隨著制造業信息化的不斷發展，企業工藝設計的信息應用支撐環境發生了很大變化，企業在應用CAPP系統提高基礎工藝設計的效率和質量的基礎上，迫切需要在PDM集成的環境下支持實現數字化工藝設計與管理的工作，面向PDM集成提高企業整個工程數據系統應用的效率和效果。本文以某單位系統建設和應用的實際案例，探討PDM與CAPP在工藝結構管理、工藝設計管理、工藝數據存儲和工藝審批管理等方面的集成開發和應用。該單位2011年前分別建立了獨立的PDM和CAPP系統，實現了設計端基于PDM系統的產品數據管理及工藝端基于CAPP的工藝設計及工藝文件輸出，但從設計到工藝的端到端過程尚未打通，影響了數據的一致性，缺少對工藝設計過程的控制能力及對工藝數據的管理能力。
一、技術背景
工藝是連接設計與制造的橋梁，工藝管理是對工藝相關信息的組織和處理過程的管理，是制造過程中最活躍的因素，工藝管理的水平決定了產品的成本和質量。
隨著信息時代的飛速發展，制造業在并行化、電子化的過程中，產品設計、工藝設計的管理越來越趨于復雜。為適應這種紛繁復雜的過程，各種輔助系統不斷出現。信息系統在制造業中的應用不斷深入，為實現產品的快速上市和高質量生產提供了強大的平臺支持。
PDM系統和CAPP系統是兩個相對獨立的信息系統，都有各自獨特的功能。PDM系統作為產品數據管理系統，負責管理產品設計數據，以及這些數據的產生過程，如設計過程管理、產品結構管理和審批管理等內容。CAPP作為工藝輔助設計系統，負責工藝資源管理、工藝設計、工藝文檔的編制和工藝路線的提取等內容。為實現工藝和設計數據的一致性，設計到工藝的端到端過程需要打通，這就需要實現PDM與CAPP的集成應用。
在信息技術飛速發展的今天，PDM系統與CAPP系統的集成應用已經成為工藝設計和管理的有力支撐平臺。
二、關鍵技術及成果
1.基于PBOM的工藝管理
PDM與CAPP集成內容主要包括三個方面，如圖1所示。
(1)PDM提供的主要功能。
圖1 PDM與CAPP集成框架
PDM系統建設采用了成熟產品PTC Windchill9.1系統，圍繞工藝管理，并考慮到未來同ERP等系統集成擴展能力的需求，主要提供如下功能。
①基于PBOM的工藝技術狀態管理。
工藝數據管理圍繞工藝物料清單(PBOM)進行，所有來自CAPP的工藝數據（工藝規程、工藝路線表和工藝更改單等）作為PBOM樹上相關零部件接點的相關文檔。在PDM系統中，PBOM繼承來自設計的EBOM，并由工藝設計師完成從EBOM到PBOM的分工轉化工作。以PBOM為核心完成工藝更改和設計工藝協同更改管理業務。
PDM系統內采用文檔模型對于工藝文件進行管理，工藝源文件作為文檔模型的主內容，工藝發布文件PDF作為文檔附件，工藝過程作為文檔可視化文件，圈閱在可視化文件上執行，信息作為新圖層記錄到相關可視化文件上，如圖2所示。
圖2 PDM工藝文檔管理
②PDM數據管理基礎能力。
PDM系統為所有進入系統的數據提供標準的編碼管理、版本控制、存儲管理和權限管理。其中，編碼作為數據對象的唯一性約束，編碼規則取決于企業本身所執行的標準，版本采用PDM系統標準的大小版本控制方案，存儲管理與權限管理符合國家保密三員分立管理要求。
③PDM平臺協同能力。
為提升系統協同工作能力，PDM系統為已經進入系統的數據提供以下功能：技術專題討論區、管理專題討論區、即時消息通知及審簽過程圈閱功能。其中圈閱功能依托于PDM ProductView模塊功能，圈閱信息包括圈閱名稱、圈閱人員、圈閱時間、圈詞人聯系方式和圈閱備注等，并可實時保存到PDM系統中。
與CAPP系統的集成作為PDM協同平臺建設的基礎部分，作為擴展工藝管理的技術依托，根據實際需求及方案設計主要完成三個內容將工藝零部件屬性傳遞到其工藝文件中；將工藝文件簽審過程信息記錄到工藝文件中；將工藝文件發布成PDF格式的發布版本并在PDM中存儲，可供下載打印。
(2)CAPP提供的主要功能。
CAPP系統建設采用了KM CAPP產品，該產品對工藝文件采用卡片式表現，底層依托數據庫功能，為數據展現提供嚴格符合標準的卡片樣式，為工藝設計提供基礎工藝資源支撐。主要提供如下功能。
①工藝資源管理。
CAPP系統依托底層數據庫，在系統建立初期便將大量工藝資源信息統一整理并分類存儲到系統中，從而實現了工藝資源在CAPP系統中的管理。實際業務中還可根據實際需求擴展工藝資源庫信息。
②工藝設計過程。
工藝設計的開展主要劃分了6個階段(M、C、S、D、G和P)，在工藝設計執行過程中，6個不同階段的執行要求及執行標準各不相同。
在CAPP中進行工藝設計時，工藝設計師按照實際設計要求分別采用不同的模板，參照不同技術標準要求進行逐級分工協作，完成工藝設計（部分溝通在系統外進行）。
③工藝文件編輯。
CAPP系統在建立時，根據903.A標準要求嚴格定制了符合用戶使用的工藝文件卡片模板。工藝設計師在進行工藝文件編制時，依托工藝卡片模板可輸出符合標準嚴格要求的工藝文件。設計過程中，卡片模板可調用底層工藝資源庫信息，為工藝設計提供輔助設計能力。
④工藝路線的提取與編輯。
基于輸出的工藝規程文件，CAPP系統可自動提取工藝路線信息并生成特定格式的工藝路線表。該功能既節省了工藝設計師的設計時間，而且還降低了工藝員設計二次出錯的幾率，提升了工藝設計效率。工藝路線表可進入PDM作為PBOM零部件相關文檔進行管理，未來擴展ERP集成時可二次解析到ERP中，作為生產安排基礎數據。
(3)中間接口的集成功能。
中間接口采用Webservice技術，原因在于：PDM系統為Java平臺，CAPP系統為．net平臺，Webservice技術可提供跨平臺的穩定數據交互能力。數據交互格式依托于xml技術，根據實際需求可靈活設計xml數據結構。
中間接口完全底層運行，作為系統平臺建設的基礎能力，由PDM系統負責發起，CAPP系統按照接口邏輯執行，全程無需人員參與。
①工藝屬性集成。
PBOM中零部件屬性信息繼承于設計，部分屬性信息與工藝文件中需要填寫的信息相同，為提高設計效率、降低出錯幾率，集成接口可提供工藝屬性傳遞能力。將PDM系統中PBOM的零部件屬性信息收集并記錄為xml數據，調用Webservice接口將xml傳遞給CAPP，由CAPP負責將接收到的零部件屬性信息打印到工藝文件的特定位置。
②工藝文件發布集成。
工藝文件發布功能主要是指CAPP將工藝文件轉化為PDF格式，并傳遞給PDM系統。PDM系統會在兩種業務場景下調用該接口：文檔在PDM系統創建或修改檢入時，PDM系統中將返回的PDF格式發布文件作為簽署過程中國閱的基礎文件；文檔在PDM中簽署通過后，CAPP負責電子簽名并發布為PDF格式發布文件，PDM將返回的PDF格式發布文件作為工藝發布文件在系統內存儲，供下載打印。
③工藝文件電子簽名集成。
工藝文件在PDM系統中簽署完畢后，PDM系統負責收集簽署過程信息（執行×人及執行時間）并以xml格式記錄，調用集成接口，傳遞給CAPP。CAPP系統負責將接收到的xml簽署過程信息打印到工藝源文件中，并返回簽字信息的PDF發布文檔。
2.關鍵技術分析
(1)跨平臺的Webservice接口。
由于PDM系統為JAVA平臺產品，而CAPP系統為.NET平臺產品，系統間的深入交互在技術上便存在一些問題。Webservice技術作為跨平臺信息交流的成熟技術，是本次集成接口的首選技術。集成過程中，為保證系統的穩定性，Webservice接口調用時考慮了容錯機制，如：信息傳遞成功與否、信息交互、雙方功能執行過程中錯誤信息的銘文傳遞和失敗后二次自動觸發功能等。
(2)工藝文件簽審過程圈閱功能。
圈閱功能作為PDM系統ProductView模塊的標準功能，為集成提供了有力支撐。圈閱功能使得工藝數據進入PDM系統后，管理工作全部交由PDM系統執行，所有的查看和簽審過程都擺脫了對CAPP系統的依賴，簡化了操作，提升了效率，并節省了大量由數據管理帶來的CAPP許可證需求。
(3)PBOM管理。
BOM管理是企業技術管理信息化的主要內容，PBOM是工藝設計部門以EBOM中的數據為依據，制定工藝計劃、工序信息和生成計劃BOM的數據。
作為數據管理的核心，PDM系統中實現了服務于設計的EBOM管理和服務于工藝的PBOM管理，PBOM與EBOM間為繼承關系，PBOM可直接集成EBOM結構及屬性信息，并可集成EBOM相關設計文件及設計模型信息，為工藝開展提供基礎和依據。
為實現BOM管理，PDM系統提供了基礎的BOM管理能力，并輔以更改管理和審簽管理等，多BOM管理中，需要額外定義從EBOM到PBOM的關聯更改通知和執行能力。
3.成果分析
(1)設計執行效果。
整體集成方案中，保留CAPP作為工藝設計和工藝文檔編輯唯一工具，從而保留了CAPP作為工藝設計的優勢，例如：保留基于數據庫的工藝資源庫管理，為工藝設計提高效率；基于工藝卡片式編輯工藝文件，輸出嚴格標準的工藝卡片，保持了工藝設計輸出的標準化；基于工藝規程直接提取工藝路線，提高工藝設計效率，同時避免二次錯誤，提高準確性。
(2)工藝管理能力。
所有工藝管理功能全部交由PDM系統完成，包括工藝文件存儲、權限控制、電子簽審、設計發布和工藝更改等，以此充分發揮PDM在數據管理上的優勢。
①增強的安全性：PDM中數據管理具有嚴格的權限控制，并且根據相關要求進行了必要的三員分立權限控制。工藝數據進入PDM系統后，所有的管理工作在PDM中進行，因此PDM系統中的安全控制對于工藝文件同樣生效。
②實用性：PDM系統中涵蓋了從設計到工藝的各級過程數據，實現了研制數據的全生命周期管理，工藝數據作為工藝管理的重要組成部分，進入PDM系統后，完全融入到研制生產整體過程中，使工藝數據的管理更加實用。
③便捷的可視化交互性：工藝數據作為研制過程中的一種數據，進入PDM系統中后，像其他數據一樣，在管理過程中完全脫離對設計工具（如CAPP、AutoCAD等）的依賴。ProductView模塊可直接調用查看數據內容，并可在審簽過程中提供圈閱功能。如此便可節省大量設計工具在數據管理中產生的大量許可證，直接節省了軟件購買費用。
④準確靈活的電子簽審：數據進入PDM系統后，在PDM系統中根據實際業務需要建立審簽流程模板，數據按照流程定義的邏輯進行電子審簽。審簽通過后，通過集成接口傳遞簽審信息并由CAPP完成電子簽名，簽名后數據發布為PDF并返回到PDM中作為發布文檔存儲，供后續下載打印。
(3)未來擴展能力。
由于本次工藝管理完全圍繞著PBOM進行，構建完整的PBOM是生產計劃等系統建設的基礎，為后續ERP系統或MES系統的實施提供了有力的數據支持。
三、結論
本案例緊密結合了實際業務需求，構建在成熟軟件平臺基礎之上，采用穩定的Webservice技術，實現了基于PBOM的工藝管理，有效解決了工藝數據集成和協同司題，在實際業務中得到執行并成功應用。隨著后續應用的進一步加深和信息系統的逐步完善，PDM與CAPP的集成應用將會為我們帶來更廣泛和更深層次的應用價值。
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本文標題：基于PBOM的工藝管理研究與實施
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