1 前言

二十一世纪是企业信息化建设蓬勃发展的时期,由于现代计算技术、通信技术和微电子技术的迅速发展,计算机辅助技术在制造企业中也得到了广泛而深入的应用。随着市场经济的不断深入,为顺应市场变化,提高企业竟争能力,就必须努力缩短工艺技术准备周期,提高艺工艺设计质量及工艺快速反应能力。而提高工艺设计质量及工艺快速反应能力的一个重要手段就是全面应用CAPP技术,走工艺信息化的发展道路。

CAPP是计算机辅助工艺过程设计(Computer Aided Process Planning)的简称,它是以产品数据管理PDM(Products Data Management)为数据来源进行工艺设计与管理,并为产品制造、成本管理等管理系统提供基础数据的工艺信息化工作平台。因此,我们在CAPP系统的规划实施时不仅仅是要求解决工艺的设计与管理问题,同时还要求它能解决与其它数据管理系统进行数据集成的问题,是产品设计和生产经营管理实现信息集成的关键性环节。

2 应用背景

长期以来,我们的信息化基础相对比较薄弱,产品设计及工艺大多依靠手工完成。产品设计人员与工艺设计人员基本依靠纸质文件来传递信息,工艺设计数据不能直接利用产品设计数据,工艺人员之间的信息不能很好地共享,造成极大的资源浪费。随着公司产品的不断提升及市场的不断变化,原有的那种工作方式越来越不能满足公司产品快速反应的需要。

至本世纪初,我们也曾利用CAD、WORD、EXCEL、WPS、V fox等软件进行过大量的工艺规程设计,积累了一些数据基础,基本实现了工艺设计、工装设计“甩图板”的要求。但此类工艺文件格式不一、分布零乱,而且大多是以文本文件的形式存在的,公司无法对工艺数据进行有效的管理和利用。近几年来,随着信息技术的不断发展及公司内部网络(Intranet)的逐步完善,公司的计算机技术应用得到了较大程度的普及,为全面应用CAPP技术并实现整个公司信息化创造了条件。

3 系统的功能规划

工艺设计工作面广、数据繁多、管理过程复杂。工艺数据在整个生产管理系统中承担着重要的基础数据源的作用,而对于一个制造企业而言,它又往往具有多样性(不同的工种有其独特的数据格式)和分散性(分布在多个不同的加工单元)。针对公司多品种、小批量的工艺特点,我们摒弃了一味追示“工艺设计自动化”而实施难度大、成功率极低的所谓派生式及创成式系统,采用了目前通用的基于实例和工艺知识的混合式CAPP系统。经过广泛调研、比较,我们与代表当今国内CAPP主流发展方向之一的清华天河公司合作。坚持走“以我为主、联合开发”道路,从整个公司信息集成角度出发,针对自身工艺工作特点及软件特性,对公司CAPP系统需求进行了周密分析,全面考虑公司的管理模式和工艺特点,与软件公司共同制定并成功实施完成了我公司CAPP规划方案。依据我们的工艺设计管理原则,在进行规划时除了考虑系统的实用性、通俗性外我们重点考虑实现CAPP系统的以下几个关键功能:

3.1 数据集成

CAPP系统不是孤立存在的,一般来说,它在进行正式的工艺设计之前,首先要从外部系统获得相关的产品数据,以便为工艺设计提供基本的工艺信息;另外,经CAPP处理后的工艺数据要求传递给其它管理系统,作为生产管理系统进行决策的基础数据。因此系统应具有方便地从外部获取数据及对内部数据进行处理导出的能力。

3.2 产品工艺管理

我公司产品具有品种多、系列化程度较高,零部件相互借用、重复频次较高的特点。为了避免同一个工艺信息在系统中进行多处维护的情况,要求系统在保证产品结构完整性的同时保证每个节点及工艺文件的唯一性要求。

3.3 数据格式及工艺卡片

我公司工艺种类较多,涉及面广,拥有如机加、电镀、热处理、铸造、粉冶、冷作、油漆等多种工艺数据,各种工艺数据按其专业特性的不同均具有不同的数据要求。而且不同工艺数据的表现形式(工艺卡片)又是多种多样的,它既是工艺人员对工艺数据的录入窗口,又是实现工艺文件纸质传递和存档的打印窗口,因此系统必须要求具有数据格式和工艺卡片能依据公司的具体工艺要求进行定制的能力。

3.4 权限系统

在我公司,与工艺相关的部门、人员繁多,不同的部门、不同的专业、不同的人员对系统所拥有的操作权限各不相同。所以系统必须保证在协同工作环境中数据操作的安全,并能对不同的人员依据公司实际进行相应操作、访问权限的控制。

3.5 资源利用

在长期的工艺工作中,我们积累了一定的包括工艺术语、工艺守则、工艺规范、工艺设计手册、设备、工装等工艺设计资源。我们在工艺设计时,往往需要查询或调用公司已有的相关资源,以提高工艺设计效率及工艺标准化,与其它系统进行信息共享。因此我们要求在系统中可方便地对相关资源进行实时查询和调用。

4 系统的体系结构

根据以上的总体方案,我们与软件公司一道,在软件提供的基本功能上按公司信息化的整体要求进行了二次开发,搭建完成了具有公司特色的基于大型数据库(Oracle)的网络化工艺工作平台。在该系统中,与工艺相关的人员依据各自的权限密码登录进入工作界面,按系统分配的操作权限进行诸如PDM数据集成、浏览PDM图纸、工艺设计、工艺浏览及工艺流程审核、打印等操作。工艺设计围绕产品结构树展开,清晰明了。工艺卡片实现了完全的“所见所得”功能,通俗实用。在进行工艺编制过程中,系统可随时查询或调用公司自身定义的各种工艺资源,并能智能地按工艺编制的内容进行筛选。形成了一套数据与数据、人与数据、管理与数据、管理与人之间有机结合、满足基于知识积累的快速交互、具 有一定智能的工艺设计系统(见图1)。

 

5 数据集成模式

CAPP做为一个辅助工艺设计平台,不仅要实现内部数据的有效管理,而且还要与其它数据管理系统进行信息交换。因此它除了其内部的各种组件、插件及专业化模块要有高度集成性外,同时还要求与系统外部的其它数据管理系统进行数据集成(见图2)。



5.1 上游数据

数据集成的基础是物料清单BOM(Bill of Material)。在我公司的PDM中创建有工程物料清单EBOM(Engineering Bill of Material,我们也称为设计BOM)和计划物料清单PBOM(Plan Bill of Material,我们也称为工艺BOM),工程物料清单依次反映的是由零件、结合件、部件、组件至产品的装配关系。计划物料清单中进一步反映了由原材料至毛坯再至零件的制造来源关系。工程物料清单与计划物料清单采用了单向联动技术(即EBOM的改变会反映在PBOM上,但PBOM的改变反过来不会影响EBOM改变),保证了构成产品的数据源头即工程物料清单的准确性。

5.2 与上游数据的集成

计划物料清单PBOM是其它数据管理系统(如CAPP、MRPⅡ、ERP等)进行集成的基础数据。在CAPP的工作界面上可直接进入PDM系统集成其任意级的产品信息,从而在CAPP中形成了与PBOM相对应的产品结构树。在CAPP中,系统保证每一自制件产品树的结构完整性,但同时也保证每个节点的唯一性要求。

5.3 与下游其它系统的数据传递

利用CAPP产生的所有工艺数据是整个企业信息化的重要基础数据来源之一,是指导企业生产经营活动的主要依据。按ERP对艺数据的要求,我们进行了工艺数据汇总二次开发,通过CAPP的数据处理模块可直接访问CAPP底层工艺数据库,并自动按公司需要的工艺数据格式进行规则处理后直接导入到相关系统的数据库(SQL-SERVER或ORACLE等),从而实现与其它数据管理系统(如MIS、MRPⅡ、ERP)的数据交换。

6 结束语

目前大部分企业都已经意识到了CAPP技术应用的必要性和重要性,但在CAPP系统的规划、选择及应用上还存在较多的误区和较大的盲目性,主要表现在盲目追求设计的自动化、最优化。而不注重企业的现实情况、基础数据的准备、基础技术的稳固发展和与其它系统的数据集成。极易对内造成管理上的混乱、效率不高甚至失败,对外造成数据无法集成、共享以至于形成“信息孤岛”。本文结合工作实际,就CAPP系统在企业信息化中的整体规划、实施及应用方面进行了总结,是一种简单、有效的实施方案,对实现企业信息化特别是工艺信息化具有一定的借鉴意义。