一种基于对象及模型的工艺知识管理方法

摘要

本发明公开了一种基于对象及模型的工艺知识管理方法，基于Teamcenter系统构建覆盖工艺专业的统一架构的工艺知识库，该工艺知识库为基于模型、面向对象的结构化工艺知识库，可对工艺知识进行查询、浏览、展示，查询界面用于显示此资源对象关联的图片、CAD图、三维模型的轻量化预览图。本发明实现了工艺知识数据的对象化、结构化管理，实现了工艺知识应用模式的转变，建立工艺知识的积累维护机制，实现基于典型工艺的快速结构化工艺设计。

说明书

技术领域

本发明属于数字化工艺设计管理领域，特别是一种基于对象及模型的工艺知识管理方法。

背景技术

工艺知识是在企业的设计、生产准备、制造和经营管理活动中，贯穿产品全生命周期的与工艺有关的知识。工艺知识是使产品设计变为成品的整个制造过程中的基础知识，它是保证产品质量以及企业经济技术效益的重要条件之一。根据工艺知识的流程，它贯穿于产品整个生命周期(产品设计、设备配置、工艺装备设计制造、材料工具采购、生产计划等)各个环节，它来源于产品设计、工厂现实条件，也来源于工艺情报、设计实验以及工艺人员的专业知识。对工艺知识的管理普遍存在以下问题：

知识认定困难：知识的定义非常宽泛，我们认为只要对于企业运营有益的设计方法，工艺方案，制造方案等都可以定义成知识，因此需要一大批人对于知识的定义及认定做好规划，企业需要建立知识认定委员会，并对共享知识的集体或个人给予嘉奖，知识是一个长期不断的积累过程；

管理手段缺乏：认定好的知识没有一个平台进行有效管控，就无法做到长期积累，知识的传承与重用是衡量这个知识是否被广泛掌握的重要指标。

综上，传统工艺设计过程中工艺知识数据存在不规范，非结构化，分散于各环节等缺点；企业没有一个统一的平台或工具将工艺知识资源进行有效的管理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于对象及模型的工艺知识管理方法，通过建立工艺知识库，对工艺知识进行有效的管理，实现知识提炼、创新，提高重用率。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于对象及模型的工艺知识管理方法，基于Teamcenter系统构建覆盖工艺专业的统一架构的工艺知识库，该工艺知识库为基于模型、面向对象的结构化工艺知识库，可对工艺知识进行查询、浏览、展示，查询界面用于显示此资源对象关联的图片、CAD图、三维模型的轻量化预览图。

进一步的，采用面向对象的编程语言Java，实现C/S工作方式，通过服务器分发安装客户端代码，多用户并发进行访问；基于Teamcenter建立四层系统架构：资源层、企业层、网络层和用户层；

资源层：建立数据库服务器和文件服务器分别存储工艺知识库数据和第三方软件生产的物理文件；

企业层：建立应用服务器，处理客户端请求，将请求转化为sql语句；

网络层：使用Weblogic运行Teamcenter提供的通信服务；

用户层：提供界面给用户完成前端交互。

进一步的，工艺知识库面向对象的层级式结构，层级由用户定义，基于知识库基础构架建立结构化的分类结构层次，下层子类继承上层父类的属性，利用分类和属性查找所需资源，分别为：

主资源：包括工序名称库、工艺参数库、工艺术语库、典型工艺库、典型路线库、工艺模板库、工艺问题库、工艺课题库、工艺论文库；

一级分类：对主资源，参照相关标准，并结合工厂实际，按专业进行分类；

二级分类：对一级分类，参照相关标准，并结合工厂实际，按其特点进行分类。

进一步的，知识对象的属性项定义遵循以下原则：能在父类定义的全部在父类定义，不同子类允许定义不同的属性；根据使用及查询需要，定义每个分类库的属性，子类的属性自动继承父类的全部属性。

进一步的，针对工艺设计要素的要求，根据知识的来源和对象关联性进行知识推送，主要分为基于属性关联、基于集成、基于典型工艺的工艺知识推送三种模式；

(1)基于属性关联的工艺知识推送

在工艺知识库建设时设计存在关联的属性，通过这些相同属性的设置将各知识库之间进行关联，同时这些属性与工艺规程上的属性也是相对应的；工序名称根据工艺专业进行分类，工艺参数依据工序名称进行分类；通过工艺知识对象之间的关联性实现推送模式，主要涉及工序名称、工艺术语、工艺参数；

(2)基于系统集成功能的工艺知识推送

此种推送模式主要是针对工艺知识在其他系统进行维护的对象，主要是工艺标准的引用；

(3)基于典型工艺的工艺知识推送

创建结构化工艺规程时，实现进入知识库基于工艺文件名称或编号进行检索，查找文件模板，创建工艺文件，工艺人员再针对新的工艺文件进行修改，形成新的工艺文件。

进一步的，工艺知识库的维护包括分类结构维护、分类属性维护、分类权限维护、实例数据维护；

1)分类结构维护：包括分类结构的增加、删减及修改；

2)分类属性维护：一级分类属性是建设分类架构时已设定好的父类属性，属于各类知识库的基本属性；根据知识数据的不同特点设置二级、三级分类，并进行属性补充。

3)分类权限维护：分类权限包括工艺知识申请、入库、删除、修改和查询；

4)实例数据维护：定期对工艺知识库中实例数据的正确性进行抽查并组织整改。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)实现工艺知识数据的对象化、结构化管理

实现基于模型、面向对象的结构化工艺知识库框架及属性定义技术，通过统一的平台将工艺知识资源进行有效的管理，构建覆盖工厂各专业工艺知识库，规范工艺知识数据；基于系统功能实现了工艺知识数据对象化创建，对象化资源可关联其二维图形及三维模型数据，区别于传统二维资源数据库纯文本的管理模式，适应未来快速工艺设计要求，提高结构化工艺设计效率。

(2)实现工艺知识应用模式的转变

根据知识的来源和对象关联性，通过基于属性关联、基于系统集成、基于典型工艺重用的工艺知识推送三种模式，实现了工艺知识数据的推送及重用技术，推进工艺知识在结构化工艺设计过程中应用模式转变。

(3)建立工艺知识的积累维护机制

通过流程设置固化工艺知识数据管理模式，实现知识数据的分类管理、有效性控制；建立工艺知识维护机制，推进工艺知识持续完善更新。

(4)实现基于典型工艺的快速结构化工艺设计

通过模板对技术参数进行调整和重用，实现工艺模板模块化，工艺流程重用化，通过设计资源的共享和规范设计，降低人为失误和设计难度，从而提高设计效率和质量；建立系列化的产品工艺重用库，通过工艺模板的创建和调用，更快实现工艺的设计和修改，实现敏捷设计。

附图说明

图1为工艺知识库层级结构设计示意图。

图2为实施例中在“分类管理”应用程序中选中“层次结构”示意图。

图3为实施例中选择“Classification Root”操作示意图。

图4为实施例中在右键快捷菜单选择“添加组”操作示意图。

图5为实施例中指派组的ID操作示意图。

图6为实施例中定义组的名称操作示意图。

图7为实施例中保存实例操作示意图。

图8为实施例中选择创建对象的上一级节点操作示意图。

图9为实施例中在右键快捷菜单中选择“添加类”操作示意图。

图10为实施例中指派类的ID操作示意图。

图11为实施例中定义类的名称操作示意图。

图12为实施例中选中“类属性”选项操作示意图。

图13为实施例中选择所创建类相关的属性操作示意图。

图14为实施例中保存实例操作示意图。

图15为实施例中工艺知识库示意图。

图16为实施例中工艺术语推送示意图。

图17为实施例中工艺参数推送示意图。

图18为实施例中工艺标准数据推送示意图。

图19为实施例中典型工艺推送示意图。

具体实施方式

通过本发明实现工艺知识数据的统一存储、集中管理。工艺知识库提供数据的分类、存储、查询、管理、应用等功能，通过基于属性关联、基于集成、基于典型工艺的三种工艺知识推送模式实现工艺知识的高效利用，促进工艺知识应用模式转变，推进数字化工艺设计；实现基于工作流程的工艺知识管理，各相关角色的用户能够在平台发起相应的管理审批流程，以确保工艺知识数据的规范性、正确性、完整性。

下面对本发明技术方案进行详细说明。

基于Teamcenter系统(以下简称TCM系统)建设覆盖工艺专业的统一架构的工艺知识库，创建基于模型、面向对象的结构化工艺知识库；在知识库中可对工艺知识进行查询、浏览、展示，查询界面可显示此资源对象关联的图片、CAD图、三维模型的轻量化预览图。满足工艺设计对工艺知识查询和推送重用需求；同时规范工艺知识库的创建和管理机制，保证工艺知识库的长效管理、不断更新完善。

一、基于Teamcenter的模块设计

公司建有完整的局域网构架，系统采用面向对象的编程语言Java，实现C/S工作方式，通过服务器分发安装客户端代码，多用户并发进行访问性能良好。基于Teamcenter建立四层系统架构：资源层、企业层、网络层和用户层，

资源层：建立数据库服务器和文件服务器分别存储工艺知识库数据和第三方软件生产的物理文件如模型数据；

企业层：建立应用服务器，处理客户端请求，把请求转化为sql语句；

网络层：使用Weblogic运行Teamcenter提供的通信服务，

用户层：提供界面给用户完成前端交互。

二、工艺知识库层级结构及属性项设计

(1)工艺知识库层级结构设计

工艺知识库面向对象的层级式结构，层级由用户定义，分类结构层次的划分和分类属性的组合为数据管理和查询提供了便利。基于知识库基础构架可以建立结构化的分类结构层次，下层子类可以继承上层父类的属性。可以非常方便地利用分类和属性查找所需资源。如图1所示，分别为：

主资源：包括工序名称库、工艺参数库、工艺术语库、典型工艺库、典型路线库、工艺模板库、工艺问题库、工艺课题库、工艺论文库。

一级分类：对主资源，参照相关标准，并结合工厂实际，按专业进行分类；

二级分类：对一级分类，参照相关标准，并结合工厂实际，按其特点进行分类；

(2)知识对象的属性项定义

属性项定义一般遵循以下原则：采用面向对象、基于模型的设计思路开展工艺知识的属性定义设计工作；能在父类定义的全部在父类定义，不同子类允许定义不同的属性；根据使用及查询需要，定义每个分类库的属性，子类的属性自动继承父类的全部属性。

(3)实施过程

(a)创建知识库结构除最底层的结构(在TCM系统中分类库的上层结构采用“组”对象)：

在“分类管理”应用程序中选中“层次结构”，如图2；

选择“Classification Root”，如图3；

在右键快捷菜单选择：添加组，如图4；

指派组的ID，如图5；

定义组的名称，如图6；

保存实例，如图7；

按照以上相同的方法创建知识库中其他中间层级。

(b)创建知识库结构最底层(在TCM系统中知识库结构最底层采用“类”对象)：

选择创建对象的上一级节点，如工艺参数库，如图8；

在右键快捷菜单中选择：添加类；如图9所示；

指派类的ID，如图10所示；

定义类的名称，并且选中“允许多个实例”选项，如图11所示；

选中“类属性”选项，并点击：添加属性，如图12所示；

选择所创建类相关的属性，如图13所示，

保存实例，如图14所示。

三、基于知识的快速工艺设计

针对工艺设计要素的要求，根据知识的来源和对象关联性进行知识推送实现快速工艺设计，主要分为基于属性关联、基于集成、基于典型工艺的工艺知识推送三种模式。

(1)基于属性关联的工艺知识推送

在知识库建设时设计存在关联的属性，通过这些相同属性的设置可以将各知识库之间进行关联，同时这些属性与工艺规程上的属性也是相对应的。如工序名称根据工艺专业进行分类，工艺参数依据工序名称进行分类。通过工艺知识对象之间的关联性实现推送模式，主要涉及工序名称、工艺术语、工艺参数。如图16、17所示。

(2)基于系统集成功能的工艺知识推送

此种推送模式主要是针对工艺知识在其他系统进行维护的对象，主要是工艺标准的引用。门户系统中的“标准网”统一构建了公司在用的标准体系，工艺标准数据也在其中管理，确保标准有效性，正确性。因此针对“标准网”中的工艺标准重新进行梳理，明确工艺专业属性，在工艺内容编制时，通过TC系统与标准网系统集成方式在工艺设计过程中可实现根据工艺专业查询并选用，标准号及名称能自动录入工艺内容中。工艺标准数据推送如图18所示。

(3)基于典型工艺的工艺知识推送

此种方式主要解决材料、产品特征、加工方案相似度高的产品基于规范发布的典型工艺对象进行快速工艺设计，包括工艺路线(工艺分工)、工艺规程设计等工作。

典型工艺规程识别范围：

(1)历年来多发的质量问题，将对应的工艺规程列入典型工艺规程建设对象；

(2)技术薄弱环节涉及的工艺规程，列入典型工艺规程建设对象；

(3)结构形式相似、尺寸相近、具有类似工艺特征的同一零件类型的工艺过程，列入典型工艺规程建设对象。

典型工艺规程重用过程：

创建结构化工艺规程时，实现进入知识库基于工艺文件名称或编号进行检索，查找文件模板，创建工艺文件，工艺人员再针对新的工艺文件进行修改，形成新的工艺文件。典型工艺推送如图19所示。

综上，本发明的技术方案与现有技术相比，具有如下优点：

(1)实现工艺知识数据的对象化、结构化管理

实现基于模型、面向对象的结构化工艺知识库框架及属性定义技术，通过统一的平台将工艺知识资源进行有效的管理，构建覆盖工厂各专业工艺知识库，规范工艺知识数据；基于系统功能实现了工艺知识数据对象化创建，对象化资源可关联其二维图形及三维模型数据，区别于传统二维资源数据库纯文本的管理模式，适应未来快速工艺设计要求，提高结构化工艺设计效率。

(2)实现工艺知识应用模式的转变

根据知识的来源和对象关联性，通过基于属性关联、基于系统集成、基于典型工艺重用的工艺知识推送三种模式，实现了工艺知识数据的推送及重用技术，推进工艺知识在结构化工艺设计过程中应用模式转变。

(3)建立工艺知识的积累维护机制

通过流程设置固化工艺知识数据管理模式，实现知识数据的分类管理、有效性控制；建立工艺知识维护机制，推进工艺知识持续完善更新。

知识库的维护包括分类结构维护、分类属性维护、分类权限维护、实例数据维护，维护可以由知识库系统管理员或各单位具有分类管理权限的人员来完成。

1)分类结构维护：包括分类结构的增加、删减及修改。

2)分类属性维护：分类属性需在分类管理由系统管理员或分类管理员中进行维护。一级分类属性是建设分类架构时已设定好的父类属性，属于各类知识库的基本属性，原则上不能进行修改；根据知识数据的不同特点可设置二级、三级分类，并进行属性补充。

3)分类权限维护：分类权限包括工艺知识申请、入库、删除、修改和查询。

4)实例数据维护：系统管理员或分类管理员定期对工艺知识库中实例数据的正确性进行抽查并组织整改。

(4)实现基于典型工艺的快速结构化工艺设计

通过模板对技术参数进行调整和重用，实现工艺模板模块化，工艺流程重用化，通过设计资源的共享和规范设计，降低人为失误和设计难度，从而提高设计效率和质量。建立系列化的产品工艺重用库，通过工艺模板的创建和调用，更快实现工艺的设计和修改，实现敏捷设计。

上述仅为本发明的主要特征、工作原理和优点等，对于本领域的技术人员来说，本发明并不受上述实施例的限制，在不违背其基本原理的前提下，针对不同的实施例本发明可以进行灵活的更改和变化，这些更改和变化如在本发明的精神和范围之内，均应落入本发明的保护范围之内。