針對(duì)航空數(shù)控車(chē)間對(duì)制造工程軟件的應(yīng)用需求，以航空數(shù)控零件制造過(guò)程為對(duì)象, 以三維數(shù)字樣機(jī)為協(xié)調(diào)依據(jù)，將目前分散、獨(dú)立和孤島式的數(shù)控軟件進(jìn)行應(yīng)用集成，建立航空數(shù)控車(chē)間數(shù)字化制造應(yīng)用軟件系統(tǒng)，同時(shí)滿足飛機(jī)數(shù)控車(chē)間生產(chǎn)過(guò)程中數(shù)字量協(xié)調(diào)的工作體系，初步形成滿足現(xiàn)代航空企業(yè)數(shù)控生產(chǎn)制造流程的集成化協(xié)同工作環(huán)境。本文的討論重點(diǎn)是航空數(shù)控零件數(shù)控軟件集成方案及其具體實(shí)現(xiàn)技術(shù)。

航空數(shù)控零件數(shù)控軟件集成方案

　　航空數(shù)控零件數(shù)控軟件集成系統(tǒng)由7 個(gè)部分組成，如圖1 所示。系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺(tái)作為整個(gè)集成系統(tǒng)的應(yīng)用門(mén)戶，將實(shí)現(xiàn)各個(gè)分系統(tǒng)的統(tǒng)一管理和單點(diǎn)登錄；制造資源編碼系統(tǒng)是體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，為其他各個(gè)系統(tǒng)提供唯一的制造資源編碼，并通過(guò)本系統(tǒng)完成對(duì)制造資源編碼的建立、審批及變更過(guò)程的管理；制造資源管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理與數(shù)字化制造相關(guān)的實(shí)物信息，制造資源包括設(shè)備、刀具、量具、夾具、模具、其他工具和材料等；制造數(shù)據(jù)準(zhǔn)備系統(tǒng)統(tǒng)一管理與數(shù)字化制造相關(guān)的所有數(shù)據(jù)信息，主要是CAD/CAM/CAPP 系統(tǒng)與PDM 系統(tǒng)的集成應(yīng)用；車(chē)間計(jì)劃管理系統(tǒng)接收企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃，生成車(chē)間生產(chǎn)計(jì)劃和物料需求計(jì)劃；生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理系統(tǒng)是針對(duì)數(shù)控車(chē)間生產(chǎn)過(guò)程管理的主要軟件系統(tǒng)；現(xiàn)場(chǎng)控制采集系統(tǒng)主要用于控制物料自動(dòng)配送系統(tǒng)、NC文件傳遞和自動(dòng)化刀庫(kù)的運(yùn)行等，同時(shí)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化DNC 系統(tǒng)實(shí)時(shí)取得機(jī)床加工數(shù)據(jù)，作為機(jī)床效率測(cè)評(píng)的基礎(chǔ)。

　　系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺(tái)、制造資源編碼系統(tǒng)、制造資源管理系統(tǒng)和制造數(shù)據(jù)準(zhǔn)備系統(tǒng)是系統(tǒng)集成的基礎(chǔ)，通過(guò)這4個(gè)系統(tǒng)的緊密集成，可以保證在集成系統(tǒng)中運(yùn)行的所有人員、數(shù)據(jù)和實(shí)物信息有唯一標(biāo)識(shí)和單一數(shù)據(jù)來(lái)源，保證數(shù)據(jù)的一致性。

　　1 制造資源編碼系統(tǒng)集成方案制造資源編碼系統(tǒng)作為數(shù)字化制造集成系統(tǒng)中的唯一編碼源，可以通過(guò)多種系統(tǒng)集成形式為其他系統(tǒng)提供編碼信息，并可以接受來(lái)自其他系統(tǒng)的新編碼創(chuàng)建申請(qǐng)。用戶可以通過(guò)本系統(tǒng)操作頁(yè)面或通過(guò)后臺(tái)數(shù)據(jù)接口在其他分系統(tǒng)內(nèi)部通過(guò)系統(tǒng)集成完成新編碼的申請(qǐng)，經(jīng)過(guò)編碼審批流程形成生效編碼進(jìn)入編碼字典。制造資源編碼系統(tǒng)與其他系統(tǒng)接口示意圖如圖2 所示。

　　2　制造數(shù)據(jù)準(zhǔn)備系統(tǒng)集成方案

　　圖3 所示是制造數(shù)據(jù)準(zhǔn)備系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的集成接口示意圖，具體接口信息描述如下：

圖3 制造數(shù)據(jù)準(zhǔn)備系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的集成接口示意圖

　?。?）與制造資源編碼系統(tǒng)的接口：制造數(shù)據(jù)準(zhǔn)備系統(tǒng)從制造資源編碼系統(tǒng)中獲取資源的唯一編碼。

　?。?）與車(chē)間計(jì)劃管理系統(tǒng)的接口：制造數(shù)據(jù)準(zhǔn)備系統(tǒng)為車(chē)間計(jì)劃管理系統(tǒng)提供產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息和零件參考加工工時(shí)信息。

　?。?）與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理系統(tǒng)的接口：制造數(shù)據(jù)準(zhǔn)備系統(tǒng)為生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理系統(tǒng)提供工藝規(guī)程信息。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理系統(tǒng)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)反饋，逐步修正制造數(shù)據(jù)準(zhǔn)備系統(tǒng)中提供的零件參考加工工時(shí)數(shù)據(jù)。

　?。?）與制造資源管理系統(tǒng)的接口：制造資源管理為制造數(shù)據(jù)準(zhǔn)備系統(tǒng)提供可選的刀具、夾具、量具和設(shè)備列表。

　　3　車(chē)間計(jì)劃管理系統(tǒng)集成方案圖4 所示是車(chē)間計(jì)劃管理系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的集成接口示意圖，具體接口信息描述如下：

圖4 車(chē)間計(jì)劃管理系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的集成接口示意圖

　?。?）與制造資源編碼系統(tǒng)的接口：制造數(shù)據(jù)準(zhǔn)備系統(tǒng)從制造資源編碼系統(tǒng)中獲取資源的唯一編碼。

　?。?）與制造資源管理系統(tǒng)的接口：制造資源管理系統(tǒng)在車(chē)間計(jì)劃管理系統(tǒng)進(jìn)行物料采購(gòu)計(jì)劃的編制時(shí)為其提供所需資源的當(dāng)前狀態(tài)信息。同時(shí)，車(chē)間計(jì)劃管理系統(tǒng)將完成采購(gòu)后的信息提供給制造資源管理系統(tǒng)。

　?。?）與制造數(shù)據(jù)準(zhǔn)備系統(tǒng)的接口：制造數(shù)據(jù)準(zhǔn)備系統(tǒng)為車(chē)間計(jì)劃管理系統(tǒng)提供產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息和零件加工參考時(shí)間。

　　（4）與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理系統(tǒng)的接口：生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理系統(tǒng)接受車(chē)間計(jì)劃管理系統(tǒng)的計(jì)劃信息，及時(shí)返回零件加工進(jìn)度。

　　4　制造資源管理系統(tǒng)集成方案圖5 所示是制造資源管理系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的集成接口示意圖，具體接口信息描述如下：

　　（1）與統(tǒng)一編碼系統(tǒng)的接口：制造資源管理系統(tǒng)提供資源的基礎(chǔ)信息從統(tǒng)一編碼系統(tǒng)中獲取資源的唯一編碼。

　　（2）與車(chē)間計(jì)劃管理系統(tǒng)的接口：制造資源管理系統(tǒng)在車(chē)間計(jì)劃管理系統(tǒng)進(jìn)行物料采購(gòu)計(jì)劃的編制時(shí)為其提供所需資源的當(dāng)前狀態(tài)信息。同時(shí)，車(chē)間計(jì)劃管理系統(tǒng)將完成采購(gòu)后的信息提供給制造資源管理系統(tǒng)。

　?。?）與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理系統(tǒng)的接口：制造資源管理系統(tǒng)為生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理系統(tǒng)提供所需資源的編碼、使用情況和庫(kù)存信息。

　?。?）與制造數(shù)據(jù)準(zhǔn)備系統(tǒng)的接口：為制造數(shù)據(jù)準(zhǔn)備提供所選刀具、夾具、量具和設(shè)備的編碼等基礎(chǔ)信息。

　　5　生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理系統(tǒng)集成方案圖6 所示是生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的集成接口示意圖，具體接口信息描述如下：

　?。?）與制造資源編碼系統(tǒng)的接口：生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理系統(tǒng)從制造資源編碼系統(tǒng)中獲取資源的唯一編碼。

　?。?）與制造資源管理系統(tǒng)的接口：制造資源管理系統(tǒng)為生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理系統(tǒng)提供所需資源的編碼、使用情況和庫(kù)存信息。

　　（3）與制造數(shù)據(jù)準(zhǔn)備系統(tǒng)的接口：制造數(shù)據(jù)準(zhǔn)備系統(tǒng)為生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理系統(tǒng)提供產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息和零件加工參考時(shí)間。

　　（4）與車(chē)間計(jì)劃管理系統(tǒng)的接口：生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理系統(tǒng)接受車(chē)間計(jì)劃管理系統(tǒng)的計(jì)劃信息，及時(shí)返回零件完成數(shù)量。

航空數(shù)控零件數(shù)控軟件集成實(shí)現(xiàn)技術(shù)

　　隨著信息技術(shù)的突飛猛進(jìn)，系統(tǒng)集成技術(shù)也得到了極快的發(fā)展，在信息系統(tǒng)集成方式、信息系統(tǒng)集成信息組織方式、信息系統(tǒng)集成軟件技術(shù)等方面都有大量相關(guān)技術(shù)可供選擇。

　　1　信息系統(tǒng)集成方式

　　根據(jù)信息系統(tǒng)集成的內(nèi)容、信息系統(tǒng)的應(yīng)用情況以及信息系統(tǒng)集成的經(jīng)濟(jì)性等方面考慮，基本上可以把企業(yè)信息系統(tǒng)集成的方式分為下面3 種，它們之間的比較如表1 所示。

　?。?）中間接口方式。

　　信息系統(tǒng)通過(guò)中間共享數(shù)據(jù)庫(kù)或中間文件傳遞信息。中間數(shù)據(jù)庫(kù)或中間文件結(jié)構(gòu)通常是按集成要求協(xié)商確定的，中間數(shù)據(jù)庫(kù)可以采用ORACLE、SQL SERVER、ACCESS等；中間文件格式通常采用STEP（Standard for Exchange of Product ModelData，產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)）、XML（Extensible Markup Language，可擴(kuò)展標(biāo)識(shí)語(yǔ)言）或自定義文本格式。

　　根據(jù)具體集成方式不同可分為靜態(tài)集成和動(dòng)態(tài)集成。靜態(tài)集成中沒(méi)有消息事務(wù)處理支持，數(shù)據(jù)信息被寫(xiě)入/ 讀取中間數(shù)據(jù)庫(kù)或中間文件時(shí)，另一個(gè)系統(tǒng)不知道，通過(guò)人工處理；而動(dòng)態(tài)集成中通過(guò)消息事務(wù)處理的支持，當(dāng)向中間數(shù)據(jù)庫(kù)中寫(xiě)入/ 讀取中間數(shù)據(jù)庫(kù)或中間文件時(shí)，會(huì)自動(dòng)發(fā)送消息通知另一個(gè)系統(tǒng)，如圖7 所示。

　　（2）封裝組件方式。

　　封裝組件式是將信息系統(tǒng)的部分功能以應(yīng)用程序封裝、工具集調(diào)用、組件調(diào)用等技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)集成，建立緊密、高效、統(tǒng)一、優(yōu)化的集成應(yīng)用系統(tǒng)，封裝組件式集成方式如圖8所示。

　?。?）一體化集成方式。

　　一體化集成方式遵循不同的信息應(yīng)用系統(tǒng)都是整個(gè)業(yè)務(wù)流程的一部分，只是處于不同的階段的理念。因此，要保證信息集成的準(zhǔn)確性與實(shí)時(shí)性，各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)各自數(shù)據(jù)處理過(guò)程之間的過(guò)程集成，如圖9所示。

　　2　信息系統(tǒng)集成信息組織方式一般來(lái)講，被集成的信息源具有異構(gòu)性、分散性、自治性的特點(diǎn)。目前人們?cè)谛畔⑾到y(tǒng)集成領(lǐng)域信息組織方式可以分為數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)方法和中介模式（Wrapper /Mediator）方法。在數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)方法中，各種文獻(xiàn)信息源中的信息經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)移動(dòng)或者定時(shí)的批量數(shù)據(jù)移動(dòng)進(jìn)行抽取，數(shù)據(jù)信息經(jīng)過(guò)清理和檢驗(yàn)后以統(tǒng)一的格式存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中。用戶是與數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)直接進(jìn)行交互的，由于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中的信息已經(jīng)是經(jīng)過(guò)整合的信息，所以用戶不用逐個(gè)對(duì)各個(gè)信息源進(jìn)行訪問(wèn)就可以得到對(duì)所有信息源的統(tǒng)一檢索結(jié)果，如圖10 所示。

　　中介模式方法的特點(diǎn)是為用戶和上層應(yīng)用程序提供一個(gè)虛擬的全局?jǐn)?shù)據(jù)視圖。該全局?jǐn)?shù)據(jù)視圖是通過(guò)在信息集成系統(tǒng)內(nèi)部引入一個(gè)全局的數(shù)據(jù)模式，同時(shí)系統(tǒng)內(nèi)部定義了一致的描述各個(gè)異構(gòu)信息源的方法。

　　用戶依據(jù)該虛擬的全局視圖提出查詢請(qǐng)求，查詢引擎分析查詢請(qǐng)求并剪除不會(huì)包含用戶查詢內(nèi)容的信息源并生成查詢計(jì)劃。查詢計(jì)劃通過(guò)接口程序傳遞給各個(gè)異構(gòu)信息系統(tǒng)，并對(duì)各信息源返回的信息進(jìn)行邏輯轉(zhuǎn)換使其符合全局模式的要求。最后各個(gè)信息源的查詢結(jié)果被整合后以規(guī)則的格式返回給用戶和上層應(yīng)用程序。圖 11 是一個(gè)典型的中介模式集成示意圖。

　　3　信息系統(tǒng)集成軟件技術(shù)

　?。?）面向數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)層的集成技術(shù)。數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)層集成是2 個(gè)系統(tǒng)間在數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)層進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的集成方法。該方法接口性能穩(wěn)定、數(shù)據(jù)交換實(shí)時(shí)性強(qiáng)、可跨系統(tǒng)平臺(tái)等特點(diǎn)，適用于后臺(tái)批量數(shù)據(jù)交換。

　?。?）面向應(yīng)用層方法調(diào)用的集成技術(shù)。該系統(tǒng)集成技術(shù)主要體現(xiàn)在大型商業(yè)系統(tǒng)二次開(kāi)發(fā)上，這些系統(tǒng)會(huì)提供一個(gè)系統(tǒng)集成開(kāi)發(fā)工具包，通過(guò)對(duì)工具包中提供的類(lèi)和函數(shù)的調(diào)用，可以訪問(wèn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)流程。

　?。?）面向頁(yè)面表示層的集成技術(shù)。面向頁(yè)面表示層的集成方式應(yīng)用范圍比較窄，主要用于B/S 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，一般待集成系統(tǒng)會(huì)提供一個(gè)集成接口，只要集成雙方提供的功能名稱(chēng)和頁(yè)面地址符合特定的規(guī)則，就可以實(shí)現(xiàn)頁(yè)面的相互訪問(wèn)。

　　（4）基于Web Service 服務(wù)的集成技術(shù)。Web Service 是在Internet 上進(jìn)行分布式計(jì)算的基本構(gòu)造塊。開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)以及用戶和應(yīng)用程序之間的通信協(xié)議產(chǎn)生了一種新的環(huán)境，在這種環(huán)境下，Web Service 成為應(yīng)用集成的平臺(tái)。應(yīng)用程序通過(guò)使用多個(gè)不同來(lái)源的Web 服務(wù)構(gòu)造而成，不管這些服務(wù)到底位于何處或者如何實(shí)現(xiàn)，它們都可以相互協(xié)同工作。

　?。?）基于Portal 平臺(tái)的集成技術(shù)。Portal 技術(shù)針對(duì)本地應(yīng)用集成、遠(yuǎn)程應(yīng)用集成、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)集成和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)集成提供了全面的技術(shù)支持和解決方案。

　　（6）基于SOA 架構(gòu)的集成技術(shù)。應(yīng)用SOA 架構(gòu)，可以集成不同操作系統(tǒng)下的、不同數(shù)據(jù)來(lái)源的、不同語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的、基于不同框架的信息系統(tǒng)。

結(jié)束語(yǔ)

　　對(duì)于一個(gè)涉及大量數(shù)據(jù)和流程的集成信息系統(tǒng), 系統(tǒng)穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)安全性是需要在技術(shù)選擇和系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中著重考慮的問(wèn)題。集成信息系統(tǒng)的性能和易用性是系統(tǒng)能否順利推行的一個(gè)重要因素。航空數(shù)控零件數(shù)控軟件集成需要進(jìn)一步解決的實(shí)際問(wèn)題主要是包括以下2 方面：

　?。?）加大航空企業(yè)主計(jì)劃的執(zhí)行力度，通過(guò)集成系統(tǒng)的深入應(yīng)用，減少月計(jì)劃、車(chē)間計(jì)劃與企業(yè)主計(jì)劃的偏差，真正實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程可控。

　　（2）實(shí)現(xiàn)制造資源管理系統(tǒng)與企業(yè)PDM 系統(tǒng)、ERP 系統(tǒng)的集成，使得制造資源管理系統(tǒng)能夠盡早得到企業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)生產(chǎn)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)提前訂貨，適時(shí)配送。