基于Teamcenter的結構化工藝編制系統開發及研究

摘要：針對非結構化工藝設計中工藝數據無法快速解析與重用，難以進行工藝統計及分析等問題，研究開發了基于Teamcenter的結構化工藝編制系統，構建了工藝資源庫，實現工藝資源的統一存儲和調用；基于Teamcenter開發了總工藝、各專業工藝和工序工步創建功能，并開發了工藝編制系統與其他系統的集成接口，實現工藝數據的結構化傳遞，進而提升工藝的重用效率和質量。

關鍵詞：Teamcenter；結構化工藝設計；工藝資源

中圖分類號：TG659? ? 文獻標志碼：A? ? 文章編號：1671-0797（2023）17-0085-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.17.023

0? ? 引言

工藝設計是銜接設計和制造的關鍵環節，工藝設計需要承接設計數據，并對其進行分析，形成工藝路線和方法，同時分配工藝資源，指導生產制造過程，整個過程涉及多類數據的整合與傳遞[1]。

在非結構化工藝設計模式中，由于缺乏可共享的工藝資源庫，工藝人員依據個人經驗和知識在電子文檔中填寫工藝資源信息，規范性較差[2]；生成的工藝路線、工藝卡片中的相關信息需要人為提取、傳遞至其他業務環節，工作量大且易產生人為錯誤，工藝側的大量數據無法有效保存、重用與分析，進而影響工藝業務的精準開展。

針對以上問題，本文開展了結構化工藝設計系統開發研究，基于Teamcenter構建了工藝資源庫，實現在工藝設計過程中工藝資源的統一調用，并開發了工藝分工、工藝設計、材料定額等相關功能以及與各類系統的集成接口，實現工藝數據的結構化傳遞。

1? ? 工藝資源庫構建

在工藝編制過程中，工藝卡片中需要填寫刀具、量具、夾具、輔料、工裝和設備等資源信息，在非結構化設計模式中，這些資源信息均離散存儲在工藝人員的個人PC或紙質文件中，無法統一調用和共享。針對該問題，基于Teamcenter構建了工藝資源庫，統一管理、重用工藝資源。

基于Teamcenter的工藝資源庫采用分類管理模式，資源庫中的所有分類都可以定義自己的屬性，便于分類實例的查詢和使用[3]。同時，為保證分類中所有數據的安全，針對不同的分類可以設置不同的權限。工藝資源庫的主要功能包括：

1.1? ? 分類管理

根據工藝編制過程對工藝資源的需求，在Teamcenter中構建了設備庫、工裝庫、典型工藝庫、工藝模板庫、材料庫、工藝參數庫，所有分類庫的管理均應遵循企業的管理制度要求（圖1）。分類庫中相同的對象允許加入到不同的分類中，以滿足多業務、多專業的重用需求。分類庫中的實例可以在線下用Excel等表單維護后批量導入，實現分類庫原始數據的快速形成。此外，分類庫中開發了導入/導出功能，通過流程保證分類庫中數據的有效性，同時滿足分類數據擴充的需求。

1.2? ? 分類屬性

分類庫中每一個分類均可以有自身的屬性，該屬性應能體現分類對象的特性，分類屬性應便于繼承、修改和維護。基于Teamcenter分類庫，配置基于屬性的分類對象查詢條件，可實現分類對象的快速查詢和調用。

1.3? ? 權限設定

Teamcenter不僅支持數據的共享和重用，同時也兼顧數據的管理和使用安全。由于企業工藝資源庫較為龐大，而不同的專業、不同的角色面對的工藝資源通常有限，為提升工藝資源的重用效率，同時保證分類數據安全，基于Teamcenter構建了資源庫分類權限，將工藝資源的查看、調用等權限與用戶的角色關聯，使不用的人可看到工藝資源的不同分支內容。

2? ? 工藝分工管理

工藝分工是企業進行生產制造的指導文件，旨在實現設計數據、工藝設計任務和制造任務的分配。基于Teamcenter系統的零件一級分工，業務人員可以填寫制造單位代號或名稱，在分工過程中，零件的件號、圖代號、名稱、材料等屬性不允許分工人員編輯。

一級分工編輯完成以后，系統自動匯總生成制造單位的流水報表（Excel格式），并將流水報表以及零件圖樣等數據通過審批流程下發到各個制造單位的工藝設計室。各個制造單位工藝設計室基于Teamcenter系統中的分工表進行二次分工，將設計數據下發至具體的設計人員開展工藝設計工作。

3? ? 結構化工藝設計

結構化工藝設計管理是指將工藝細化到工序/工步的地步，再通過數據表單的形式存儲，并與設備、工裝、工廠相關聯，實現其他系統的自動解析和調用。本系統將Teamcenter+AutoCAD集成實現結構化工藝的編制，整個流程如圖2所示。

具體功能包括：

3.1? ? 創建總工藝

在Teamcenter創建總工藝數據集，用于管理某一零件、毛坯或部件的所有工藝，包括機加工藝、鈑焊工藝、熱處理工藝及表面處理工藝等，所有專業工藝均在總工藝節點下創建完成（部件的總工藝與部件關聯，在部件的總工藝下創建裝配工藝）。

3.2? ? 工藝BOP建立

工藝BOP以結構樹+附件的形式管理專業工藝的各類信息，完整的工藝BOP包括工藝路線、工序、工步、材料信息、設備、工裝等，其中工藝或工序類型需根據企業實際業務進行配置開發，此外，根據企業的實際管理規定，可實現多工藝BOP版本的統一管理。

3.3? ? 工藝詳細設計

基于工藝BOP中的工序節點，可填寫具體的工序內容（圖3），并能從分類庫中針對工藝結構的工藝或工序指派資源，且可在系統中確定分配物料和資源的類型。

在工序附圖繪制階段，通過Teamcenter和AutoCAD接口，在AutoCAD中繪制工序卡片，保存后工序附圖能夠以規格關系掛接在每道工序上。

工序內容和工序附圖完成后，基于Teamcenter開發的整本工藝合成功能可實現對工藝結構上的工藝、工序、工步、工裝、工具、設備、消耗料、零部件等信息的自動獲取，同時將工序附圖映射到工藝模板中，再自動生成PDF工藝文件，進行審批及打印。

4? ? 與各類系統的集成

工藝結構化編制系統需與MES、ERP、檔案系統集成，實現數據的傳遞和交互，具體集成方式包括：

4.1? ? 與MES系統集成

通過工藝BOP的創建，每個零件的工藝路線全部是完整的，MES系統在進行車間生產計劃排產時需要這些信息，因此通過系統集成實現這些信息從工藝管理平臺到MES系統的傳遞。

集成方式：采用中間數據庫表的方式。

集成數據：包括工藝路線及工藝流水信息。

集成機制：工藝管理平臺通過審批流程自動將工藝路線及流水傳遞到中間數據庫表中，MES系統在指定間隔時間內搜索中間數據庫表，發現有新數據就直接讀取并做處理，處理完成后在中間數據庫表中打上標記；工藝路線更改時重新傳遞，而且也可以將更改單同時傳遞給MES系統。

4.2? ? 與ERP系統集成

EBOM在工藝管理平臺中進行管理，工藝流水、材料定額也在工藝管理平臺中管理，企業規定在ERP系統中完成MBOM的構建與管理工作，這就需要將工藝管理平臺中的EBOM、工藝流水、材料定額等信息通過集成接口傳遞到下游的ERP系統，以便在EBOM的基礎上構建ERP所需的MBOM，減少手工錄入工作，提高效率及準確性。

集成方式：采用中間數據庫表的方式。

集成數據：EBOM結構信息、物料信息、材料定額信息及流水信息。

集成機制：EBOM結構信息、物料信息、材料定額信息及流水信息全部通過手工操作方式傳遞給ERP系統，ERP系統在指定間隔時間內搜索中間數據庫表，發現有新數據就直接讀取并做處理，處理完成后在中間數據庫表中打上標記；EBOM結構信息、物料信息、材料定額信息及流水信息更改時重新傳遞，而且也可以將更改單同時傳遞給ERP系統。

4.3? ? 與檔案系統集成

通過結構化工藝設計平臺與企業已有的檔案系統集成，實現審批通過的工藝數據按指定格式、內容、狀態及時間自動歸檔到檔案系統。

集成方式：采用WebService的方式。

集成數據：電子文件，包括技術文件和產品圖樣；電子文件的屬性信息，包括文件編號、名稱、版本等。

集成機制：檔案主管在工作列表中獲取到歸檔任務后，通過手動方式（菜單按鈕）執行歸檔，后臺自動根據配置的導出/導入規則轉換需傳遞的數據內容和格式，并調用檔案系統歸檔的WebService方法，實現工藝數據歸檔。歸檔后，平臺內數據自動設置“已歸檔”狀態。

5? ? 結束語

結構化工藝設計可形成能被各類信息系統解析、重用的工藝文件，大大提高了工藝數據的傳遞效率，但結構化工藝設計模式需要企業前期做好工藝標準化、精細化工作，形成統一的工藝資源管理模式及各類標準化工藝模板，再基于此開發信息化系統，實現數據、系統、流程的順暢運行。

[參考文獻]

[1] 黃陽，田凌.基于PLM的產品信息管理系統的設計與開發[J].機械設計與制造，2013（4）：1-3.

[2] 宋豫川，邱順流，李先旺.網絡化制造中異構系統信息集成可靠性技術研究[J].制造業自動化，2014，36（4）：24-27.

[3] 崔中華，王君.基于XML的PDM與三維CAD雙向系統集成研究[J].機械設計與制造，2012（2）：79-81.

收稿日期：2023-02-21

作者簡介：曹杰（1983—），男，江蘇宿遷人，高級工程師，研究方向：航空機電產品加工工藝技術。