一、引言

　　計算機輔助工藝規(guī)程設計(CAPP—Computer Aided Process Planning)在現(xiàn)代制造業(yè)中，具有廣泛和迫切的實際需求。因為CAPP系統(tǒng)的使用，不僅可以大大提高工藝設計的效率和質(zhì)量，而且還保證了工藝設計的一致性、繼承性和規(guī)范化;更重要的是工藝設計數(shù)據(jù)是ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源，是指導企業(yè)物資采購、生產(chǎn)計劃調(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)信息化建設的基礎(chǔ)。

　　工藝設計是優(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)準備工作的第一步，也是連接產(chǎn)品設計與產(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。

　　工藝設計的主要任務是為被加工零件選擇合理的加工方法和加工順序，以便能按設計要求生產(chǎn)出合格的成品零件。工藝設計處于產(chǎn)品設計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)品設計圖樣上有關(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、加工設備、生產(chǎn)條件、加工成本及工時定額，甚至傳統(tǒng)習慣等方面的信息。由于各種信息之間的關(guān)系極為復雜，工藝設計時必須全面而周密地對這些信息加以分析和處理。

　　二、傳統(tǒng)工藝設計的狀況

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

　　1、設計效率低下，存在大量的重復勞動。由于每個工藝規(guī)程都要靠手工編寫，光是花費在書寫工藝表格上的時間就占50%以上，而工藝設計質(zhì)量完全取決于工藝人員的技術(shù)水平和經(jīng)驗。當產(chǎn)品更換時，原有的工藝規(guī)程就不再使用，必須重新設計一套產(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，也必須重新設計;

　　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計，或相同的工序內(nèi)容采用不同的表述方法;

　　3、不便于計算機對工藝技術(shù)文件進行統(tǒng)一的管理和維護;

　　4、不便于將工藝專家的經(jīng)驗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)的一致性校驗功能差，人為錯誤多，工作質(zhì)量難以保證。

　　三、現(xiàn)代工藝設計對CAPP基本功能的要求

　　為了適應錯綜復雜的制造環(huán)境，作為一個實用的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，應在工藝設計計劃指導下，圍繞產(chǎn)品結(jié)構(gòu)(基于裝配關(guān)系的產(chǎn)品零/部件明細表)展開。基于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進行工藝設計，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)品級的工藝路線設計、材料定額匯總等。對于工藝設計和成本核算起著指導性的作用。

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

　　4、資源的利用和管理：在工藝設計的過程中，需要用到企業(yè)資源，所謂資源就是工藝設計需要支配的工藝資源數(shù)據(jù)(如：設備、工裝物料和人力等)，需要應用的工藝技術(shù)支撐數(shù)據(jù)(如：工藝規(guī)范、國家/企業(yè)技術(shù)標準等)，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、工藝設計管理：諸如“工藝設計目錄”、“工藝設計文件封面”、“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：工藝設計要經(jīng)過設計、審核、批準、會簽等的工作流程。CAPP系統(tǒng)應能實現(xiàn)這種工藝工作中流程作業(yè)。

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

　　9、標準工藝：CAPP系統(tǒng)中應有標準或稱典型工藝的存儲、查詢和利用。在工藝設計中根據(jù)相似零件具有相似工藝的原理，常常有作為以后進行類似工藝設計的參考或模板。

　　四、現(xiàn)代工藝設計對CAPP擴展功能的要求

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

　　1、沒有從根本上解決企業(yè)有經(jīng)驗的工藝師匱乏的問題，對工藝師個人經(jīng)驗的依賴性較強。要讓沒有豐富經(jīng)驗的工藝師設計出高質(zhì)量的工藝規(guī)程，以緩解當前機械制造業(yè)工藝設計任務繁重，但缺少有經(jīng)驗工藝設計人員的矛盾。

　　2、要適應設計理念的變更，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、實現(xiàn)生產(chǎn)技術(shù)準備一體化，要提供生產(chǎn)準備所需要的功能，打印生產(chǎn)所需的各種臺帳和工票。

　　5、集成化的需求，計算機集成制造是現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展趨勢，CAPP作為集成系統(tǒng)中的一個單元，要與其它單元集成。這包括：與產(chǎn)品設計實現(xiàn)雙向的信息交換與傳送;與生產(chǎn)管理和計劃調(diào)度系統(tǒng)實現(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擴展功能的解決方案

　　1、基于成組技術(shù)的工藝編碼的應用

　　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，少有成功應用的先例。所謂工藝編碼，就是把零件按照預先規(guī)定的規(guī)則進行規(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行應用。工藝編碼對工藝設計過程的好處主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

　　1)、操作簡單，弱化了對工藝設計師個人經(jīng)驗的依賴，緩解了高級工藝師短缺的矛盾。工藝設計人員只要熟悉編碼規(guī)則，一看圖紙就能打出相應的編碼，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的典型工藝。

　　2)、有效地繼承已有的先進工藝，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)、隨著圖號改動量的加大，批量借用的作用會逐步弱化，而依靠工藝編碼進行工藝借用將成為工藝設計的主要方法。有效地化解了圖號變動給工藝借用帶來的困難。

　　2、增加數(shù)據(jù)預處理功能，實現(xiàn)批量導入歷史工藝數(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。通過單獨開發(fā)的CAPP數(shù)據(jù)預處理功能，對歷史數(shù)據(jù)進行預處理，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。實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的批量導入，完成快速建立典型工藝庫的過程。

　　3、增加生產(chǎn)準備的各種功能

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