基于B/S架構(gòu)的工藝設(shè)計系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)用

王百超 孫強

1.身份證號碼：1311241982＊＊＊＊2215 遼寧 沈陽 110000；2.身份證號碼：2102831988＊＊＊＊6050 遼寧 沈陽 110000

引言

在智能制造快速發(fā)展的當(dāng)前環(huán)境下，企業(yè)業(yè)務(wù)流程中各大環(huán)節(jié)對數(shù)字化的產(chǎn)品數(shù)據(jù)需求迫切。產(chǎn)品生命周期管理（PLM）系統(tǒng)作為產(chǎn)品技術(shù)數(shù)據(jù)管理的核心系統(tǒng)，其在制造業(yè)信息化建設(shè)中的作用至關(guān)重要。國內(nèi)很多制造類型的企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了PLM系統(tǒng)在產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計階段的成功應(yīng)用。與此同時，工藝設(shè)計作為銜接產(chǎn)品研發(fā)與生產(chǎn)制造之間的橋梁，其重要性日益突出，如何通過工藝設(shè)計系統(tǒng)的合理建設(shè)打通研發(fā)環(huán)節(jié)與制造環(huán)節(jié)之間的數(shù)據(jù)通道，更加高質(zhì)高效地支持產(chǎn)品制造，仍是許多企業(yè)信息化工作面臨的重要挑戰(zhàn)。本文結(jié)合某工程機械制造企業(yè)的實際需求，開發(fā)了基于B/S架構(gòu)的工藝設(shè)計系統(tǒng)，為解決這一難題做了探索、開發(fā)和應(yīng)用。

1 企業(yè)需求分析

國內(nèi)某工程機械制造企業(yè)的設(shè)計部門已經(jīng)成功實施基于B/S架構(gòu)的PLM系統(tǒng)，而工藝部門主要依靠CAPP編制工藝文件，無法實現(xiàn)與PLM系統(tǒng)的緊密集成，無法高效重用設(shè)計數(shù)據(jù)進行工藝設(shè)計，也無法實現(xiàn)與ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸。經(jīng)調(diào)研分析，本次工藝部門主要需求包括：開發(fā)基于B/S架構(gòu)的工藝設(shè)計系統(tǒng)，實現(xiàn)MBOM與EBOM緊密集成，實現(xiàn)工藝分工路線管理，實現(xiàn)工藝過程卡片管理，提高工藝重用能力，實現(xiàn)與ERP系統(tǒng)集成。通過以上需求的實現(xiàn)，提升工藝設(shè)計質(zhì)量和管理水平，從而達成上可復(fù)用產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)，中可高質(zhì)完成工藝設(shè)計工作，下可輸出成果指導(dǎo)生產(chǎn)的總體目標[1]。

2 總體設(shè)計方案

針對工藝部門的具體需求，結(jié)合PLM系統(tǒng)和B/S架構(gòu)特點，形成了總體設(shè)計方案。如圖1所示。

圖1 總體設(shè)計方案

工藝設(shè)計系統(tǒng)分為三層，瀏覽器層、應(yīng)用層和數(shù)據(jù)庫層，本文重點描述應(yīng)用層的設(shè)計思路和實現(xiàn)方法。在應(yīng)用層中由6個模塊組成，包括：MBOM管理、工藝分工路線管理、工藝卡片管理、材料定額管理、工時定額管理、制造資源管理。通過MBOM管理模塊實現(xiàn)對EBOM信息的自動繼承，減少工藝設(shè)計人員的重復(fù)工作，有助于提高工作效率和準確度；通過工藝分工路線管理規(guī)劃零部件在車間之間的流轉(zhuǎn)順序，包括鍛造車間、熱處理車間、機加車間、鉚焊車間、裝配車間等；通過工藝卡片管理模塊實現(xiàn)各個車間所需工藝過程卡的編制工作；通過材料定額模塊自動計算原材料定額重量和利用率；通過工時定額管理模塊實現(xiàn)各個工序的工時自動匯總；通過制造資源管理模塊實現(xiàn)對設(shè)備、刀具、量具、工裝等資源進行集中管理。

3 系統(tǒng)開發(fā)實現(xiàn)

3.1 MBOM管理

MBOM管理模塊主要功能是基于EBOM進行MBOM重構(gòu)，包括添加工藝合并件、工藝拆分件、原材料件等，以滿足工藝要求和生產(chǎn)要求。當(dāng)設(shè)計部門在PLM系統(tǒng)發(fā)布EBOM之后，MBOM模塊會自動接收EBOM并轉(zhuǎn)化為MBOM，工藝部門在此基礎(chǔ)上開展MBOM的重構(gòu)工作。由于MBOM自動繼承EBOM中各個零部件的屬性信息，工藝設(shè)計人員可直接重用，無須再次手工錄入，極大地提高MBOM設(shè)計的效率和準確性，零件編號、零件名稱、材質(zhì)、數(shù)量等。如圖2所示。

圖2 MBOM管理模塊

3.2 工藝分工路線管理

MBOM重構(gòu)完畢后，工藝人員可基于MBOM對每個零部件進行工藝分工路線管理，即設(shè)置零部件在各個車間之間的流轉(zhuǎn)順序。包括：下料車間（L）、熱處理車間（R）、機加車間（J）、裝配車間（Z）等。零部件將會按照路線順序在各車間進行加工或組裝，最終形成成品。

圖3 工藝分工路線管理模塊

本模塊對車間代碼做了規(guī)范化管理，極大地提高了工藝路線的標準化程度。此外，工藝人員可隨時在同一頁面中查看零部件屬性或通過超鏈接快速調(diào)取設(shè)計圖紙。如圖3所示。

3.3 工藝卡片管理

工藝路線編制完畢后，可用于指導(dǎo)各專業(yè)工藝卡片的編制工作。工藝人員可利用工藝卡片管理模塊編制各個車間所需的工藝卡片，包括：鍛造工藝卡片、機加工藝卡片、鉚焊工藝卡片、裝配工藝卡片等。本文以機加工藝卡片為例進行描述。

工藝卡片編制是工藝設(shè)計的核心內(nèi)容，是直接指導(dǎo)車間工作的指令性文件，其重要性不言而喻。工藝卡片的編制過程涉及的步驟較多，包括：工序設(shè)計、設(shè)備選擇、工裝選擇、計量器具選擇等。本模塊提供了便利的編制功能，幫助工藝人員提高工藝卡片編制的效率和質(zhì)量，例如通過加載工序模板、工藝模板或歷史工藝來快速生成新的工藝卡片，如圖4所示。此模塊可支持自動生成PDF文件。

圖4 工藝卡片管理模塊

工藝符號是工藝卡片編制過程不可或缺的元素，例如公差符號、粗糙度符號、焊接符號等，本文基于B/S架構(gòu)研究并應(yīng)用了動態(tài)生產(chǎn)工藝符號的專用技術(shù)。可通過工藝符號子模塊快速生成所需的工藝符號，如圖5所示。圖中符號中的字體可根據(jù)需要進行設(shè)置。

圖5 工藝符號子模塊

圖6 材料定額管理模塊

3.4 材料定額管理

材料定額是計算原材料成本和利用率的基礎(chǔ)。材料定額管理模塊主要提供了材料定額自動計算和自動匯總功能。自動計算功能可根據(jù)材料種類和規(guī)格等參數(shù)自動匹配對應(yīng)的計算公式，如：圓鋼、鋼管、方鋼、角鋼等，并可自動生成毛重、工藝重、利用率等數(shù)據(jù)，如圖6所示。每臺產(chǎn)品的材料消耗定額匯總表，可以自動傳至ERP系統(tǒng)進行匯總，也可在工藝設(shè)計系統(tǒng)中自動生成。

3.5 工時定額管理

工藝定額是計算設(shè)備耗損成本和人工成本的重要數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，也是工藝部門的重要工作之一。工時定額管理模塊主要提供了工時編制權(quán)限控制和工時自動計算功能。工時編制權(quán)限控制功能只允許工時定額組的專業(yè)人員進行修改，其他組的人員無編輯權(quán)限；工時自動計算功能可根據(jù)錄入的單件工時自動計算出單臺總工時，提高工時專業(yè)人員的工作效率。如圖8所示。

圖8 工時定額管理模塊

3.6 制造資源管理

工藝卡片編制過程中，需要指定每個工序的制造資源，包括：設(shè)備、工裝、刀具量具等。本模塊提供了制造資源庫的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理功能及設(shè)備參數(shù)卡，可在編制工藝卡片時快速調(diào)用。同時可支持用戶收藏本專業(yè)常用的資源，以提高資源選擇的效率。如圖9所示。

圖9 制造資源管理模塊

4 結(jié)束語

國內(nèi)制造類型的企業(yè)在信息化方面的進展差異較大，發(fā)展較快的企業(yè)已實現(xiàn)三維MBD并向三維MBE邁進，但達到此等水平的企業(yè)較少，更多企業(yè)仍在探索。本文結(jié)合某工程機械制造企業(yè)的實際需求，開發(fā)并應(yīng)用了基于B/S架構(gòu)的工藝設(shè)計系統(tǒng)，主要對尚未使三維工藝形成生產(chǎn)力的企業(yè)提供了一種階段性的選擇，以此為基礎(chǔ)提高工藝設(shè)計的數(shù)字化水平，并為下一步的智能化打好數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。