CIMS环境下面向产品及管理的集成CAPP系统的研制

    1 　引言

    某大型汽轮机厂在实施CIMS 工程中对CAPP的推广应用给予了高度重视,较早就开发研制了适应企业实际需要的隔板CAPP、叶片CAPP、中小件CAPP 等各种零部件CAPP 系统,为推广应用计算机技术起到了良好的促进作用。但随着信息技术的发展、CIMS工程实施的深入和ERP系统的实施,以零件组为主体对象的“狭义”CAPP系统已经不能满足要求,企业对CAPP系统提出了广泛意义上的应用要求,对信息集成的要求越来越高。企业急需开发出适合制造企业实际情况的集成化CAPP系统,要求CAPP不仅要实现产品零部件工艺过程的设计,同时要实现相关信息查询、统计、修改、数据一致性保证等工艺信息管理集成性要求,将工艺人设计员及工艺管理人员从大量的重复劳动中解放出来,且能够与其它单元技术如PDM、ERP等实现信息集成,从而实现工艺信息的全面集成。为此,研制开发了以产品为基本研究对象,以产品工艺数据为中心、以数据库技术为基础、集工艺设计与工艺管理为一体的面向产品及管理的集成化工艺设计系统,系统综合检索、派生、创成等混合决策技术,覆盖企业中所有产品的全部零部件工艺设计,实现了工艺设计与工艺管理的计算机化和信息化,并实现了产品工艺信息的全面集成。

    2 　建立面向产品及管理的CAPP 系统的立足点

    传统CAPP只是面向零件,其主要目的是实现零件加工工艺方法的设计,但在实际工作中工艺设计人员不仅要完成零部件冷、热加工工艺方法的设计,同时对工装设计、工装装备明细表编制、产品零件材料消耗工艺定额制定、零件工艺工时定额制定、设备使用分析等工艺工作进行处理,从而为产品生产原材料的组织,常用刀具、量具、夹具等工装器具的准备,专用工装器具的设计,设备生产能力的分析,加工人员的安排,产品生产作业计划的制定,产品交货期的预测,产品生产成本核算等产品生产过程的有关环节提供直接的处理方法或必要的数据资源。狭义的CAPP系统难以满足企业工艺工作的实际需求,为适应企业工艺工作实际情况而建立面向产品及管理的集成CAPP 系统就是为解决狭义CAPP 系统的不足,主要基于以下几个方面的考虑:

    (1) 企业的生产活动都是围绕产品结构而展开的,一个产品的生产过程实际上就是这个产品所有属性的生成过程。每一份工艺文件虽然是针对一个具体的零部件,但作为产品的属性之一,工艺文件也应围绕产品结构展开,通过产品结构树的节点关键字(一般是节点ID 或物料号) 发生联系,工艺设计针对产品结构树的一个节点进行,这样就可以清晰地描述产品的属性关系,便于产品工艺信息的组织和工艺文件的管理。

    (2)可以直接继承产品明细表数据文件,如图号、名称、材料牌号、热处理要求等,实现与PDM 系统集成。

    (3) 充分的产品工艺数据是保证工艺信息管理取得良好实际使用效果的前提。CAPP系统不仅要实现零部件工艺方法的设计,同时要生成与零部件工艺过程相关的大量工艺数据、并得到有序的存储,保证产品工艺数据的完整性、一致性,实现产品工艺信息的集成与共享。

    (4) 产品工艺信息管理、工艺过程管理等工艺管理工作是以产品工艺数据为基础,结合其它一些条件的应用系统。

    3 　集成CAPP 功能模型

    针对制造业信息化的对CAPP系统的要求,考虑到使用CAPP系统的各部门的权限、数据处理量和实时性要求,只有工艺设计部门拥有最高权限,读、写、删、修改,数据处理量大而复杂,实时性要求高;其他部门一般只有浏览权限(除工艺会签、工装库存量等外) ,数据处理量小,实时性要求低。因此,在工艺设计部门采用Client/Midas/Server模式,应用PDM的技术思想开发集成集工艺设计、资源管理、文档管理、工艺管理为一体的网络分布式集成CAPP系统,其它部门采用Browser/Server模式,以满足其信息共享、操作简单的要求。基于以上考虑,提出集成CAPP系统的功能模型,由五个分系统组成:工艺资源管理分系统、工艺设计分系统、工艺文档管理分系统、工艺管理分系统、远程工艺信息查询与协同处理分系统。其功能模型如图1 所示。

    4 　系统特点

    (1) 集成性:本系统将产品工艺设计与工艺管理一体化,它包含传统意义的CAPP 功能和工艺基础信息管理、工艺管理、网上查询与协同处理等功能,它是建立在整个产品基础上的工艺数据的设计及利用。一方面,在实现零部件工艺设计同时,生成了与零部件工艺过程相关的大量工艺数据,实现了工艺设计与工艺管理、工艺信息管理的全面集成,为PDM、ERP 等系统提供工艺信息。另一方面,通过系统的接口模块实现了与PDM、ERP等系统的集成,在进行工艺设计时能够继承零部件设计信息如图号、名称、材料等,实现了设计与工艺的集成; 同时向ERP提供制造BOM、工时定额、材料定额等制造文件,实现工艺与制造的集成。

    (2) 数据一致性:设计、工艺、制造的联系是建立在零部件编码的基础上的,一旦设计更改后,工艺文件中的设计信息相应更改,同样工艺信息更改后,制造信息中的工艺信息相应更改,这样就保证了数据的一致性。

    (3) 多模式工艺设计:鉴于相似检索式、派生式CAPP的工艺生成方法有很好的理论支持及良好的应用实例,系统提供了上述工艺设计方法。同时,考虑到企业产品零件类型的继承性及零件加工方法的习惯性,对于已有的工艺实例,采用模糊检索策略,检索出已有工艺内容,经编辑修改而成。这样既提高了工作效率,也使一些成熟的工艺方法得以继承。同时,对于大量的工艺特征明显的零部件如转子加工、动叶片装配等采用了基于工艺特征的创成式工艺生成方法。

    (4) 基于数据库:所有数据均保存于关系型数据库中,避免了工艺规程以文件形式存放的管理困难、数据的一致性及相关修改无法保证,同时保证了系统与PDM、ERP 等系统有良好的
接口。

    (5) 灵活的运行机制:本系统的5 大功能模块:工艺设计、工艺管理、工艺资源管理、工艺信息管理、远程查询与处理既可整体运行,也可以分别作为独立的数据库管理工具单独运行,以满足各类用户需要。