目前，以計算機技術為核心的信息技術在制造業中正得到廣泛應用，信息化已經成為制造技術的重點發展方向之一。信息化的關鍵在于數據，沒有數據的信息化只是一個空架子。而CAPP生成的工藝數據不僅是產品數據的重要組成部分，更是企業PDM、ERP等正常運行的“血液”。因此，CAPP實施好壞將是企業信息化建設成敗的分水嶺，深入開展對CAPP技術水平的跟蹤和實施規律的研究，對現代制造企業意義重大、影響深遠。

1． 制造企業集成與CAPP系統

現代集成制造系統（Contemporary Integrated Manufacturing System，CIMS）將信息技術、管理技術和制造技術相結合，并應用與企業產品全生命周期的各個階段。通過信息的共享與集成、過程與資源的優化，實現物質流、信息流、價值流、知識流的集成和優化運行，從而提高工作效率和設計水平，最終提升企業的市場應變能力和核心競爭能力。

制造企業集成是在計算機網絡技術、數據庫技術和系統技術的支撐下，實現從設計、管理、到制造的數據共享和過程集成，圖1是制造企業集成的結構框架。顯然，CAD只是負責把設計思想變成圖紙，生產過程則是大量離散事件的集合，它們都不能實現企業級集成，也無法給企業決策提供宏觀指導。而CAPP通過產品數據的共享和系統間的協調，解決工藝數據的獲取、處理、管理和積累問題，實現快速調集、優化整合、高效利用企業資源，并為企業決策提供支持。可見，CAPP系統是從設計到制造的橋梁，是產品信息的匯集地，是實現制造企業集成的真正有決定意義的關鍵性技術環節。

2． 系統設計要求

2.1 面向產品全生命周期

在知識經濟時代，制造產品在向個性化、多品種、變批量方向發展，企業必須綜合考慮產品的TQCSE，甚至還包括文化、社會效應。CAPP系統如果還停留在只是將圖紙變成實物的功能，已經遠遠不能滿足現代制造企業對CAPP的需求。作為企業活動的樞紐，CAPP應該參與企業從市場分析到售后服務的整個過程（如圖1所示），從產品全生命周期出發，快速提供工藝數據、高效進行知識復用、及時獲取相關信息、通盤優化設計結果、全程參與各項活動，實現大工藝流程的設計與管理。這要求CAPP系統能夠在工程設計階段，就考慮到設計的可制造性、可裝配性與可維修性、工藝的可行性與可檢驗性、生產的成本與效益、產品進度與功能等，對產品的全生命周期表現作出工藝評價。

圖1. 制造企業集成結構框架

2.2 支持并行工程

并行工程強調企業各項活動應盡早開始，并爭取一次成功；強調系統間的相互聯系、相互支持與相互制約；強調通過有效的交流與合作，達到整體優化，提高整個系統的柔性與競爭力。首先，工藝設計內部是多任務、多角色的，CAPP本身就必須是一個并行工作、協調進行、信息共享的平臺。其次，CAPP要考慮零件功能要求、制造能力、環境試驗、質量檢驗、生產成本、設備負荷以及計劃進度等等，是各個系統間功能協調的中心。實現產品全生命周期表現的工藝評價，是CAPP系統支持并行工程的目標與關鍵。

2.3 實現企業集成

將PLM、WEB與數據庫技術引入CAPP系統，建立一種多層分布式體系結構，實現CAPP系統內部以及與其他系統之間的數據并行傳輸和信息自動交換，實現知識的共享復用和信息的企業集成。集成是一個多層次、分階段、循序漸進的過程，關鍵是做到企業信息在各系統間有序、可控、安全、方便的傳遞與交換。實現企業集成是CAPP面向產品全生命周期與支持并行工程的技術實現途徑。

3． 關鍵技術分析

3.1 系統規劃

工藝設計涉及到企業的生產類型、產品結構、工藝裝備、技術水平等，具有很強的動態性和經驗性，是企業生產活動中最活躍的因素。同時，在CAPP系統內部又存在機械、電子、基板、總裝等多專業分工合作問題。所以，CAPP的實施是典型的復雜問題的求解過程。企業實踐經驗表明，系統規劃需要解決好以下八個方面問題：系統目標、功能要求、體系結構、工作模式、業務流程、實施步驟、人員組織和支撐平臺。一個充分、務實的系統規劃是CAPP系統順利實施的首要條件和最大保證。

3.2集成技術

基于信息共享的CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP等的集成是現階段企業集成應用實施的重點。系統間集成方法主要有四種：（1）統一數據庫實現系統層的數據通信；（2）開發各自接口，互相訪問對方； （3）采用動態數字交換技術（DDE）；（4）以中性文件的方式。第一種方法最為理想，但開發實施難度也最大。PDM把設計BOM（ D-BOM）以規定格式的EXCEL文件輸出，CAPP系統對其進行父子關系調整后，再轉換成自己的工藝BOM（P-BOM），該方法需要解決更改同步問題。CAPP的材料基礎庫采用與物流材料數據庫自動同步的方法，實時獲取材料信息，這要求物流數據庫使用統一標準的信息模型以保證信息的復用。CAPP系統向PDM、ERP開放自己的數據結構，PDM、ERP就可以通過接口程序讀取CAPP的工藝路線、工時定額以及統計匯總等信息。

3.3 基于P-BOM的工藝設計

BOM是一種產品結構化的信息表，它反映產品結構中物料與物料項之間的關聯信息以及一種物料向另一種物料轉化的衍變信息。工藝管理系統以D-BOM為源頭，并根據工藝路線進行必要調整，創建產品P-BOM。新建BOM將與工藝數據庫中已有文件比較，分成借用、變形和新設計零部件三個類別，根據分類進行新工藝文件的設計，再提交給工藝管理系統。管理系統根據P-BOM自動生成各類統計匯總報表，同時輸出給其他系統，供企業經營決策、物資采購和生產組織。BOM的引入，意味著CAPP從面向單個零件轉變成面向整個產品。CAPP系統以P-BOM為指導，圍繞P-BOM展開各項工作。工藝設計就是P-BOM獲取、調整、比較、組織和傳遞的過程。其中需要解決的技術難題有對D-BOM更改的處理以及多工藝版本的對應策略。

4． 系統功能介紹

中國電子科技集團38所從1997年開始實施應用CAPP。與手工設計比較，工作效率和質量有顯著提高，設計更加規范，新人培養步伐得到加快，工藝快速反應能力大大提升。通過多年的企業實踐以及對最新技術的跟蹤研究，在CAPP的實施與應用方面有著很豐富的經驗和較深刻的認識。在全所整體規劃及系統自身發展的需求牽引下，從2003年開始，對原有系統進行技術升級，圖2示意了新系統的功能模塊與接口關系。

圖2. CAPP系統的功能與接口示意圖

工藝卡片定制系統提供標準工藝卡片模板，并建立工藝卡片與數據庫的對應關系。工藝設計系統給設計人員提供一個在工藝基礎庫與典型工藝庫的輔助下進行工藝設計的平臺，完整的工藝文件提交給工藝管理系統進行審簽流轉。管理系統主要負責產品工藝文件（工藝過程卡、工序簡圖、工裝圖紙、NC程序等）的組織與管理以及系統、流程與接口的管理。在與其他系統的信息共享與集成方面：系統從PDM中獲取D-BOM及更改信息，從物流系統同步材料與庫存信息，并從生產管理系統提取設備和負荷情況；而將系統生成的各類統計匯總報表、物料需求清單、車間分工信息、工藝路線、工時定額、成本核算等信息分別向其他相關系統輸出。新系統在老系統的基礎之上，在對產品工藝信息的宏觀描述與企業信息集成方面發揮出巨大優勢。

5． 新一代CAPP系統的發展展望

5.1無縫集成

企業在實施信息化的過程當中，常會發現有時系統之間的信息流動不很順暢，存在一些重復勞動、數據一致性較差、工作效率低等問題。解決辦法是：建立應用平臺層/業務邏輯層/核心數據層的分布式三層信息化結構體系，建立基于統一數據庫的統一產品工作模型，并以產品BOM為核心開展各個系統的工作，所有信息一次錄入，各系統間通過中間邏輯層實現對數據庫的訪問和信息的有序、可控、安全、方便的傳遞與交換，真正做到無縫集成。

5.2智能化

CAPP的智能化是建立在對工藝設計過程的科學研究以及計算技術基礎之上，并引入專家系統、人工神經網絡等人工智能技術，利用計算機的存儲容量和運算速度，通過模仿和學習人類專家的思維，最大可能的取代人類專家的部分腦力勞動，并完善和發展人的智慧。智能化關鍵是要解決工藝知識的獲取、表達與存儲以及推理決策算法，核心是要將設計人員的經驗、技巧和能力固化成符號化的知識和程式化的算法，推動工藝技術邁向真正的工程科學。

參考文獻
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