航空院所PDM与CAPP集成应用研究

徐瑞　曹云　袁璐　陈宗利

摘要：PDM（Product Data Management）产品数据管理系统是管理企业产品设计信息和研发过程技术的信息系统。CAPP（Computer Aided Process Planning）计算机辅助工艺设计系统是管理企业产品从设计数据转化为制造数据相关工艺技术文档的信息系统。PDM与CAPP系统的集成打通企业产品设计信息到产品制造信息的数据孤岛，有效的优化企业内部以BOM（Bill of Material）物料项清单为主线的设计，采购，工艺，制造活动。该文研究了航空院所PDM和CAPP系统的集成需求，提出了基于中间表的集成方案，通过系统集成接口的设计实现产品数据管理与工艺过程管理的信息传递和数据集成，对提升企业的产品研制协同化具有实践意义。

关键词：企业信息化；PDM；CAPP；BOM；中间表；系统集成

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）20-0206-03

Integration Research of CAPP and PDM in Aviation Institute

XU Rui， CAO Yun， YUAN Lu， CHEN Zong-li

（Xi' an Aeronautics Computing Technique Research Institute，Xi' an 710068， China）

Abstract： The product data management system is the information system which manages the enterprise product design information and the research of development process technology. The Computer Aided Process Planning system is a management enterprise products that made from the design data into data information system related technology documents.PDM and CAPP system integration through enterprise product design information to product manufacturing information data silos， effectively optimize the internal to the BOM （bill of material） material list for the theme of the design， procurement， process and manufacturing. This paper studies the aeronautical institutes PDM and CAPP system integration requirements， was proposed based on the table in the middle of the integration， through the system integrated the design of the interface implementation of product data management and process management information transmission and data integration， to improve enterprise's product development， co-ordinated has practice significance.

Key words： Enterprise Informationization； Product Data Management； Computer Aided Process Planning； Bill of Material； Intermediate Table； System integration

航空技术产品型号研制任务的不断增加和信息技术的不断发展，促使当前航空科研院所普遍引入信息管理系统提升企业的研发能力和管理水平。PDM（Product Data Management）作为企业产品数据管理系统，面向研发设计部门，管理产品的BOM结构信息，组成产品的零部件信息，以及产品关联的各类图文档信息。CAPP（Computer Aided Process Planning）作为企业辅助工艺设计系统，面向工艺管理部门，形成产品的工艺设计文件和工艺过程管理信息。当前，航空制造企业信息化水平已经发展到由点及面，支持协同工作，集中管控的工作方式，企业产品的全生命周期管理也需要PDM系统和CAPP系统进行集成，从而提升企业的各部门协同能力，提高产品的可复用率，缩短产品的研发周期。

1 PDM与CAPP集成应用需求

航空制造企业工作产品设计制造场景为研发部门负责产品研发设计工作，使用PDM系统管理产品的研发和设计数据，工艺部门负责产品的工艺文件编制和工艺行程划分，使用CAPP系统管理产品的工艺文件。PDM系统和CAPP系统需共享产品数据，从而实现设计BOM向工艺BOM、制造BOM的转换。

1.1 PDM系统管理功能：

PDM系统作为产品全生命周期管理中的业务过程和设计数据管理平台，以产品结构化树的方式来管理产品数据对象。产品结构化树的相应节点对应形成产品的相应零部件，通过给相应节点附加设计资料，从而进一步形成表征企业产品全生命周期的产品结构信息树，建立统一和完整的产品数据管理体系[1]。以PDM系统为技术支撑手段，进行航空制造产品数据管理活动，极大地提高产品技术状态管理工作的效率和质量。

1.2 CAPP系统管理功能：

CAPP系统作为工艺领域的信息化管理系统，负责保存产品加工过程中的工艺信息文件，包括工艺模板文件，工艺卡片，从而将工艺知识通过信息化的方式保存下来，提高装配工艺规划、工艺设计的效率，改善多专业工程师之间的信息传递方式，提高对设计数据的充分利用水平，提升工艺设计和管理能力，充分发挥工艺作为产品设计和产品制造之间的桥梁作用。

1.3 PDM与CAPP集成应用需求：

传统制造企业存在一条从设计BOM到工艺BOM再到制造BOM的设计制造主线，通过PDM与CAPP系统的集成可以实现产品数据的双向流转与管理，从而使工艺人员提前介入设计流程会签和产品数据查看，提升了企业集中、统一、安全、协同的数字化制造和信息化管理能力。系统之间需要的集成数据有：

1） BOM文件

在产品的全生命周期中，BOM（Bill of Material）物料项清单作为最重要的产品信息贯穿企业的设计，工艺，生产，采购等各个环节[2]。PDM系统管理设计类物料清单EBOM， CAPP系统管理工艺类物料清单PBOM。PDM系统和CAPP系统之间存在BOM信息的交换，并且工艺系统需要PDM系统的产品装配结构关系作为工艺文件的组织方式，通过工艺人员对设计BOM进行工艺再设计从而自动汇总形成工艺BOM。

2） 工艺文件

工艺文件包括工艺文件产生的基础信息和电子文件。在CAPP系统中产生的工艺文档传递到PDM系统中管理，并且在PDM系统中进行工艺文件的审批和发布。如果需要进行工艺文件的更改，再签出至CAPP系统中进行，更改完后再次签入PDM系统中进行管理。

3） 自制件代号

PDM系统提供有效的装配件、零件代号清单，然后传递至CAPP系统供系统校验工艺文件的零部件代号是否有效。

2 PDM与CAPP系统集成方案

PDM和CAPP的系统集成方案首先根据集成需求，通过梳理业务、流程之间的关系，确定两个系统之间的数据流和业务管理定位。然后分析，列举出两个系统的接口数据清单，以及定义接口数据结构，最后通过系统集成接口实现PDM与CAPP系统的集成。

2.1 系统集成架构

PDM系统以TEAMCENTER软件作为产品研发的设计平台，负责产品BOM信息的产生和管理。CAPP系统选用CAXA软件，负责工艺文件的产生和管理。系统通过中间表方式的集成，实现产品BOM信息，工艺文件和自制件代号的传递共享和管理[3]。PDM和CAPP系统的集成架构图如图1所示：

图1 PDM和CAPP系统BOM信息集成

2.2 系统集成主要功能

（1） 产品BOM信息传递

PDM系统向CAPP系统传递的BOM信息包括零部件信息，产品结构以及转换后生成的图文档，传递对象的状态为已签入并完成审批发放的设计数据，由数据仓库管理员负责执行传递。工艺管理员在CAPP系统集成功能界面中，选择需要导入的产品BOM信息，使用集成接口导入[4]。产品BOM信息传递流程如图2所示：

图2 产品BOM信息传递流程图

（2） 工艺文件传递

CAPP系统完成工艺文件的编制，然后由工艺管理员上传工艺文件至PDM系统中。通过集成工艺文件浏览插件，在PDM系统中进行工艺文件的浏览，圈阅工作，从而完成工艺文件的审批，并且最终建立签发后的工艺文档与设计零部件之间的产品结构树，如图3所示：

图3 含工艺文档的产品结构信息树

（3） 变更管理和信息传递

工艺文件在PDM系统中存在签出变更和修订变更两种方式，设计人员在PDM系统中将工艺文档更改信息传递至CAPP系统，工艺系统管理员在CAPP系统中进行图样更改单信息和更改后产品零部件信息的接收和导入，然后由工艺人员在CAPP系统中根据图样更改单信息和更改后的产品信息进行工艺文件的相关更改，整个更改管理的信息传递流程如图4所示：

图4 变更管理信息传递流程图

2.3 系统集成数据模型

PDM系统与CAPP系统的集成数据对象统一定义为采用“编号+版本号”的方式唯一确定一个业务对象，PDM系统与CAPP系统对象所有者也采用统一的用户名来标识。接口数据模型包含的数据清单如表1所示：

表1 PDM系统和CAPP系统集成接口数据清单

[＼&接口数据类型＼&数据名称＼&说 明＼&1＼&中间数据文件＼&产品BOM信息中间文件＼&按约定样式提供设计BOM数据，由PDM系统输出，供CAPP系统读取＼&2＼&中间表＼&intDMfgDoc＼&工艺文档信息表，记录工艺文件相关的基础信息，由CAPP系统写入数据表＼&3＼&中间数据文件＼&工艺文件＼&工艺文件由CAPP系统编制输出，供PDM系统读取＼&4＼&自制件代号＼&IntDPartView＼&自制件代号视图记录有效的自制件（包含装配件和零件）的代号，由PDM系统生成，CAPP系统读入＼&]

其中选取最典型的BOM数据中间文件为例进行说明，该数据中间文件由PDM导出Excel文件生成，文件的命名方式为“零部件代号+版本+传递日期（年月日时分）.xlsx”[5]。其样式模板设计如表2所示：

表2

[序号＼&零部件代号＼&版本＼&代号＼&名称＼&规格＼&材料＼&数量＼&零件类型＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&]

模板文件中序号为BOM结构树的节点编号，第一行默认为“0”，标识根节点零部件对象，其后按BOM层级和顺序依次编号，如第一层按照1->2->3->…n编号，第一层的第n个节点对象的下级零部件同样按照n.1->n.2->n.3…编号依次类推。零部件代号和版本号从PDM系统中生成输入。名称、规格、材料分别记录零部件的名称信息、规格信息和材料信息。数量为零部件在其父节点中的使用数量，零件类型标明零部件的类型，一般的类型包括装配件、零件、标准件和消辅材料。

3 结语

PDM系统与工艺系统的集成实现了工艺文件和零部件信息的交换，在制造企业的信息化过程中，使工艺人员提前参与到设计活动中，提高了企业的产品开发效率，缩短了产品的生产周期，按照产品的全生命周期建立起了信息化，打通了科研人员和工艺人员之间的信息孤岛，通过信息化连接起了一个纽带，为企业不同信息系统之间的集成提供了示范作用。

参考文献：

[1] 秦坤、张昕. 基于PDM基线的研究与实施[J]. 航空精密制造技术，2014（3）.

[2] 渠晓刚. 基于产品数据管理PDM中的BOM开发与应用[J]. 无线互联科技，2012（11）.

[3] 王帅、田锡天. 基于SOA的PDM与CAPP系统集成技术研究[J]. 机械制造， 2013（07）.

[4] 杨晋穗. CAPP计算机辅助工艺设计在现代企业中的应用[J]. 锻压装备与制造技术，2013（04）.

[5] 梁可. 三维专配工艺设计系统与PDM_ERP系统的集成应用[J]. 中国科技信息，2013（23）.