中小機(jī)械企業(yè)CAPP系統(tǒng)應(yīng)用及探討

摘 要：目前，國(guó)內(nèi)中小機(jī)械企業(yè)雖然在一定程度上有所發(fā)展，但其生產(chǎn)管理和經(jīng)營(yíng)狀況不樂觀。生產(chǎn)裝備簡(jiǎn)單落后，生產(chǎn)過程及管理不規(guī)范，生產(chǎn)周期得不到保障，產(chǎn)品附加值偏低。針對(duì)這些問題，本文提出利用CAPP系統(tǒng)軟件來進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，同時(shí)規(guī)范企業(yè)的工藝管理，提升企業(yè)的設(shè)備和資源的利用率，加快產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)品附加值。通過一段時(shí)間對(duì)我廠工藝資料的收集和整理，以及CAPP系統(tǒng)軟件應(yīng)用，我廠的工藝設(shè)計(jì)水平得到了提高，工藝技術(shù)資源得到了很好的應(yīng)用和共享，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)速度得到了提升，生產(chǎn)管理過程得到了規(guī)范。

關(guān)鍵詞：中小機(jī)械企業(yè) 工藝設(shè)計(jì)與管理 CAPP系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TH162 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）11（b）-0129-02

（1）目前，中小型機(jī)械企業(yè)大部分屬單件小批、多品種生產(chǎn)，每個(gè)企業(yè)都已基本形成一套適應(yīng)工廠產(chǎn)品生產(chǎn)加工的工藝方法和習(xí)慣[1]，但在生產(chǎn)工藝管理上，不規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)化程度低，重復(fù)勞動(dòng)大，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，返修率高，責(zé)任不明。在制造工藝上，中小機(jī)械企業(yè)具有很大的繼承性，制造過程主要依賴經(jīng)驗(yàn)；而工藝部門為弱化部門[2]，基本上不存在工藝管理，操作工人主要依據(jù)設(shè)計(jì)部門所提供的圖紙及實(shí)際加工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行加工、裝配。工藝資源管理不規(guī)范，共享性差；設(shè)計(jì)和準(zhǔn)備工作過長(zhǎng)，重復(fù)修改次數(shù)多；在制造過程中，工藝操作不規(guī)范，設(shè)備及工藝裝備的利用率無法保證，材料浪費(fèi)嚴(yán)重；總體上來講，加工質(zhì)量得不到保證；生產(chǎn)效率，產(chǎn)品附加值低，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，企業(yè)的發(fā)展也受到很大的限制。

（2）利用CAPP系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工藝文件管理的意義：對(duì)中小型機(jī)械企業(yè)，利用CAPP系統(tǒng)實(shí)行工藝技術(shù)管理具有較大的現(xiàn)實(shí)意義與實(shí)用價(jià)值。

①實(shí)現(xiàn)工藝資源的共享[3]，規(guī)范工藝技術(shù)資料。由于CAPP系統(tǒng)軟件的需求，首先必須將企業(yè)所以有關(guān)的工藝技術(shù)資料進(jìn)行收集和整理，按要求分類管理，這樣，一些零散的不被重視的隱性資料都能通過這次資料的收集和整理中顯現(xiàn)出來，形成規(guī)范的、可以共享和利用的顯性資料。另外，還可以對(duì)規(guī)范企業(yè)工藝技術(shù)文件的管理。

②明確員工的工作職能，加快產(chǎn)品設(shè)計(jì)和準(zhǔn)備過程。利用CAPP系統(tǒng)軟件，通過資源和數(shù)據(jù)的共享，及CAPP系統(tǒng)權(quán)限的設(shè)置，能快速的提供和計(jì)算有關(guān)數(shù)據(jù)，合理的分派工作任務(wù)和職能，加快產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程，降低修改率。每次設(shè)計(jì)和選型的數(shù)據(jù)都能實(shí)現(xiàn)共享，為下次的設(shè)計(jì)工作留下不可缺少的資源。

1 我廠在實(shí)施CAPP前的生產(chǎn)現(xiàn)狀及對(duì)CAPP系統(tǒng)的要求

我廠屬于典型的單件小批生產(chǎn)企業(yè)，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的情況下，我廠產(chǎn)品更新加快，品種增加，盡管這些產(chǎn)品有很大的繼承性，但設(shè)計(jì)人員不得不把大量的時(shí)間耗費(fèi)在更改圖紙上及生產(chǎn)加工修訂上，設(shè)計(jì)部門與工藝部門交流主要通過圖紙，技術(shù)人員查找圖紙頻繁，雖然如此，加工出現(xiàn)的錯(cuò)誤率還是比較高，責(zé)任不明，加工后零件誤差大，產(chǎn)品生產(chǎn)周期長(zhǎng)，事故率高。由于這種只有生產(chǎn)圖紙為參考的所進(jìn)行的加工生產(chǎn)，沒有規(guī)范的，合理的工藝文件及其它管理文檔，導(dǎo)致工藝技術(shù)管理混亂，工藝知識(shí)流失KnSb5ZzhvudsJhU/zPKqHA==嚴(yán)重，資源得不到合理利用，產(chǎn)品質(zhì)量得不到保證，產(chǎn)品返修率高，交貨期不能保證。

2 CAPP系統(tǒng)軟件的類型與特點(diǎn)

（1）CAPP（Computer Aided Process Planning）計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)，是借助于計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)和支撐環(huán)境，制定機(jī)械產(chǎn)品加工和裝配的工藝過程。隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，CAPP軟件的應(yīng)用也得到了不斷的更新和發(fā)展。目前，新一代CAPP工具系統(tǒng)在企業(yè)應(yīng)用中取得良好的成效。我廠主要采用開目CAPP系統(tǒng)軟件來管理工藝技術(shù)文件。下面簡(jiǎn)單介紹開目CAPP系統(tǒng)軟件的類型、功能、模塊及應(yīng)用特點(diǎn)。

（2）類型：隨著信息技術(shù)的發(fā)展，CAPP系統(tǒng)也不斷的發(fā)展起來，目前，國(guó)內(nèi)推出了不少商品化的CAPP系統(tǒng)，代表性的有：開目CAPP、天河CAPP、思普CAPP、金葉CAPP、大天CAPP、艾克斯特CAPP、天喻CAPP。并分別在企業(yè)得到了應(yīng)用。就CAPP系設(shè)計(jì)工藝過程的方式不同，CAPP系統(tǒng)主要有幾種類型[4]。

①檢索型（Retrieval）：事先將設(shè)計(jì)好的零件加工工藝規(guī)程存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，在編制零件工藝規(guī)程時(shí)，根據(jù)零件圖號(hào)或名稱等檢索出存有的工藝規(guī)程，獲得工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容。

這類CAPP系統(tǒng)自動(dòng)決策能力差，但最易建立，簡(jiǎn)單實(shí)用，對(duì)于現(xiàn)行工藝規(guī)程比較穩(wěn)定的企業(yè)比較實(shí)用。檢索式CAPP系統(tǒng)主要用于已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的工藝過程設(shè)計(jì)。

②派生式（Variant）：以成組技術(shù)為基礎(chǔ)，按零件結(jié)構(gòu)和工藝的相似性，將零件劃分為零件族，并給每一族的零件制定優(yōu)化的加工方案和典型工藝過程。

派生式CAPP系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是根據(jù)零件編碼檢索出標(biāo)準(zhǔn)工藝，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行編輯修改，系統(tǒng)構(gòu)建容易，有利于實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)格化，而且有較為成熟的理論基礎(chǔ)（如成組技術(shù)等），故開發(fā)、維護(hù)方便。 此類系統(tǒng)比較實(shí)用，發(fā)展較快，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。

③創(chuàng)成式（Generative）：系統(tǒng)能根據(jù)輸入的零件信息，通過邏輯推理、公式和算法等，作出工藝決策而自動(dòng)地生成零件的工藝規(guī)程。

創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)是較為理想的系統(tǒng)模型，但由于制造過程的離散性、產(chǎn)品的多樣性、復(fù)雜性、制造環(huán)境的差異性、系統(tǒng)狀態(tài)的模糊性、工藝設(shè)計(jì)本身的經(jīng)驗(yàn)性等因素，使得工藝過程的設(shè)計(jì)成為相當(dāng)復(fù)雜的決策過程，實(shí)現(xiàn)有一定適應(yīng)面的、工藝完全自動(dòng)生成的創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)具有相當(dāng)?shù)碾y度，已有的系統(tǒng)多是針對(duì)特定的零件類型（以回轉(zhuǎn)體為主）、特定的制造環(huán)境的專用系統(tǒng)。

④混合式（Hybrid）：融合了派生式和創(chuàng)成式兩類CAPP系統(tǒng)的特點(diǎn)。

混合式CAPP系統(tǒng)常采用派生的方法首先生成零件的典型加工順序，然后再根據(jù)零件信息，采用邏輯推理決策的方法生成零件的工序內(nèi)容，最后再人機(jī)交互式地編輯修改工藝規(guī)程。目前混合式的CAPP系統(tǒng)應(yīng)用較為廣泛。

⑤基于知識(shí)的專家系統(tǒng)（Expert System）：創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)主要區(qū)別在于工藝設(shè)計(jì)過程的決策方式不同：創(chuàng)成式CAPP是基于“邏輯算法+決策表”進(jìn)行決策，專家系統(tǒng)CAPP則以“邏輯推理+知識(shí)”為核心，更強(qiáng)調(diào)工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)中工藝知識(shí)的表達(dá)、處理機(jī)制以及決策過程的自動(dòng)化。

⑥集成化CAPP系統(tǒng)（Integrated）：隨著CIM概念的提出和CIMS 在制造領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，面向新的制造環(huán)境的集成化、智能化以及功能更完備的CAPP系統(tǒng)。

目前，我廠要求CAPP系統(tǒng)軟件除了具有設(shè)計(jì)單件小批零件工藝文件的需要，還主要考慮的是工藝技術(shù)資料的管理、應(yīng)用與共享。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，我們主要采用的是派生式的CAPP系統(tǒng)，一方面，能滿足我廠鏈輪及軸類零件加工工藝過程的編制；另一方面，能提供產(chǎn)品的快速設(shè)計(jì)、規(guī)范的加工、簡(jiǎn)明的安裝調(diào)試的功能。

（3）特點(diǎn)。

①集成化。開目CAPP可以通過DWG、DXF、IGES等接口與其他多種CAD軟件集成，也可以和多種PDM軟件集成。還可以和國(guó)內(nèi)外各種ERP軟件集成。

②實(shí)用化。工序簡(jiǎn)圖生成方便，可以直接提取零件的外輪廓和加工面，并提供夾具庫(kù)?？梢圆迦攵喾N格式的圖形、圖像。并可以對(duì)其編輯。具有內(nèi)置的“電子手冊(cè)”?？梢暂敵鏊械墓に囄募?，圖形文件或指定的工序卡片。

③工具化。是一種“柔性工具”，用戶可以進(jìn)行可視化配置。自帶繪圖系統(tǒng)，可以任意繪制各種工藝表格和工序簡(jiǎn)圖。用表格定義和工藝規(guī)程管理器可以任意設(shè)計(jì)各種類型的工藝文件。利用工藝資源管理器和公式管理器可以任意創(chuàng)建工藝資源和公式?？梢匀我鈩?chuàng)建自己的零件分類規(guī)則，每一類可以建立一個(gè)典型工藝。

3 開目CAPP在我廠實(shí)施的過程

（1）針對(duì)企業(yè)要求與CAPP系統(tǒng)的需求，我們以已生產(chǎn)的兩類典型產(chǎn)品（埋刮機(jī)與斗提機(jī)）為依據(jù)，收集整理了設(shè)計(jì)與車間工藝數(shù)據(jù)、工程圖紙。收集有關(guān)資料類型如表1。

在此基礎(chǔ)上，利用CAPP系統(tǒng)軟件建立工藝管理數(shù)據(jù)庫(kù)，為實(shí)現(xiàn)企業(yè)資源共享和工藝管理與設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。

（2）繪制工藝表格：有些表格形式已通過EXCEL格式存檔，運(yùn)用CAPP系統(tǒng)直接調(diào)用原有的工藝表格，并進(jìn)行簡(jiǎn)單的修改；

（3）建立工藝資源庫(kù)：把已收集和整理好的資料，在CAPP系統(tǒng)利用工藝資源管理器建立。

（4）定義工藝表格：定義工藝表格的填寫內(nèi)容、填寫格式、對(duì)應(yīng)的庫(kù)文件。

（5）按工藝規(guī)程管理表格：為各種工藝規(guī)程配置工藝過程卡、工序卡、封面及續(xù)頁(yè)。

（6）建立公式庫(kù)：在公式管理器中建立CAPP中用于計(jì)算的各種公式。

安裝調(diào)試成功后效果如下。

4 結(jié)語

經(jīng)過這次工藝技術(shù)文件的收集整理及CAPP系統(tǒng)的應(yīng)用，我廠有關(guān)工藝資源基本收集起來，并實(shí)現(xiàn)了共享，提高了企業(yè)的管理和設(shè)計(jì)效率；此外，CAPP系統(tǒng)的應(yīng)用，基本能解決我廠軸類零件、鏈輪類零件工藝規(guī)程的編制；CAPP系統(tǒng)合理設(shè)置，使企業(yè)管理人員、設(shè)計(jì)人員實(shí)現(xiàn)了更好的進(jìn)行交流。不足之處，目前，CAPP系統(tǒng)在我廠應(yīng)用還初步階段，有關(guān)員工還需要一段時(shí)間的培訓(xùn)與適應(yīng)；另外，我廠在裝配工藝的有關(guān)環(huán)節(jié)利用目前的CAPP系統(tǒng)還不能得到很好的解決，裝配過程中的焊接、油漆及其它一些精度要求還不能滿足要求。

參考文獻(xiàn)

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