GT/CAD/CAPP/PDM/ERP系统集成研究

发布时间：2008-04-11 关键字： 研究系统集成编码成组集成系统物料 PDM 零部件

随着科学技术的不断进步，产品供应市场的日益国际化，市场竞争的日趋激烈，用户对产品的需求也越来越趋向个性化。为了满足用户的个性化需求，越来越多的企业采用按定单设计(Engineering-To-Order，ETO)的生产方式。ETO生产通常具有以下主要特征：产品设计、工艺设计、工装与工具设计的工作量大，产品、零件、工装与工具的种类多，单件与小批量生产，产品报价困难，产品与零件的跟踪较困难，物料采购采用因需定量法，物料库存低，生产周期长，生产成本高，生产流程复杂，管理难度大。

为了能快速响应市场的变化，满足客户对产品交货期、质量、价格和所提供的服务等方面越来越高的需求，在竞争中取得优势，越来越多的ETO生产企业会采用成组技术(Group Technology，GT)、计算机辅助设计(Computer Aided Design，CAD)、计算机辅助工艺设计(Computer Aided Process Planning，CAPP)、产品数据管理(Product Data Management，PDM)、企业资源计划(Enterprise Resources Planning，ERP)等先进技术与系统。但是，由于这些技术与系统都有其各自的特点与应用范围，如果独立地应用这些单元技术与系统不能很好地解决 ETO企业存在的上述问题。要彻底解决问题，必须把GT、CAD、CAPP、PDM、ERP等技术与系统整合成为一个一体化的系统。

GT、 CAD、CAPP作为提高产品设计、工艺设计、零件制造效率与水平的技术，已得到了深入的研究与广泛的应用，取得了较好的效果。对CAD/GT、 CAPP/GT集成技术也已有较深入的研究与应用，GT在FMS与CIMS中也有初步的应用。PDM、ERP是近十年迅速发展起来的产品设计与制造管理技术，已成为业界研究与应用的热点。但无论在国内还是国外，对如何把GT与CAD、CAPP、PDM、ERP相结合，实现基于GT的 CAD/CAPP/PDM/ERP集成的研究还不多。本文试图从ETO生产企业入手，研究基于GT的CAD/CAPP/PDM/ERP集成问题，给出基于 GT的CAD/CAPP/PDM/ERP系统的集成框架与统一的成组信息编码方案。

2 面向CAD/CAPP/PDM/ERP的成组信息编码

基于GT的CAD/CAPP/PDM/ERP集成系统的核心是建立一套成组编码体系结构。成组编码体系的制定除了考虑产品与零件特点外，应更多地考虑 CAD、CAPP、PDM、ERP系统及这些系统间集成的特点与需求。CAD对成组编码的需求主要是能减少零部件种类，提高产品与零部件设计效率，提高零部件的标准化、通用化与系列化程度。CAPP系统对成组编码的需求主要是对相似零件进行归类，能根据成组编码检索成组工艺，使相似零件尽量使用同一套工艺、同一套工装与工具，提高工艺设计效率和工艺的标准化程度。PDM系统对成组编码的需求主要是有一套比较规范的编码规则，以便能根据编码规则自动生成零件的成组编码，以及能根据成组编码来检索相似的零部件。ERP系统对成组编码的需求主要是能根据零件的成组编码或成组编码的一部分来检索相似的零部件，以便能复制相似零部件的数据，如物料主文件等，大大减少基础数据录入与维护的工作量。但是，由于多个零件可能具有相同的成组编码，不能做到一物一码，因此，成组编码不能作为ERP系统中的物料编码。基于同样的原因，成组编码也不能作为CAD零件设计图的图号。因此，面向CAD/CAPP/PDM/ERP集成系统中物料的信息编码应该包括两个：成组编码和物料编码。成组编码用来对物料进行分类和检索，以减少零部件、工装、工具种类与数量，提高工艺标准化程度，缩短零部件与产品的制造周期。物料编码用来对物料进行标识，实现一物一码。CAD中的零件设计图的图号也直接采用物料编码。虽然物料编码原则上可采用无意义的编码(如顺序号)，只要满足物料编码的唯一性和码位不能太长这两个原则即可，但无意义的物料编码难以为设计与制造人员所识别和使用。因此，物料编码应具有一定的意义，但又不能包含太多的意义，以免影响编码的通用性与适用性。

通常，物料编码可在按物料的大类、中类和小类分类的基础上进行编码。而成组编码通常也是由物料的分类码和特征码组成的。因此，作为一个统一的编码方案，可以把成组编码和物料编码中的分类码部分统一起来，便于编码与使用。

在CAPP 与ERP中，除了产品与零部件等物料外，还涉及原材料、毛坯、标准件、外购件、夹具、刀具、量具、工作中心、设备等物料与资源，对这些物料与资源同样需要进行编码。另外，在ERP中，还需要对供应商、客户、订单、库房、部门、人员等信息进行编码。对于这些物料与资源信息，也可在分类的基础上进行编码。因此，在CAD/CAPP/PDM/ERP集成系统中，完全可以按成组技术的思想在对所有资源信息分类的基础上进行统一编码。

图1 统一的信息编码体系结构

面向CAD/CAPP/PDM/ERP集成系统的信息编码体系结构如图1所示。信息编码采用分类码(一级码)与二级码相结合的方法。分类码标识资源的类别，采用四段柔性结构，第一段为资源类别码，第二至第四段分别为资源的大、中、小类的分类码。分类码的结构是柔性的，一方面，对于不同的资源类别可具有不同的结构：另一方面，C段与B段不是必需的，对某些资源来说，可以没有C段甚至B段。分类码各段之间具有隶属关系，构成树状结构。分类码各段的码值采用顺序号，按照编码实施的先后顺序赋予相应的对象。下表是资源类别码的一个例子。二级码表示物料的特征码和(或)标识码，物料特征码用于产品与零部件的成组编码，标识码用于所有的资源(包括产品与零部件)的信息编码。因此，对产品与零部件来说，物料特征码与标识码是两套并行的二级码，而对其它资源来说，只有标识码。标识码的作用是明确无二义地标识一个实例化对象，也用多位数字构成的顺序号表示。

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