基于PDM的工艺知识库管理方法研究

    0 　引言

    产品数据管理( Product Data Management ,PDM) 是管理所有与产品相关的信息和过程的技术,为产品的开发和制造提供了一个并行的协作环境。近年来,Web 使能技术在PDM 中的应用,进一步加强了PDM 的功能,使PDM 在工业上的应用日趋广泛。

    工艺知识库在计算机辅助工艺设计(Computer Aided Process Planning ,CAPP) 系统中占有重要地位,它决定着工艺设计的智能化程度。集成化是CAPP 发展的一个主要方向,开发以PDM 为集成平台的CAPP 系统已成为当前研究热点。因此,有必要开展基于PDM 的工艺知识库管理研究。

    基于产品的CAPP 对工艺设计的支持,包括工艺卡片的辅助编制和对工艺知识查询的辅助支持等。在基于产品的CAPP 系统中,对工艺知识库的首要需求是提供工艺知识的辅助查询,提高查询的质量和效率。基于这个思想,本文对基于PDM的工艺知识库管理进行了研究。

    1 　工艺知识

    广义的工艺知识按照产品全生命周期的观点,划分为基础理论知识、工艺设计知识、工艺管理知识和工艺情报四个部分。狭义的工艺知识是指工艺设计人员在进行工艺设计过程中所运用的各种数据和现场经验等的集合。本文所述的工艺知识是指狭义的工艺知识。

    20 世纪90 年代以前,以工艺规程自动化生成为目标,CAPP 系统的工艺知识库的内容主要是指推理规则等工艺决策知识。基于产品的CAPP 方法要求工艺知识库首先能够为工艺设计提供详尽的基础信息检索,包括代替手工查阅工艺手册数据与资源数据,以及代替手工查阅已设计好的工艺实例;其次是提供相关的工艺决策辅助,辅助经验较少的工艺设计人员设计出接近专家水平的工艺规程。在此背景下,工艺知识的范围有了拓展,大体可分为:①工艺资源信息,包括手册数据和资源数据。手册数据是指工艺设计手册及各类工程标准中已经标准化的或者相对固定的与工艺设计有关的工艺数据;资源数据是指与特定加工环境密切相关的所有工艺数据,如机床、刀具、量具、夹具和辅具等信息。②工艺实例,指已经完成了工艺规程设计的零件(实例零件) 及其对应的工艺规程(实例工艺)。③工艺决策知识,由经验性规则(如加工方法选择规则,机床、刀具、夹具、量具选择规则等) 、过程性算法及对工艺决策过程进行控制的知识等组成。

    2 　基于PDM的工艺知识库管理

    2-1 　工艺知识库管理系统体系结构

    与工艺知识相对应,工艺知识库管理系统包括工艺资源库管理、工艺实例库管理和工艺决策知识库管理三个模块。工艺知识库是重要的企业资源,因此需要保证工艺知识数据的一致性和完整性。

    PDM 的一个重要功能是数据仓库和电子文档管理功能,也就是电子资料室(data vault)功能。数据仓库中存储与产品定义相关的各类信息,包括工艺资源信息、工艺决策知识和设计完成的产品工艺规程等,以保证工艺知识数据的一致性和完整性。本文基于PDM 构建了工艺知识库管理系统体系结构,如图1 所示。

    工艺知识数据统一通过PDM的封装层存入PDM管理的产品数据库中,由PDM 系统统一管理。对工艺知识库的任何访问都需要通过PDM 的授权和验证来完成,以此保证工艺知识库中知识的完整性。同时,为CAPP 系统和集成体系下的其他应用系统(如制造资源计划、并行工程(CE) 、敏捷制造(AM) ) 等提供工艺资源信息服务。

    数据库连接采用开放数据库连接(Open Data Base Connectivity ,ODBC) 接口。ODBC 接口定义了一个函数库,应用系统通过结构化查询语言访问数据库管理系统。ODBC 通过调用层接口,提供对特定数据源命令进行解释的驱动程序来保持应用系统的互用性。这样, 应用系统便不必克服由函数功能、数据库协议或网络协议等因素造成的不一致。

    2-2 　基于BOM的工艺实例表示

    工艺实例包含设计完成的零件设计信息和设计完成的工艺规程信息。前者用于检索实例,后者用于表示工艺设计的内容。如何将二者结合起来,是工艺实例表达需要解决的重要问题。

    PDM 的一个重要功能是产品配置管理,它是以电子资料室为底层支持,以材料清单(Bill of Material ,BOM) 为组织核心,将定义最终产品的各种工程数据和文档联系起来。本文采用基于BOM 在产品结构树的节点上分别挂接产品工艺信息和产品零件信息的方式来表示工艺实例,如......More↓↓↓