RESEARCH學(xué)術(shù)論文產(chǎn)品工藝信息的集成與應(yīng)用*Integration and Application of Product Process Information西北工業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院黃利江張振明田錫天楊海成[摘要]通過分析產(chǎn)品工藝信息組成特點,采用來實現(xiàn)多個系統(tǒng)間的信息溝通。而在實際應(yīng)用中,由于面向?qū)ο蟮姆椒ńa(chǎn)品的工藝信息模型,并通過構(gòu)系統(tǒng)的多樣性和復(fù)雜性,獲得的成果往往都是有限的建對象與多個應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息間的映射關(guān)系表。從而限制了對整個企業(yè)設(shè)計制造過程信息化的有效推并在此基礎(chǔ)上,提出了一種格式化的工藝信息查詢語動。言— -CAPPSQL,來實現(xiàn)直接通過工藝信息模型的對本文首先描述了產(chǎn)品工藝信息模型以及工藝信息象以及相應(yīng)的對象映射關(guān)系來提取需要的工藝信息的對象與多個應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息間的映射關(guān)系表;并訪問機制。提出了一種格式化的工藝信息查詢語言一CAPP關(guān)鍵詞:產(chǎn)品工藝信息 CAPPSQL系統(tǒng)集成SQL,來實現(xiàn)直接通過工藝信息模型的對象與相應(yīng)的[ ABSTRACT] By analyzing the constitution對象映射關(guān)系來提取需要的工藝信息的訪問機制后,描述了基于這一方法建立的兩個工藝信息集成系uct process information model is built by using object統(tǒng)的實例。-oriented method, the mapping table between object and1工藝信息的組成data object in multi-database application system is alsobuilt. Based on this, a format product process informa工藝信息是產(chǎn)品工程信息的重要組成部分,是實tion inquiry language- CAPPSQL is proposed, by which施生產(chǎn)計劃和產(chǎn)品制造的重要依據(jù),是產(chǎn)品質(zhì)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,產(chǎn)品的設(shè)計、制造計算機輔助系統(tǒng)都涉formation and related object mapping及很多工藝信息和數(shù)據(jù),這些信息常以工藝文檔形式Keywords:: Product process information CAPP-表現(xiàn)出來,其文檔種類包括產(chǎn)品信息、指令性工藝文sQL System integration件、生產(chǎn)性工藝文件、管理性工藝文件、基礎(chǔ)性工藝文件及其他工藝文件。這些信息常常以分布式的方式存近年來,隨著制造業(yè)信息化工作全面和深入開展,儲在各個數(shù)據(jù)庫中。多種面向設(shè)計和制造過程以及管理等方面的信息化系工藝信息中的數(shù)據(jù)類型格式主要有3種:結(jié)構(gòu)化統(tǒng)都得到了普及和應(yīng)用。但是,由于這些系統(tǒng)的多樣性數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和各自的獨立性,如何能夠順利地實現(xiàn)面向設(shè)計、制造(1)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)是指可以采用屬性、過程諸系統(tǒng)方案的集成化,以及知識和信息應(yīng)用的一信息實體及其關(guān)系準確描述的相關(guān)工藝信息,這些信體化,一直是研究的熱點和難點問題息由數(shù)字、字符、文字組成,如工序、工步、設(shè)備、產(chǎn)品產(chǎn)品的工藝信息是溝通產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)制造過程工藝裝備、材料等。工藝設(shè)計與管理的基本信息主要由的橋梁是實現(xiàn)這些應(yīng)用系統(tǒng)集成的關(guān)鍵一環(huán)。目前,結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)來表示,同時工藝決策的推理、工藝知識從各個企業(yè)總體的應(yīng)用情況來看,幾乎都沒有解決好的挖掘、工藝數(shù)據(jù)的集成等也主要由結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)來實產(chǎn)品工藝信息的集成化、一體化管理問題。如果企業(yè)采現(xiàn),結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)是工藝信息的主體內(nèi)容。用了由不同開發(fā)商提供的設(shè)計、制造過程信息化系統(tǒng),(2)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)是指不包含任何如CAPP、PDM、CAD、 CAM. ERP、MES等,一般情況下獨立的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),總是以整體出現(xiàn),并且必須由一個都采用專用開發(fā)、專用定制的辦法,以數(shù)據(jù)交換的方式專門志理的工藝信息,這些信息中國煤化成,并由專門的軟件*國家863MIS主題(2003AA411041)資助項目。對此CNMHG信息包括圖形、圖像2008年第2期航空制造技術(shù)75學(xué)術(shù)論文g∈表格、聲音、動畫等。CAPP數(shù)據(jù)庫3)半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)是指介工藝信息模型于結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)之間的工藝信產(chǎn)品表][毛坯表][量具表產(chǎn)品產(chǎn)品代號材料排號量具代號息數(shù)據(jù)類型,由較為簡單的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和一品名稱‖材料規(guī)格|量具名稱定的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)所組成或者是由多個結(jié)構(gòu)化件初[步表[刀具表映機加工毛組數(shù)據(jù)以較為特殊的形式組合而成,如尺寸公件代號「工步號具代號差、形位公差、工藝流程圖節(jié)點、圈紅記錄、電F件名稱工步名稱具名稱L加工序機閑子手冊、工藝布置圖等工藝信息。工藝表工序表機床表具2工藝信息模型及其訪問機制藝代號「工序號機床代號車間‖序名稱機床名稱具只有按一定的結(jié)構(gòu)和形式構(gòu)建的產(chǎn)品工藝信息才能方便地解釋和讀取,工藝信息的組圖2映射示例織形式是通過面向?qū)ο蟮姆治龇椒ń⒐に嘑ig. 2 An example of mapping信息模型。以該模型作為與數(shù)據(jù)庫之間的映射關(guān)系的基礎(chǔ),把工藝信息按結(jié)構(gòu)化信息、非結(jié)構(gòu)化信息和半結(jié)構(gòu)化信息存儲于產(chǎn)品的設(shè)計、制造輔助系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中3 CAPPSQL語言與產(chǎn)品工藝信息訪問機制首先,通過面向?qū)ο蟮姆椒ń⒌墓に囆畔⒛Ｍㄟ^產(chǎn)品工藝信息模型以及對象-同義數(shù)據(jù)信息型把工藝信息表示成為一系列的對象,如產(chǎn)品、零映射方法,使得以一種黑箱封裝的模式訪問以及交換件、工藝基本信息、工序、工步、工藝文件、材料、毛坯、各個系統(tǒng)中的產(chǎn)品工藝信息成為了可能。我們采用的設(shè)備、工藝裝備、切削參數(shù)等,并確定這些對象類之間做法,是在工藝信息模型的基礎(chǔ)上建立一套直接通過的關(guān)系映射。其次,再通過建立映射關(guān)系表,建立產(chǎn)品工藝信息模型的對象和相應(yīng)的對象映射關(guān)系來提取需工藝信息模型中每個對象與數(shù)據(jù)庫對象(元素)之間的要的工藝信息的訪問機制。這一方法的基礎(chǔ)是一種集映射關(guān)系和多個系統(tǒng)的應(yīng)用數(shù)據(jù)庫中同義元素間的一成化的工藝信息查詢語言— CAPPSQL。致性關(guān)系。如此,就可以建立貫通工藝信息對象和存儲CAPPSQL是在工藝信息模型的基礎(chǔ)上,用類似于各個數(shù)據(jù)庫中的大量產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)(信息),從而為SQL語言中的 SELECT查詢語句格式的一種工藝信息多系統(tǒng)間工藝信息的有效溝通提供了條件。圖1所示查詢語言,由查詢關(guān)鍵字、查詢列表、工藝類型、查詢條為從工藝信息到應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中信息對象間的映件、排序條件、需要統(tǒng)計疊加的條件、統(tǒng)計項和統(tǒng)計方射機制。圖2顯示了一個工藝信息模型以及信息對象式等部分組成,形式如:與CAPP數(shù)據(jù)庫的映射。SELECT<查詢列表>FROM<工藝類型> Where<查詢條件> ORDER BY<排序條件>F<需要統(tǒng)計疊加的工藝信息模型條件>SUM<統(tǒng)計項>USE<統(tǒng)計方式>。其中,關(guān)鍵字有: SELECT,FROM, WHERE,OR工藝信息對象DER BY,I,EISE,SUM;[產(chǎn)品零件][工藝][工序][工步]、[工藝文件]等。映射關(guān)系表查詢列表。查詢列表由查詢項組成,查詢項是需要查詢的數(shù)據(jù)項,也是要輸出的數(shù)據(jù)項。查詢項由大類子類和屬性信息組成。大類信息有[產(chǎn)品]零件]工應(yīng)用數(shù)據(jù)庫應(yīng)用數(shù)據(jù)庫|應(yīng)用數(shù)據(jù)庫應(yīng)用數(shù)據(jù)庫藝]工序[工步工藝文件]六大類;子類為工藝]、的子對,后是需要查詢的屬性,圖1映射機制中國煤化工含大類信息,如[產(chǎn)品Fig 1 Mapping mechanismPROYHE,,,工藝. BLANK BLANK76航空制造技術(shù)·2008年第2期學(xué)術(shù)論文TYPE[工藝]#SAVA=Y’,[工序] OPER NAME,[工以下是 CAPPSQL的完成查詢語句:步] TOOL TOOL NAME等1)統(tǒng)計產(chǎn)品AR32下的關(guān)鍵工序工藝類型。當(dāng)前CAPP系統(tǒng)中存在的工藝類型,如SELECT[零件] PART NO,[零件 PART NAME,“機加工藝設(shè)計”、“裝配工藝設(shè)計”等。當(dāng)只對零件]和[工藝] .SHOP,[工序 OPER NO,[工序] PER NAME[產(chǎn)品]查詢時,工藝類型為“產(chǎn)品結(jié)構(gòu)”。FROM機加工藝設(shè)計 WHERE[產(chǎn)品] PROD NO查詢條件。由謂詞和邏輯運算符組成。邏輯運算符ARJ32’AND[工序 OPER TYPE=關(guān)鍵’ ORDER有:AND;謂詞有:=、><>=、<=、<=, BETWEEN謂BY[零件 PART NO詞、IN謂詞、LKE謂詞。查詢條件中,條件的左項為查(2)列出產(chǎn)品ARJ32的零件AAA下有效定版工詢項,右項為確定值,不允許出現(xiàn)右邊也是查詢項的情藝的所有信息況SELECT[工藝]#ALL,[工藝文件] PLANFILE(C排序條件。 ORDER BY子句提供了要排序的項目TEMP)FROM機加工藝設(shè)計 WHERE產(chǎn)品] PROD NO清單及其排序順序:遞增順序(ASC,默認)或是遞減順=ARJ32'AND[零件 J PART_NO=AAA'AND[藝]序(DESC)。排序項必須存在于查詢列表中。#SAⅤAL=Y’AND[工藝]#ISⅤERN=Y'。需要統(tǒng)計疊加的條件。用 IF SAME+查詢數(shù)據(jù)項的基于這一語言模式,建立了一種產(chǎn)品工藝信息的方式,如果查詢項有多個用逗號隔開,如 IF SAME[零訪問機制,如圖3所示。通過這一機制,各系統(tǒng)都可以件] PART NO,[工序] TOOLTOOL NO以一種黑箱封裝的模式訪問和交換各個系統(tǒng)中的產(chǎn)品統(tǒng)計項和統(tǒng)計方式。統(tǒng)計項是查詢列表中的某一工藝信息,而無須過多涉及各個數(shù)據(jù)庫的詳細結(jié)構(gòu),從查詢項,累加方式用謂詞USE,統(tǒng)計項必須存在于查詢而大大提高了效率。列表中累加方式有:A(分隔符):連接方式,以()中的分4應(yīng)用系統(tǒng)實例隔符做分隔追加到上一值;B:數(shù)值累加;C:時間累加,下面是2個利用 CAPPSQL查詢機制構(gòu)建的工藝例如,SUM[工序] OPER NO USE A(“,")。信息集成系統(tǒng)的實例4,1工藝信息查詢系統(tǒng)CAPPSQL語句在基于Web的工藝信息查詢系統(tǒng)中,用戶在客戶端瀏覽器上選擇查詢項、查詢條件等信息,形成輸人檢查模塊CAPPSQL査詢語句,提交到Web服務(wù)端,服務(wù)端調(diào)用工藝信息CAPP服務(wù)進行查詢,并形成XML文件格式的工藝信查詢語言解釋器模型庫息,Web服務(wù)端把XML文件轉(zhuǎn)化為顯示格式的HIML文件回送到客戶端瀏覽器上,用戶就查詢出了所需要標準SQL語句CAM/PDM/的工藝信息,系統(tǒng)原理如圖4所示。在系統(tǒng)中Web服ERP/MES務(wù)端沒有直接通過 ODBC/JDBC來進行CAPP數(shù)據(jù)庫備匚做率藝等系統(tǒng)查詢,而是利用CAPP服務(wù)直接完成查詢,降低了應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計難度,減少了系統(tǒng)開發(fā)量,并保證了準確性工藝信息形成 CAPPSQL傳遞 CAPPSQL工藝信息輸出模塊客戶端語句語句瀏覽器轉(zhuǎn)化并回送用于服務(wù)端}生成xM[服務(wù)得到工藝信息顯示的HTML文件XML文件圖4應(yīng)用 CAPPSQL的工藝信息圖3基于 CAPPSQL的產(chǎn)品信息訪問機制木治亂盾田圖中國煤化工Fig 3 CAPPSQL-based product information-ocess informationvisiting mechanismC N MHGCAPPSQL2008年第2期航空制造技術(shù)77學(xué)術(shù)論文R∈ sEarCh在以PDM為平臺的 CAPP/PDM/ERP集成系統(tǒng)4紡殄和可靠性。(上接第74頁」4.2 CAPP/PDM/ERP集成系統(tǒng)中,利用 CAPPSQL查詢系統(tǒng)完成了工藝信息的集成。面對外部環(huán)境的復(fù)雜多變性和組織業(yè)務(wù)目標的多系統(tǒng)集成如圖5所示。元性,企業(yè)采用單一的方法既無法達到多維績效的要求,也無法覆蓋更全面的業(yè)務(wù)范圍。然而采用多重舉措CAPPPER和方法,其結(jié)果不是管理資源的重復(fù)使用,就是方法之間應(yīng)用的沖突。基于流程使各種方法按照應(yīng)有的邏輯PDM在PDM支持下形成結(jié)合,就會產(chǎn)生協(xié)調(diào)效應(yīng),為管理協(xié)同提供了對準主CAPPSQL,并傳到CAPP中線,從而使管理變革具有高的ROM流程架起了戰(zhàn)略從構(gòu)想到實現(xiàn)之間的橋梁作用,CAPP查詢系統(tǒng)查詢出工藝信息,回傳XML即從組織價值到流程價值,從流程價值到客戶價值,從客戶價值到財務(wù)價值乃至戰(zhàn)略與愿景之間的價值邏輯圖5應(yīng)用 CAPPSQL的 CAPP/PDM/ERP集成關(guān)系?；诹鞒虅t為戰(zhàn)略綜合提供了對準線,從而使綜Fig 5 CAPP/PDM/ERP integration合管理變革具有高的ROM。using CAPPSQL將管理協(xié)同與戰(zhàn)略綜合集成起來,就構(gòu)成了基于流程協(xié)同與綜合的框架體系,從而為應(yīng)對復(fù)雜性(對象)、5結(jié)束語快速變化(環(huán)境)和整體性(績效)提供了有效的手段。以面向?qū)ο蟮哪Ｊ浇a(chǎn)品的工藝信息模型,并參考文獻通過對象關(guān)系(含義)的映射表為實現(xiàn)對多系統(tǒng)中產(chǎn)品[1] Sharp Alec, McDermott Patrick. Workflow modeling工藝信息一致性訪問提供基礎(chǔ)。建立 CAPPSQL查詢 tools for process improvement and application development.Nor語言規(guī)范和基于 CAPPSQL語言的工藝信息訪問機制, wood of USA: Artech House,,hne,200能夠以一種黑箱封裝的模式訪問,并交換各個系統(tǒng)中[2 Harrington H J, Esseling Eeik K C, van Nimwegen H的產(chǎn)品工藝信息。以這一方法為基礎(chǔ)的工藝信息集成 Business process improvement workbook: documentation, analysis框架是實現(xiàn)CAPP、CAM、 PDM ERP和MS等系統(tǒng)緊 design and management of business process improvement. New密、快捷集成的一種有效方案,成果相當(dāng)明顯,大大地York McGraw-Hill Companies, Inc, 1997.[3] Michael Hammer, Stanton S A. The reengineering revo-提高了企業(yè)的設(shè)計、制造輔助系統(tǒng)間信息交換的效率, lution. New York: Harper-Collins Publishers,lmc,19推動了企業(yè)制造流程信息化的進步。[4] Kaplan R S, Norton D P. The balanced scorecard參考文獻Boston: Harvard Business school Press, 1996[5 Porter M E, What is strategy? Harvard Business ReviewI]王細洋,計算機輔助零件工藝過程設(shè)計原理.北京:航1996(6)空工業(yè)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業(yè)流程管理梅紹祖蔣梨利,譯.北京:清華大學(xué)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]賈曉亮,張振明,基于 CAPPFramework的工藝信息系Publishing Corporation, 2004統(tǒng)機械設(shè)計與制造,20004):11-138]布賴恩L喬伊納.第四代管理:全新的經(jīng)營觀念.王]桓永興.敏捷企業(yè)智能工藝信息系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究:陽,譯.北京:中信出版社,20[D西安:西北工業(yè)大學(xué),2002φ泰平T,路易斯特T,舒克T.價值流管理張群韓良5]倪穎杰,許建新,司書賓,等基于PDM的企業(yè)工藝信智,譯大連:東北財經(jīng)出版社,2005息集成系統(tǒng)航空制造技術(shù),2002(5):45-46,65中國煤化工幸戰(zhàn)略北京:經(jīng)濟管理出責(zé)編哌智依然)版社CNMHG(責(zé)縮立十)78航空制造技術(shù)·2008年第2期