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CAPP在电气行业应用探讨技术 |
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作者：孟跃进 孟庆龙 |
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我国CAPP的研究开始于20世纪80年代初，电气行业相对落后。2002年，福州大学开发了"新型自适应继电器装配CAPP系统"。2003年河北工业大学与常熟开关制造有限公司合作，针对断路器工艺过程，设计开发了基于数据库的检索派生式CAPP系统。
目前CAPP技术在应用方面仍不普遍。CAPP的研究主要集中在理论方面，针对行业的多样性、特殊性和产品个性化的研究远远不够。
制造业信息化已经成为制造技术的重点发展方向之一。电气行业企业完整的制造工艺信息系统要以融合各专业工艺特点的计算机辅助设计为基础，实现工艺信息管理、面向制造的产品结构管理、材料定额编制、工艺分工与工艺设计流程管理，产品工艺数据综合管理等工艺管理功能以及与CAD／PDM、ERP的集成和资源共享。制造工艺信息系统的结构如图1所示。
1 CAPP系统的形式
典型的CAPP系统有四种形式：检索式CAPP系统、交互式CAPP系统、创成式CAPP系统和智能化CAPP专家系统。
(1)检索式CAPP系统。它是基于成组技术工艺检素修订模式的CAPP系统，需要建立成组编码体系，并提出了基于创造编码的工艺检索修订算法(又称派生式或修订式)。由于成组编码体系的建立以及基于成组编码的典型工艺十分复杂，难以在企业中推广应用。不过，成组技术已成为CAPP技术研究和应用的基础。
(2)交互式CAPP系统。近年来，国内推广了一些基于一些图形系统的工艺卡片填写工具系统，如基于Word／Excel／AutoCAD的工艺卡片填写系统。这类系统片面强调工艺设计的。所见即所得"，完全以文档为核心，忽视了企业信息化中产品工艺数据的重要性，存在着难以保证产品工艺数据准确性、一致性和进行工艺信息集成的致命问题。这类系统适用于小型电气企业。
中大型电气行业企业需要制造信息和管理信息集成化，从信息系统集成角度，分析工艺数据，建立结构化的数据模型，并以模型驱动进行工艺设计，开发和完善交互设计方式的CAPP系统。
(3)创成式CAPP系统是基于自动化思想CAPP系统。人们依据工艺决策方式开发的一种自动化工艺设计系统，但该系统开发难度大，使用麻烦，又易出错，其应用范围有限，难以推广应用。逐渐被人工智能开发的CAPP专家系统所代替。
(4)智能化CAPP专家系统。可以建立以交互式CAPP为基础的制造工艺信息系统，进一步开发智能化的CAPP专家系统。实现各阶段各种有效的智能化在线辅助，应是CAPP发展的重要方向。智能化工艺设计专家系统是指充分发挥计算机和工艺人员的特点，综合应用交互式，检索修订式及智能决策方式等工艺设计模式，最大限度地提高工艺设计效率和质量，保证工艺信息的完整性和一致性，增强系统的集成性。
专家系统是一个复杂设计型专家系统，它除具有一般智能系统所具有的知识获取及表示、推理求解方法外，还要具有在工艺设计及决策中特殊知识的获取和描述的能力，如果不借助专用生成工具，要想建立一个可使用的CAPP专家系统则需要大量的人力、物力和较长的开发周期。
2 MCCB断路器CAPP系统开发要求
电气行业CAPP系统应围绕工艺数据来解决企业的工艺设计问题。CAPP系统中产生的大量工艺数据要提供给设备部门，劳资部门、生产部门和财务部门等。由这些管理部门依据工艺数据来安排和组织生产，因此在CAPP系统中工艺数据是至关重要的。工艺数据作为企业信息化建设中的一部分，电气行业CAPP应从设计、管理及集成等多方面来解决企业的工艺设计问题。基于数据库的CAPP系统必须具有：①描述企业工艺设计各专业的工艺数据类型(数据字段)要存储在数据库中。②表现企业各专业工艺数据的卡片要存储在数据库中。③系统生成的工艺文件要存储在数据库中。④工艺文件中的工艺数据要存储在数据库中。⑤供其他系统使用的工艺BOM数据要存储在数据库中。⑥典型／标准工艺要存储在数据库中。⑦供其他系统浏览、打印的工艺文件图像数据要存储在数据库中。⑧CAPP的权限数据要存储在数据库中。
从工艺设计的对象讲：CAD研究的对象是图形数据，CAPP研究的对象是工艺数据，各种工艺文件之间及各种工艺数据之间都具有相关性，要用关系型数据库来表达。
从二次开发的角度讲：工艺设计过程中，目前所有的CAPP系统在功能上(工艺文件的填写、编辑和管理功能)没有本质的区别，甚至用纯粹的图形平台(如AutoCAD)也能完成这部分工作。对于企业工艺设计与管理的实际要求来说，仅仅实现这些功能是远远不够的，必须由用户按照实际情况进行相应的二次开发。
从系统管理的角度讲：企业实施CAPP系统的根本目的是为企业管理系统实时地、动态地提供正确的，有效的工艺数据，也就是说，要满足企业信息化集成的要求。
从软件设计的角度讲：采用标准的关系型数据库技术，是当前和今后软件编程技术的主流。只有这样才能保证企业信息化建设的各种系统能够无缝集成，否则企业信息系统的各分系统就有可能成为相互独立的信息孤岛。
从CAPP技术的发展方向讲：根据CAPP及集成技术的发展和企业对CAPP的应用需求，CAPP的集成与应用应从以零组件为主体对象的局部集成和应用走向以整个产品为对象的全面集成与应用，CAPP的集成化应是一个多层次、分阶段应用与集成的渐进发展过程。
CAPP集成化的基础是CAPP的信息集成，开放式、分布式网络和数据库系统是CAPP集成化应用的支撑环境。CAPP应用的规划与建设中，必须考虑CAPP系统的开放性，适用性及先进性，以适应企业信息集成的需求。考虑以上要求，本系统采用基于数据库的检索派生式CAPP进行系统的开发，具有以下特点：
(1)具有查询、编制、继承及编辑功能，极大地方便工艺编制。
(2)所见即所得，录入界面、详细信息界面和过去的书面文档完全相同。
(3)输出的工艺文件和过去的书面文档完全相同。
(4)具有开放性。
不足之处在于工艺卡片界面和图形编辑较复杂。
3 MCCB断路器CAPP系统结构
以下分别以结构图的形式一一进行展示。
(1)MCCB断路器CAPP系统的总体功能结如图2所示。
图2 MCCB断路器CAPP系统的总体功能结构
(2)功能模块结构如图3所示。
图3 功能模块结构
4 MCCB断路器CAPP系统的操作
断路器CAPP系统开发环境：Windows 2000 SP2操作系统和SQL Server数据库系统。以下是断路器CAPP系统的操作步骤：
(1)首先进入程序主界面．
(2)工艺卡片录入。打开菜单：工艺--工艺录入或者单击第一个图标，打开卡片选项窗口。输入零件图号，选择工艺卡片类型并单击"确定"按钮，则显示所选择工艺卡片类型的录入窗。
(3)工艺过程卡片窗口。窗口分为三个部分，图的上部用于显示当前工艺卡片所对应的产品名称、型号、代号等信息；图中部用于显示已经录入的卡片和卡片的部分信息，图的下部录入该工艺过程卡片集合的辅助信息，及参与编制的人员签名。
工作窗口中的列表部分分别录入各道工序"工序名称"、。工艺规程代号"、"车间"、"工艺设备"和"工艺装备"等项目，可以从下拉列表框中选择，同时也可以过滤数据，工序名称下表格中单击箭头列出各种工序菜单供选择。
卡片内容的录入完毕，单击"保存"按钮，一张工艺卡片就完成了。
完成表格部分工艺信息的录入并插入工艺附图并保存，工艺附图保存为．DWG文件。
(4)工艺卡片修改。首先利用工艺卡片查询功能查找要修改的工艺卡片，单击。修改"按钮．修改方法和录入方法相同。
(5)流程的实现方法。在数据库中保存工艺卡片的状态来反映卡片在流程中所处的位置。
(6)权限的实现方法。每个用户建立一个账户，一个用户、一张卡片和一个流程保存为一条记录，点击时判断该用户有没有此操作权限。
5结束语
工艺设计工作贯穿于企业的整个企业生产活动中，在各个方面都充满着"个性化"。工艺设计所涉及的因素不仅是各个方面的，而且是极其错综复杂的，如企业的生产类型、产品结构、工艺准备和生产技术发展等的影响，甚至受到管理体制的制约。上述因素中的任何变化，均可能导致工艺设计方案的变化。因此说工艺是企业生产活动中最活跃的因素，工艺设计对使用环境的极大依赖性就必然导致工艺设计的动态性。而传统的手工方式显然不能满足要求。
利用CAPP系统设计工艺，其效率、质量和规范性均会有明显提高。高效率尤其表现在计算统计工作上，一旦设计完成工艺过程卡后，便可统计出各类管理性工艺文件，将为新产品的试制技术准备工作赢得宝贵的时间。系统开发与应用将全面提高企业的工艺技术水平及管理水平，增强市场竞争实力，取得良好的经济效益和社会效益。(end)
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(12/16/2008) |
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