0 引言

    產品生命周期管理PLM是產品數據管理發展的必然結果，二者存在很大的相似性，以產品工藝為基礎，利用計算機技術，實現產品生命周期的管理過程。所以是PDM發展的必然結果。目前在制造企業中，越來越多的企業選擇智能化CAPP與PLM相結合的信息集成化平臺，所以開發基于CAPP與PLM的信息集成系統對制造企業的發展有著重要的作用。

1 智能化CAPP與PLM工藝設計模式

    一般包括應用封裝、定制開發、全新開發三種模式。①應用封裝。利用PLM的封裝工具，在CAPP的基礎上實現的一種技術，是整個系統中重要的組成部分。封裝之后會建立相應的工藝文檔數據庫，在PLM的管理作用下，將工藝文檔自動存儲在相應的數據庫中，如果工藝文檔被使用，CAPP就能夠對文檔進行處理和編輯。這種模式的主要特點是開發難度下，操作簡單，但是數據共享的能力比較低，只能對自身的數據庫信息進行管理，不能跨越CAPP以外對文檔進行管理，對其他的內部數據不能進行訪問，同時CAPP也不能直接從PLM中獲取相應的產品信息。②定制開發。通過利用CAPP軟件，但是可以對CAPP進行處理，這樣就能夠減少二者在功能上出現的不足。定制開發比應用封裝更具難度，定制開發中如果是接口交換的方式，利用二次開發結構實現數據的交換；如果采用的是緊密繼承的方式，通過數據共享的來實現數據之間的交換。雖然將PLM的功能發揮最大，但是在實際生產中開發難度較大，消耗過多的能源，而且在定制開發前，要將CAPP軟件產品的源代碼進行編輯，經過分析、處理得到正確的數據后，在對數據信息進行重新的定義，開發出新的PLM工藝數據交換模式。③全新開發。就只是開發新的工藝子模塊，主要的途徑就是在PLM的基礎上結合計算機技術以及網絡技術，然后采取統一管理的方式。通過系統的控制和管理，在不同的產品數據之間實現了信息的共享。在工藝管理上可以采取PLM的權限管理和文檔管理的控制形式，實現了工藝設計的簡單、緊湊，同時也能夠在工藝設計和其他集成到PLM平臺上的應用系統，實現了系統的有效集成。這種模式雖然比較復雜，開發難度較大，隨著不斷的實踐，CAPP與PLM相結合的技術必將在制造工業中受到重用”。

2 智能化CAPP與PLM的工藝設計系統

    2.1 基于PLM的工藝設計框架

    在制造企業中，通過對機械設備的生產，其過程比較長，而且工藝設計的方式繁多。在信息快速發展的今天，企業加強了對信息化管理的應用，在制造企業中將CAPP與PLM相結合的制造工藝，實現了產品設計的自動化。CAPP與PLM都有自己的設計模式，通過不斷實踐，采用分布式網絡結構，在CAPP系統上建立了新的PLM工藝設計系統。與以往的體系結構不同，實現了B/S與C/S相結合的結構體系。簡化了操作的流程，在操作的時候用戶端可以根據自己的需求尋找所要的信息，該框架在工藝設計子模塊的作用下，能夠將用戶的界面統一起來，在PLM系統中了解全部的產品信息，工藝全部結束以后，將用戶的定制結構帶回來工藝模塊當中，利于管理。該框架的系統從PLM出發，循環到PLM結束。在智能化CAPP與PLM相結合的系統中，體現了PLM的管理功能，在工藝設計上實現了PLM系統的有效集成，提高了制造企業的運行效率和功能集成程度。PLM除了自身具備管理功能之外，還能夠對工藝流程和數據進行權限的管理，其中工藝設計子模塊對典型設計的管理有很大的作用。

    2.2 系統工藝設計的主要功能和特點

    制造企業的系統工藝設計是面向整體，不能在乎單個零件的利益。在制造中要實現產品設計數據的共享，最大限度的滿足生產的要求，同時用戶可以根據自身的情況選擇不同的工藝設計方法，實現產品制造的最大利益。在PLM系統下工藝模塊來獲取相應的產品信息，對于不同的零件形式采用不同的工藝設計手段，比如對于相似性零件就采用變異式的方法，更容易處理；對于特殊零件就采用交互方法，方便操作。

    主要有以下幾點優勢：①智能化CAPP與PLM相結合，提供了PLM的信息管理平臺，實現了PLM系統與工藝設計的有效集成。②在工藝設計中可以根據零件自身的特點選擇不同的方式進行工藝設計，通過變異式和交互換式相結合的工藝設計手段，實現了設計的靈活、簡單的功能。③系統根據制造企業的不同發展情況，選擇已經使用過的工藝設計，可以快速的投入使用，提高企業快速迅速實施的目的。④在由于制造企業的生產狀況也不同，要制定出符合自己成產的模式，然后對系統許的工藝流程進行改革，滿足技術的需要，選擇適合企業發展的指標，符合企業的工藝設計需求。

    2.3 系統實現的關鍵技術

    (1)統一數據模型。在制造企業中首先要建立產品的加工、生產、制造等相關聯的統一數據模型，對于系統的有效集成至關重要。通過這個模型能夠反映出零部件、工藝、設備等對象，將產品的生產周期中主要的對象全部表達出來。同時還要在模型中顯示出產品的數據信息，每種產品的數據之間都存在一定的關聯，將他們之間的相互轉化和映射能夠清楚在系統中顯示出來。在制造企業中所有的數據模型的標準都是基于STEP，在這種標準的規定下，對產品進行了新的詮釋，覆蓋了整個產品的生命周期。利用這種標準模式，實現了三層產品信息建模，第一層是應用層，運用UML建模語言對整個產品生命周期進行建模；第二層是邏輯層，主要對應用協議進行描述，將信息系統的表達出來；第三層是物理層，在XML的基礎上實現了不同數據之間的交換。

    (2)數據庫設計。在系統中數據庫設計有著非常重要的作用，將產品的所有文件信息統一管理，在不同的管理系統上實現不同的管理方式，比如文件管理系統能夠對所有的文檔信息進行管理，一般包括圖紙、文檔和工藝文件等，在存儲的時候要注意容量的問題，文件信息所占的內存比較大，所以都是單獨作為一個單元去存儲的，在整個數據庫中可以存放在不同的存數設備上，通過建立相應的映射模型，將數據庫中的信息全部對應起來。

    (3)面向產品的工藝設計。在制造企業中，通過工藝設計對工藝文件進行全方面的管理，實現產品工藝的完整性。產品結構樹是以工藝文件組織、管理為核心。制造企業在這種系統的使用下存在很多零部件之間借用的關系，在文件的存儲上也有很多相似的地方，所以數據庫管理中就有很多引用的關系，包括兩個層次：一種是自動引用，是指通過工藝技術的結合，在制造企業中的零件部位存在借用關系時，通過系統的自動索取功能，實現工藝文件的自動引用；另一種是人工建立引用，如果存在兩種零件之間相似的關系，工藝文件可以實現人工建立引用關系。

3 實施效果和發展前景

    在智能化CAPP與PLM相結合后，在制造企業的管理中有了明顯的改觀，帶動了制造企業的發展，主要表現為：①工藝電子化。智能化CAPP與PLM相結合后，工藝操作人員通過簡單的操作就能實現工藝的電子化，比傳統的手工填寫節省了很多的精力與時間，節約了企業的投資成本，節約了產品在生產制造中的準備時間，提高了工作效率。②提高了借用件的管理程度。由于CAPP自身具有識別的功能，將不同零件之間的借用關系能夠清晰的把握，如果數據庫中的源文件出現問題，在系統的處理下能夠將工藝文件對應的修改，實現了工藝文件管理的自動化，而且能夠通過查找屬性文件找到源文件的地址，很大程度上提高了操作的快捷性。③確保了產品數據信息的共享和統一。在CAPP的管理系統中能夠將不同的文件按照編制分類，然后進行統一的管理，在很大程度上提高了系統的安全性和可靠性，而且還能夠將不正確的產品數據處理掉，確保了技術文件的正確性。④提高了制造企業的技術管理水平。利用CAPP與PLM相結合的系統具有很大的優勢，不僅能夠快速的對工藝設計進行查詢，如果出現任何問題，還能夠及時的采取解決措施。通過權限的設置，企業的領導可以通過該系統對產品制造的人員進行質量和進度的調查，能夠調動員工的工作積極性。

    在智能化的CAPP系統中建立交互式制造工藝信息系統，制造企業中交互設計是主要的設計手段。在工藝數據和知識的不斷累積的過程中，交互式的設計效率將會大大的提高，而且為各種智能決策的開發提供了良好的平臺。在以后的CAPP綜合化智能發展中，要采用相似工藝檢索技術，提高了產品生產的效率，降低了工藝人員的勞動強度，并且對于提高產品工藝性有很大的幫助。在傳統的CAPP系統中，首先要進行對零件的編碼與工藝規程的編制工作，需要消耗大量的人力、物力和財力，所以在面向產品CAPP應用的模式下，通過應用成組技術、基于實例技術等實現相似工藝自動檢索的功能。同時機器學習也是CAPP智能化發展的重要方向，在國內外通過運用ANN等人工智能技術對工藝知識的自動獲取做了很多方面的研究，但是存在一定的局限性。在制造企業中CAPP技術的不斷應用，加上PLM的有效結合，企業將積累更多的產品工藝數據庫，通過數據挖掘和知識發現技術的不斷應用，給提高CAPP系統的智能化提供了新的方法和技術。

    總而言之，在制造企業中實現智能化的CAPP與PLM的有效結合，實現了工藝設計與PLM的一體化集成，為制造企業信息化的發展打下了良好的基礎，在這種模式下，企業在系統的研發上將能夠實現對CAPP的工藝設計要求，又適應了PLM系統在企業中的應用和發展。在實施的過程中，不能只是追求軟件的自動化和智能化，要看到軟件中存在的問題，揚長避短，這樣才能夠提高制造企業的工作效率和工藝規范性，進而提升企業的綜合競爭力。

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本文標題：智能化CAPP與PLM相結合在制造型企業中的應用研究

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