航空制造数控车间软件集成技术

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1、航空制造数控车间软件集成技术本文研究目的就是针对航空数控车间对制造工程软件的应用需求，以航空数控零件制造过程为对象，以三维数字样机为协调依据，将目前分散、独立和孤岛式的数字化制造软件进行应用集成，建立航空数控车间数字化制造应用软件系统，同时满足飞机数控零件制造过程中数字量协调的工作体系，初步形成满足现代航空企业数控生产制造流程的集成化协同工作环境。近30年来，与信息化相关的先进制造技术（如CAD、CAM、CAPP、PDM、ERP等）在航空工业中得到了广泛的重视，在关键技术攻关、目标产品开发、基础研究、推广应用等方面开展了深入的研究，在单项技术和系统集成方面

2、都取得了很大进展，在数控加工生产系统中实现了生产管理、资源管理、工艺数据准备等软件的集成，成效显著。但一些新的高端软件，如三维CAD软件、产品数据管理软件、企业资源计划系统的引入和应用，使得以往软件系统的集成度和集成平台都不能满足企业当前发展的需求，从而产生了新的信息孤岛和离散的软件系统，给企业未来的发展带来了新的问题。   本文研究目的就是针对航空数控车间对制造工程软件的应用需求，以航空数控零件制造过程为对象，以三维数字样机为协调依据，将目前分散、独立和孤岛式的数字化制造软件进行应用集成，建立航空数控车间数字化制造应用软件系统，同时满足飞机数控零件制造过

3、程中数字量协调的工作体系，初步形成满足现代航空企业数控生产制造流程的集成化协同工作环境。其成果可作为支持在研及未来航空产品研制和生产的数字化集成工作平台，并为今后建立基于网络化和数字化环境的制造系统提供支撑平台，为实现航空产品的制造过程和制造系统集成奠定基础。数控车间数字化制造软件体系结构   数控车间生产现场和生产过程异常复杂，涉及“人”、“机”、“料”、“法”、“环”等众多信息，相关的信息系统分布在计划、执行、控制等多个层面，通过对航空数控车间调研、分析和归纳总结的基础上，提出了航空数控车间数字化制造软件体系结构，如图1所示。该系统包含8个分系统，其中

4、核心系统5个，分别是制造资源编码系统、制造资源管理系统、制造数据准备系统、车间计划管理系统和生产现场管理系统；辅助系统3个，分别是系统基础平台、生产准备运行系统和现场控制采集系统。图1数控车间数字化制造软件体系结构   系统基础平台作为整个集成系统的应用门户，将实现各个分系统的统一管理和单点登录。用户在获取特定信息时不需要再进入众多的应用系统，而是通过门户方便快捷地得到。另外，在系统基础平台中，只确定每位用户可以应用哪些分系统，分系统内部的功能权限和数据权限分布在各个分系统中定义。   制造资源编码系统是体系结构的基础，为其他各个系统提供唯一的制造资源编码

5、，并通过本系统完成对制造资源编码的建立、审批及变更过程的管理。同时通过系统接口为其他子系统提供编码申请及编码检索服务。   制造资源管理系统统一管理与数字化制造相关的实物信息。制造资源包括设备、刀具、量具、夹具、模具、其他工具和材料等。制造资源管理系统管理企业制造资源的形成（制造/采购/其他）、标识、储存、使用等工作的实现方式、工作流程及流程控制模式，一般可分为5个模块，分别为物资管理、刀具管理、夹具管理、设备管理和量具管理。   制造数据准备系统统一管理与数字化制造相关的所有数据信息，主要是CAD/CAM/CAPP系统与PDM系统的集成应用。其中产品结构

6、维护模块为CAPP系统提供产品结构信息和3D模型，工艺资源库模块提供制造资源参数和资源编码，工艺知识库和切削参数库分别提供工艺知识和切削参数，最终生成工艺信息，包括工艺路线、材料定额、工艺规程、检验规程、NC程序、制造资源汇总表等。一般该模块中还提供装卡方案设计、工装设计、仿真校验和打印输出等功能。   车间计划管理系统接收企业生产计划，对于首次生产任务，系统将把任务信息提交给制造数据准备系统，完成工艺准备；对于多次投产任务，则依据产品结构、材料定额、工艺规程等信息生成车间生产计划和物料需求计划。   生产现场管理系统是针对数控车间生产过程管理的主要软件系

7、统。根据车间生产计划、在岗人员信息、工艺信息以及制造资源库存信息等，进行任务排产和自动调度，生成车间作业任务列表。通过实行AO/FO管理，记录和监控车间作业任务的执行情况，并把生产统计信息反馈给车间计划管理系统。在生产现场管理系统中还包括质量管理和设备效率测评等功能。   生产准备运行系统是车间执行层和控制层之间的接口，根据作业任务确定生产过程中需要上传的NC程序列表和配送的具体制造资源列表，同时确定NC文件传送的机床和传送时间以及物料配送时间和目标工位。   现场控制采集系统主要用于控制物料自动配送系统、NC文件传递和自动化刀库的运行，同时可以网络化DN

8、C系统实时取得机床加工数据，将其作为机床效率测评的基础。数控车间数