（机械工程专业论文）基于pdm的管理型capp技术研究与应用.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 随着企业中信息技术应用的不断深入和发展，企业对计算机辅助工艺规划( c a p p ) 的要求也在不断变化，从最初的注重工艺文件生成逐渐改变为注重工作流的控制和工艺 信息的管理；另外，企业日益认识到信息孤岛的危害，计算机应用从单一系统向集成系 统发展。能够实现工艺设计工作过程控制，具有强大工艺信息综合管理功能且能很好集 成在企业信息平台中的管理型c a p p 系统成为企业的追求目标。 本文以航空制造企业为对象，首先通过阐述c a p p 的发展过程、现状以及传统的c a p p 系统存在的主要局限，说明了当前c a p p 要解决的主要问题是工作流控制和工艺信息管 理；分析了企业的技术管理体系及c a p p 在体系中的地位和作用，系统地提出了基于 p d m 的管理型c a p p 的整体框架和集成方案。 其次，详细论述了管理型c a p p 的几个主要模块的开发方案、功能设计和实现方法， 包括：人员组织与权限控制、工艺设计工作流管理、工艺信息综合管理。在工艺信息综 合管理中，着重介绍了企业较关心的工艺分工计划、材料定额、工时定额问题的管理方 法，提出了基于p d m 产品结构树的信息综合管理思路：分析了这些模块和p d m 原有 功能模块间的关系，提出了面向对象、在p d m 基类上进行扩展和补充的开发方法。 最后，以昌河飞机工业( 集团) 有限公司实施的c a p p 为实例，说明了c a p p 与 p d m 集成的功能实现方法，为上述的研究提供实践基础，表明了本文研究内容的实用 性、有效性。 关键词：工艺信息管理、产品数据管理、集成、权限控制、工作流管理 华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ew i d e s p r e a da p p l i c a t i o na n dd e v e l o p m e n to fi ti nm o d e me n t e r p r i s e ，t h e d e m a n df o rc a p pi nm o d e m e n t e r p r i s ei sa l s ou n d e rc o n t i n u o u sc h a n g e ，f r o mj u s tg e n e r a t i o n o fp r o c e s sf i l e sa tf i r s tt od e m a n d i n gc o n t r o lo fw o r k f l o wa n dm a n a g e m e n to fp r o c e s s i n f o r m a t i o n i na d d i t i o n e n t e r p r i s eh a sr e c o g n i z e dt h eh a r mo fi s o l a t e di n f o r m a t i o ni s l a n d s o t h ec o m p u t e ra p p l i c a t i o n sh a v eg r e a t l yc h a n g e df r o ms i n g l es y s t e mt oi n t e g r a t e ds y s t e m s c a p ps y s t e mt h a tc a l lr e a l i z ep r o c e s sd e s i g nc o n t r o l ，w o r k f l o wm a n a g e m e n t ，i n t e g r a t e d p r o c e s si n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t ，a n de n t e r p r i s ei n f o r m a t i o np l a t f o r mi n t e g r a t i o nh a sb e c o m e t h eg o a lp u r s u e db ye n t e r p r i s e s t 1 l i sp a p e r sr e s e a r c hw o r km a i n l yf o c u s e do nm a n u f a c t u r ee n t e r p r i s e f i r s t l y , t h em a j o r i s s u e st ob es o l v e di nc m m n tc a p ps y s t e mi sw o r k f l o wc o n t r o la n dp r o c e s si n f o r m a t i o n m a n a g e m e n t n l e s ei s s u e sh a v eb e e nd e s c r i b e dt h r o u g ht h eg e n e r a ld e s c r i p t i o no ft h e d e v e l o p m e n to fc a p p , i t sc u r r e n t s t a t u sa n dm a i nd e f e c t s t h r o u g ht h ea n a l y s eo f e n t e r p r i s e st e c h n i c a lm a n a g e m e n ts y s t e ma n df u n c t i o n so fc a p pi ni t ，p a p e rb r i n gf o r w a r d t h ei n t e g r a lf r a m e w o r ko f a d m i n i s t r a t i v ec a p ps y s t e mb a s e do np d ma n di t si n t e g r a t i o nw i 也 p d m s e c o n d l y , t h ep a p e rd i s c u s s e dt h ed e v e l o p m e n tp l a n ，f u n c t i o nd e s i g na n dr e a l i z a t i o n m e t h o do fs e v e r a lm a i nm o d u l e so fa d m i n i s t r a t i v ec a p ps y s t e m ，i n c l u d i n gu s e ro r g a n i z a t i o n ， p e r m i s s i o nc o n t r o l ，p r o c e s sd e s i g n ， w o r k _ f l o wm a n a g e m e n t ，a n d p r o c e s si n f o r m a t i o n m a n a g e m e n t i nt h ei n t e g r a lm a n a g e m e n to fp r o c e s si n f o r m a t i o nm o d u l e ，m a n a g e m e n t m e t h o d so fp r o c e s sd i v i s i o np l a n ，m a t e r i a lr a t i o n , m a n - h o u rr a t i o nc o n c e r n e db ye n t e r p r i s e s h a v eb e e np a i dg r e a te m p h a s i s t 1 l i sp a p e rp o i n t e do u tt h ep h i l o s o p h yt h a tt h ep r o c e s s i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n tm u s tb eb a s e do nm b o mo fp d m w ea n a l y z et h er e l a t i o n s h i p b e t w e e na b o v em e n t i o n e dm o d u l e sa n do l dm o d u l e so fp d ma n db r i n gf o r w a r dt h e0 0 p d e v e l o p m e n tm e t h o do fe x p a n d i n ga n ds u p p l e m e n t i n gb a s e d o nc l a s s e so fp d ms y s t e m f i n a l l y , t h ec a p ps y s t e md e v e l o p e di nc h a n g h ei sg i v e n a sa l l e x a m p l e ，w h i c h d e m o n s t r a t e di n t e g r a t i o no fa d m i n i s t r a t i v ec a p ps y s t e ma n dp d ms y s t e m t h i st e s t i f l e dt h e f e a s i b i l i t ya n de f f e c t i v i t yo ft h er e s e a r c hw o r ka b o u ta d m i n i s t r a t i v ec a p ps y s t e mi nt h i s p a p e r k e y w o r d s ：p r o c e s si n f o r m a t i o nm a n a g e m e n lp d m ，i n t e g r a t i o n , p e r m i s s i o ne o n 仃o l ，w o r k f l o w m a n a g e m e n t i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。尽我所知，除文中已标明引用的内容外，本论文不包含任何其他 人或集体己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：f 簪闪1 日期：2 0 0 5 年 月a f 同 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和 借闵。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据 库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适丌本授权二 5 。 本论文属于 不保密曰 ( 请在以上方框内打“4 ”) 学位论文作者签名：尹斜刊 r t 期：2 ) 0 5 年月d 专f 1 指导教师签名 乙 几期：2 0 0 5 年8 月吐，f 1 华中科技大学硕士学位论文 1 绪论 2 1 世纪的科技应用与发展将是以信息技术与生物技术为主题。为适应这一主题，人 们经过深思熟虑，为企业和生产制造过程提出了许多先进、优秀并可行的应用模式与应 用技术，例如：企业信息化、虚拟企业、电子商务、绿色制造、虚拟制造、并行工程、 计算机集成制造系统等，使企业与生产制造能成为信息技术与生物技术的最大受益者 1 - 2 1 。 为了较好应用以上模式与技术，企业所有信息的电子化是基础，作为一个制造企业， 无论是什么行业，工艺信息是企业所有信息中不可缺少的部分7 ，3 0 d 4 1 。工艺信息的电子 化是企业信息化的重点与难点之一：因为工艺设计是极为复杂的过程，它涉及到企业从 管理、生产组织和调度、制造资源、在制品形式等多方面信息，并具有很强的经验性和 多变性【1 。7 1 。 计算机辅助工艺过程设计( c o m p u t e ra i d e dp r o c e s sp l a n n i n g ，c a p p ) 应这一需求 而产生，同时一直是计算机集成制造技术中难以完满解决的技术瓶颈1 1 6 ，3 3 1 + c a p p 从狭 义上讲是用计算机来实现一个产品从原材料到成品所需的加工动作及资源需求的描述 过程，从广义来说c a p p 是一个把对产品本身进行定义的数据转换为面向制造的数据的 关键性环节，是连接c a d 与c a m 的桥梁，是生产组织与管理、生产调度、质量控制等信 息的提供者和对这些信息的综合运用割8 郇刀i 。 1 1c a p p 的研究现状与发展方向 我国院校、研究设计单位和企业自8 0 年代初开始c a p p 的应用研究与跟踪世界这一 技术的发展，近二十年在理论上和实践上均取得了重大成就，结合中国国情掌握了c a p p 的原理与方法，在各类机械企业进行了应用实践。企业、院校、研究部门共开发不同类 型的c a p p 系统达一百多种，采用了样件法、派生法、半自动生成法及专家系统等各种 技术，通过了政府、学会等组织的鉴定，并获得国家、省、市级的各种奖，有一部分已 在企业长期应用。 华中科技大学硕士学位论文 = = = = = = = = = = = = = ；= = = = = = = = = _ = = ：一 c a p p 的发展历程可归纳为：从单一的机械加工发展到锻造、焊接、装配等专业c a p p ， 将包容机械制造工艺的整个领域；从零件加工发展到整机产品的工艺信息；从工艺设计 发展到工艺信息的管理；从研究开发专用系统，发展到研究开发工具，到应用原型化的 设计方法开发通用原型系统1 9 ，1 6 , 1 8 。2 1 。 由于制造技术的发展，先进制造技术的深入应用，尤其是先进制造技术的基础技术， 从建立企业工艺标准化体系到计算机软硬件及网络通信技术的发展，以及企业应用计算 机从单一系统和集成系统发展，加上企业面临全面进入市场经济，在这样的新基础、新 形势下，c a p p 今后发展的方向应该是【1 8 - 1 9 郊4 9 i ： 为适应企业进入市场经济，解决t ( t i m e ) 、q ( q u a l i t y ) 、c ( c o s t ) 、s ( s e r v i c e ) 问题，在优化产品设计的同时，必须优化工艺设计，才能为优化管理打好基础。 因此，c a p p 不能是简单地用计算机人机交互代替工艺文件的打印，而必须通过 应用ca p p 系统提高工艺设计的优化、标准化水平以指导生产过程与生产管理， 获得良好的效果，使企业生产经营进入良性循环的轨道。 为了实现以上目标，必须应用相似性原理、成组技术、标准化技术开展工艺标 准化工作( 标准化不仅仅是文件格式的标准化，更重要的是内容的标准化) ， 建立工艺标准化体系，才能解决工艺设计的多样性，才能为开发c a p p 的应有 及其系统的通用化、商品化打下牢固的基础，才能使企业工艺工作适应市场经 济的发展。绝对不能牺牲开发应用c a p p 的根本目的优化生产管理与优化 操作解决t 、q 、c 、s ，来达到所谓系统的“商品化”。 一个企业的实用的、可行的c a p p 系统，必须首先以企业中可以实现工艺标准 化的零件及产品工艺信息为主体，形成多种c a p p 技术方式的应用系统，包括 目前条件下可能实现的专家系统、半自动生成系统、派生式系统、样件系统等。 对于那些暂时不能用以上方式解决的，可采用人机交互式系统。 在应用c a p p 工艺设计系统的同时，开展工艺信息管理系统的开发与应用。用 系统工程的原理与方法对企业工艺系统的全部工作进行系统分析、设计，形成 完整的工艺信息系统，不但使工艺工作实现信息化，同时为企业工作的信息化 提供坚实的基础，明确c a p p 与c a d 、p d m 、e r p 的关系。 华中科技大学硕士学位论文 1 2企业对c a p p 的需求 作者通过对诸多航空企业的考察与调研发现：现在企业对工艺文件编制审批、工艺 信息动态统计、工艺任务分配与管理、工艺分工计划以及材料定额管理等问题比较关注： 特别是实现工艺文件电子审批、工艺信息动态统计的需求比较强烈： 工艺文件审批：对于一个企业，工艺文件审批过程中可能涉及到几个部门的许 多不同审批级别的人。但往往这些审批责任人的办公室在不同的位置甚至有一 定距离，这样工艺文件的转移频率则相当高；如果不能一次审批通过，则需更 多的反复过程。这需要大量的时间与人力，而且其间工艺文件难免出现遗漏或 人为差错。 工艺任务分配与管理：当一个工艺部门接收到工艺任务后，该部门主任就必须 开始进行工艺任务分配，指定某工艺员负责哪些零件的工艺，例如某部件下所 有零件的机加工艺由张工艺员负责完成。当该部门人员比较多时，部门主任的 任务分配过程就比较繁杂了；当任务进行一段时问后，每个工艺员任务进展或 完成情况的了解也很繁重。 工艺分工计划：工艺分工计划决定了零部件流经的车间，同时也决定了每个车 间工艺部门的工艺任务，因而工艺分工计划信息可以归结为c a p p 系统中应该 包含和管理的一部分信息。同时工艺分工如何与各车间工艺部门工艺任务分配 有机结合也是企业关心的问题。 材料定额管理：零部件材料定额的确定，必须从车间工艺信息中获取材料定额 信息，之后才能进行材料定额计算，并统计汇总。如何把工艺中信息自动提取 到材料定额管理系统中，如何用计算机执行各式各样的公式计算、不同要求的 汇总等是迫切需要解决的问题。 其实工艺文件审批可以应用工作流技术，把整个审批划分为各种可以定义和控制的 子过程，依次执行和监控每个子过程就形成了完整的工作流，即审批流程。而工艺任务 正是该工作流引擎驱动的动力。同时工艺分工计划和材料定额管理的问题，难是c a p p 系统信息管理与信息集成的内容。 华中科技大学硕士学位论文 1 3课题研究的背景 国内c a p p 己开展了二十多年，c a p p 工程化开发已初具规模，虽然取得了很大的发 展，但也有许多不足之处：从总的性能来看，或者用户界面有待改进，缺乏友好性；或 者对系统应用环境依赖太重，兼容性和可移植性差等，不能满足企业工艺信息化及集成 的需要；同c a d 、c a m 、m i s 、p d m 等相关计算机辅助技术相比，差距相当大。同时在研 究开发方向也存在一定的偏差。商品系统很少，而且即使有，绝大多数的商品化c a p p 系统主要集中在工艺文件的编辑过程中所涉及到的各种功能的研究与开发，总显得功能 不足、不完善；或者有些商品化c a p p 系统过分强调编制工艺的方便性，而忽略工艺信 息结构化，因而难以实现信息紧密集成和充分共享；缺乏从整个产品的角度研究企业工 艺信息化，难以适用于企业中的大多数零件。 现代企业都十分注重管理，经营效益的好坏，管理是关键。一个企业管理包括人员 管理，资源管理，生产过程管理等。在企业信息化过程中，电子信息的管理也是重点。 因而，一个完善的c a p p 系统也应该拥有完备的工艺信息的管理功能；工艺信息不仅仪 只包含工艺文档，还包含与之密切相关的工艺分工信息，材料消耗定额信息，工艺工时 定额信息，以及在编制工艺过程中的协调信息( 如：更改通知、协作技术单通知与请求、 工装需求通知) 。如果忽视工艺信息管理功能的研究与开发，则难以实现c a p p 信息与 c a d 、p d m 、e r p 的信息交流，更难以满足先进制造系统对工艺信息化的应用和发展需求， 甚至在计算机应用比较广泛的企业中也会失去应有的重要价值。 同时现代企业强调以过程为中心的管理模式，过程集成日益受到企业和研究单位的 重视，工作流技术就是实现过程集成的有效途径之一。目前，在并行工程、企业经营过 程重组、供应链管理、敏捷制造等领域都开展了工作流应用的研究。但工作流技术本身 还处于一个发展阶段，它在c i m s 、p d m 中的应用也刚刚起步，还有许多问题有待进一步 研究4 ，2 9 34 1 。 昌飞公司在充分考查市场上商品化c a p p 系统后，引进了金叶西工大的 c a p p f r a m w o r k 软件，经过一段时间的使用发现，c a p p f r a m w o r k 在工艺文件编制和与c a d 集成等方面虽然表现的较好，但工艺信息管理功能较弱。特别是昌飞公司通过实施以国 华中科技大学硕士学位论文 外大型先进p d m 系统( e n o v i ap m 系统) 为底层而二次开发的昌河p m ( c h p m ) 系 统，基本实现了公司所有直升机型号研制工程数据的信息集成和状态控制，并达到了初 步的企业工程研制的过程管理，构建了以p d m 系统为核心的支持并行工程及项目管理 实施的c i m s 工程应用架构，c a p p f r a m w o r k 作为一个独立的软件，并不能很好地融入这 个框架，因此急需探索一个新的解决方案一一开发与p d m 系统集成的管理型c a p p 软件。 作者全面参与了新系统的规划、开发、应用推广工作。 1 4论文的组织结构 本文以工艺工作流管理及工艺信息管理为研究重点，结合c a p p 产品开发和工程项 目的研究，探索如何开发形成与p d m 完全集成，以工作流管理为主线的、过程集成与信 息集成的管理型g a p p 软件。 本文的第二章对本文提出的管理型c a p p 系统作了整体描述。从对传统c a p p 系统 的分析出发，介绍了管理型c a p p 的特点和框架，并提出了c a p p 与p d m 集成的整体 框架和工作流程，重点强调了工艺流程管理和工艺信息管理在c a p p 系统中的重要性。 本文的第三章重点介绍了工艺设计工作流控制的理念和方法，提出了工作流控制模 型的建模方法：通过深入分析企业工艺工作模式，针对p d m 和c a p p 各自的特色，提 出了结合p d m 流程控制和c a p p 工作流模型的控制模式。 本文的第四章介绍了部分工艺信息综合管理的内容：利用p d m 已建立的产品结构， 实现工艺分工、工艺准备的网络化、信息化管理。重点介绍了工艺路线、材料定额、工 时定额模块的设计、数据的计算、查询修改、统计汇总等功能的设计和实现。 本文的第五章介绍了c a p p 系统中用户管理与角色、权限控制的思路和方法。由于 c a p p 集成在p d m 中，它的用户和权限管理必须是统一的，同时c a p p 又有自己的特 殊要求，如工艺设计和工艺审批中的权限控制。本章提出了基于p d m 安全体系，在其 基础上扩展和增加一些类的方法。 本文的第六章是对全文的总结，同时对c a p p 在基于p d m 的产品技术管理、系统 集成中的作用和发展提出了展望。 华中科技大学硕士学位论文 1 5本章小结 本章概要介绍了c a p p 系统的现状和发展方向，探讨了现代企业对c a p p 系统的需 求，并对本课题的来源和意义进行了阐述，提出了本文的主要工作。 6 华中科技大学硕士学位论文 2 管理型c a p p 系统的体系结构 c a p p 系统应是包含方便的指令编制功能，更应是包含对工艺信息及工艺工作流进 行快速有效的管理功能的集成环境下的工艺信息系统，它应涉及企业产品制造过程的信 息模型和一系列的技术和生产活动。可以认为，以工作流管理为主线的、过程集成与信 息集成管理型c a p p 系统是对传统功能型c a p p 系统的扩展和提高，如图2 1 所示： l管理型c a p p 系统 t il i 传统功能型c a p p 系统工作流控制与综合工艺信息管理 图2 1 管理型c a p p 系统 2 1 传统功能型c a p p 系统的局限 传统功能型c a p p 系统主要强调工艺编制的过程所用到的功能的实现，例如工艺卡 片模板的定义，工艺文档的生成与打印，各种输入的快捷性与方便性等，其基本模型如 图2 2 所示。虽然这些功能也是相当重要的，但是，随着c a p p 在各行各业的广泛应用， 企业已经不再仅仅满足于此，企业需求的不仅是工艺设计软件，同时也应该是工艺信息 管理软件。传统功能型c a p p 系统存在以下局限1 0 ，1 8 - 1 9 ： 1 ) 传统功能型c a p p 系统忽略所产生的工艺数据合理而有效的统一管理：有些基 于数据库的c a p p 在存储工艺数据时，分别把不同类别但彼此有关联的数据放 入不同的数据库，这不仅在关联数据查询上存在很大的障碍，同时使得数据信 息的网上共享非常困难；更不用说一些把工艺数据以d w g 文件、w o r d 文 件、e x c e l 文件等形式存储的c a p p 系统。 2 ) 没有考虑整个企业内部的工艺信息的联系：对工艺设计前的准备信息、工艺编 制完成后相关统计汇总信息以及为c a p p 与其他系统集成所需信息没有处理 华中科技大学硕士学位论文 与管理，致使工艺编制仍然是个孤岛。 用户界面 工艺设计 工艺 工艺工艺 i 资源文档卡片 工序工序过程尺寸形位 t 艺资 管理打印 定制 图编卡片卡片公差公差源获取中心 辑编辑编辑编辑编辑 c a dw o r de x c e l 非关系数据库或没 系统或工具或工具有按关系数据库的 或 要求存储的数据库。 图2 2 传统功能型c a p p 系统基本模型 功 能 层 底 层 支 持 3 )没有实现工艺审批流程与工艺更改流程的计算机化：本来工艺审核与更改有着 标准或比较固定的流程，如果这一流程不计算机化，则纸张与电子文档在工艺 设计阶段并行，无法完全有效控制工艺的审批与更改。 4 )缺乏对整个企业或整个项目所有人员进行统一、灵活、结构层次化管理：人员 信息不全，除了人员名称、登录密码外，没有工作责任、职位、所属工作组等 管理信息；人员的权限非常粗糙，或者分配无法快速、灵活。 5 )人员之间或工作组之间消息传递困难：要想实现协调信息或相互关联信息的传 递或某些工艺更改通知等，对于传统的功能型c a p p 系统，不但消息传递困难， 还可能会有消息的遗漏，同时消息没有存根，也无法统一管理，更不用说责任 人的跟踪。 6 ) 没有快速的层次化的工艺任务分配与管理：传统的功能型c a p p 系统在工艺任 务根本没有计算机化的分配与管理，完全是工艺室主任用口头或纸质的任务单 接受总工艺室分配的任务，也只能用同样的方式来为本室的工艺人员分配任 务；在任务考核或实时追踪时，也只有当面询问或凭借纸质的任务单。 因此，传统的功能型c a p p 系统不再能够适应以网络化为基础的信息技术管理与应 用：工艺数据缺乏统一管理，会使得c a p p 产生的工艺数据就像没经过有效整理的纸质 华中科技大学硕士学位论文 工艺卡片，可能最终成为垃圾；人员与相关信息没有统一管理，会使得c a p p 只能适应 手工作坊式的生产管理，无法享受网络化的优势。因而管理型c a p p 系统的产生是必然 趋势。适应现代化企业管理模式要求和以网络化为基础的信息技术的发展。 2 2 管理型c a p p 系统的基础 鉴于传统的功能型c a p p 系统的众多局限，本文提出以工作流管理为主线的、过程 集成与信息集成的管理型c a p p 系统。工艺规划与设计只是产品研发的一个阶段，c a p p 系统涉及的工作流和工艺信息也只是产品研发的工作流和产品信息的一部分；而作为企 业产品研发的集成平台的p d m 不仅管理着c a p p 数据来源的基础一一产品数据，同时它 还是强大的文档管理、流程管理、配置管理的工具。因此本文提出的管理型c a p p 必须 基于p d m 进行开发或采用与p d m 无缝集成的形式，而不是参照当前某些商品化c a p p 软件，把c a p p 系统扩展为企业的基础信息平台。在p d m 平台的基础上开发c a p p 系统有 以下优势： 数据库底层优势：p d m 软件平台以关系数据库为基础，利用面向对象技术，通 过对所有与工艺有关的数据进行合理分析与研究，把所有数据对象化，用对象 的属性来描述工艺数据、工艺资源及其它相关信息，用对象方法来操作与处理 这些数据，用对象关系来关联这些数据。使得所有的工艺信息( 除工艺图采用 以文件方式入库。) 都能够用结构化数据表示，并能有效地利用关系数据库进 行存储与操作。 强大的文档管理功能。虽然一些c a p p 软件采用了全数据库模式，不再使用文 档，而使用数据报表，但基于数据安全及归档要求等原因，企业还是需要文档 格式的工艺文件。c a p p 的文档管理一直不强，版本版次的控制不好，特别是将 文档和产品数据的关联能力没有。集成于p d m 之后，c a p p 只需产生和编辑文 档，而文档本身由p d m 来管理。 工艺卡片与工艺数据的分离。工艺卡片文档只不过是工艺数据的一种表现形式， 而c a p p 系统要处理和管理的是工艺数据。在集成模式下，工艺数据作为产品 数据的一部分，成为产品属性挂接到p d m 产品结构树上，工艺卡片纳入p d m 华中科技大学硕士学位论丈 的文档管理体系，两者不用直接关联，而通过p d m 系统来统一管理和协调。实 现卡片与数据的分离，既防止数据库同时存储工艺的结构化数据与包含的工艺 数据的卡片，又利于专心处理和管理工艺数据，而不必考虑卡片格式的复杂与 多样性，使卡片所表现的信息与数据库存储的信息完全一致。 方便的工作流处理。p d m 本身具有工作流管理能力，c a p p 只需规划和定义工 作流，而工作流处理本身可交由p d m 完成。 统一的平台和界面。p d m 和c a p p 集成后，用户面对的是同软件，避免了软 件操作上的不同而引起的使用障碍，同时利于实现企业的标准化。 鉴于以上众多优势，本文提出的以工作流管理为主线的、过程集成与信息集成的管 理型c a p p 软件是完全集成在p d m 内部的。 2 3c a p p 与p d k l 系统的集成框架 本文提出的集成方案立足于将c a p p 作为工艺信息管理的工具，并作为p d m 系统 的一部分融入到p d m 系统之中。换言之，在这样一种紧密的集成关系中，c a p p 不再 是一个单独的应用管理软件，而成为p d m 系统不可缺少的一部分，其集成框架如图2 3 所示。 从这一集成框架还可以进一步看出，事实上，这里的c a p p 系统己不再单纯是用于 工艺设计的工具，而是对产品研发管理过程中任何需要结构化信息存储的工程文件都是 适用的，如工程更改贯彻单、质量单据等。c a p p 的工程应用范围得到了扩展，使得产 品设计信息和制造信息的联系更加紧密，和单纯的c a p p 系统相比，管理型c a p p 具有 更重要的工程意义。这一集成框架的工作流程如图2 4 所示。 华中科技大学硕士学位论文 图2 3 基于模块的p d m 与c a p p 系统集成框架 华中科技大学硕士学位论文 在p d m 系统中申请编号 文件编静l 者 c a p p 系统查询工艺 资源库、知识库 材料库、工装工具 库、设备库维护 材料、工装工具、 谢器管理吊 知识库维护 t 艺知识管理 在p d m 系统中换版更改文档 孬添丽f p d m 系统查询设计更改 在c a p p 系统中编制、修改文档 文件编制者 c a p p 文件批注功 能 在p d m 系统中检出文档 面藕丽r 在p d m 系统中检入文档 i 鬲丽百一 编制便改完成 在p d m 系统中发送审批 i 砸丽晤一 在p d m 系统中电子审批 诵鬲瓦而广一 批准 p d m 系统发布文档 产品结构配置信息 在c a p p 系统中查询汇总内部工艺信息 夏藉酾甄i 一 在p d m 系统中执行m b o m 重构 数据管理人员 c a p p 文件洲 览器 在p d m 系统中打印文档 i 疆孺页厂 垄! 旦翌墨竺! 堡壁竺塑翌：堡塑兰曼塑塑里墨 数据管理人员 在c a p p 系统中生成报表 t 艺管理、生产管理 图2 4以产品结构为核心的、与p d m 集成的c a p p 系统工作流程 1 2 华中科技大学硕士学位论文 2 4c a p p 系统的工艺管理流程 作为一种管理型c a p p 软件，不能仅以工艺编制人员的眼光来看待c a p p 系统，认为 工艺员时刻关注的是单个零件的工艺，从而要求c a p p 系统从零件的角度来管理工艺数 据。这种观点是不能满足企业的实际需求的。其实，从企业生产的模式与目的来看，企 业从来都是以产品为单位组织生产，最终以生产多少产品作为生产目的和工作完成情况 考核的标准。而零件只不过是对产品的一种拆分单元，是生产过程中产生的实体。因此， 管理型c a p p 软件是以产品作为基本管理对象，以整个企业为管理范围，在产品结构树 的基础上，用工作流管理作为主线，实现过程集成与信息集成。 同时，c a p p 软件系统的管理流程，也必须符合每个企业的管理模式。每个企业都有 其特殊的工艺操作与管理模式，根据不同的行业、不同的生产产品、不同的生产批量、 不同的生产能力等，企业可以选择适合自己的工艺操作与管理模式。但在工艺管理部门 中，除组织结构层次有所差异外，工艺设计的基本流程有可找到共同之处，那就是：由 一个总管工艺的部门收集设计部门的设计图纸与技术文件，进行工艺审查；然后进行工 艺分工计划，宏观指挥产品各部件零件的车间走向；各车间工艺编制部门根据工艺分工 计划领取设计图纸与技术文件，并分配工艺人员编制工艺文件；工艺文件审批冻结；下 放工艺文件，指挥车间生产。至于各部门的名称因企业而异。 譬如，昌河飞机工业公司下属诸多部门，按工作性质可分为：工艺部门、生产部门、 生产准备部门： 华中科技大学硕士学位论文 1 4 匝骥曝确晕暖&p哑n匝 书霉k埘，霸七忆斟童h卅制拇岖母中佟童h牡廑军长嚣五hh蓦宙，棼函矗魁n1i 邪蜂设宴辖，聃瓢譬鞯hi1工蛏哒曝晕i毽根最孟址划o_【h一神世吉圭靶糕，懈惮姜荨协，夺罂怅毒，夺昌盛热，令罂蠼罨)|壮杈抓h韦+比好一h褂糕囊鼙籁求嘣，哥赶耱螺妻，褂趣上，-错擎鞲靶，册赶鞋瓣h，卅攫工t蝌hh=o墼，牡戗郴1掣夺靶三夺靶赠幂媒hh盒*最七钆划h 函醛爆唾逛旧式p衄 磺七萃寄巾硎，傩牝嗵州h每h匝髹一鼙辈，辈圈歧h梨hich磐耧烈醛h，妪哒疆哥树h文h，u盛，鞋匝菇魁二h 。譬程避姆 华中科技大学硕士学位论文 工艺部门：工程技术部、特设维修中心； 生产准备部门：生产调度部、供应保障部、夹具制造车间、模具制造车间、样 板制造车间； 生产部门：机加车间、数控车间、钣金车间、铆装车间、总装车间、热处理车 间、表面处理车间、标准件中心。 根据工艺信息传递过程，可以把以上各个部门如图2 5 所示联系起来。 如图2 6 所示，用简单的图形来简化昌河飞机工业公司信息流程图，更加清楚的说 明企业工艺编制基本流程。 图2 6 工艺编制的基本流程示意图 本文提出的管理型c a p p 系统根据企业工艺编制基本流程具有的共性，着眼于整个 企业工艺系统的设计与管理，分主管工艺部门和车间工艺编制部门两级进行管理，实现 主管工艺部门与车间工艺编制部门的信息集成和过程集成，同时保证与产品设计部门和 各生产车间的信息充分共享，数据交流流畅。针对各企业在流程上具有的各自特色，允 许企业定义自己的流程模型，从而适应本企业的情况。在这一基本理念的指导下，应用 工作流技术、信息管理技术，使管理型c a p p 系统的工艺管理流程得以体现与实现。 华中科技大学硕士学位论文 2 5 管理型c a p p 系统中工作流技术 工作流是指整个或部分经营过程在计算机支持下的全自动或半自动化。一个工作流 包括一组活动以及它们之间的顺序关系、过程及活动的启动和终止条件，以及对每个活 动的描述。工作流是针对工作中具有固定程序的常规活动而提出的一个概念。通过将工 作活动分解成定义良好的任务、角色、规则和过程来完成执行和监控，达到提高生产组 织水平和工作效率的目的，工作流技术为企业更好地实现经营目标提供了先进的手段p 5 j 3 9 ，4 2 l 。 工作流技术综合了计算机科学和管理科学中诸多研究领域的原理、方法和技术，如： 数据库管理、面向对象技术、c 1 l e n t s e r v e r 技术、w e b 技术、图形化用户界面、系统 集成、消息传递、文档管理等。在工艺领域进行工作流的管理的研究与开发和应用，可 实现产品开发过程和信息的集成和统一，更加有效地对工艺信息和资源进行管理和控 制，为企业实现并行工程、无纸工艺和生产加工奠定基础，具有广阔的应用前景【3 6 3 8 ，4 0 4 l 】 4 2 4 4 1 。 图2 7【：作流管理系统的体系结构 工作流管理的最大优点是将应用逻辑和过程逻辑分离，在不修改具体功能的情况下 通过修改过程模型改变系统功能，完成对生产经营部分过程和全过程的集成管理，可有 1 6 华中科技大学硕士学位论文 效地把人、信息和应用工具合理地组织在一起，发挥系统的最大效能。工作流技术可使 企业实现对经营管理和生产组织的过程控制以及决策支持，实现现代企业对“在适当的 时间把适当的信息传给适当的人”的要求。 工作流管理系统的体系结构如图2 7 所示，它与工作流执行者( 人、应用系统) 交 互，推进工作流实例的执行，并监控工作流的运行状态。一般分为三个阶段：即模型建 立阶段、模型实例化阶段和模型执行阶段。 当前c a p p 技术正朝着协同设计、分布实施的方向发展。企业已不再是单纯的要求 一个工艺卡片的编制工具，而是一个集任务管理、工艺设计、审批管理、版本及发放管 理、文档管理等功能于一体的复杂的设计和管理体系。作者提出的与p d m 集成c a p p 软 件，就是应用工作流技术，实施工艺工作流管理，满足企业对c a p p 的要求。 所谓工艺工作流管理，基本任务是对工艺设计过程进行监控和调度，对多种信息进 行管理：是在一定的生产条件下，应用现代管理科学理论，对各项工艺任务进行计划、 组织和控制，使之按定的原则、程序和方法协调有效地进行。 工艺设计过程的形式是复杂的，内部是丰富的。若把某个具体对象( 产品或组件或 零件) 的工艺设计过程看作一个任务，则可把工艺设计过程管理看作任务的管理。每个 任务都可以与一个抽象的活动对应起来，这样一次具体任务的执行和完成过程，本质上 可以用一次活动的执行完成过程来描述，而设计过程中每一具体步骤所涉及的细节过程 又对应于活动分解成子活动后的子活动执行过程。简而言之，任务即活动，活动即任务， 这样工艺设计过程就是一种典型的工作流过程，对工艺设计过程的管理就是一种工艺工 作流的管理。 从任务的角度来说，工艺工作流管理是对工艺设计任务的制定、发放、完成、提交 和认可的管理。工艺工作流管理有三大要素：工艺任务，数据信息( 工作流控制数据， 工作流状态数据，工作流相关数据) ，工艺人员组织和权限。 工艺设计过程是由一系列任务构成的，整个设计过程可以表示为一个任务流， 任务是可以分解的。 华中科技大学硕士学位论文 工艺设计过程中要处理到各种各样的设计信息，包括工艺支持数据、设计数据 和设计过程数据。这些信息是由设计过程中的不同任务来处理的，任务的实质 就是设计过程中的各种信息清晰化、完整化。 工艺设计过程中，不同的任务要求由不同的工艺人员来执行。各工艺人员在组织 结构中隶属于不同的层次，为了保证工艺数据的完整性和一致性，需要对参与 设计过程的工艺人员进行适当的权限管理。 所以工艺工作流的管理，要涉及到工作流操作者管理，工作流模型定义，工作流模 型的实例化，工作流的执行与监控。工作流操作者管理，即如何在c a p p 应用系统中， 在组织机构上管理工艺人员，对参与设计过程的工艺人员进行适当的权限管理；工作流 模型定义，即定义工艺任务在工艺设计过程中所经过步骤的模式，如通常的工艺设计步 骤：设计( 编制) 专校对审核批准专会签；工作流模型的实例化，即为工作流引擎 的驱动提供工艺设计任务实例，故工艺设计任务分配，并为其选择工作流模型，配置管 理任务所处理的信息，就是工作流模型实例化的过程。工作流的执行与监控，即按工艺 设计任务的工作流模型所指定的步骤执行，逐步完成工艺设计任务，并对工艺设计任务 的完成情况进行实时监控。 c a p p 系统应用工作流技术进行工艺设计过程的管理的详细介绍见下一章：工艺设计 中的工作流管理。 2 6c a p p 系统中信息管理 工作流管理可以实现过程的集成，当然也有效地串联了各种信息。但作为管理型 c a p p 系统，不仅要管理好工艺设计的所有过程，而且应该有效管理工艺设计过程中所涉 及的全部信息，达到信息集成。c a p p 系统中管理的主要信息如图2 8 所示。 注：在本文中，把除生产指令的数据信息和工作流管理信息以外的信息称为综合工 艺信息，并为此在c a p p 中设置了工艺分工计划、材料定额管理、工时定额管理等模块 柬管理这些信息，详见第五章：综合工艺信息管理。 华中科技大学硕士学位论文 l 阶段i固l 管理模块l 工艺 1 、产品、零组件设计信息产品结构管理 准备 2 、零件图纸及技术文件 阶段 3 、工艺审查意见文档 工艺分工计划 4 、工艺分工计划信息及文档 工艺文档管理 1 、工艺数据7 、工艺更改信息 2 、工艺资源数据8 、工艺过程模型 3 、典型工艺数据9 、过程控制信息 4 、工艺决策知识 5 、制造指令、卡片模板 6 、工艺信息模型 1 、材料消耗定额信息及文档 2 、工时定额信息及文档 3 、各种工艺统计信息及文档 4 、各种工艺文档及工序图 图2 8c a p p 系统综合信息管理总图 工艺设计环境 工艺资源管理 典型工艺管理 工艺知识管理 工作流程管理 材料定额管理 工时定额管理 工艺文档管理 在这里，把整个工艺设计过程分成三个阶段：工艺设计前工艺准备阶段、工艺 设计中工艺设计阶段、以及工艺设计后工艺综合处理阶段。工艺准备阶段是指 在设计图纸与工艺分工计划到达各个工艺编制部门之前，工艺审查、产品结构树的建立 及工艺分工计划处理等。工艺设计阶段是指工艺编制部门接收设计图纸与分工计划后，