針對航空數(shù)控車間對制造工程軟件的應(yīng)用需求，以航空數(shù)控零件制造過程為對象, 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)控車間數(shù)字化制造應(yīng)用軟件系統(tǒng)，同時滿足飛機(jī)數(shù)控車間生產(chǎn)過程中數(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。本文的討論重點是航空數(shù)控零件數(shù)控軟件集成方案及其具體實現(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 個部分組成，如圖1 所示。系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺作為整個集成系統(tǒng)的應(yīng)用門戶，將實現(xiàn)各個分系統(tǒng)的統(tǒng)一管理和單點登錄；制造資源編碼系統(tǒng)是體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，為其他各個系統(tǒng)提供唯一的制造資源編碼，并通過本系統(tǒng)完成對制造資源編碼的建立、審批及變更過程的管理；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；車間計劃管理系統(tǒng)接收企業(yè)生產(chǎn)計劃，生成車間生產(chǎn)計劃和物料需求計劃；生產(chǎn)現(xiàn)場管理系統(tǒng)是針對數(shù)控車間生產(chǎn)過程管理的主要軟件系統(tǒng)；現(xiàn)場控制采集系統(tǒng)主要用于控制物料自動配送系統(tǒng)、NC文件傳遞和自動化刀庫的運(yùn)行等，同時可以通過網(wǎng)絡(luò)化DNC 系統(tǒng)實時取得機(jī)床加工數(shù)據(jù)，作為機(jī)床效率測評的基礎(chǔ)。

　　系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺、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)，通過這4個系統(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)和實物信息有唯一標(biāo)識和單一數(shù)據(jù)來源，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，并可以接受來自其他系統(tǒng)的新編碼創(chuàng)建申請。用戶可以通過本系統(tǒng)操作頁面或通過后臺數(shù)據(jù)接口在其他分系統(tǒng)內(nèi)部通過系統(tǒng)集成完成新編碼的申請，經(jīng)過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。

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

　　（3）與生產(chǎn)現(xiàn)場管理系統(tǒng)的接口：制造數(shù)據(jù)準(zhǔn)備系統(tǒng)為生產(chǎn)現(xiàn)場管理系統(tǒng)提供工藝規(guī)程信息。生產(chǎn)現(xiàn)場管理系統(tǒng)，通過現(xiàn)場反饋，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　車間計劃管理系統(tǒng)集成方案圖4 所示是車間計劃管理系統(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 車間計劃管理系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的集成接口示意圖

　　（1）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)在車間計劃管理系統(tǒng)進(jìn)行物料采購計劃的編制時為其提供所需資源的當(dāng)前狀態(tài)信息。同時，車間計劃管理系統(tǒng)將完成采購后的信息提供給制造資源管理系統(tǒng)。

　　（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)為車間計劃管理系統(tǒng)提供產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息和零件加工參考時間。

　　（4）與生產(chǎn)現(xiàn)場管理系統(tǒng)的接口：生產(chǎn)現(xiàn)場管理系統(tǒng)接受車間計劃管理系統(tǒng)的計劃信息，及時返回零件加工進(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。

　?。?）與車間計劃管理系統(tǒng)的接口：制造資源管理系統(tǒng)在車間計劃管理系統(tǒng)進(jìn)行物料采購計劃的編制時為其提供所需資源的當(dāng)前狀態(tài)信息。同時，車間計劃管理系統(tǒng)將完成采購后的信息提供給制造資源管理系統(tǒng)。

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

　?。?）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)場管理系統(tǒng)集成方案圖6 所示是生產(chǎn)現(xiàn)場管理系統(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）與制造資源編碼系統(tǒng)的接口：生產(chǎn)現(xiàn)場管理系統(tǒng)從制造資源編碼系統(tǒng)中獲取資源的唯一編碼。

　　（2）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)場管理系統(tǒng)提供所需資源的編碼、使用情況和庫存信息。

　?。?）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)場管理系統(tǒng)提供產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息和零件加工參考時間。

　?。?）與車間計劃管理系統(tǒng)的接口：生產(chǎn)現(xiàn)場管理系統(tǒng)接受車間計劃管理系統(tǒng)的計劃信息，及時返回零件完成數(shù)量。

航空數(shù)控零件數(shù)控軟件集成實現(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)通過中間共享數(shù)據(jù)庫或中間文件傳遞信息。中間數(shù)據(jù)庫或中間文件結(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)識語言）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)集成和動態(tài)集成。靜態(tài)集成中沒有消息事務(wù)處理支持，數(shù)據(jù)信息被寫入/ 讀取中間數(shù)據(jù)庫或中間文件時，另一個系統(tǒng)不知道，通過人工處理；而動態(tài)集成中通過消息事務(wù)處理的支持，當(dāng)向中間數(shù)據(jù)庫中寫入/ 讀取中間數(shù)據(jù)庫或中間文件時，會自動發(fā)送消息通知另一個系統(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。

　　（3）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)確性與實時性，各個應(yīng)用系統(tǒng)需要實現(xiàn)各自數(shù)據(jù)處理過程之間的過程集成，如圖9所示。

　　2　信息系統(tǒng)集成信息組織方式一般來講，被集成的信息源具有異構(gòu)性、分散性、自治性的特點。目前人們在信息系統(tǒng)集成領(lǐng)域信息組織方式可以分為數(shù)據(jù)倉庫方法和中介模式（Wrapper /Mediator）方法。在數(shù)據(jù)倉庫方法中，各種文獻(xiàn)信息源中的信息經(jīng)過實時數(shù)據(jù)移動或者定時的批量數(shù)據(jù)移動進(jìn)行抽取，數(shù)據(jù)信息經(jīng)過清理和檢驗后以統(tǒng)一的格式存儲在數(shù)據(jù)倉庫中。用戶是與數(shù)據(jù)倉庫直接進(jìn)行交互的，由于數(shù)據(jù)倉庫中的信息已經(jīng)是經(jīng)過整合的信息，所以用戶不用逐個對各個信息源進(jìn)行訪問就可以得到對所有信息源的統(tǒng)一檢索結(jié)果，如圖10 所示。

　　中介模式方法的特點是為用戶和上層應(yīng)用程序提供一個虛擬的全局?jǐn)?shù)據(jù)視圖。該全局?jǐn)?shù)據(jù)視圖是通過在信息集成系統(tǒng)內(nèi)部引入一個全局的數(shù)據(jù)模式，同時系統(tǒng)內(nèi)部定義了一致的描述各個異構(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求，查詢引擎分析查詢請求并剪除不會包含用戶查詢內(nèi)容的信息源并生成查詢計劃。查詢計劃通過接口程序傳遞給各個異構(gòu)信息系統(tǒng)，并對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)

　　（1）面向數(shù)據(jù)庫訪問層的集成技術(shù)。數(shù)據(jù)庫訪問層集成是2 個系統(tǒng)間在數(shù)據(jù)庫訪問層進(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)交換實時性強(qiáng)、可跨系統(tǒng)平臺等特點，適用于后臺批量數(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)二次開發(fā)上，這些系統(tǒng)會提供一個系統(tǒng)集成開發(fā)工具包，通過對工具包中提供的類和函數(shù)的調(diào)用，可以訪問系統(tǒng)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)流程。

　?。?）面向頁面表示層的集成技術(shù)。面向頁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)會提供一個集成接口，只要集成雙方提供的功能名稱和頁面地址符合特定的規(guī)則，就可以實現(xiàn)頁面的相互訪問。

　?。?）基于Web Service 服務(wù)的集成技術(shù)。Web Service 是在Internet 上進(jìn)行分布式計算的基本構(gòu)造塊。開放的標(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。應(yīng)用程序通過使用多個不同來源的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現(xiàn)，它們都可以相互協(xié)同工作。

　?。?）基于Portal 平臺的集成技術(shù)。Portal 技術(shù)針對本地應(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)來源的、不同語言開發(fā)的、基于不同框架的信息系統(tǒng)。

結(jié)束語

　　對于一個涉及大量數(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)計過程中著重考慮的問題。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)一步解決的實際問題主要是包括以下2 方面：

　?。?）加大航空企業(yè)主計劃的執(zhí)行力度，通過集成系統(tǒng)的深入應(yīng)用，減少月計劃、車間計劃與企業(yè)主計劃的偏差，真正實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)過程可控。

　?。?）實現(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)計生產(chǎn)狀態(tài)，實現(xiàn)提前訂貨，適時配送。