針對航空數控車間對制造工程軟件的應用需求，以航空數控零件制造過程為對象, 以三維數字樣機為協調依據，將目前分散、獨立和孤島式的數控軟件進行應用集成，建立航空數控車間數字化制造應用軟件系統，同時滿足飛機數控車間生產過程中數字量協調的工作體系，初步形成滿足現代航空企業數控生產制造流程的集成化協同工作環境。本文的討論重點是航空數控零件數控軟件集成方案及其具體實現技術。

航空數控零件數控軟件集成方案

　　航空數控零件數控軟件集成系統由7 個部分組成，如圖1 所示。系統基礎平臺作為整個集成系統的應用門戶，將實現各個分系統的統一管理和單點登錄；制造資源編碼系統是體系結構的基礎，為其他各個系統提供唯一的制造資源編碼，并通過本系統完成對制造資源編碼的建立、審批及變更過程的管理；制造資源管理系統統一管理與數字化制造相關的實物信息，制造資源包括設備、刀具、量具、夾具、模具、其他工具和材料等；制造數據準備系統統一管理與數字化制造相關的所有數據信息，主要是CAD/CAM/CAPP 系統與PDM 系統的集成應用；車間計劃管理系統接收企業生產計劃，生成車間生產計劃和物料需求計劃；生產現場管理系統是針對數控車間生產過程管理的主要軟件系統；現場控制采集系統主要用于控制物料自動配送系統、NC文件傳遞和自動化刀庫的運行等，同時可以通過網絡化DNC 系統實時取得機床加工數據，作為機床效率測評的基礎。

　　系統基礎平臺、制造資源編碼系統、制造資源管理系統和制造數據準備系統是系統集成的基礎，通過這4個系統的緊密集成，可以保證在集成系統中運行的所有人員、數據和實物信息有唯一標識和單一數據來源，保證數據的一致性。

　　1 制造資源編碼系統集成方案制造資源編碼系統作為數字化制造集成系統中的唯一編碼源，可以通過多種系統集成形式為其他系統提供編碼信息，并可以接受來自其他系統的新編碼創建申請。用戶可以通過本系統操作頁面或通過后臺數據接口在其他分系統內部通過系統集成完成新編碼的申請，經過編碼審批流程形成生效編碼進入編碼字典。制造資源編碼系統與其他系統接口示意圖如圖2 所示。

　　2　制造數據準備系統集成方案

　　圖3 所示是制造數據準備系統與其他系統的集成接口示意圖，具體接口信息描述如下：

圖3 制造數據準備系統與其他系統的集成接口示意圖

　?。?）與制造資源編碼系統的接口：制造數據準備系統從制造資源編碼系統中獲取資源的唯一編碼。

　?。?）與車間計劃管理系統的接口：制造數據準備系統為車間計劃管理系統提供產品結構信息和零件參考加工工時信息。

　?。?）與生產現場管理系統的接口：制造數據準備系統為生產現場管理系統提供工藝規程信息。生產現場管理系統，通過現場反饋，逐步修正制造數據準備系統中提供的零件參考加工工時數據。

　?。?）與制造資源管理系統的接口：制造資源管理為制造數據準備系統提供可選的刀具、夾具、量具和設備列表。

　　3　車間計劃管理系統集成方案圖4 所示是車間計劃管理系統與其他系統的集成接口示意圖，具體接口信息描述如下：

圖4 車間計劃管理系統與其他系統的集成接口示意圖

　?。?）與制造資源編碼系統的接口：制造數據準備系統從制造資源編碼系統中獲取資源的唯一編碼。

　?。?）與制造資源管理系統的接口：制造資源管理系統在車間計劃管理系統進行物料采購計劃的編制時為其提供所需資源的當前狀態信息。同時，車間計劃管理系統將完成采購后的信息提供給制造資源管理系統。

　　（3）與制造數據準備系統的接口：制造數據準備系統為車間計劃管理系統提供產品結構信息和零件加工參考時間。

　?。?）與生產現場管理系統的接口：生產現場管理系統接受車間計劃管理系統的計劃信息，及時返回零件加工進度。

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

　?。?）與統一編碼系統的接口：制造資源管理系統提供資源的基礎信息從統一編碼系統中獲取資源的唯一編碼。

　?。?）與車間計劃管理系統的接口：制造資源管理系統在車間計劃管理系統進行物料采購計劃的編制時為其提供所需資源的當前狀態信息。同時，車間計劃管理系統將完成采購后的信息提供給制造資源管理系統。

　　（3）與生產現場管理系統的接口：制造資源管理系統為生產現場管理系統提供所需資源的編碼、使用情況和庫存信息。

　　（4）與制造數據準備系統的接口：為制造數據準備提供所選刀具、夾具、量具和設備的編碼等基礎信息。

　　5　生產現場管理系統集成方案圖6 所示是生產現場管理系統與其他系統的集成接口示意圖，具體接口信息描述如下：

　?。?）與制造資源編碼系統的接口：生產現場管理系統從制造資源編碼系統中獲取資源的唯一編碼。

　　（2）與制造資源管理系統的接口：制造資源管理系統為生產現場管理系統提供所需資源的編碼、使用情況和庫存信息。

　?。?）與制造數據準備系統的接口：制造數據準備系統為生產現場管理系統提供產品結構信息和零件加工參考時間。

　?。?）與車間計劃管理系統的接口：生產現場管理系統接受車間計劃管理系統的計劃信息，及時返回零件完成數量。

航空數控零件數控軟件集成實現技術

　　隨著信息技術的突飛猛進，系統集成技術也得到了極快的發展，在信息系統集成方式、信息系統集成信息組織方式、信息系統集成軟件技術等方面都有大量相關技術可供選擇。

　　1　信息系統集成方式

　　根據信息系統集成的內容、信息系統的應用情況以及信息系統集成的經濟性等方面考慮，基本上可以把企業信息系統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。

　　信息系統通過中間共享數據庫或中間文件傳遞信息。中間數據庫或中間文件結構通常是按集成要求協商確定的，中間數據庫可以采用ORACLE、SQL SERVER、ACCESS等；中間文件格式通常采用STEP（Standard for Exchange of Product ModelData，產品模型數據交換標準）、XML（Extensible Markup Language，可擴展標識語言）或自定義文本格式。

　　根據具體集成方式不同可分為靜態集成和動態集成。靜態集成中沒有消息事務處理支持，數據信息被寫入/ 讀取中間數據庫或中間文件時，另一個系統不知道，通過人工處理；而動態集成中通過消息事務處理的支持，當向中間數據庫中寫入/ 讀取中間數據庫或中間文件時，會自動發送消息通知另一個系統，如圖7 所示。

　　（2）封裝組件方式。

　　封裝組件式是將信息系統的部分功能以應用程序封裝、工具集調用、組件調用等技術進行開發集成，建立緊密、高效、統一、優化的集成應用系統，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用系統都是整個業務流程的一部分，只是處于不同的階段的理念。因此，要保證信息集成的準確性與實時性，各個應用系統需要實現各自數據處理過程之間的過程集成，如圖9所示。

　　2　信息系統集成信息組織方式一般來講，被集成的信息源具有異構性、分散性、自治性的特點。目前人們在信息系統集成領域信息組織方式可以分為數據倉庫方法和中介模式（Wrapper /Mediator）方法。在數據倉庫方法中，各種文獻信息源中的信息經過實時數據移動或者定時的批量數據移動進行抽取，數據信息經過清理和檢驗后以統一的格式存儲在數據倉庫中。用戶是與數據倉庫直接進行交互的，由于數據倉庫中的信息已經是經過整合的信息，所以用戶不用逐個對各個信息源進行訪問就可以得到對所有信息源的統一檢索結果，如圖10 所示。

　　中介模式方法的特點是為用戶和上層應用程序提供一個虛擬的全局數據視圖。該全局數據視圖是通過在信息集成系統內部引入一個全局的數據模式，同時系統內部定義了一致的描述各個異構信息源的方法。

　　用戶依據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信息系統，并對各信息源返回的信息進行邏輯轉換使其符合全局模式的要求。最后各個信息源的查詢結果被整合后以規則的格式返回給用戶和上層應用程序。圖 11 是一個典型的中介模式集成示意圖。

　　3　信息系統集成軟件技術

　?。?）面向數據庫訪問層的集成技術。數據庫訪問層集成是2 個系統間在數據庫訪問層進行數據交換的集成方法。該方法接口性能穩定、數據交換實時性強、可跨系統平臺等特點，適用于后臺批量數據交換。

　?。?）面向應用層方法調用的集成技術。該系統集成技術主要體現在大型商業系統二次開發上，這些系統會提供一個系統集成開發工具包，通過對工具包中提供的類和函數的調用，可以訪問系統數據和業務流程。

　　（3）面向頁面表示層的集成技術。面向頁面表示層的集成方式應用范圍比較窄，主要用于B/S 系統結構中，一般待集成系統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則，就可以實現頁面的相互訪問。

　?。?）基于Web Service 服務的集成技術。Web Service 是在Internet 上進行分布式計算的基本構造塊。開放的標準以及用戶和應用程序之間的通信協議產生了一種新的環境，在這種環境下，Web Service 成為應用集成的平臺。應用程序通過使用多個不同來源的Web 服務構造而成，不管這些服務到底位于何處或者如何實現，它們都可以相互協同工作。

　　（5）基于Portal 平臺的集成技術。Portal 技術針對本地應用集成、遠程應用集成、結構化數據集成和非結構化數據集成提供了全面的技術支持和解決方案。

　?。?）基于SOA 架構的集成技術。應用SOA 架構，可以集成不同操作系統下的、不同數據來源的、不同語言開發的、基于不同框架的信息系統。

結束語

　　對于一個涉及大量數據和流程的集成信息系統, 系統穩定性和數據安全性是需要在技術選擇和系統設計過程中著重考慮的問題。集成信息系統的性能和易用性是系統能否順利推行的一個重要因素。航空數控零件數控軟件集成需要進一步解決的實際問題主要是包括以下2 方面：

　　（1）加大航空企業主計劃的執行力度，通過集成系統的深入應用，減少月計劃、車間計劃與企業主計劃的偏差，真正實現企業生產過程可控。

　?。?）實現制造資源管理系統與企業PDM 系統、ERP 系統的集成，使得制造資源管理系統能夠盡早得到企業產品的設計生產狀態，實現提前訂貨，適時配送。