲取工藝數(shù)據(jù)也是以工藝文檔的版本ID為主線從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取，數(shù)據(jù)的存取使用的是數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)的內(nèi)存對(duì)象技術(shù)。
2.2 工藝數(shù)據(jù)管理
用產(chǎn)品的工藝結(jié)構(gòu)來(lái)組織和管理工藝文檔，工藝文檔分別與相對(duì)應(yīng)的零部件進(jìn)行關(guān)聯(lián)，工藝結(jié)構(gòu)來(lái)自產(chǎn)品的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。采用觸發(fā)機(jī)制，當(dāng)PDM的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，在工藝系統(tǒng)中自動(dòng)生成工藝結(jié)構(gòu)，當(dāng)PDM的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)發(fā)生變化（零部件屬性更改、零部件增加、零部件刪除）后，工藝結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)也隨之做相應(yīng)的修改，工藝結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)也可以根據(jù)需要手工進(jìn)行修改（有權(quán)限控制）。
工藝員新建工藝文檔時(shí)，首先要找到相應(yīng)的零部件，而企業(yè)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)是非常大的，且又是遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)操作，所以客服端不宜加載所有的產(chǎn)品工藝結(jié)構(gòu)，而是采用分步式加載方式，只加載當(dāng)前用戶所需的產(chǎn)品工藝結(jié)構(gòu)及其零部件列表。在工藝編輯時(shí)，將零部件的設(shè)計(jì)信息自動(dòng)傳到工藝文檔中，既避免工藝員的重復(fù)勞動(dòng)，又提高了工藝文檔中零部件信息的準(zhǔn)確性。
2.3 協(xié)同工作方式
當(dāng)工藝的管理結(jié)構(gòu)確定后，就要建一個(gè)協(xié)同工作環(huán)境，通過(guò)對(duì)企業(yè)工藝編輯業(yè)務(wù)的分析，相關(guān)的工藝員以產(chǎn)品為單位，將經(jīng)過(guò)相同工藝路線的一組零部件匯集在一起，然后共同完成這些零部件的工藝設(shè)計(jì)任務(wù)，為此給系統(tǒng)設(shè)計(jì)了工作區(qū)模式，工作區(qū)的結(jié)構(gòu)見圖3，類設(shè)計(jì)見圖4。
工藝員要編輯工藝時(shí)，按產(chǎn)品和工藝類型創(chuàng)建個(gè)人工作區(qū)，系統(tǒng)根據(jù)工藝路線將需要做工藝規(guī)程的零部件明細(xì)加載到工作區(qū)，由于一份工藝是需要多人來(lái)共同完成，工藝員將他創(chuàng)建的個(gè)人工藝區(qū)發(fā)送給其它人員，并授予相應(yīng)的權(quán)限。系統(tǒng)還支持其格式的文檔，如WORD編輯的技術(shù)要求、AUTOCAD繪制的設(shè)計(jì)圖紙等，各類文檔根據(jù)權(quán)限的設(shè)置來(lái)控制工藝員的操作。工藝文檔、技術(shù)要求文檔及設(shè)計(jì)文檔都放在相應(yīng)的零部件節(jié)點(diǎn)下，供相關(guān)人員參考或?qū)徍恕２煌赜虻墓に噯T可及時(shí)查看到其它人員的工作進(jìn)度及完成的工作內(nèi)容，這樣多人就可以使用同一個(gè)工作區(qū)通過(guò)異地協(xié)同來(lái)完成工藝編輯任務(wù)，工藝主管也可以遠(yuǎn)程瀏覽及審批工藝文檔。
圖3 工作區(qū)結(jié)構(gòu)
圖4 工作區(qū)類結(jié)構(gòu)
2.4 工藝流程管理
工作流管理（Workflow Management，WFM）是在工作任務(wù)相互銜接、自動(dòng)進(jìn)行，所有的過(guò)程處于受控狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制自動(dòng)化的系統(tǒng)，它定義了開發(fā)流程與流程監(jiān)控，主要內(nèi)容為業(yè)務(wù)流程建模及運(yùn)行控制。
分析企業(yè)工藝編輯過(guò)程，不同的工藝文檔類型在編輯過(guò)程經(jīng)過(guò)的階段不一定相同，既使同一種工藝文檔類型在新建、版本修改、臨時(shí)處理時(shí)經(jīng)過(guò)的階段也可能不同，所以要建一個(gè)柔性工作流的模板，企業(yè)根據(jù)每一個(gè)工藝文檔類型的特點(diǎn)來(lái)配置它的流程，流程經(jīng)過(guò)的階段可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)定，工作流程見圖5，虛框中的流程步驟系統(tǒng)管理員是可以設(shè)置的，在工藝文檔的編制過(guò)程中，工藝員可以根據(jù)情況進(jìn)行選擇性的跳轉(zhuǎn)。
圖5 工藝編輯流程圖
2.5 靜態(tài)與動(dòng)態(tài)相結(jié)合的權(quán)限管理
由于企業(yè)各部門在同一個(gè)平臺(tái)中協(xié)同工作，就要對(duì)文檔的操作進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制，另外有些文檔是相對(duì)保密的，只能針對(duì)特定的人給予特定的權(quán)限（編輯、瀏覽、打印）。本系統(tǒng)以工藝規(guī)程類型為基準(zhǔn)，按工藝的重要性分為受控工藝規(guī)程和非受控工藝規(guī)程，對(duì)于非受控工藝規(guī)程只采用動(dòng)態(tài)權(quán)限進(jìn)行控制，當(dāng)工藝員的權(quán)限和文檔所處的階段相一致時(shí)，工藝員才能對(duì)文檔作相應(yīng)的操作。對(duì)于受控工藝規(guī)程，采用靜態(tài)權(quán)限和動(dòng)態(tài)權(quán)限相接合的方式進(jìn)行文檔操作控制，靜態(tài)權(quán)限高于動(dòng)態(tài)權(quán)限，如工藝員對(duì)某一工藝文檔沒(méi)有瀏覽權(quán)，那他就不能對(duì)此工藝做任何操作。
企業(yè)的管理是復(fù)雜多變的，如某一個(gè)工藝員對(duì)于某一種工藝類型沒(méi)有操作權(quán)限，但有時(shí)要又要臨時(shí)使用此類工藝規(guī)程的一些文檔，權(quán)限的管理就要靈活，因此在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了一個(gè)文檔授權(quán)功能，使管理人員可以通過(guò)文檔授權(quán)功能將相應(yīng)文檔的操作權(quán)以時(shí)間限制的方式授給此工藝員，超過(guò)了設(shè)定的時(shí)間范圍，系統(tǒng)會(huì)讓工藝員對(duì)相應(yīng)文檔的操作權(quán)限自動(dòng)失效。
2.6 文檔的版本及有效性管理
在工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中，工藝文檔的修改是不可避免的，為了保證工藝數(shù)據(jù)的可追溯性，系統(tǒng)采用版本管理方式，工藝文檔的一個(gè)版本發(fā)布后，不允許任何人再對(duì)它進(jìn)行編輯處理，要修改工藝內(nèi)容只能在原有版本的基礎(chǔ)上創(chuàng)建新的版本，當(dāng)文檔新的版本發(fā)布后，系統(tǒng)自動(dòng)通知相關(guān)的生產(chǎn)部門，用新的工藝指導(dǎo)生產(chǎn)。對(duì)不再使用的工藝文檔。系統(tǒng)管理員可以將文檔設(shè)置為無(wú)效性，生產(chǎn)車間就查到該文檔，也就不會(huì)把它用于生產(chǎn)，在需要它的時(shí)候，系統(tǒng)管理員又可以重新設(shè)置它為有效。
2.7 用戶可擴(kuò)展系統(tǒng)功能
在程序的窗體上預(yù)留自定義功能菜單，用戶可以在后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)配置自己菜單及功能項(xiàng)。程序啟動(dòng)后，動(dòng)態(tài)加載用戶自定義菜單，當(dāng)使用這些菜單時(shí)，系統(tǒng)會(huì)調(diào)用用戶開發(fā)的功能，并傳遞相關(guān)的參數(shù)；這些功能可以用系統(tǒng)提供的二次開發(fā)語(yǔ)言來(lái)編碼完成，代碼編寫方便、快捷，對(duì)工藝數(shù)據(jù)的處理效率高；也可以采用VB、VC開發(fā)的組件，用戶根據(jù)情況來(lái)選擇最佳開發(fā)的手段。
3 應(yīng)用及效果
研發(fā)、部署的工藝管理系統(tǒng)目前在某大型制造企業(yè)中得到了良好的應(yīng)用，見圖6，將該企業(yè)以前零散的工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)化的管理，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)工藝內(nèi)容、工時(shí)、材料、工藝圖形的一體化管理的需求，通過(guò)異地協(xié)同的工作模式，大大提高了工藝編輯的效率，保證了工藝的編輯質(zhì)量，及時(shí)給各地的生產(chǎn)車間提供準(zhǔn)確的工藝數(shù)據(jù)，并與企業(yè)的其它系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了無(wú)縫集成（PDM系統(tǒng)、生產(chǎn)作業(yè)系統(tǒng)等），避免了數(shù)據(jù)的重復(fù)輸入，防止了數(shù)據(jù)的不一致性，及時(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)交互，提高了企業(yè)信息集成的應(yīng)用效益。
圖6 工藝文檔管理界面
結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)格式、標(biāo)準(zhǔn)的流程和安全的控制，使工藝數(shù)據(jù)具有可靠性和可追溯性。安全有效的控制，使企業(yè)的相關(guān)人員既能方便及時(shí)的訪問(wèn)到正確的工藝數(shù)據(jù)，又能確保工藝數(shù)據(jù)的完整性、一致性和保密性。還幫助企業(yè)建立了良好的工藝知識(shí)體系，借用已有的工藝知識(shí)進(jìn)行有效復(fù)用和快速創(chuàng)新。
柔性、開放的系統(tǒng)平臺(tái)，具有高度可擴(kuò)展性。通過(guò)二次開發(fā)，可以實(shí)現(xiàn)快速功能定制，滿足企業(yè)的個(gè)性應(yīng)用要求，并能很好的適應(yīng)用戶需求的變化，支持企業(yè)持續(xù)的工藝管理改進(jìn)。
4 結(jié)束語(yǔ)
這套開目CAPP工藝管理系統(tǒng)適用于大型制造企業(yè)，工藝的完成需要多人協(xié)作。通過(guò)這一異地協(xié)同工作平臺(tái)，工藝員可以實(shí)時(shí)的進(jìn)行工藝數(shù)據(jù)交互，大大提高了工藝設(shè)計(jì)速度，生產(chǎn)廠間也能及時(shí)將工藝應(yīng)用到產(chǎn)品造制中，把企業(yè)從工藝文件傳遞中解放出來(lái)，既為企業(yè)節(jié)約了大量的時(shí)間，又避免了工藝文件在傳遞過(guò)程中人為造成的差錯(cuò)。該系統(tǒng)不僅為企業(yè)提供了一種產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)管理和工藝過(guò)程控制的手段，而且為企業(yè)的生產(chǎn)應(yīng)用系統(tǒng)提供了一個(gè)數(shù)據(jù)集成紐帶。從實(shí)施的效果來(lái)看，這套系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)大型制造企業(yè)中的應(yīng)用是相當(dāng)成功的，
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本文標(biāo)題：面向異地協(xié)同的工藝設(shè)計(jì)應(yīng)用研究
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