CAPP系统发展的新思考 - 文章

CAPP系统发展的新思考

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1 引言

CAPP（Computer Aided Process Planning）经过几十年的发展，正经历着由传统CAPP到现代CAPP的转变。传统CAPP系统主要以零组件加工工艺编制为主体对象进行系统的研究与开发，片面追求工艺决策的自动化，忽视系统的应用，已跟不上企业的信息化进程。现代CAPP则以实用化为基础，以企业全面集成应用为目标，把工艺设计和工艺管理集成为一体，系统化、分布式和网络化已成为CAPP技术发展的新趋势，而且CAPP系统要有利于企业内工艺技术的创新和发展，适应企业长期发展的要求[1]。在当今CAPP发展并不稳定的环境下，打破传统CAPP系统的界限，寻找新的出路关系着CAPP系统的发展。

2 CAPP系统的应用及发展趋势

2.1 CAPP系统应用现状

随着计算机技术和CAD的应用越来越普及，工艺设计逐渐成为企业的薄弱环节。因此，大部分企业已经意识到CAPP应用的必要性，很多企业已经开始应用CAPP系统，CAPP发展迅速。实施CAPP系统的企业不断增加，商业化的CAPP系统软件也越来越多；系统的应用范围不断拓展，已由工艺规程设计向工艺管理延伸；系统应用领域已突破机械制造行业，在电子行业、化工行业、钢铁行业等得以应用；CAPP系统的广泛应用解决了企业内许多与工艺相关的问题和工作。

由于企业仍存在对CAPP系统的误解，在CAPP实际应用中存在着较大的盲目性和不足。主要表现在：

（1）企业盲目追求工艺设计的自动化，过分强调工艺设计的重要性，而忽略工艺管理工作对工艺设计的影响。据资料统计，工艺设计中实质性的技术工作可能只占总时间的5%～10%；有的企业工艺数据的汇总、计算、抄写等重复性劳动占全部工艺准备工作量的50%～60%[2]。好的技术必须有好的管理作为支持，即便是实现了工艺设计的自动化，如果工艺管理工作没有及时跟上，没有完善的工艺管理体系、工艺标准体系，CAPP真正的作用就根本无法发挥出来。

（2）在CAPP系统的实施过程中，不注重基础数据的准备，不重视基础技术的稳固发展和人员素质的提高，从而无法达到CAPP实际的效果。

另外，传统CAPP系统本身的缺陷决定了CAPP系统在企业应用中很难达到应有的效果。具体包括：

（1）CAPP是天然的信息孤岛。CAPP是为工艺人员提供的辅助工具，是部门级软件，工艺设计的过程、工艺数据的管理与设计、生产、计划、质量、销售、售后、物流等其它业务部门是脱节的。据不完全统计，在制造型企业中，工艺信息量约占企业管理信息总量的30%～40%左右[3]，工艺文件又是产品制造数据的信息源，因此，CAPP信息的孤立性会对整个企业的信息衔接产生严重的影响。这种信息孤岛使用越深，日后打破它的代价就会越高[4]。

（2）CAPP系统的使用范围窄，无法满足企业内部的全部工艺工作。工艺企业的工艺工作涉及到企业的经营、技术开发、生产制造等各个方面，内容十分繁杂。一般来说，企业内部的工艺工作可以分为两类：日常工艺工作和开发性的工艺工作。日常工艺工作是进行产品工艺设计与评价、工艺的管理等重复的繁琐的工作。开发性的工艺工作是把最新的科学技术引进生产制造领域，进行工艺技术创新，开发研究出新的工艺方法与装配的开发性工作，贯穿于产品研究开发与制造的整个过程[2]。计算机辅助工艺过程设计（CAPP）解决的只是日常工艺工作的一部分，不足以完成企业全部工艺工作及其之间的衔接。

（3）CAPP系统无法完成工艺知识的获取和积累。现在大部分CAPP都是针对具体的企业量身定做的，工艺知识的获取一般是在系统实施时已经基本完成，在以后的使用过程中不会发生太大的变化。然而，工艺知识的收集和分析并不是一朝一夕的事情，而是一项持续的工作，需要不断地收集各类工艺信息和工艺知识，并加以整理，这不仅仅影响着工艺设计的质量，而且影响着企业内部工艺技术的创新。

（4）传统CAPP系统从一定的程度上阻碍了企业工艺技术的创新。从长期来看，随着科学技术的发展，工艺技术不是一成不变的，各种工艺规程、标准工艺等都会随着企业的发展不断发展，而传统的CAPP仅是针对企业的技术现状来开发的，很难考虑企业未来的技术状况。出于这种原因，企业有可能会对与已有CAPP系统不符的先进工艺技术产生抵触情绪，影响企业技术创新。二次开发技术在一定程度上提供了一些帮助，但不能从根本上解决问题。

2.2 CAPP系统的发展趋势分析

针对CAPP系统在实施过程中出现的问题和CAPP系统本身的不足，人们对CAPP系统进行了的改进，提出了很多CAPP发展的理论和技术，促进了CAPP理论的发展和实际的应用。随着CAPP系统各种支撑理论和技术如：人工智能、专家系统、并行工程等等的不断成熟和完善， CAPP系统正朝着知识化、智能化、工具化、工程化、集成化、网络化、交互式和渐进式等方面发展。CAPP新理论和新技术的提出与应用，定会使CAPP系统在企业的信息化中产生重要的作用。

但是，这种发展趋势仍然是站在解决企业一时的产品工艺编制基础之上，没有超出产品工艺设计和工艺管理的范围，从长远来看忽视了企业工艺技术的创新和发展。CAPP系统要想适应企业的长期发展，必须满足以下要求：（1）系统应该尽可能衔接企业内部所有与工艺有关的工作。（2）应该能够为工艺技术人员提供足够的工艺资源，成熟而完备的工艺资源将直接影响CAPP技术实施和工艺人员的接受程度。（3）应该具有工艺优化的功能，促进工艺设计的标准化。（4）应该能够支持工艺经验的总结和工艺知识的积累，支持企业工艺技术的创新和持续发展。这些条件能否满足是传统CAPP向现代CAPP转变成功与否的关键。

只有打破传统CAPP在人们思想中已经固化了的概念，从整个企业的角度，建立面向企业工艺技术发展和工艺管理的CAPP系统，才是现代CAPP系统发展的新出路。

3 面向企业工艺技术发展和工艺管理的CAPP系统的整体模型

现代CAPP系统不能局限在传统CAPP的功能上，而要从产品的整个生命周期及工艺创新的角度，对企业内部的工艺工作进行分析，本着实用化、通用化和商品化的原则，应该是一个集工艺技术创新、工艺设计、工艺优化、工艺知识积累与工艺管理为一体的CAPP平台。其总体功能如图1所示。

图1 CAPP总功能

CAPP系统一方面把产品信息转换成制造工艺信息，另一方面对各种工艺方法、工艺技术和工艺文件进行管理，实现工艺知识的积累，为工艺技术的创新和发展提供支持，并生成相应的工艺信息，指导生产。在实际应用中可以根据不同行业不同企业的不同需求，对系统模块进行组合和重构，并支持用户的二次开发。系统包括三个主要功能模块：工艺技术规划与管理、工艺设计、工艺管理，如图2所示。

图2 CAPP功能模块图

3.1 工艺技术规划与管理

目前很多企业都把产品工艺过程设计和工艺管理作为企业工艺部门的唯一工作，实际上企业完整的工艺工作内容绝不应该只是产品的生产技术准备和简单的工艺管理工作。工艺技术的规划和研究就是容易被企业忽视的一项很重要的工作，它是企业提高生产率，采用先进生产技术的保障[5]。本部分主要完成对工艺技术规划的流程、文件、项目等进行管理，包括工艺情报管理、工艺现状管理、工艺发展规划管理、工艺标准和工艺规范管理等内容，如图3所示。

图3 工艺技术规划和管理详细功能图

工艺现状管理和工艺情报的管理分别从企业内、外部收集工艺信息，并进行归纳整理，形成可以直接利用的工艺资源和工艺情报，为企业工艺发展规划、工艺技术创新、产品工艺设计等提供依据。工艺发展规划管理为企业确定正确的、长远的工艺发展目标和计划提供帮助。工艺标准和工艺规范管理可建立企业标准，促进企业的标准化。在面向企业工艺技术发展和工艺管理CAPP系统中加入本部分功能，可以扩大CAPP系统的应用范围，衔接企业内大部分与工艺有关的工作，实现工艺知识的积累和总结，企业工艺技术的创新和发展提供支持，为工艺人员提供了足够的工艺资源。

3.2 工艺设计

工艺设计是企业生产活动的重要环节，主要内容包括：新产品制造工艺的设计与老产品制造工艺的改进、工艺装备的设计、工艺方案、工艺路线、工艺规程、工序的设计等。工艺设计是CAPP系统的核心部分。CAPP可以辅助完成的工作有产品结构工艺性审查、工艺方案设计、工艺规程设计、工艺规程的优化、工艺装备设计与管理等，如图4所示。
产品结构工艺性审查是与产品设计联系最密切的工艺工作，对产品结构及工艺设计起着重要的作用，然而却往往被CAPP系统忽略。本系统把这部分内容加入到系统中，使产品工艺工作能够前后衔接，实现了与产品设计的集成。工艺方案设计是制定产品工艺的先决条件，也是容易被传统CAPP系统忽略的。工艺规程的设计和优化是CAPP系统的核心，本部分将会引入工业工程中的程序分析和优化技术，为实现工艺设计标准化、准确性、应用性提供一种新的思路。

3.3 工艺管理

工艺管理的目的是集成并管理与工艺设计有关的信息、过程等，并对整个工艺设计生命周期进行管理。工艺管理可以进行工艺设计任务分配、任务的流程设置、权限分配以及任务进行中的协调控制等。本模块为实现CAPP与CAD、CAM、ERP、PDM等信息系统的集成提供了环境和基础数据。

图4 工艺设计详细功能图

4 结论

CAPP系统走过几十年的发展历程，长期以来，对CAPP系统的研究开发主要以产品的工艺过程设计为主，忽视了对工艺知识的积累、分析和管理，对企业工艺技术创新无法起到支持作用，不符合企业长期发展的要求。本文提出面向企业工艺技术发展和工艺管理的CAPP系统，旨在建立一个集工艺技术创新、工艺设计、工艺优化、工艺管理于一体的CAPP系统平台，不但可以解决产品工艺设计中常见的问题，而且能够实现工艺知识的积累，为工艺技术人员提供足够的工艺资源，为工艺技术创新和发展提供支持，符合企业的长期发展要求。

参考文献
[1] 张振明，许建新，贾晓亮，田锡天．现代CAPP技术与应用[M]．西安：西北工业大学出版社，2003．
[2] 李令德等．现代工艺管理[M]．上海：上海人民出版社，1995．
[3] 孔繁霁．利用CAPP技术提高企业的工艺管理水平[J]．航空科学技术，2003，(3)： 16-18．
[4] 罗先海、耿坤瑛．CAPP的原罪[J]．CAD/CAM与制造业信息化，2006， (2-3)：7．
[5] 陈宗舜．机械制造业工艺设计与CAPP技术[M]．北京：清华大学出版社，2004．

殷复鹏，男，山大华天软件有限公司，电话：0531－88879091，email：yfp@hoteamsoft.com，地址：山东省济南市高新区颖秀路山大科技园华天大厦，邮编：250101(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (11/2/2006)


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