中國的大型制造企業中選用開目CAPP的企業很多，這些大型制造業企業在實施工藝管理系統時，會遇到企業的生產基地和研發中心分布在不同的地域，而距離可能上千公里，為了快速響應生產，企業還會根據生產需要將冷工藝設計室、熱工藝設計室、焊接工藝設計室分放在不同的地區，在一些生產車間還配置了相應的工藝員，而很多工藝的編輯又需要多個工藝員共同來完成，為此我們設計了一個跨區域的網絡集成工藝管理系統，網絡結構見圖1，它將各地、各部門的工藝文檔進行統一的管理，各地、各部門的工藝設計人員及工藝管理人員在統一的平臺上工作，相關的人員都能及時了解其人員的工作進度，并能實時查看完成的工藝內容，通過工作區管理模式，使相關工作人員能實時異地協同工作，大大的提高了工藝的編輯效率和工藝的設計質量，通過消息機制，使生產車間能實時知道工藝的更改情況，并及時調整生產過程，以保證產品的生產質量。

    本系統中產品的零部件結構信息來源于PDM的產品明細，這些數據是通過后臺接口自動獲取，能實時與已審核完畢的產品明細數據保持一致。工藝設計以結構化數據形式存在數據庫中，通過網絡集成平臺提供的標準接口，企業的其它軟件系統（ERP、物流系統、生產作業系統等）可以無障礙獲取工藝設計數據，從而能使先進的生產車間實現無紙化生產。

    本系統不僅能管理工藝文檔，還能管理WORD格式的技術文檔、DWG格式的設計文檔等各類型的文件，為了保證工藝數據的可控性和安全性，系統提供了一套完整的安全管理機制。用靜態授權對需要保密的文檔進行嚴格的操作控制；用動態授權來控制文檔在流程中工藝員的操作權限；用版本管理和操作日志，保證文檔數據和文檔操作的可追溯性。

圖1 系統網絡結構

1 系統體系架構

    為了有效的存取工藝數據，采用了柔性數據庫平臺連接技術，工藝編輯及工藝管理都是通數據庫平臺進行數據交互的，較好地屏蔽數據庫類型的差異, 使軟件的底層數據訪問與上層業務有效分離，實現數據訪問的高效和優化，使用數據庫內存對象技術,充分利用客戶端硬件性能,使數據庫應用程序對數據的查詢、更新等操作在客戶端內存中進行,降低了后端服務的負載,實現應用程序對數據的快速訪問.從而使異地協同工藝編輯可以實時展開。系統的體系架構見圖2。

圖2 體系架構圖

    在一個協同的設計環境中，需要解決系統中的工作沖突和數據沖突問題，這就要處理好數據管理、工作流的管理，以及協作方的組織與管理等。建立文檔和版本的主鍵索引，利用數據平臺的快速存儲機制，解決數據沖突；根據企業的工作模式，對各類工藝文檔定制柔性的操作流程，并利用動態權限管理機制，解決操作沖突；用戶進入系統后，在數據庫后臺進行登記，防止同一用戶多次登陸，造成控制混亂；建立本地工藝數據應急存儲機制，防止因網絡故障造成工藝員當前編輯的工藝數據丟失。

    企業有很多工藝數據是保密的，如果不加以控制，將會給企業帶來巨大的損失，所以建立了權限和日志管理機制。權限控制是一把雙刃劍，控制太嚴會造成工作不便，控制太松數據又不安全，所以根據工藝文檔的重要程度進行分級管理，對一般性工藝文檔少加控制或者不控制，對重要的工藝文檔進行嚴格管理，這樣既保證了工藝設計的方便性，又保證了工藝數據的安全性。對文檔的各種操作都進行日志記錄，便于系統監控和追查，另外采用密碼定期更改機制，防止用戶密碼外泄。

    為了便于系統的管理，將工藝設計的主模塊（工藝數據編輯）和輔助工具分離，系統管理主要用于主模塊，輔助模塊可以獨立運行，主模塊通過接口可直接取得輔助工具生成的工藝數據，這樣既簡化了工藝設計的管理，又豐富了工藝設計的手段。

2 系統設計

    2.1 工藝數據的結構設計

    為了便于工藝數據的存取，以及與其它系統的數據集成，基于虛擬現實建模語言，將工藝數據進行結構化處理。首先按工藝規程類型在系統中建立工藝對象類，并設置相應的對象屬性。再根據每一種工藝規程的數據特征，建立統一的工藝結構模板，這些模板可以根據企業的工藝發展進行調整。根據ISO9001要求，文檔必須有具有可追溯性，所以采用版本管理機制，工藝員在統一的模板中進行工藝設計，數據庫平臺按工藝文檔的版本ID（數據庫后臺記錄號）進行有序的工藝存儲。獲取工藝數據也是以工藝文檔的版本ID為主線從數據庫中讀取，數據的存取使用的是數據庫平臺的內存對象技術。

    2.2 工藝數據管理

    用產品的工藝結構來組織和管理工藝文檔，工藝文檔分別與相對應的零部件進行關聯，工藝結構來自產品的設計結構。采用觸發機制，當PDM的產品結構設計完成后，在工藝系統中自動生成工藝結構，當PDM的產品結構數據發生變化（零部件屬性更改、零部件增加、零部件刪除）后，工藝結構數據也隨之做相應的修改，工藝結構數據也可以根據需要手工進行修改（有權限控制）。

    工藝員新建工藝文檔時，首先要找到相應的零部件，而企業的產品數據是非常大的，且又是遠程數據操作，所以客服端不宜加載所有的產品工藝結構，而是采用分步式加載方式，只加載當前用戶所需的產品工藝結構及其零部件列表。在工藝編輯時，將零部件的設計信息自動傳到工藝文檔中，既避免工藝員的重復勞動，又提高了工藝文檔中零部件信息的準確性。

    2.3 協同工作方式

    當工藝的管理結構確定后，就要建一個協同工作環境，通過對企業工藝編輯業務的分析，相關的工藝員以產品為單位，將經過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計任務，為此給系統設計了工作區模式，工作區的結構見圖3，類設計見圖4。

    工藝員要編輯工藝時，按產品和工藝類型創建個人工作區，系統根據工藝路線將需要做工藝規程的零部件明細加載到工作區，由于一份工藝是需要多人來共同完成，工藝員將他創建的個人工藝區發送給其它人員，并授予相應的權限。系統還支持其格式的文檔，如WORD編輯的技術要求、AUTOCAD繪制的設計圖紙等，各類文檔根據權限的設置來控制工藝員的操作。工藝文檔、技術要求文檔及設計文檔都放在相應的零部件節點下，供相關人員參考或審核。不同地域的工藝員可及時查看到其它人員的工作進度及完成的工作內容，這樣多人就可以使用同一個工作區通過異地協同來完成工藝編輯任務，工藝主管也可以遠程瀏覽及審批工藝文檔。

圖3 工作區結構

圖4 工作區類結構 

    2.4 工藝流程管理

    工作流管理（Workflow Management，WFM）是在工作任務相互銜接、自動進行，所有的過程處于受控狀態，實現過程控制自動化的系統，它定義了開發流程與流程監控，主要內容為業務流程建模及運行控制。

    分析企業工藝編輯過程，不同的工藝文檔類型在編輯過程經過的階段不一定相同，既使同一種工藝文檔類型在新建、版本修改、臨時處理時經過的階段也可能不同，所以要建一個柔性工作流的模板，企業根據每一個工藝文檔類型的特點來配置它的流程，流程經過的階段可以根據需要進行設定，工作流程見圖5，虛框中的流程步驟系統管理員是可以設置的，在工藝文檔的編制過程中，工藝員可以根據情況進行選擇性的跳轉。

圖5 工藝編輯流程圖

    2.5 靜態與動態相結合的權限管理

    由于企業各部門在同一個平臺中協同工作，就要對文檔的操作進行實時的控制，另外有些文檔是相對保密的，只能針對特定的人給予特定的權限（編輯、瀏覽、打印）。本系統以工藝規程類型為基準，按工藝的重要性分為受控工藝規程和非受控工藝規程，對于非受控工藝規程只采用動態權限進行控制，當工藝員的權限和文檔所處的階段相一致時，工藝員才能對文檔作相應的操作。對于受控工藝規程，采用靜態權限和動態權限相接合的方式進行文檔操作控制，靜態權限高于動態權限，如工藝員對某一工藝文檔沒有瀏覽權，那他就不能對此工藝做任何操作。

    企業的管理是復雜多變的，如某一個工藝員對于某一種工藝類型沒有操作權限，但有時要又要臨時使用此類工藝規程的一些文檔，權限的管理就要靈活，因此在系統中設計了一個文檔授權功能，使管理人員可以通過文檔授權功能將相應文檔的操作權以時間限制的方式授給此工藝員，超過了設定的時間范圍，系統會讓工藝員對相應文檔的操作權限自動失效。

    2.6 文檔的版本及有效性管理

    在工藝設計過程中，工藝文檔的修改是不可避免的，為了保證工藝數據的可追溯性，系統采用版本管理方式，工藝文檔的一個版本發布后，不允許任何人再對它進行編輯處理，要修改工藝內容只能在原有版本的基礎上創建新的版本，當文檔新的版本發布后，系統自動通知相關的生產部門，用新的工藝指導生產。對不再使用的工藝文檔。系統管理員可以將文檔設置為無效性，生產車間就查到該文檔，也就不會把它用于生產，在需要它的時候，系統管理員又可以重新設置它為有效。

    2.7 用戶可擴展系統功能

    在程序的窗體上預留自定義功能菜單，用戶可以在后臺數據庫配置自己菜單及功能項。程序啟動后，動態加載用戶自定義菜單，當使用這些菜單時，系統會調用用戶開發的功能，并傳遞相關的參數；這些功能可以用系統提供的二次開發語言來編碼完成，代碼編寫方便、快捷，對工藝數據的處理效率高；也可以采用VB、VC開發的組件，用戶根據情況來選擇最佳開發的手段。

3 應用及效果

    研發、部署的工藝管理系統目前在某大型制造企業中得到了良好的應用，見圖6，將該企業以前零散的工藝數據進行了統一、標準化的管理，實現了企業工藝內容、工時、材料、工藝圖形的一體化管理的需求，通過異地協同的工作模式，大大提高了工藝編輯的效率，保證了工藝的編輯質量，及時給各地的生產車間提供準確的工藝數據，并與企業的其它系統實現了無縫集成（PDM系統、生產作業系統等），避免了數據的重復輸入，防止了數據的不一致性，及時準確的數據交互，提高了企業信息集成的應用效益。

圖6 工藝文檔管理界面

    結構化的數據格式、標準的流程和安全的控制，使工藝數據具有可靠性和可追溯性。安全有效的控制，使企業的相關人員既能方便及時的訪問到正確的工藝數據，又能確保工藝數據的完整性、一致性和保密性。還幫助企業建立了良好的工藝知識體系，借用已有的工藝知識進行有效復用和快速創新。

    柔性、開放的系統平臺，具有高度可擴展性。通過二次開發，可以實現快速功能定制，滿足企業的個性應用要求，并能很好的適應用戶需求的變化，支持企業持續的工藝管理改進。

4 結束語

    這套開目CAPP工藝管理系統適用于大型制造企業，工藝的完成需要多人協作。通過這一異地協同工作平臺，工藝員可以實時的進行工藝數據交互，大大提高了工藝設計速度，生產廠間也能及時將工藝應用到產品造制中，把企業從工藝文件傳遞中解放出來，既為企業節約了大量的時間，又避免了工藝文件在傳遞過程中人為造成的差錯。該系統不僅為企業提供了一種產品工藝數據管理和工藝過程控制的手段，而且為企業的生產應用系統提供了一個數據集成紐帶。從實施的效果來看，這套系統在國內大型制造企業中的應用是相當成功的，

轉載請注明出處：拓步ERP資訊網http://www.guhuozai8.cn/

本文標題：面向異地協同的工藝設計應用研究

本文網址：http://www.guhuozai8.cn/html/solutions/14019311033.html