面向产品全生命周期的CAPP解决方案

什么是面向产品全生命周期的CAPP系统
    
   工艺设计正处于产品设计和加工制造的接口处，必须分析和处理大量信息，既要考虑产品设计图样上有关零件结构形状、尺寸公差、材料及批量等方面的信息，又要了解加工制造中有关加工方法、加工设备、生产条件、加工成本及时间定额（工时定额），甚至传统习惯等方面的信息。由于各种信息之间的关系极为复杂，工艺设计时必须全面而周密地对这些信息加以分析和处理。

   我们知道，产品的加工工艺是企业指挥生产的灵魂，产品的工艺设计方案牵动着企业生产的神经。如何让复杂的工艺信息在工艺产生的过程中有序流动及存档是现代CAPP系统的关键。面向产品全生命周期的CAPP系统是从产生工艺的设计过程开始，对工艺设计所产生的工艺数据进行有序符合企业规则的管理，既CAPP系统产生工艺信息从产生到消亡的全过程都受企业技术文件管理规范的约束。
    
   面向产品全生命周期的CAPP系统的特征与功能
    
   面向产品全生命周期的工艺设计与管理，是以产品全生命周期的工艺设计与管理为核心，动态管理和设计企业产品加工的工艺过程，为生产提供完善的数据体系。

   如图1所示，是某企业典型工艺设计与管理模式，在该模式当中，企业首先要完成产品的大路线分工。其次在大路线分工的基础上，针对产品的专业特征展开工艺设计和装配流程设计。最终形成产品完整的工艺体系。

   在产品全生命周期过程中工艺设计人员不仅要完成零件加工工艺方法的设计，同时对工装设计、工装装备明细表编制、产品零件材料消耗工艺定额制定、零件加工工时定额制定、设备使用分析等工艺工作进行处理，从而为产品生产原材料的组织，常用刀具、量具、夹具等工装器具的准备，专用工装器具的设计，设备生产能力的分析，加工人员的安排产品生产作业计划的制定，产品交货期的预测，产品生产成本核算等产品生产过程的有关环节提供直接的处理方法或必要的数据资源。但是，如何让工艺人员在工作中方便灵活的设计和管理这些信息，是实现产品全生命周期工艺设计与管理的关键。产品工艺设计过程如图1所示。
    

    图1 典型企业工艺设计管理模式

   企业在多年的生产实践当中，形成完整有序的工艺设计管理流程。遵循和改造这些流程，使之在计算机环境下融合到工艺设计和管理当中，让企业的工艺数据流在网络上，规则有序的流动，为其它部门所用。当前 CAPP技术正朝着协同设计、分布实施的方向发展。企业对 CAPP的要求已不再是单纯的工艺卡片的编制，而是一个集任务管理、工艺设计、评审管理、版本及发放管理、文档管理等功能于一体的复杂的设计和管理体系。而面向产品全生命周期的工艺设计与管理系统的显著特征是——工作流驱动下的工艺设计过程管理。

   工艺设计过程管理的基本任务是应用现代管理科学理论，对各项工艺任务进行计划、组织和控制，使之按一定的原则、程序和方法协调有效地进行。具体地说，工艺设计过程管理就是对工艺设计过程进行监控和调度，对多种信息进行管理。

   工艺设计过程管理是对工艺设计任务的制定、发放、完成、提交和认可的管理。简单地说，工艺设计过程管理有 3大要素：任务，处理信息，人员组织和权限。

   工艺设计过程是由一系列任务构成的整个设计过程可以表示为一个任务流，任务流是可以分解的。工艺设计过程中要处理到各种各样的设计信息，包括工艺支持数据、设计数据和设计过程数据。这些信息是由设计过程中的不同任务来处理的任务的实质就是设计过程中的各种信息清晰化、完整化工艺设计过程中，不同的任务要求由不同的用户来执行。各用户在组织结构中隶属于不同的层次，为了保证工艺数据的完整性和一致性，需要对参与设计过程的用户进行适当的权限管理。
    
   一个应用案例
    
   某企业是一个典型的总厂型制造企业，属下有总装车间、机加车间1（箱体加工）、机加车间2（轴类加工）、机加车间3（板金加工）、热处理车间组成。该企业的工艺设计基本由各车间完成，由企业技术中心归档管理。CAPP系统实现了技术中心对各车间工艺设计的总体协调控制、技术中心与各车间的及时信息交换、技术部对各车间工艺设计结果的电子归档管理、打印查询，并在各车间内部实现工艺设计管理和工艺设计计算机化。

   该企业的工作模式是由技术中心进行产品的大路线分配（主要分配自制件类型和外购件）和综合管理，各车间接到分配的零件进行工艺设计。系统采用分布式结构，分别安装在技术中心和各车间技术部。技术中心负责任务分配、任务协调、归档管理和工艺查询打印，车间负责工艺设计和工艺施工。软件采用北京艾克斯特工业自动化技术有限公司开发的XTCAPP5.5通用工艺信息管理系统。图2为企业工艺设计数据流程图。
    

    图2 企业工艺设计数据流程图

   技术中心的任务定义是由任务管理器和流程管理器完成的。任务管理器以产品结构 BOM为导航机制，主要完成产品工艺结构的划分，按专业和零部件特色生产企业的生产组织大路线，在实现产品大路线的同时，通过任务管理器自动的分配到相关的车间和单位，车间技术部可以再案专业对任务进行细分，最终可以通过零件的工艺路线分配到责任人和工艺卡片级。任务完成后可实现动态的工作评审。

   在该公司技术部门的角色有工作组和用户两种形式。工作组分为：系统管理员组、综合组、零部件组、部长组、科长组；用户分为：工艺负责人、系统管理员、工艺设计员、一般用户。用户隶属于工作组。系统提供专用界面完成对用户权限的分配工作。每个工作组有默认的权限配置，组内的用户可继承这种配置，当然对于每个用户也可以进行适当的修改，以符合实际情况。

   权限还可以进一步的划分，具体到产品或零部件级。对某个产品可以指定某些用户对其有某些操作权限，如浏览权、导入权、删除权等。该设置要以产品 BOM树作为导航机制。对于产品的操作权限可以规定它的有效层次，是到装配级还是到零部件级，是对 BOM树上的所有结点都有效，还是只对某几层有效等等。角色配置好以后，结合相应的任务 (活动 )，工作流程就可以运转起来。
    
   结束语
    
   面向产品全生命周期的CAPP系统可以实现工艺设计全过程的管理、数据分析和工艺流程，更可以为企业生产提供快速、准确的数据源，是目前CAPP系统的一个发展方向。但从国内情况来看，依笔者拙见，真正面向产品全生命周期的CAPP系统产品很少，大多数CAPP系统还停留在工具集应用的水平。可以说，北京艾克斯特的XTCAPP5.5是走在了前列。