基于产品数据结构的CAPP、MES、AVIDM集成技术研究

lihuolin958

　　 针对总装生产管理的特点和业务需要，文章对CAPP、MES、AVIDM之间的集成思路、集成目标、集成方案和应用效果进行了介绍。此集成方案主要是基于统一的产品数据结构，实现CAPP与AVIDM之间的产品结构树、审批流程的集成，CAPP与MES之间的数据传递模式集成。通过对CAPP，MES、AVIDM的集成，有效地提升总装生产数据管理的质量和效率，促进了航天器总装生产的信息化能力提升。

　　0 引言

　　北京卫星环境工程研究所拥有国内最大、功能最完善、技术最先进的AJT中心，建立了比较完善的信息化生产管理系统，包括CAPP、MES(Manufacturer Executing System)和AVIDM。其中，CAPP用于航天器总装工艺设计，已经在几十颗在研型号上成功地开展了应用，促进了工艺文件编制的规范性和编制效率。MES是针对总装生产管理特点，定制开发的一款生产管理软件，它从CAPP中导入结构化工艺文件数据，进行总装生产的调度排产、物资齐套、车间执行、质量管理等。AVCIDM是航天企业通用的PDM软件，主要是用于工艺文件的管理和归档。

　　之前，CAPP和MES之间进行了初步集成开发，尽管MES可以直接从CAPP的Oracle数据库中调用相关的工艺数据，但是接口方式非常简单，容易导致数据丢失，接口稳定性差和可靠性低，同时，不能完成工艺文件中图片和特殊符号的集成。CAPP与AvIDM之间未进行集成，工艺文件从CAPP中走完审批流程后，将工艺文件转换成PDF格式后，上传到AVIDM系统，然后在AVIDM进行流程审批。CAPP、MES、AVIDM3个系统的数据格式难以完全统一和直接共享，导致数据传递的效率低，系统可靠性差。本文分析了CAPP、MES、AVIDM业务应用以及它们之间接口集成技术的特点，对3个系统的接口集成方案进行了设计和编程实施，实现了3个系统之间的数据集成，满足总装生产过程的统一数据管理和共享的需求。

　　1 系统集成思路及目标

　　1.1 集成思路

　　鉴于CAPP、MES和AVIDM的数据格式难以统一和直接共享，3个系统之间集成主要是解决数据传递接口问题，让数据可以在它们之间直接调用。具体包括以下几方面：

　　1)CAPP和MES之间的数据传递

　　CAPP与MES之间通过集成实现工艺数据(包括图电和特殊符号的数据)从CAPP向MES中的导入，同时在CAPP中实现工艺文件的自动查错。

　　2)CAPP和AVIDM之间的集成

　　CAPP与AVIDM集成，实现工艺文件在AVIDM中的流程审批和归档管理。

　　3)统一产品数据结构

　　以AVIDM的产品结构树为源，实现AVIDM工艺产品结构树与MES系统、CAPP系统之间的统一和同步。

　　由于CAPP、MES和AVIDM均在总装生产中应用，为了不影响总装正常生产，考虑到3个系统集成上线的风险，将CAPP、MES、AVIDM之间的集成工作分成2个阶段实施。

　　第一阶段是先实现CAPP与MES之间的集成，包括CAPP与MES之间的数据、图片、特殊符号传递。通过第一阶段的集成测试应用，验证CAPP和MES之间集成方案的可行性。

　　第二阶段是实现CAPP与AVIDM中的流程集成，包括CAPP与AVIDM中产品结构树的统一、MES与AVIDM中产品结构树的统一、CAPP中工艺文件查错、CAPP与AvIDM的审批流程统一。通过第二阶段的集成测试应用，完成了CAPP、MES、AVIDM3个系统的集成。

　　1.2 系统集成目标

　　为了实现总装生产过程数字化和规范化管理，对CAPP、MES、AVIDM集成目标提出如下：

　　1)以产品设计和工艺设计为应用背景，以2007版本的CAPP为基础进行集成开发实施，实现CAPP与MES系统、AVIIDM之间的集成，用于产品设计和工艺设计过程管理;

　　2)在AVIDM和MES集成中以CAPP产品数据源为核心，AVIDM作为工艺文件的签署和归档平台，MES作为现场指导生产的工具;

　　3)采用开放式集成标准，支持常用标准、协议和接口，能够提供通用的工艺数据输出接口，为与其他应用软件系统集成打下基础;

　　4)通过信息化平台固化现有工作业务流程，依据不同的角色授权，实现工艺业务流程信息管理，确保信息及时传递并有效记录;

　　5)实现工艺文件和过程文件的全生命周期管理。

　　2 系统集成设计方案

　　2.1 系统集成架构

　　系统集成总体架构如图1所示。采用AVIDM3.3 SP07实现产品结构管理、工艺文件版本控制和流程管理、计划信息发布等;采用THCAPP2007完成工艺规程编制以及工艺BOM生成;应用MES的产品结构数据和工艺数据，实现生产计划和调度，实现航天器总装全过程生产管理。

　　

　　图1 CAPP、MES、AVIDM集成架构

　　2.2 工艺BOM管理

　　工艺主管在AVIDM系统中建立产品结构树;系统管理员登录CAPP系统，在产品结构树根节点下导入AVIDM产品结构，在CAPP界面中弹出只包含总装工艺节点的完整路径的AVIDM产品结构树界面，选择相应的工艺分册节点，导入到CAPP的产品结构树根节点下，这样在CAPP中形成了新的工艺节点。产品结构树上节点支持重复导入，当向CAPP中导入信息存在节点时，CAPP会判断导入节点为新增节点还是修改节点，如果是新增节点，那么直接将该节点导入到相应根节点下即可。产品结构树上的节点数据分为两类：一类是型号节点及工艺分册节点属性，如表1所示;另一类是选择的型号节点及工艺文件的工艺数据。

　　表1 型号节点和工艺节点定义

　　

　　集成后只保留AVIDM的产品结构树，产品结构信息以基准产品结构树为基准，MES通过手动或自动方式实现从AVIDM中获取信息，实现MES与AvIDM产品结构树的同步;CAPP通过手动方式实现从AVIDM中导入产品结构树，但不作数据同步，产品结构树仅作为CAPP系统中文件浏览和分类的路径导向。

　　2.3 工艺文件的创建和流程审批

　　工艺人员登录cAPP系统，在产品结构树上创建工艺文件并保存，再将此工艺文件上传到AVIDM，在CAPP界面中会弹出AVIDM文件创建窗口，填写与CAPP相同的文件属性，其中型号名称、阶段、密级等属性从AVIDM产品结构树中提取，自动填写完毕。点击“申请编号”功能钮后，通过COM接口将文件编号传给CAPP，写入CAPP数据库中，并将工艺文件挂接到AVIDM产品树上。工艺人员登录AVIDM系统(或从CAPP直接链接到AVIDM产品结构树界面)，对应工艺分册节点已经列出，工艺文件状态为检出状态，如果工艺人员再次执行挂接操作时，系统会弹出报错对话框。

　　工艺文件在检出状态下，编制者可以通过两种方式进行编辑和修改。一种方式是在AVIDM中编辑，通过调用CAPP打开工艺卡片实现编辑;另一种是直接从CAPP的客户端打开相应的文件进行编辑和修改。

　　当工艺文件修改完毕后，点击“检入”功能钮后，便可以进入审批流程环节。当点击“检入”后，工艺文件由AVIDM控制，工艺文件处于不能编辑状态。点击“送审流程”功能按钮后，选择一个流程并指定各个节点的签署人，工艺文件便开始了审批流程。各个节点的签署人通过AVIDM调用CAPP，实现对工艺文件的浏览，确认无误后，点击“同意”功能钮，相关签署信息自动填写到工艺文件封面。

　　2.4 工艺文件更改

　　工艺人员登录AVIDM系统后，在审批管理中创建更改单，选择需要更改的工艺文件进行修改，AVIDM调用CAPP系统提供的组件，生成新的工艺文件，并将新版本的文件ID与原版本的工艺文件ID进行交换。工艺文件修改后，在AVIDM系统中执行相应的审批流程操作。

　　2.5 工艺查错

　　工艺查错功能是针对工艺文件编制过程中经常出现的错误案例而定制开发的查错功能。在CAPP、MES、—姗DM集成前，该查错功能是在MES中，而工艺编制又是在CAPP中。查错时，需要先登录MES查错后，再返回CAPP查错，给文件编制带来极大的不便。因此在本次集成时，对查错规则进行梳理，在CAPP中定制开发了工艺文件查错功能，当文件编制完成后直接进行查错，这样可给工艺文件编制带来较大的便捷。

　　3 系统集成后应用效果

　　基于统一的产品结构，实现了CAPP、MES、AVIDM 3个系统的集成，集成后的系统已在北京卫星环境工程研究所的生产管理中进行了应用，取得了良好的效果。

　　1)利用统一的产品结构树，实现了工艺编制、工艺数据利用、工艺数据管理等集成统一，促进了数据的共享和传递的质量。

　　2)CAPP与AVIDM的集成，消除了重复的审批工作，减少了系统之间的中间环节，同时保留了CAPP和AVIDM之间的运行相对独立。

　　3)CAPP与MES之间的集成，提升了工艺数据传递的效率、质量和稳定性，对保障总装生产的稳定运行有着直接的推动作用。

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