基于Teamcenter的结构化工艺编制系统开发及研究

摘要：针对非结构化工艺设计中工艺数据无法快速解析与重用，难以进行工艺统计及分析等问题，研究开发了基于Teamcenter的结构化工艺编制系统，构建了工艺资源库，实现工艺资源的统一存储和调用；基于Teamcenter开发了总工艺、各专业工艺和工序工步创建功能，并开发了工艺编制系统与其他系统的集成接口，实现工艺数据的结构化传递，进而提升工艺的重用效率和质量。

关键词：Teamcenter；结构化工艺设计；工艺资源

中图分类号：TG659    文献标志码：A    文章编号：1671-0797（2023）17-0085-04

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

0    引言

工艺设计是衔接设计和制造的关键环节，工艺设计需要承接设计数据，并对其进行分析，形成工艺路线和方法，同时分配工艺资源，指导生产制造过程，整个过程涉及多类数据的整合与传递[1]。

在非结构化工艺设计模式中，由于缺乏可共享的工艺资源库，工艺人员依据个人经验和知识在电子文档中填写工艺资源信息，规范性较差[2]；生成的工艺路线、工艺卡片中的相关信息需要人为提取、传递至其他业务环节，工作量大且易产生人为错误，工艺侧的大量数据无法有效保存、重用与分析，进而影响工艺业务的精准开展。

针对以上问题，本文开展了结构化工艺设计系统开发研究，基于Teamcenter构建了工艺资源库，实现在工艺设计过程中工艺资源的统一调用，并开发了工艺分工、工艺设计、材料定额等相关功能以及与各类系统的集成接口，实现工艺数据的结构化传递。

1    工艺资源库构建

在工艺编制过程中，工艺卡片中需要填写刀具、量具、夹具、辅料、工装和设备等资源信息，在非结构化设计模式中，这些资源信息均离散存储在工艺人员的个人PC或纸质文件中，无法统一调用和共享。针对该问题，基于Teamcenter构建了工艺资源库，统一管理、重用工艺资源。

基于Teamcenter的工艺资源库采用分类管理模式，资源库中的所有分类都可以定义自己的属性，便于分类实例的查询和使用[3]。同时，为保证分类中所有数据的安全，针对不同的分类可以设置不同的权限。工艺资源库的主要功能包括：

1.1    分类管理

根據工艺编制过程对工艺资源的需求，在Teamcenter中构建了设备库、工装库、典型工艺库、工艺模板库、材料库、工艺参数库，所有分类库的管理均应遵循企业的管理制度要求（图1）。分类库中相同的对象允许加入到不同的分类中，以满足多业务、多专业的重用需求。分类库中的实例可以在线下用Excel等表单维护后批量导入，实现分类库原始数据的快速形成。此外，分类库中开发了导入/导出功能，通过流程保证分类库中数据的有效性，同时满足分类数据扩充的需求。

1.2    分类属性

分类库中每一个分类均可以有自身的属性，该属性应能体现分类对象的特性，分类属性应便于继承、修改和维护。基于Teamcenter分类库，配置基于属性的分类对象查询条件，可实现分类对象的快速查询和调用。

1.3    权限设定

Teamcenter不仅支持数据的共享和重用，同时也兼顾数据的管理和使用安全。由于企业工艺资源库较为庞大，而不同的专业、不同的角色面对的工艺资源通常有限，为提升工艺资源的重用效率，同时保证分类数据安全，基于Teamcenter构建了资源库分类权限，将工艺资源的查看、调用等权限与用户的角色关联，使不用的人可看到工艺资源的不同分支内容。

2    工艺分工管理

工艺分工是企业进行生产制造的指导文件，旨在实现设计数据、工艺设计任务和制造任务的分配。基于Teamcenter系统的零件一级分工，业务人员可以填写制造单位代号或名称，在分工过程中，零件的件号、图代号、名称、材料等属性不允许分工人员编辑。

一级分工编辑完成以后，系统自动汇总生成制造单位的流水报表（Excel格式），并将流水报表以及零件图样等数据通过审批流程下发到各个制造单位的工艺设计室。各个制造单位工艺设计室基于Teamcenter系统中的分工表进行二次分工，将设计数据下发至具体的设计人员开展工艺设计工作。

3    结构化工艺设计

结构化工艺设计管理是指将工艺细化到工序/工步的地步，再通过数据表单的形式存储，并与设备、工装、工厂相关联，实现其他系统的自动解析和调用。本系统将Teamcenter+AutoCAD集成实现结构化工艺的编制，整个流程如图2所示。

具体功能包括：

3.1    创建总工艺

在Teamcenter创建总工艺数据集，用于管理某一零件、毛坯或部件的所有工艺，包括机加工艺、钣焊工艺、热处理工艺及表面处理工艺等，所有专业工艺均在总工艺节点下创建完成（部件的总工艺与部件关联，在部件的总工艺下创建装配工艺）。

3.2    工艺BOP建立

工艺BOP以结构树+附件的形式管理专业工艺的各类信息，完整的工艺BOP包括工艺路线、工序、工步、材料信息、设备、工装等，其中工艺或工序类型需根据企业实际业务进行配置开发，此外，根据企业的实际管理规定，可实现多工艺BOP版本的统一管理。

3.3    工艺详细设计

基于工艺BOP中的工序节点，可填写具体的工序内容（图3），并能从分类库中针对工艺结构的工艺或工序指派资源，且可在系统中确定分配物料和资源的类型。

在工序附图绘制阶段，通过Teamcenter和AutoCAD接口，在AutoCAD中绘制工序卡片，保存后工序附图能够以规格关系挂接在每道工序上。

工序内容和工序附图完成后，基于Teamcenter开发的整本工艺合成功能可实现对工艺结构上的工艺、工序、工步、工装、工具、设备、消耗料、零部件等信息的自动获取，同时将工序附图映射到工艺模板中，再自动生成PDF工艺文件，进行审批及打印。

4    与各类系统的集成

工艺结构化编制系统需与MES、ERP、档案系统集成，实现数据的传递和交互，具体集成方式包括：

4.1    与MES系统集成

通过工艺BOP的创建，每个零件的工艺路线全部是完整的，MES系统在进行车间生产计划排产时需要这些信息，因此通过系统集成实现这些信息从工艺管理平台到MES系统的传递。

集成方式：采用中间数据库表的方式。

集成数据：包括工艺路线及工艺流水信息。

集成机制：工艺管理平台通过审批流程自动将工艺路线及流水传递到中间数据库表中，MES系统在指定间隔时间内搜索中间数据库表，发现有新数据就直接读取并做处理，处理完成后在中间数据库表中打上标记；工艺路线更改时重新传递，而且也可以将更改单同时传递给MES系统。

4.2    与ERP系统集成

EBOM在工艺管理平台中进行管理，工艺流水、材料定额也在工艺管理平台中管理，企业规定在ERP系统中完成MBOM的构建与管理工作，这就需要将工艺管理平台中的EBOM、工艺流水、材料定额等信息通过集成接口传递到下游的ERP系统，以便在EBOM的基础上构建ERP所需的MBOM，减少手工录入工作，提高效率及准确性。

集成方式：采用中间数据库表的方式。

集成数据：EBOM结构信息、物料信息、材料定额信息及流水信息。

集成机制：EBOM结构信息、物料信息、材料定额信息及流水信息全部通过手工操作方式传递给ERP系统，ERP系统在指定间隔时间内搜索中间数据库表，发现有新数据就直接读取并做处理，处理完成后在中间数据库表中打上标记；EBOM结构信息、物料信息、材料定额信息及流水信息更改时重新传递，而且也可以将更改单同时传递给ERP系统。

4.3    与档案系统集成

通过结构化工藝设计平台与企业已有的档案系统集成，实现审批通过的工艺数据按指定格式、内容、状态及时间自动归档到档案系统。

集成方式：采用WebService的方式。

集成数据：电子文件，包括技术文件和产品图样；电子文件的属性信息，包括文件编号、名称、版本等。

集成机制：档案主管在工作列表中获取到归档任务后，通过手动方式（菜单按钮）执行归档，后台自动根据配置的导出/导入规则转换需传递的数据内容和格式，并调用档案系统归档的WebService方法，实现工艺数据归档。归档后，平台内数据自动设置“已归档”状态。

5    结束语

结构化工艺设计可形成能被各类信息系统解析、重用的工艺文件，大大提高了工艺数据的传递效率，但结构化工艺设计模式需要企业前期做好工艺标准化、精细化工作，形成统一的工艺资源管理模式及各类标准化工艺模板，再基于此开发信息化系统，实现数据、系统、流程的顺畅运行。

[参考文献]

[1] 黄阳，田凌.基于PLM的产品信息管理系统的设计与开发[J].机械设计与制造，2013（4）：1-3.

[2] 宋豫川，邱顺流，李先旺.网络化制造中异构系统信息集成可靠性技术研究[J].制造业自动化，2014，36（4）：24-27.

[3] 崔中华，王君.基于XML的PDM与三维CAD双向系统集成研究[J].机械设计与制造，2012（2）：79-81.

收稿日期：2023-02-21

作者简介：曹杰（1983—），男，江苏宿迁人，高级工程师，研究方向：航空机电产品加工工艺技术。