產品數據信息包括產品設計信息、產品工藝信息及產品制造信息等。工藝數據信息作為制造企業中產品設計與制造的橋梁，起著連接作用，是產品生命周期管理中重要的組成部分。目前，我公司工藝數據的管理依然采用工藝卡片的管理方式，工藝的簽審和變更采用手工方式進行，工藝的管理沒有實現信息化，導致工藝信息在傳遞中出現信息“壁壘”，工藝信息的傳遞效率低，傳遞準確性差。

       PLM（Product Lifecycle Management，即產品生命周期管理）的核心是產品數據的有序、設計過程的優化和資源的共享。為了保證工藝信息傳遞的高效性、準確性，我公司利用現有PLM系統的同一數據模型，針對工藝信息特點對該系統進行了二次開發，可實現工藝的獨立創建、修改，并通過工藝的數據結構化管理，實現產品設計數據向工藝數據的傳遞，然后將模塊化的工藝數據傳遞至制造部門，指導產品的制造生產，實現設計、工藝和制造三大數據的關聯，保證了制造與技術部門之間工藝數據傳遞的高效性、一致性和有效性，最終達到設計與工藝協同、工藝與制造協同的目的。

1.工藝管理存在的問題

       工藝對現場生產有重要的指導意義，但目前工藝的編制主要依托于CAPP系統，而產品存放于PLM系統，這就造成了工藝信息與產品信息存在于不同的管理系統，信息不統一。因此，現行的工藝管理面臨的主要問題表現為：

       1）CAPP系統運用處于工藝卡片階段，只作為一種工藝編制的輔助手段，未與PLM系統連接，導致設計信息無法向工藝信息傳遞，造成了工藝信息“孤島”。

       2）CAPP系統內工藝編制需要工藝人員上傳EBOM，在EBOM結構下設計工藝路線和工藝卡片，隨著產品數據的不斷完善，CAPP內數據需要根據產品的變更及時更新，但由于人為因素的影響，數據的變更無法保持一致，最終影響生產效率和產品質量。

       3）工藝的管理依舊停留在人工管理階段，紙質單據入庫存檔，通過手工的方式變更工藝信息，變更容易出現漏改、錯改和工作量大的問題，并且無法掌握流程進度。此外，由于變更記錄不完備，問題的可追溯性差，數據的可靠性、一致性得不到保證。

       4）工藝設計完成后以紙質方式下發，制造部門根據現有的工藝組織生產，工藝“孤島”現象容易導致工藝設計部門與制造部門工藝不一致，造成工件制造問題。

2.結構化工藝在PLM系統內的實現

       為了解決工藝信息“孤島”問題，我公司在PLM系統內開發了結構化工藝設計模塊，利用PLM系統強大的管理流程實現工藝管理的信息化。在PLM系統中，工藝數據管理圍繞PBOM進行，PBOM是工藝設計和工藝更改的管理核心，工藝路線、工藝資源（設備、量具、夾具和輔料等）等工藝數據信息皆以PBOM為平臺搭建，形成產品結構樹的主干。下面以機加工藝為例說明結構化工藝的結構及使用。

       在PLM系統內，機加工藝的設計操作主要包括機加工藝模型的創建和機加工藝結構的搭建。機加工藝模型的創建包括PBOM的轉化和工藝計劃的創建，PBOM繼承于MBOM，工藝計劃依附于PBOM。工藝計劃的編號由PBOM編號加“GY/”組成，如PBOM編號為16Y30-12000，則工藝計劃編號為GY/16Y-30-12000。

       機加工藝結構的搭建包括工序和工步的搭建、工藝內容的錄入、工藝資源的分配及工藝附圖創建等。由于不同工藝種類的工藝屬性不同，例如機加工藝需要填寫切削速度、進給量、切削深度等屬性，而焊接工藝需要填寫電壓、電流等屬性，為了方便工藝內容的錄入，根據不同工藝屬性設置了標準工藝模板（見圖1）。標準工藝模板確定后，根據工序安排及各工序內容，將標準工序和標準工步復制到工藝計劃界面，相同工序、工步可重復復制，工序和工步編號采用0010、0020、0030的形式，以便于自動生成工藝結構后工序和工步的插入。
標準工序模板 放大圖片

圖1 標準工序模板

       工藝結構搭建完成后即可進行工藝內容和工藝資源的添加。工藝內容的添加是在各工序、工步的主屬性表中進行，主屬性表可進行工步內容編制、參數填寫以及刀具、設備等工藝資源分配。刀具、設備等工藝資源以資源庫的形式集成于結構化工藝系統中，并且可以對每種資源的屬性進行定義，例如機床設備可定義設備規格、設備型號和設備生產廠家等屬性，刀具可定義直徑、長度等規格屬性，工裝夾具可定義適用范圍、適用零部件等屬性。資源庫內的設備、工裝等資源根據不同工廠屬性單獨存放，鉆頭、絲錐等通用資源存放在通用資源庫存，避免重復資源占用空間（見圖2）。
工藝資源庫 放大圖片

圖2 工藝資源庫

       工藝人員通過屬性表中資源選擇模塊進行資源的調用，在工序的主屬性表中分配設備、工裝等工藝資源，在工步的主屬性表中分配刀具資源。在工步的主屬性表下可進行工步內容的編制，屬性表集成了編輯器功能，可滿足特殊符號、粗糙度符號、幾何公差和尺寸公差等特殊標注要求，如圖3所示。
工藝資源分配及工步屬性編輯 放大圖片

圖3 工藝資源分配及工步屬性編輯

       在PLM系統中，工藝附圖以附件的形式單獨放置于工序屬性下。工藝附圖的創建通過工序文檔屬性下的“創建和關聯說明方文檔”功能實現，附圖包括PDF和CAD兩種格式，CAD圖樣作為備份，為后續的信息變更提供便利。設計部門修改圖樣或附圖存在錯誤信息需要修改時，需將系統內CAD格式附圖下載至主機進行修改，修改后轉化為PDF格式重新上傳至系統即可。工藝附圖的創建如圖4所示。
工藝附圖的創建 放大圖片

圖4 工藝附圖的創建

       機加工藝結構的搭建完成后，將工步、工序依次檢入系統，檢入后各工序內容在系統內以PDF格式存在并與工序相關聯。如圖5所示為結構化工藝格式，以PDF格式展現的結構化工藝內容樣式與傳統工藝卡片類似，但結構化工藝繼承了產品數據信息，并充分利用了系統內標準化的工藝資源，例如表頭中圖號、名稱、重量、材質和重要度等級等屬性繼承于設計數據信息，表格中的工序號、工序名稱、設備、工廠和刀具等對象來源于系統內工藝資源，都有自己的獨立屬性，因此結構化工藝與傳統工藝有著本質不同。
結構化工藝格式 放大圖片

圖5 結構化工藝格式

3.工藝在系統內管理流程

       在PLM系統中，工藝簽審采用編制、審核、標準化、會簽和批準五步簽審流程，工藝數據編制完成后，在PLM系統內以編制狀態存在，工藝工程師對工藝數據發起簽審流程，此時工藝數據處于預發布狀態，簽審流程完成后工藝數據處于發布狀態，發布狀態的工藝數據帶有版本號（A1、A2……B1、B2……C1、C2……），不能隨意更改，受系統權限控制。

       工藝簽審流程如圖6所示。結構化工藝在編制完成后以PDF格式存在，方便流程審核者快速瀏覽工藝文件，流程中的每一個審核者都可以通過或者駁回流程。如果流程被駁回，工藝工程師根據提示對工藝進行修改，修改后再次開啟簽審流程，直至流程通過所有審核者簽審達到生效狀態，即工藝數據處于發布狀態。簽審后的工藝文件為PDF格式，文檔右上角簽有設計、審核、會簽和批準等人員的電子簽名。
工藝簽審流程 放大圖片

圖6 工藝簽審流程

       處于發布狀態的工藝數據，由于各種原因，例如產品設計錯誤、產品在使用中出現問題、工藝編制錯誤或工藝升級等，需要對其進行更改，此時必須通過工藝變更流程，使產品數據在整個生命周期內保持一致性和可靠性，如圖7所示。工藝變更由工藝主管發起，發布變更通告，并將變更任務分配至工藝工程師。工藝工程師接到變更任務后修訂大版本（如由An升級至B1，n為1，2，3，4……“A、B”指大版本號，“1、2、3、4......”指小版本號），之后開始修改工藝數據，完成修改后提交簽審。
工藝變更流程 放大圖片

圖7 工藝變更流程

4.結語

       本文分析了傳統工藝數據管理存在的缺陷，通過結構化工藝在PLM系統內的應用，實現了產品數據向工藝數據的傳輸，方便了工藝數據在各部門之間的傳遞，提升了資源利用率，減少了工藝人員的重復性勞動。同時，系統內簽審、變更流程的實施，可記錄流程所涉及的所有對象的變化，隨時監控流程所處狀態，提高了工藝數據管理的規范化和通用化，保證了工藝數據的高效性、一致性、準確性及可追溯性。