一、引言

　　計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)(CAPP—Computer Aided Process Planning)在現(xiàn)代制造業(yè)中，具有廣泛和迫切的實(shí)際需求。因?yàn)镃APP系統(tǒng)的使用，不僅可以大大提高工藝設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量，而且還保證了工藝設(shè)計(jì)的一致性、繼承性和規(guī)范化;更重要的是工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)是ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源，是指導(dǎo)企業(yè)物資采購、生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度、組織生產(chǎn)、資源平衡、成本核算等重要的依據(jù)。CAPP是企業(yè)信息化建設(shè)的基礎(chǔ)。

　　工藝設(shè)計(jì)是優(yōu)化配置工藝資源，合理編排工藝過程的一門藝術(shù)。它是生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作的第一步，也是連接產(chǎn)品設(shè)計(jì)與產(chǎn)品制造的橋梁。以文件形式確定下來的工藝規(guī)程是進(jìn)行工裝制造和零件加工的主要依據(jù)，它對組織生產(chǎn)、保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低成本、縮短生產(chǎn)周期及改善勞動(dòng)條件等都有直接的影響，因此是生產(chǎn)中的關(guān)鍵性工作。

　　工藝設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是為被加工零件選擇合理的加工方法和加工順序，以便能按設(shè)計(jì)要求生產(chǎn)出合格的成品零件。工藝設(shè)計(jì)處于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和加工制造的接口處，必須分析和處理大量信息，既要考慮產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖樣上有關(guān)零件結(jié)構(gòu)形狀、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關(guān)加工方法、加工設(shè)備、生產(chǎn)條件、加工成本及工時(shí)定額，甚至傳統(tǒng)習(xí)慣等方面的信息。由于各種信息之間的關(guān)系極為復(fù)雜，工藝設(shè)計(jì)時(shí)必須全面而周密地對這些信息加以分析和處理。

　　二、傳統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)的狀況

　　長期以來，傳統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)都是采用手工方式，這種方式存在以下幾個(gè)方面的問題：

　　1、設(shè)計(jì)效率低下，存在大量的重復(fù)勞動(dòng)。由于每個(gè)工藝規(guī)程都要靠手工編寫，光是花費(fèi)在書寫工藝表格上的時(shí)間就占50%以上，而工藝設(shè)計(jì)質(zhì)量完全取決于工藝人員的技術(shù)水平和經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)產(chǎn)品更換時(shí)，原有的工藝規(guī)程就不再使用，必須重新設(shè)計(jì)一套產(chǎn)品的工藝規(guī)程，既使新產(chǎn)品中某些零件與過去生產(chǎn)的零件相同，也必須重新設(shè)計(jì);

　　2、由于信息不通暢，對同一種類型的零件可能會采用不同的工藝設(shè)計(jì)，或相同的工序內(nèi)容采用不同的表述方法;

　　3、不便于計(jì)算機(jī)對工藝技術(shù)文件進(jìn)行統(tǒng)一的管理和維護(hù);

　　4、不便于將工藝專家的經(jīng)驗(yàn)和知識集中起來加以充分地利用;

　　5、分散的工藝資料不便于保密性管理;

　　6、數(shù)據(jù)的一致性校驗(yàn)功能差，人為錯(cuò)誤多，工作質(zhì)量難以保證。

　　三、現(xiàn)代工藝設(shè)計(jì)對CAPP基本功能的要求

　　為了適應(yīng)錯(cuò)綜復(fù)雜的制造環(huán)境，作為一個(gè)實(shí)用的CAPP系統(tǒng)必須具備以下的基本功能：

　　1、基于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)：在企業(yè)中，一切生產(chǎn)活動(dòng)都是圍繞產(chǎn)品而展開的。產(chǎn)品的生產(chǎn)過程也就是產(chǎn)品屬性的生成過程。工藝文件作為產(chǎn)品的屬性之一，應(yīng)在工藝設(shè)計(jì)計(jì)劃指導(dǎo)下，圍繞產(chǎn)品結(jié)構(gòu)(基于裝配關(guān)系的產(chǎn)品零/部件明細(xì)表)展開。基于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，可以直觀、方便、快捷的查找和管理工藝文件。

　　2、工藝管理：在工藝工作中，工藝管理是非常重要的一部分，它包括產(chǎn)品級的工藝路線設(shè)計(jì)、材料定額匯總等。對于工藝設(shè)計(jì)和成本核算起著指導(dǎo)性的作用。

　　3、工藝設(shè)計(jì)：這是工藝工作的核心工作，CAPP應(yīng)高效率、高質(zhì)量的保證工藝設(shè)計(jì)的完成，這其中主要是工藝卡片的編制。

　　4、資源的利用和管理：在工藝設(shè)計(jì)的過程中，需要用到企業(yè)資源，所謂資源就是工藝設(shè)計(jì)需要支配的工藝資源數(shù)據(jù)(如：設(shè)備、工裝物料和人力等)，需要應(yīng)用的工藝技術(shù)支撐數(shù)據(jù)(如：工藝規(guī)范、國家/企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等)，需要參考的工藝技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(如：工藝樣板、工藝檔案等)。CAPP系統(tǒng)應(yīng)廣泛而靈活的提供資源內(nèi)容和資源使用方式以及資源的管理與維護(hù)功能。

　　5、工藝匯總：也是工藝工作的一部分。工藝匯總卡片中的數(shù)據(jù)基于工藝規(guī)程，工藝規(guī)程中的工藝數(shù)據(jù)修改后，必須修改匯總卡片中的相關(guān)內(nèi)容。

　　6、工藝設(shè)計(jì)管理：諸如“工藝設(shè)計(jì)目錄”、“工藝設(shè)計(jì)文件封面”、“工夾具申請單”等的填寫對于規(guī)范工藝文件管理有著極為重要的意義。

　　7、流程：工藝設(shè)計(jì)要經(jīng)過設(shè)計(jì)、審核、批準(zhǔn)、會簽等的工作流程。CAPP系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)這種工藝工作中流程作業(yè)。

　　8、工藝設(shè)計(jì)的后處理：對定型產(chǎn)品的工藝進(jìn)行分類歸檔，以及歸檔后的有效利用。

　　9、標(biāo)準(zhǔn)工藝：CAPP系統(tǒng)中應(yīng)有標(biāo)準(zhǔn)或稱典型工藝的存儲、查詢和利用。在工藝設(shè)計(jì)中根據(jù)相似零件具有相似工藝的原理，常常有作為以后進(jìn)行類似工藝設(shè)計(jì)的參考或模板。

　　四、現(xiàn)代工藝設(shè)計(jì)對CAPP擴(kuò)展功能的要求

　　目前絕大部分企業(yè)CAPP的應(yīng)用停留在上述的基本功能方面，有效地提高了工藝設(shè)計(jì)的效率和標(biāo)準(zhǔn)化水平，這是CAPP應(yīng)用的基礎(chǔ)。但CAPP應(yīng)用的深度和廣度還不夠，距離企業(yè)的實(shí)際需求還有差距，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

　　1、沒有從根本上解決企業(yè)有經(jīng)驗(yàn)的工藝師匱乏的問題，對工藝師個(gè)人經(jīng)驗(yàn)的依賴性較強(qiáng)。要讓沒有豐富經(jīng)驗(yàn)的工藝師設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的工藝規(guī)程，以緩解當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)工藝設(shè)計(jì)任務(wù)繁重，但缺少有經(jīng)驗(yàn)工藝設(shè)計(jì)人員的矛盾。

　　2、要適應(yīng)設(shè)計(jì)理念的變更，作為檢索依據(jù)的圖號失去唯一性以后，要能夠方便地完成工藝借用。

　　3、要使歷史工藝資源得到充分的再利用，必須提供批量導(dǎo)入歷史數(shù)據(jù)的功能，為快速建立典型工藝庫提供手段。

　　4、實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備一體化，要提供生產(chǎn)準(zhǔn)備所需要的功能，打印生產(chǎn)所需的各種臺帳和工票。

　　5、集成化的需求，計(jì)算機(jī)集成制造是現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展趨勢，CAPP作為集成系統(tǒng)中的一個(gè)單元，要與其它單元集成。這包括：與產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)雙向的信息交換與傳送;與生產(chǎn)管理和計(jì)劃調(diào)度系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有效集成;與質(zhì)量控制系統(tǒng)建立內(nèi)在聯(lián)系等。

　　五、對CAPP擴(kuò)展功能的解決方案

　　1、基于成組技術(shù)的工藝編碼的應(yīng)用

　　基于成組技術(shù)的工藝編碼在國外是早已成熟的技術(shù)，在國內(nèi)卻長期處于理論研究的階段，少有成功應(yīng)用的先例。所謂工藝編碼，就是把零件按照預(yù)先規(guī)定的規(guī)則進(jìn)行規(guī)律性的描述，并將零件的基本特征數(shù)碼化，然后遵循相似零件具有相似工藝的基本原理進(jìn)行應(yīng)用。工藝編碼對工藝設(shè)計(jì)過程的好處主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

　　1)、操作簡單，弱化了對工藝設(shè)計(jì)師個(gè)人經(jīng)驗(yàn)的依賴，緩解了高級工藝師短缺的矛盾。工藝設(shè)計(jì)人員只要熟悉編碼規(guī)則，一看圖紙就能打出相應(yīng)的編碼，就如同用五筆字型法輸入漢字一樣簡單。CAPP系統(tǒng)根據(jù)輸入的編碼在典型工藝庫中檢索出對應(yīng)的典型工藝。

　　2)、有效地繼承已有的先進(jìn)工藝，不會出現(xiàn)同一零件不同的工藝人員作出不同的工藝或不同的工藝描述。

　　3)、隨著圖號改動(dòng)量的加大，批量借用的作用會逐步弱化，而依靠工藝編碼進(jìn)行工藝借用將成為工藝設(shè)計(jì)的主要方法。有效地化解了圖號變動(dòng)給工藝借用帶來的困難。

　　2、增加數(shù)據(jù)預(yù)處理功能，實(shí)現(xiàn)批量導(dǎo)入歷史工藝數(shù)據(jù)

　　企業(yè)經(jīng)過多年生產(chǎn)后雖然積累了大量的歷史工藝數(shù)據(jù)，但其數(shù)據(jù)格式不符合CAPP系統(tǒng)的要求。通過單獨(dú)開發(fā)的CAPP數(shù)據(jù)預(yù)處理功能，對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括歷史工藝卡片的合并和格式轉(zhuǎn)換以及將歷史工藝分析表轉(zhuǎn)換為工藝卡片，使其滿足CAPP的格式要求。實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的批量導(dǎo)入，完成快速建立典型工藝庫的過程。

　　3、增加生產(chǎn)準(zhǔn)備的各種功能

　　在CAPP系統(tǒng)中增加生產(chǎn)準(zhǔn)備功能，實(shí)現(xiàn)各種生產(chǎn)臺帳和工票的打印，使生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備一體化，大大提高了生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作的效率。同時(shí)，也為下一步實(shí)施生產(chǎn)管理奠定了基礎(chǔ)。