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WIT-CAPP在单件小批制造模式企业的应用 |
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作者：付海峰 孙恒建 魏松 郭洪涛 |
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1 前言
伴随着市场门槛和用户需求的逐步提高与成熟，产品从签订合同到交货的周期越来越短，价格越来越透明，质量要求也越来越高。因此，生产工艺的工期、规范、周全、准确、低成本等核心质量要素成为企业关注的焦点。
单件小批生产模式的企业覆盖了铸造、铆焊、锻造、下料、热处理、机加、装配等多个专业生产单元，配套较为齐全，工艺设计具有典型的代表性，对CAPP系统研究与应用具有非常重要的意义。
2 单件小批制造模式下工艺信息化的需求分析
在单件生产的企业中，主要以专用设备订单为中心开展设计、工艺、生产等业务活动。由于大量采用通用的机床和工艺装备，手工操作占相当大的比重，生产的自动化水平低，加工制造产品的劳动量大，劳动生产率低。即使使用NC机床和加工中心,劳动生产率也无法与成批生产和大量生产相比,此外，由于车间、工段、小组多采取工艺专业化的生产组织形式，生产过程的平均性和连续性很差，同时，生产过程的各个环节的比例关系则是按照企业总的生产任务确定的，没有经过细致的能力核算与平衡，所以生产中间断时间也较多。所有这些因素，都影响到产品制造的生产周期延长，流动资金的周转次数迟缓，从而使产品成本提高。从而此类企业的工艺信息化的核心目标在于——缩短制造周期，降低生产成本，围绕这个目标，工艺信息系统应该能够：
提供适合各专业工艺特点、高效率的工艺设计工具，缩短工艺设计周期。
及时控制项目的进度、动态调配资源。
在工艺编制阶段通过调整加工方法控制制造成本，保证企业利润。
3 济钢机制公司需求分析
3.1 企业需求特点分析
秉承“可遵、可信、共赢”的济钢机制公司是济南钢铁集团直属的子公司，是专业从事冶金、机械、矿山等行业的大型设备制造企业，是典型的单件小批机械制造业企业。从企业的机构布置到企业的业务流程角度来看，其业务需求充分体现出此类企业的特点：
围绕订单为生产计划提供有力数据支撑
由于围绕订单开展业务活动，因此中心部门是生产计划部。它负责安排各类工艺计划、生产计划、工艺、材料成本的核算，是生产活动的组织者和生产资金的预算者。因此，CAPP系统以订单为主线，担当着数据整合、桥梁传递的角色，从设计部门获取CAD图档、图纸，经过BOM转换、提料、工艺设计等将工艺文件、产品信息和制造信息传递到生产部门和供应部门。
使用频次高，工作量大
订单中所涉及的产品种类多，而图纸大多都是由订单提供者提供，企业不大可能积累较稳定产品工艺信息，所以要求工艺部门提供大量的、日常的工艺信息。以下数据对比说明不同企业的CAPP使用情况：
工艺阶段对生产成本的影响程度大
“产品的成本的70%决定于设计部门”，但专业设备的订单大部分由专业设计院设计，产品结构基本确定，所以济钢机制公司更注重在工艺环节来控制产品成本。因此在CAPP中及时提供产品制造成本，以满足实际业务需要。
3.2 CAPP总体需求分析
根据设计部门（本企业的设计部门或者是外部企业）提供订单的纸质图纸、CAD电子文档建立产品结构树，并同时为每个零部件产生唯一的子令号以供整个企业方便的组织生产使用。
产生外购零部件清单，以供供应部门安排材料的订购计划。
编制自制零部件的工艺卡片、材料定额明细表/汇总表、及各种工装、辅料清单以供生产部门组织生产。
根据生产部门提供的工艺定价，结合工艺卡片计算出工艺成本以供工艺核算以及生产部门参考使用。
根据供应部门提供的材料信息，结合材料预算计算材料成本，以供工艺部门使用。
4 WIT-CAPP解决方案
4.1 支持CAPP的业务流程规划
CAPP不仅仅是一个编制卡片的软件工具，而是企业从设计到制造过程的重要使能器。WIT-CAPP结合企业数据流转和工艺设计过程，构建起基于信息化的整个工艺工作体系。
图1 济钢机制公司业务流程
这样在CAPP上线后，济钢机制公司在多年的生产经营模式基础上更新了业务流程，使WIT-CAPP系统融入到业务流程中。
4.2 应用重点
4.2.1 制造视图的转换
由于济钢机制公司长期以来用与订单相关的“令号”来指导生产，在生产过程中自制件用制造令号，通过令号、子令号进行标识。因此，WIT-CAPP提供了以“图号”为组织主线的设计视图和以“令号”为组织主线的制造视图。两种视图之间保持对应的关联关系，用户可以随时切换视图。既可以利用“图号”查出曾发生过的所有令号，也可以利用“令号”看到订单设备所包含的设计明细表。
WIT-CAPP在建立令号、子令号时能够根据产品图号自动产生相应令号，同时考虑到组织生产时需要按令号进行排序，所以系统的各个模块（有产品零部件参与操作的）都可以按令号管理组织。
下图是WIT-CAPP3.0的制造视图，零部件类别和状态通过图标识别，使设计人员的浏览更加直观。
图2 以令号组织的制造视图
此外，可根据工艺路线、毛坯类型、工艺方法重新调整组织产品结构关系，像虚拟件的组合、拆分，以满足实际生产组织的需要。
4.2.2 可视化的任务管理
济钢机制公司在工艺环节的任务管理主要有以下特点：
企业订单多，需要设计的工艺多，而产品的差异性大，对工艺人员的要求高
由于单件生产的订单之间差别大，因此编制工艺的难度大。工艺人员很难对所有的产品工艺熟悉，因此需要按照工艺方法专业化分工，比如铆焊、铸造、机加工都是由专业人员设计。
存在多次采购，需要分类提料
大型设备订单中包含有大量采购周期长的非标设备，需要提前采购。而有些外购周期短，比如常用原材料、标准件可在工艺编制结束后下采购计划。这种多次采购的操作模式需要在任务管理中特别标识、分类处理。
订单的工艺设计周期长，需要及时掌握进
管理人员需要整体把握订单的处理情况，就以下关键问题给予指导：
部件的工艺方法的确定，有些需要经过拆分才可以做工艺，也有合件加工；
加工方法的选择，某些零件可以铸造，也可以锻处理，还可以下料加工；
材质的选择，对于某些零件可以是Q235A，也可以是40CrMo；
而每一种方法工艺成本是不一样的，管理人员能够从全局出发，对工艺人员的具体任务及时给予指导。这样既保证生产质量，又可以节约成本。
基于济钢机制公司的上述特点，WIT-CAPP提供了图视化的工艺任务管理界面，可以方便指定工艺负责人、支持拖放式地分配工艺任务。工艺负责人根据工艺成本、工艺路线等条件分配工艺卡片任务，任务不仅描述该零部件的工艺情况，而且反映了工艺流程信息，项目负责人还可以调整工艺路线。
图3任务管理（工艺设计）
4.2.3 成本计算
在以订单为主的企业，每订单的生产成本的预算尤其重要，这是企业招标时标的重要参考和依赖。虽然成本预算与实际成本存在差异，但是通过长时间的积累企业可以根据预算调整计算比率，使预算尽可能的接近实际成本。
订单在生产的时候的成本预算时主要包括两部分，即材料成本、加工成本。
图4 预算成本说明
在加工成本中主要以加工过程中每道工序所需工时计算，一般采用“工序、设备、工时”的形式出现，在工序类别中说明这么一条工序对应的工序类别和单价，把所有工序的价格计算合计就得到工艺成本。
以CAPP进行产品的成本预算，工艺人员立刻就可以知道订单工艺的产值。并可计算产品的吨位成本，如果吨位成本太高，就必须优化工艺，从而降低生产成本。CAPP还可以把成本信息传递到生产系统，避免生产系统的再计算。
当工艺完成的时候调用WIT-CAPP的工艺成本结算，系统汇总出订单下每个零部件的各项工艺成本（毛坯、机加工、热处理、铸造、下料等）并计算合计成本和吨位（用于考核工艺员的工艺指标）成本，如下图：
图5 订单成本汇总
5 实施效益分析
WIT-CAPP于2005年1月成功上线使用，截止到2005年9月的8个月的时间内济钢机制公司工艺部门优质地完成了所承担的工艺任务，下表是这段时间内统计的数据。
实现的效益主要表现在以下方面：
提高了工艺部门的生产效率，工艺卡片编制效率提高85%，料单统计效率提高66%。
通过WIT-CAPP方便的产品引用和工艺知识继承，减轻了工艺部门的工作量，而且直接向生产部门、供应部门发布电子数据，大大减少了生产部门和供应部门的工作量。
通过项目管理和成本结算大大降低了企业的生产成本，而且企业整体信息化的进一步实施将会使企业进入无纸办公时代，更大地节约了企业的生产成本。
6 结论
随着CAPP系统应用的进一步细分与深化，WIT-CAPP系统在调研、开发、实施过程中充分考虑不同生产模式企业的需求。全文围绕面向订单的单件小批的生产模式，针对制造周期长、用户对交货期要求严、关注产品成本、工艺设计专业性强等特点，综合考虑各种工艺制造的合理性、严格控制工艺设计的进度、优化配置工艺资源。从而构建起能够支撑整个工艺设计流程、实现知识资源积累的CAPP系统，帮助济钢机制公司完善了工艺信息化管理模式。
1山东山大华天软件公司 2济南钢铁集团机制公司 付海峰 孙恒建 魏松1 郭洪涛2(end)
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(12/20/2005) |
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