基于PDM的CAPP技术

PDM作为CIMS信息集成平台的兴起满足了CAPP系统发展的要求，也带来了CAPP系统体系结构的变更。文章分析了PDM环境下CAPP系统不同于一般CAPP系统的特点，提出一个PDM平台上实用CAPP系统的体系结构，并讨论了其实现方法。

1　引言

从CAPP的发展来看，无论是早期简单的检索式和派生式系统，还是后来为了提高智能化、实用化、通用化而开发的CAPP专家系统、综合式 CAPP以及CAPP开发工具或开发平台，都将功能局限在设计和输出工艺文件的狭小范围内，以单机单用户的方式运行，缺乏工艺活动的组织、协调和控制，与 CAD、CAM等系统的集成能力很弱，往往需要专用接口，不能实现实时信息交换，更谈不上开展并行工程。近年来虽然有一些商品化的CAPP软件如 InteCAPP在功能上融入了一些对工艺设计流程的控制，但总的来说仍不能满足要求。PDM技术的兴起为产品的开发和制造提供了一个并行的协作环境。基于PDM平台的CAPP可以充分利用PDM的强大功能，实现工艺设计过程控制和并行工程。在国内许多CIMS工程中，越来越多的企业开始选择商用PDM软件作为CIMS的集成平台和并行工程的使用环境，开发基于PDM的CAPP系统必将成为一个发展趋势。

2　PDM平台对CAPP的支持

根据CIMdata的定义，PDM是一门管理所有产品相关信息和过程的技术。它以网络和分布式数据库技术为支撑，采用面向对象的建模方法，能够管理产品全生命周期内的所有数据和所有产品相关过程，提供了一个企业范围内的产品开发和制造的并行化的协作环境。一般来说，成熟的商用PDM系统都具有数据仓库、文档管理、工作流/过程管理、产品结构与配置、应用程序封装与集成等主要功能。PDM系统的强大功能为开发适应并行工程的CAPP系统提供了有力的支持。它具有以下特点：

(1)开放性　PDM技术以网络和分布式数据库技术为基础，在保证产品数据源的单一性、产品数据的安全性和完整性的前提下，通过中性接口，提供了对各种异构计算机环境的支持，同时又通过面向对象的方法为用户定制或二次开发提供了开发工具或接口，且有良好的开放性。CAPP系统可以利用PDM开发工具透明地访问各异构环境下的数据，既满足了CIMS中复杂环境对开放性的要求，又减轻了开发难度，缩短了开发周期。

(2)集成性　作为CIMS信息集成平台，PDM系统能够方便地实现对各种应用程序的封装或集成，在不同层次上支持各种应用系统之间或者应用系统与 PDM系统之间的信息交流，不仅能实现信息集成，还能实现功能集成和过程集成。由于共享一个统一的数据仓库，CAPP和其他分系统之间的数据交换可以不再依赖于开发专用接口，只需针对共享数据库操作即可。而且由于PDM对关系数据库进行了OO(面向对象)的封装，CAPP可以用直接操作产品对象的方式存取数据。产品设计BOM可以直接在数据仓库中通过遍历CAD系统产生的产品结构树获得，并通过单一数据源对工艺视图的映射形成工艺BOM，以供工艺设计和生产管理之用。

(3)对企业用户组织和工作流程的支持　过程管理是PDM的特点。企业功能的实现实际上就是围绕着各类信息的各种过程的启动和进行。PDM提供了对企业中最常用的发放和工程更改过程的支持，也允许用户自定义过程，以实现对企业过程的灵活重组。利用用户组织功能可以组建和管理工艺设计人员小组，结合工作流程功能可以分配工艺设计任务、协调工作进度，实现简单的项目管理，还可以支持组内工艺设计结果的在线审批，从而严格工艺设计程序、及时反馈解决设计制造中的问题，加快设计节奏，提高设计质量。

(4)对并行工程的支持　并行工程是集成、并行地设计产品及其相关过程的系统方法，实质上是一个合作、协调信息及时交流与反馈的过程。它强调基于信息集成基础上的功能集成和过程集成，组建产品开发团队，对产品开发过程进行有效的监控和协调，以及各单元之间信息的及时交流与反馈。PDM的上述特点实际上已经构建了一个满足并行工程各单元信息交流需求的协作环境。通过并行化工作流程可以实现工艺人员之间、工艺人员和其他部门人员之间的并行工作，唯一的共享数据仓库提供了信息预发布的基础，从而能够对产品设计作出决策和工艺评价以及实现与其他系统之间的快速信息交流。

3　基于PDM的CAPP系统的实现

(1)系统开发原则　评价CAPP系统性能的第一要素就是实用性，同时在减轻工艺人员劳动强度，提高工艺设计质量的基础上，融合先进的计算机技术和管理思想，减少开发工作量，提高软件生命力，是CAPP系统设计的目标，也是切合我国企业实际情况，满足企业需求的可行之道。一般来说，由于现有PDM技术还未形成统一的标准，各厂家提供的系统互不兼容，CAPP系统的开发有着强烈的针对性，在一种PDM平台上开发的软件不能向其他平台直接移植。但是可以在模块化和软件重用的思想指导下，借鉴CAPP开发工具的设计方法，将CAPP的构件划分为通用模块、半通用模块、专用模块，以减少重复劳动、缩短开发时间、增加软件适应性。通用模块不依赖于具体的PDM软件，如报表设计与输出。半通用模块是指模块的分解与PDM无关，只是由于各PDM软件平台提供的实现形式不同而导致的语句级上的差别，如工艺数据库的构造和管理。专用模块则完全依赖于PDM的具体实现，如工作流程的实现。

通用模块可以独立开发，反复使用，它实际上是一种工具，完全能在一种定型结构的基础上不断完善，形成商品化软件，同时提供客户化功能，在企业中实施时可以根据企业的实际情况定制。半通用模块可以在伪语言级进行开发，形成总体上较为固定的结构，根据具体的PDM平台进行填充和修改，也可以提供对主流 PDM软件的各种接口或编译工具。专用模块则需要深入体会各类PDM软件的特点，充分发挥其优势。

另一方面，实践表明无论是检索式、派生式、综合式还是创成式，单一模式的CAPP已经不能满足企业的要求。企业中多品种的产品往往在工艺成熟度、工艺习惯以及工艺成果的积累上都不太一致，在CAPP覆盖面扩大的要求下不能一刀切。将企业中各种产品分成几大类，根据各类的工艺特点和设计要求，结合 CAPP各模式的特长，开发集成化的系统则较为可行。

基于PDM平台的CAPP系统体系结构图

(2)系统体系结构　基于PDM平台的CAPP系统(附图)不同于一般的CAPP系统，它体现了传统结构的扩展。系统建立在被PDM系统封装的网络和分布式数据库环境上，其功能层包含二次开发的部分和根据CAPP系统的需求对PDM功能模块进行定制的部分。在这两部分之间通过统一的PDM/CAPP 界面与用户交互，从功能上形成一个整体。

4　结束语

建立在PDM平台上的CAPP系统不仅可以实现对工艺设计过程的管理，还可以与同样构造在PDM平台上的其他系统紧密集成，满足实施并行工程的需要。随着PDM技术的推广和在CIMS工程中的广泛应用，建立在PDM平台上的CAPP系统必将成为一个发展趋势。本文根据在PDM环境中实施CAPP的实践经验，提出了基于PDM的CAPP系统的实现技术，不仅对于今后各企业实施CIMS/PDM系统有参考价值，其中提到的结合PDM特点实现的CAPP 系统的功能对于研制独立的CAPP系统也有意义。