基于模型定義的工序信息系統設計

呂自斌， 曾鵬飛， 郝永平

傳統的產品開發的第一步是產品設計， 隨后開展工藝和工裝設計， 然后制造產品， 最后進行產品檢驗和檢測。 每一個階段彼此獨立， 相互間影響不大， 需要協同的工作很少。 因此產品開發周期很長， 并且還會影響產品的質量[1]。

針對傳統加工生產方式中存在的不足， 現代開發產品方式能夠實現各部分的協同， 通過對產品設計、 產品工藝設計、 零部件的加工裝配、 產品的檢驗各階段進行融合， 提高協同性， 建立起三維數字化設計制造信息系統。

MBD 技術是一種以數字化模型為基礎， 集合設計信息和制造信息的數字化產品定義技術， 三維實體模型融合產品幾何形狀信息和尺寸、 公差、表面粗糙度、 注釋、 屬性、 工藝規范等非幾何信息， 將三維實體模型作為生產制造過程唯一數據源定義方法。 MBD 模型中包含產品制造信息PMI，主要包括： 幾何模型用來表達產品的幾何形狀，理論尺寸； 標注表達加工產品的尺寸、 基準、 公差信息； 以及各種視圖和一些屬性信息。 在三維環境中定義的MBD 模型可以轉換為中間文檔格式，例如STEP， 方便對數據的查閱審核。

1 工序的分類及要求

生產加工工序可分為工藝加工工序、 檢驗工序、 運輸工序。 工藝加工工序是指使加工對象發生物理變化的加工工序， 檢驗工序是指對整個加工過程的各個階段進行技術質量檢查的工序。 運輸工序是指工作人員在上述工序之間流動的工序[2]。

根據工序類型的不同， 工序模型分為機床加工工序模型， 檢測工序模型， 以及其他工序模型。 機加工工序模型是指通過車削、 銑削等一系列設備進行的加工模型。

檢測工序模型是指對加工過程及最終成品的檢測模型； 其他工序模型是指對加工對象進行清洗等一系列輔助操作模型。 根據不同的應用范圍， 使用的工序模型會有所不同， 但是對建模及定義的要求是一致的。

2 三維工序信息系統的設計

筆者在VC++6.0 開發環境下， 利用UG Open二次開發工具集， 根據已有裝配體的工藝信息， 設計開發出三維裝配工序信息模塊， 該模塊包括工序工步信息的錄入及提取[3]。

對產品裝配體進行裝配單元劃分后， 生成具體裝配工序和工序內容， 對其內容信息通過工序模塊和工步模塊實現信息的集成（見圖1）。

圖1 裝配層次關聯框圖

工序信息包括工序號、 零件名稱、 零件序號、工種、 工序碼、 工序內容、 設備工裝號、 輔助材料、 技術標準、 操作要求、 質量要求、 檢驗方法。工步信息包括序號、 裝配件號、 數量、 工步號、 工步內容、 工具名稱和代號、 輔助材料、 設備工裝名稱、 設備工裝代號。 筆者以某產品為例對模塊功能進行驗證。

通過開發模塊的功能按鈕， 對產品信息進行添加和提取， 并將信息存儲到數據庫中。 車間管理系統所查看的工序信息來源于數據庫中的工序信息表， 保證了兩個系統數據的一致性（見圖2）。

本文的工序定義模塊分為三部分， 左側的對話框可以實現對模型的工序信息進行提取。 使用工序信息提取功能， 可以將裝配體所有裝配零件的工序信息提取出來， 點擊每條消息， 就可以在對應的文本選項中顯示對應的信息， 方便操作人員查看和審閱信息的完整性。 中間對話框可以顯示數據庫中存儲的工序信息， 使用顯示工序信息功能鍵可實現此功能。 右側對話框可以實現對零件信息的顯示， 點擊每條信息就會進入對應的零件界面， 可以完成零件工序信息的錄入， 通過在對應的文本框輸入信息， 將工序信息錄入數據庫并載入模型中， 實現對左側對話框內的工序信息的補充[4～6]。

使用本文設計的工步定義模塊， 可以實現對工步信息的提取和錄入， 信息被存儲在數據庫對應的工步信息表中， 車間管理系統查看的工步信息就來源于數據庫的工步信息表， 由此保證數據的一致性（見圖3）。

工步定義模塊分為三部分， 上部分的對話框可以實現對模型的工步信息進行提取， 使用工步信息提取功能， 可以將裝配零件的每道工序對應的工步信息提取出來， 下方對話框負責顯示數據庫中存儲的工步信息， 使用工步信息顯示功能可實現此功能。 右側對話框可以實現對工步信息的錄入， 在對應的文本框輸入對應的工步信息， 可以將工步信息錄入數據庫中。

3 車間管理系統工序信息模塊設計

對JSP 文件進行設計是根據每個模塊的具體功能進行對應設計， 為車間管理系統提供相關信息查看的功能， 使SQL 數據庫中的裝配信息文件與管理系統實現數據信息共享。 筆者使用ADO 技術建立數據庫與管理系統之間的連接， 通過編程為管理系統創建信息查看模塊， 只要選擇具體模塊即可查看對應的信息內容。 由于管理系統與UG 裝配信息系統的信息數據源一致， 保證了集成系統中信息的唯一性和一致性。 通過對不同種類的工藝信息進行分類， 有利于信息的存儲管理[7～8]。

圖2 工序定義模塊

圖3 工步定義模塊

本文系統的工序信息模塊的實現方式為數據庫中的裝配工序內容信息表， 通過編程在車間管理系統頁面的工序信息查看模塊顯示（見圖4）。

圖4 工序信息查看模塊

4 結 語

本文基于模型定義的三維裝配工序信息集成系統的開發， 實現對裝配體工序信息的高效準確管理。 通過分析， 將裝配體的工序信息載入并構成具備工序信息的MBD 工序模型； 利用UG 二次開發技術和編程設計出模型定義裝配系統和車間管理系統中相互對應的工序模塊， 應用ADO 技術和JDBC 技術實現兩系統間信息的交互集成， 實現工序信息的共享， 保證數據信息的準確性和統一性。