飞机钣金件工程设计平台与中航CAPP集成技术研究与应用

摘要：本文介绍了中航CAPP系统与飞机钣金件工程设计平台(AMES)两种计算机辅助工艺设计系统的功能特点，论述了为搭建企业统一工艺设计平台对中航CAPP和AMES进行系统集成的必要性，提出了两者基于松、紧耦合相结合的集减方案，构建了服务一体化的集成架构，同时，对集成工艺设计平台的应用过程也进行了详细说明。

中航工业洪都基于对航空产品钣金件数字化制造技术的研究，搭建了一体化的航空产品钣金件协调设计平台(简称AMES)，构建了四类钣金工艺数据库、编制了多项钣金工艺设计软件使能工具，面向钣金件从工艺性分析到成形加工的全过程应用，实现了钣金件数字化工艺设计过程的智能化与集成化。随着信息技术的不断进步，信息一体化、平台整合将是航空制造企业制造信息技术发展的必然趋势。为了消除信息孤岛，基于唯一数据源，打造企业级的数字化工艺设计系统平台，需要对AMES与企业现行使用的中航CAPP进行灵活、高效的系统集成。

1 中航CAPP系统

洪都公司基于微软.NET技术，自主开发了一款计算机辅助工艺设计系统，即中航CAPP，实现了公司在研、在产型号和转包生产项目工艺设计、各型号技术状态与工艺数据的统一组织与管理。系统基于设计部门提供的EBOM，结合工艺装配协调方案，构建PBOM，工艺技术人员在PBOM的基础上完成产品工艺设计（如AO/FO/TO/HPG等），最终形成MBOM。中航CAPP可满足对产品工艺数据的多技术状态管理要求，实现了设计与工艺的并行，有效地缩短了工艺设计时间：系统采用了B/S架构，同C/S架构相比，软件维护工作量小，同时系统提供互动式的帮助程序，方便用户使用。

2 飞机钣金件工程设计平台(AMES)

飞机钣金件工程设计协同平台基于JAVA技术开发，采用B/S架构，系统由用户层、应用层和异构环境处理层组成，飞机钣金件工程设计平台由钣金工艺知识库、钣金工艺设计专业工具等功能模块组成，分布式（计算机、网络和数据库）的拓扑结构，是将与工程设计相关的技术资源整合为一体的集成工艺设计平台。该平台提供基于权限管理的钣金工艺设计业务过程应用入口，可调用工艺知识完成指令、加T参数、模具参数等制造要素的设计，并可对知识进行有效的存储和管理，实现钣金工艺设计的数字化、智能化和集成化。

3 系统集成的必要性

3.1 有利于企业信息系统集成化发展

由于飞机钣金件工程设计平台(AMES)主要致力于飞机钣金件制造技术提供数字化解决方面，在业务流程设计、系统架构及数据存储结构等方面，与企业现行的中航CAPP系统相比，必然存在相当大的差异，基于这种情况，两套系统业务数据必然缺乏统一的数据编码，二者之间数据无法建立起有效的关联，数据传递受到诸多阻碍，数据一致性难以保证，按照企业信息技术战略发展规划，一体化、集成化是航空制造企业信息化发展的必然趋势，打造基于唯一数据源的企业统一信息平台的首要任务就是要实现对信息平台的集成和对数据的统一管理。

3.2 可使工艺知识服务于各类工艺设计

中航工业洪都通过对飞机数字化制造技术的研究，建立了以蒙皮、大型整体壁板、橡皮囊液压、型材拉弯件等钣金零件制造为核心的钣金工艺数据库，开发了以钣金工艺数据库为基础的钣金数字化制造标准规范、软件工具、集成平台，构建了航空产品钣金件数字化制造集成技术体系，实现了钣金件制造的初步智能化。然而，由于钣金工艺数据库仅针对AMES平台提供知识服务，与中航CAPP系统缺乏有效的整合，但通过系统集成，钣金工艺数据库则可作为企业资源的一部分，为企业信息系统平台所共享，可服务于各类航空产品工艺设计过程。

4 飞机钣金件工程设计平台(AMES)与中航CAPP系统集成

4.1 基于松、紧耦合相结合的系统集成方式

项目组结合企业工艺业务实际，对比系统紧耦合与松耦合两种集成方式的优缺点，决定对CAPP系统采用松、紧耦合相结合方式的集成方案。

1)在数据集成方面

(1)系统基于企业统一数据管理协同平台(EUDM)访问PBOM数据。

(2)AO/FO指令中的工种、工艺文件、工装等信息源于企业CAPP数据库。

(3)产生的指令结果存储在统一的CAPP数据库中。

(4)钣金工艺数据，知识库提供同EUDM的访问接口，方便工艺设计过程调用。

2)在工艺设计过程集成方面

钣金件制造指令设计工具作为中航CAPP的一个功能模块集成到中航CAPP系统之中，由中航CAPP提供访问人口和控制开关，以确认钣金件制造指令设计工具产生的设计结果的接收，同时工艺指令的审签流程同中航CAPP-样在ePDM (PTC windchill)中进行。

4.2 系统集成架构

中航CAPP系统与飞机钣金件工程设计平台的集成架构如图所示。

AMES与中航CAPP集成方案

1)工艺指令设计终端：基于企业门户提供服务器名、端口、用户名、密码等统一认证，提供用户单点登录中航CAPP系统中工艺指令设计界面。

2)应用服务层：将中航CAPP的应用服务器(Web Service)与钣金件制造制造指令设计工具应用服务器(Aphache Tomcat及其内置报表应用服务器FineReport)采取分散部署的方式（存在于集成之前的系统应用服务器之上）。这种松耦合模式既除去了服务集成的开发工作与资源耗费，又增加了系统的灵活性，减少了异构服务的维护负担。

3)数据访问层：对工艺数据库，知识库（包括材料性能数据库、基础工艺知识库、典型工艺过程库及橡皮囊液压、型材拉弯、喷丸成形工艺数据库）进行分析，结合洪都集团在此方面取得的成果，将相应成果内容通过抽取、重构及新建以完成与中航CAPP的无缝对接，使其融人企业工艺设计信息系统平台之中，成为企业信息资源的有机组成；通过统一数据协同管理平台(EUDM)获取工艺设计过程中所需的PBOM、工种、工艺文件、工装、材料定额及工艺数据、工艺知识信息，以实现指令的智能化、规范化设计。

5 系统应用

5.1 访问EUDM获取工艺设计支撑数据

通过数据访问集成，在工艺设计过程中，可通过EUDM对PBOM、毛坯材料、工装订货、工种信息、材料定额等信息的实时获取，同时，通过对钣金工艺知识数据的访问，为工艺设计过程提供了有力的辅助支撑。

5.2 工艺指令设计

在工艺设计过程中，为了充分利用钣金数字化集成制造技术课题在工艺知识库方面取得的成果，同时体验通过平台集成带来的好处，我们使用基于知识的工艺流程设计，进入工艺流程设计页面，可进行基于典型知识，实例的智能设计，在工艺指令设计过程中，通过EUDM获取加工工种和工装订货信息；依托工艺知识库，通过访问工艺参数知识、工艺设计知识（包括工艺性评估知识、成形模具设计知识，多态模型定义知识等）、材料性能数据、术语、为添加检验依据、工作依据、毛坯材料等各项设计内容提供辅助支撑。

5.3 指令设计结果同步

在指令智能设计页面，通过相应的逻辑处理将工艺过程没计结果同步至中航CAPP数据库中。在同步过程完成之后，所有的工艺设计结果集将以统一的模式在ePDM中完成数据流程的审签处理。

6 结语

通过对飞机钣金件工程设计平台(AMES)与中航CAPP系统的集成，实现了统一工艺设计平台中钣会工艺知识的共享与重用，实现了钣金工艺知识库和钣金工艺设计新技术在工厂的应用落地。通过对钣金数字化技术取得的成果进行借鉴与推广，可以逐步完善其他类型零件的工艺数据库，乃至建立一体化的飞机零件工艺知识库，为教练机的工艺设计过程提供有效的知识支撑。