面向产品生命周期的CAPP及其应用研究

    2 　面向产品生命周期的CAPP 构架

    上述分析可见,面向产品全生命周期的CAPP既要考虑成组技术的应用,又必须保留和继承产品发展过程的本身特性. 在面向产品全生命周期的CAPP 方案中必须考虑的问题有:

    (1) 建立产品与产品之间的版本发展联系. 从产品数据管理PDM 中将产品版本的发展以及借用和引用机制延伸到CAPP 中,使得产品之间的联系映射到产品工艺之间的联系,形成零件工艺的派生与产品发展建立关联. 同时产品版本的管理并不是一种产品数据的简单保存与冻结,而是具有延续和活动机制的版本发展过程.

    (2) 建立产品与工艺之间的关联. 从产品数据的完全分类看应当包括产品的所有设计数据以及制造数据. 产品的工艺数据本身与产品有直接关联. 在CAPP 中将这种关联引进,作为工艺派生的搜索引擎,从而达到由产品的派生到工艺查询的完整联系过程.

    (3) 将产品工艺与生产管理建立内在联系. 从工艺设计人员日常活动的角度看,印象较深的是产品制造的过程,因此产品的工艺应当与生产管理相互关联. 这种关联并不存在一种直接的技术联系,而是一种在企业制造环境中生产活动的联系. 工艺设计是生产活动中的一个部分,这些活动之间存在一种从管理方式上的联系机制. 工艺设计是这个环境中的一个环节,对设计人员来说往往存在一些非常熟悉的检索思路,构成工艺派生的辅助功能.

    (4) 将新工艺与零件的成组编码建立关联. 面向产品生命周期的CAPP 并不是抛弃CAPP 原有的技术,而是在原有的基础上将产品的延续以及生产制造过程引进到CAPP 的设计活动中. 对于企业中工艺设计的新手,或者一个全新零件设计,原先的由成组编码进行工艺设计的派生、创成等机制仍然必要.这里的问题是解决由其他方式检索工艺,并产生新工艺后零件成组编码的修正以及在派生过程中利用混合机制确定最相似的工艺.

    改进的CAPP 应当具备成组编码修正与后置处理. 从工艺设计过程看,一些相似工艺被调用后,原零件工艺所带有的成组编码将被传递到新的工艺中. 这个零件的工艺编码在工艺重新设计后需要根据零件的工艺特征进行修正,以便进入系统的成组工艺分类管理.

    专用机床产品中存在大量非标准件的工艺设计,但这些非标件在结构、材料、工艺上十分相似,利用成组技术,按照结构和工艺的相似性将机床中的零件分类,为每个零件类制定典型的工艺规程. 在进行新零件工艺设计时,设计者可以根据自己的判断,从生产管理、产品分类、时间地点以及工艺特征等多种方式查询到的零件类的典型工艺,生成一个新工艺规程,再经过人机对话修改,最后完成此新零件的工艺设计. 如果在本企业查询不到所属的零件类别,可通过发布到Internet 上的“典型零件库工艺查询网络服务”(Web Services) ,在其它企业的工艺数据库中查找,然后进行工艺派生. 已有的CAPP 系统仅仅强调成组技术,为此在原有CAPP 基础上提出混合工艺设计的概念,如图2 所示,实现零件工艺信息的混合查询. 提供符合企业生产管理模式的文档式查询方式,如“工作令号”、“生产时间”、“所属部件名称”等多个约束条件进行模糊查询,在查询到的已有零件工艺上进行工艺派生.

    面向产品生命周期的CAPP 与企业产品数据管理PDM 有着更加紧密的集成层次. 利用PDM 对人员组织、产品结构和设计流程的控制机制,实现零件工艺的派生与设计. 这种集成不仅是零件基本属性在工艺中的继承,而且将零件数据与企业管理模式构成联系,形成完全一致的管理应用方式,并且重视企业设计人员在进行工艺设计活动的习惯、企业管理的方式以及设计人员不同层次的经验,以设计人员最为熟悉的方式查询相应的数据.

    3 　结　语

    CAPP 系统是实现产品工艺过程信息化的前提,也是成功实施企业信息化工程的关键环节之一.传统CAPP 比较关注工艺应用的基本理论和CAPP所依赖的软件开发平台,而忽略了CAPP 在产品全生命周期管理过程中各个环节的服务需求,因此造成应用过程中与企业整个制造过程的分离;与企业应用人员的实际能力分离;以及与企业信息管理的方式分离. 本文通过对汽车设备制造企业的工艺设计过程中所面临到的种种问题分析,以及目前商品化CAPP 软件中所存在的一些不足,提出了面向产品全生命周期CAPP 的解决方法,并将其实际应用于东大CAPP 系统,在应用过程中已取得初步的成效.

    改进后的CAPP 的优点主要体现在如下方面:

    (1) 具有较好的宜人性应用环境. 企业应用CAPP 的人员可以划分为三种层次,即具有丰富工艺经验的人员、一般工艺经验的人员以及缺乏工艺经验的新手.对前两类人员在应用CAPP 过程中,如果仍然沿用照图逐步工艺特征输入,显然在一些工艺形成的过程中过于繁琐,而这些应用人员在企业的工艺人员中可能占到80 %. 面向产品全生命周期管理的CAPP 在派生工艺的过程中允许企业有丰富产品经验的人员通过与产品数据包括管理数据相关的链接直接查询相似工艺,从而形成一种更具有柔性的应用环境,提高了系统应用效率.

    (2) 面向企业的产品数据形成过程和生产管理过程. 面向产品全生命周期的CAPP 强调产品数据形成过程和企业生产管理过程的结合. CAPP 与企业其他应用系统PDM 以及生产作业管理系统的集成并不是简单的数据传递,而且是将这些系统在管理机制或模式方面形成继承,使得企业应用CAPP的过程不孤立,达到系统的紧密集成环境.

    (3) 以混合应用模式,延续了传统CAPP 的精髓. 在系统中采用混合应用模式, 既保留了传统CAPP 经过工艺特征形成工艺编码的技术特征,又结合产品数据形成过程中各种应用模式, 使得CAPP 在应用方式上更加贴合企业的生产管理方式.