CAPP系统在航修企业中的应用现状及开发思路的研究

 CAPP(计算机辅助工艺过程设计)是利用计算机技术辅助工艺人员设计零件从毛坯到成品的制造方法，是将企业产品设计数据转换为产品制造数据的一种技术，它是连接设计与制造的桥梁，是计算机集成制造系统(CIMS)的重要组成部分。虽然国内外对CAPP技术已进行了大量的探索与研究，无论在研究的深度和广度上都在不断取得进展，但与CAD、CAM等计算机辅助技术相比，CAPP在企业中的应用现状并不乐观，特别是在航空修理等中、小批生产类型企业中的应用更是举步为艰，推广非常困难。本文将在分析企业CAPP应用现状及存在问题的基础上，探讨实用型CAPP系统的开发思路，以期为CAPP系统在航空修理等中、小批生产类型企业的推广应用打下良好的基础。

1 国内企业CAPP系统应用现状及存在的问题

1.1 CAPP系统应用现状

20世纪90 年代中后期，CAPP的实用化问题引起研究者和企业技术工作者的重视，使得CAPP的开发从注重工艺过程的自动生成，转向为工艺设计人员提供辅助工具，同时为企业的信息化建设提供服务，CAPP技术得到了迅速的发展。目前，企业CAPP系统的应用可以归纳为以下几种情况:

1)中、小型企业，特别是偏远地区的企业，计算机应用情况(包括CAPP的应用)基本是一片空白，因此，这部分企业的工艺设计完全采用手工设计方式。

2)部分企业 CAD/CAM应用较为成熟，但CAPP的应用是企业的薄弱环节，有些企业依靠自己的技术力量基于AutoCAD等通用软件开发了工艺卡片填写系统，并在此基础上进行工艺规程的设计。但此类 CAPP所生成的工艺规程完全以文件的形式存在，是基于文件封装概念的管理，因此企业无法根据实际情况及变化环境对工艺数据进行有效的管理和利用，产品工艺数据的准确性、一致性和工艺信息集成等问题仍无法解决。

3)部分企业尤其是自动化程度高的大型企业充分认识到了工艺设计的重要性，购买或与高校、教学及科研院所联合开发了一些较为实用的CAPP系统，这类CAPP系统强调了产品工艺数据的重要性，建立了结构化的数据模型，并以模型驱动工艺设计。这类 CAPP系统在国内越来越多的企业得到应用。

1.2 CAPP系统应用中存在的问题及分析

通过对国内企业CAPP系统应用现状的分析可知，目前CAPP系统应用中存在的问题主要体现在以下几个方面:

1)对CAPP系统认识方面存在的问题

a.认为CAPP就是由计算机自动生成工艺规程，过分追求CAPP系统的自动化程度，忽视人在工艺决策中的作用。工艺设计是一个典型的复杂问题，它涉及到大量错综复杂的因素，而且工艺设计具有动态性和经验性，所以对CAPP系统不能过分强调对零件信息等数据自动获取，也不能过分强调工艺决策的自动化。

b.认为CAPP只是基于零件即可，而不必基于产品结构。在企业中，一切生产活动都是围绕产品结构而展开的。只有基于产品结构进行工艺设计，才能使CAPP在企业的应用从局部走向全面。

c.认为CAPP只是解决工艺卡片的填写和生成，而不注重工艺数据的利用和管理及企业各部门间数据的传输。工艺设计处于产品设计和加工制造的接口处，它必须分析处理大量信息，而且也要产生大量的工艺数据来指导企业物资采购、生产计划调度、组织生产、资源平衡、成本核算，生成后续的NC程序等。所以，对于CAPP系统，要从工艺标准化、工艺信息共享及集成、工艺管理的科学化等方面综合考虑，这样才能提出能够见到效益的CAPP系统应用目标。

2)在CAPP系统管理方面存在的问题

a.缺乏对工艺资源的管理。企业的工艺资源包括企业的加工设备、工艺装备、工艺手段、典型工艺等任何可供共享和重复使用的工艺数据、工艺知识，企业的工艺资源是编制工艺文件的基础。工艺设计就是优化配置工艺资源、合理安排工艺过程的一门艺术，但是目前大部分企业对工艺资源缺乏管理，使得数据信息无法共享，不能实现工艺资源的有效合理利用。

b.缺乏权限管理。由于工艺设计是由许多不同性质的子任务组成，它涉及到多个部门和人员，这就需要工艺软件提供一种角色和权限机制，提供产品级的工艺编制功能和零件级的工艺编制功盲旨。

3)对CAPP系统化、实用化、工程化研究不足缺乏对CAPP系统实用化、工程化的研究，缺乏各种技术之间、技术与组织管理之间、人与技术之间的集成与协调，使得各种新概念、新方法、新技术在CAPP系统的研究与开发中所起的作用不明显。同时，作为开发CAPP系统基础的工艺设计基本原理和方法的研究没有受到足够的重视，使得CAPP缺乏良好的理论和坚实的科学基础，难以开发出高水平的CAPP系统。

2 航修企业工艺设计对 CAPP系统提出的要求

2.1 手工编制工艺存在的问题及工艺工作面临的挑战

长期以来航修企业一直是采用传统的工艺设计方法编制工艺文件，其合理性、可操作性以及编制时间的长短主要取决于工艺人员的经验和熟练程度。因此，要求工艺人员具有丰富的生产经验，而且人工编制工艺文件劳动强度大，效率低，难以实现工艺文件的最优化和信息共享。在制造系统正逐渐由刚性(高效率的大批量生产模式)向柔性(高效率、多品种、小批量生产模式)转变的今天，航修企业对产品的不断更新和换代的要求必须作出快速的响应，这对航修企业的技术能力、工艺能力无疑是个严峻的挑战，手工编制工艺很难适应市场，如何借助计算机技术，实现 CAD/CAPP/CAM的有效集成，提高企业的技术能力、快速响应能力是航修企业当前发展面临的挑战。

2.2 航修企业工艺设计对 CAPP系统提出的要求

1)安装简单，使用方便，人机界面好。
2)具有工艺管理和工艺汇总功能，能对工艺资源进行有效的利用和管理。企业资源不同，使用资源的方式也有所不同，所以CAPP系统应广泛而灵活地提供资源内容和资源使用方式，将企业的资源有效地管理起来，这样不仅可以共享数据，有效利用资源，而且可以规范工艺内容，提高标准化程度，从而实现产品工艺设计及管理一体化，建立企业完整的制造工艺信息系统。
3)能提供功能强大的工艺卡片设计工具及工艺卡片模板定制工具。工艺卡片设计工具应能提供可视化的工艺设计环境，融数据、图形、表格、文字于一体，图文并茂，能根据企业特点及要求编制工艺路线、工艺过程卡、工序卡、工艺 BOM等工艺文件;工艺卡片模板定制工具应能提供完善的二次开发工具和开发接口，可由用户绘制、定义、扩充工艺卡片格式，并允许用户自行开发专用的CAPP模块，以满足不同用户的需求，形成面向特定制造环境和工艺习惯的CAPP系统。

3 航修企业实用型 CAPP系统开发思路

3.1 开发CAPP系统的步骤

航修企业企业在开发 CAPP系统时，应有计划、有步骤地进行。CAPP系统的开发一般需经过以下步骤:

1)需求分析

包括调查企业工艺部门的组织机构、工艺类型、工艺编制的流程以及相应的工艺卡片，分析企业的工艺资源和工艺汇总要求等内容。实践证明，对不同的CAPP用户，需求的主要区别在于:工艺过程的设计原则和企业习惯、零件制造的环境条件和工艺手段、工艺文件输出内容和格式要求以及零件的结构工艺特点和零件分类的方法。以上工作完成后，提交需求分析报告。

2)总体规划

根据提交的需求分析报告，组织项目实施人员进行沟通，确定CAPP系统实施的计划，并对需求分析的内容进行确认、论证，为最终确定总体方案打好基础。

3)软件实施与培训

总体方案确定后，企业的工艺技术人员应与项目实施人员组成项目实施小组，工艺人员提供用于手工完成的工艺卡片和工艺汇总清单的实例等供实施小组设计 CAPP系统使用，以保证满足企业个性化的需求。软件完成后，应对技术人员及相关人员进行培训，以提高软件实施的效率和效果。

4)定制开发及技术服务

在CAPP软件的使用过程中，企业可能需要解决一些特殊的技术问题，因此有可能需要进行适当的定制开发，同时在企业应用CAPP软件的过程中，还需开发商提供长期的技术服务，并在企业中形成应用软件的人才梯队，以真正把企业的CAPP应用引向深人。

3.2CAPP系统开发中应注意的问题

目前，国内计算机辅助工艺设计的应用还刚刚起步，处于推广应用阶段。因此，在CAPP系统的开发中还应注意以下几个问题:

1)CAPP系统应安装简便，人机界面友好，保证工艺人员方便、快捷地检索、查询所需的工艺资料，提高工艺设计工作的效率。

2)CAPP系统应充分考虑实用性。设计的CAPP系统应符合设计人员的工艺习惯，应用起来非常顺手，这样的CAPP系统才能在企业中推广。

3)充分考虑CAPP的开放性和可扩充性及柔性。由于制造环境多样复杂，所以CAPP系统应能提供用户可以构造适合于企业制造环境的CAPP平台系统，当用户实际的经验与系统的解答不一致时，系统的推理和决策方法能方便地被用户修改，同时用户也可以根据企业情况的不断变化调整、增加系统的工艺内容，以适应企业不同的产品和生产要求，满足不同的经营目标和生产计划方案。

4)CAPP系统应能满足集成性要求。工艺是设计和制造的桥梁，工艺数据是产品全生命周期中最重要的数据之一。

所以，在开发CAPP系统时，应充分注意CAPP系统的底层数据结构能否满足集成的要求，能否实现与CAD、PDM、EPR等系统的集成和信息共享。集成化发展是现代制造业的发展趋势，也是CAPP系统的发展趋势。

4 结束语

CAPP作为企业信息化建设的关键和核心技术之一，其在企业的作用还远远没有发挥出来，对企业CAPP应用现状及开发思路的分析研究，将为开发适合企业生产环境的CAPP系统，充分发挥计算机辅助工艺设计的优越性打下良好的基础。CAPP技术的发展与成熟，将大大提高企业的自动化生产效率，缩短生产周期，增强企业的竞争力。(end)