（机械工程专业论文）capp在大中型企业中的应用研究.pdf

江 苏大学工程硕士学位论文 摘要 随着我国社会主义市场经济制度的确立，企业的竞争越来越激 烈，企业要在竞争中求得生存和发展，就必须适应市场的需求和变化， 并以最快的速度、最好的质量和最低的成本生产出具有市场竞争优势 的产品。为了满足这样的要求，企业必须通过信息技术进行改造，加 快发展。 计算机辅助工艺过程设计( c o m p u t e ra i d e dp r o c e s sp l a n n i n g ， 即c a p p ) 就是一种将设计数据转换为制造数据的技术，运用这种技 术，可以帮助技术人员将一个个零部件变成一件成品。 本文对c a p p 的应用背景、原理、体系结构、功能结构作了详细 的论述，并依据在某制造企业集团( 简称a 企业) 的实际情况，探讨 在大型制造企业信息化建设中，c a p p 本身起到的作用( 工艺设计标 准化、规范化) 以及与企业信息化工程中其他系统的数据集成。 本文的目的就是通过对我国某制造企业集团实施c a p p 的实际案 例，对c a p p 系统和企业的详细需求进行分析、研究，使c a p p 技术在 我国能够得到更好的推广和应用。 关键词：c a p p ，标准化，应用 江 苏 大 学工程硕 士 学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ee s t a b l i s h m e n to fs o c i a l i s tm a n e te c o n o m i cs y s t e m ，t h e c o m p e t i t i o no fe n t e r p r i s e sw i l lb ef i e r c e ra n df i e r c e r i ft h ee n t e r p r i s e w a n t st ol i v ea n dd e v e l o p ，i tm u s ts u i tn e e d sa n dc h a n g e so fm a r k e t t h e n m a k ea d v a n t a g ep r o d u c t sw i t hf a s t e s ts p e e d ，b e s tq u a l i t ya n dl o w e s tc o s t f o rt h ea b o v e ，t h ee n t e r p r i s es h o u l da c c e l e r a t et h ed e v e l o p m e n tt h r o u g h i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yr e f o r m a t i o n c a p p ( c o m p u t e ra i d e d p r o c e s sp l a n n i n g ) i sat e c h n o l o g yw h i c h t r a n s f o r m sp r o d u c td e s i g nd a t at om a n u f a c t u r i n gd a t a w i t hc a p ep e o p l e c o m p l e t ed e s i g nf r o mb l a n kt of i n i s h e dp r o d u c t t h ea r t i c l ei n t r o d u c e sc a p pb a c k g r o u n d ，t h e o r y , s y s t e ms t r u c t u r e ， a n df u n c t i o ns t r u c t u r e w i t ht h ee x a m p l eo fam i d d l es i z e dm a n u f a c t u r i n g e n t e r p r i s e ( “a ”e n t e r p r i s ef o rs h o r t ) ，i ta l s od i s c u s s e sc a p pf u n c t i o n s ( p r o c e s s d e s i g ns t a n d a r d i z a t i o n ，n o r m a l i z a t i o n ) a n d i n f o r m a t i o n i n t e g r a t i o nw i t ho t h e rs y s t e m t h i ss u b j e c ta i m sa ta n a l y z i n ga n dr e s e a r c h i n gc a p pa n de n t e r p r i s e n e e d sw i t ht h ee x a m p l eo fam i d d l es i z em a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s ef a ” e n t e r p r i s ef o rs h o r t ) t h e np r o m o t e i ta n dp u ti n t ou s eb e t t e r k e y w o r d s ：c a p rs t a n d a r d i z a t i o n ，a p p l i c a t i o n 江 苏大学工程硕士学位论文 1 1 研究背景 第一章绪论弟一早硒比 近年来，很多企业在工业生产中运用计算机技术( c a d 、c a e 、c a p p 、c a m 等) ， 以及e r p 等技术，大大提高了产品研发能力，生管理水平以及市场竞争能力，从 而获得明显经济效益。这使得产品设计、加工及管理过程中的技术数据、技术文 档和管理数据迅速增长；而企业各部门如果使用不同的应用系统，就会缺乏有效 的信息传递和转换。面对日益增多的数据，它们之间的传递与转换是企业当务之 急要解决的问题，它制约了企业的发展口1 。 在产品制造过程中，产品结构、生产设备、生产技术水平等都会影响到工艺 设计，另外工艺人员工作经验也会制约工艺设计。为了抢占市场，企业需要不断 推出新产品，产品好，交货快是每个客户所追究的，而这对企业的技术能力、工 艺能力要求很高，手工编制工艺己无法适应当前的市场竞争，随着计算机在制造 型企业中的应用，通过计算机进行工艺的辅助设计( c a p p ) 己成为可能，c a p p 的应用能提高工艺文件的质量，缩短生产准备周期，能将广大工艺人员从繁琐、 重复的劳动中解放出米，实施c a p p 系统，推进企业技术部门信息化是企业当前 发展的重要课题。 当今机械制造业市场呈现这样一种趋势：品种多、批量小、交货期短，制造 重点也由成本和质量并重转变为质量和时问并重。企业为适应市场瞬息万变的要 求，缩短产品设计和生产准备周期是极其关键的环节。因而，c a d c a m 的系统集 成化、智能化会取代传统的工艺过程设计方法。其中计算机辅助工艺设计c a p p 的使用至关重要，它可以缩短工艺设计周期，有利于工艺设计的最优化和标准化， 是c i m s 等先进制造系统的技术基础。对c p p p 的研究应用是当前制造业的一个重 要课题。 江 苏大学3 - 程硕士学位论文 1 2c a p p 的产生及作用 1 2 1c a p p 的产生 6 0 年代末，挪威和前苏联就开始研究c a p p 技术，而c a p p 发展史上的里程 碑是国际性组织c a m i 于1 9 7 6 年开发的c a p p ( c a m i sa u t o m a t e dp r o c e s s p l a n n i n g ) 系统。8 0 年代初，同济大学的修订式t o j i c a p 系统和西北工业大学的 创成式c a o s 系统，这是国内最早开发的c a p p 系统。 经过3 0 多年的历程，国内外对c a p p 技术已进行了大量的探讨与研究，虽然 同c a d 、c a m 等计算机辅助技术相比，c a p p 在应用方面仍然有些薄弱，但在研究 的深度上和广度上还是取得了很大进展。 耻1 1 2 2c a p p 的作用 c a p p 的作用主要表现在两个方面： 第一个方面主要是c a p p 本身的功能体现出来的作用。 “以产品数据为基础，以交互式设计为手段，以工艺知识库为核心，以实现 企业信息集成为目标，面向产品的工艺设计与管理”的应用开发模式。c a p p 系 统通过提供功能强大的c a d 辅助明细填写、产品数据管理、工艺编辑、工艺资源 管理、统计汇总、二次开发及协同设计工具等，给予设计人员、工艺人员最大的 帮助，切实提高设计、工艺设计效率和设计质量，推进工艺规范化、标准化，提 高工艺设计水平。具体包括： 大大提高工艺设计的效率和质量 将工艺设计人员从大量繁琐、重复性的手工劳动中解放出来 提高企业工艺设计的规范化、标准化水平，促进工艺设计水平的提 旨 同 能有效的积累和继承工艺设计人员的经验，提高企业工艺设计的继 承性 第二个方面主要是体现c a p p 的桥梁作用，在企业的信息化建设中起到数据 的承上启下，具体包括： 江 苏大学工程硕 士 学位论文 与计算机辅助设计( c a d ) 系统之间的信息交流 与计算机辅助制造( c a m ) 系统之间的信息交流 与管理信息系统( m i s ) 之间的信息交流 与制造自动化系统( m a s ) 之间的信息交流 与质量保证系统( c a q ) 之间的信息交流 真正的数字化企业，从设计、工艺、制造到管理都必须应用信息技术，并且 要实现集成。即使用了c a d c a m c a e c a p p p d m e r p 等先进技术并实现了过程集 成，企业一次性达到全“过程”的集成是困难的，可通过企业的发展需求逐步实 现。在分步实施过程中可能使用了不同的软件和后台数据库，“信息化平台”针 对异构数据库问的集成和数据共享提出较好的解决思路，既保证不破坏原有应用 程序、数据源的自治性，又实现各个系统之问的信息共享与交换。 1 3 国内外c a p p 技术应用现状及发展趋势 1 3 1c a p p 技术的发展历程和应用现状 在传统的c a p p 研究开发中，人们依据工艺决策方式，将c a p ，系统划分为 两大类：修订式( v a r i a n t ，亦称派生式) c a p p 系统和创成式( g e n e r a t i v e ，亦称 生成式) c a p p 系统。根据技术发展及实际开发需求，也有兼容上述两种方法的 混合式系统，以及影响更大的应用人工智能( a i ) 及专家系统( e s ) 技术的c a p p 专家系统。这类系统不仅开发周期长、费用高，使用起来也很麻烦，容易出 错，而且系统功能和应用范围又存在局限性，所以很难推广。” 2 0 世纪9 0 年代以来，用计算机进行工艺设计，实现计算机辅助工艺设计， c a p p 的实用化问题引起相关专家和企业工程技术人员的重视，这种实用c a p p 系统大致上分为两类：一种是以w o i d e x c e l a u t o c a d 等为基础的工艺卡片填 写系统，另一种是以数据为基础的c a p p 系统。 c a p p 系统的实用化发展，表面上看似乎退叵j 到了初级阶段，但实际上恰恰 相反。因为在开发应用过程中，其目标与传统目标有很大的不同，国内越来越 江苏大学工程硕士学位论文 多的企业开始运用这类c a p p 系统。先进的现代化制造思想，制造理念越来越多 的渗入到了c a p p 系统的发展中，工艺设计与工艺管理一体化成为c a p p 系统的 一个发展方向。 1 3 2c a p p 的发展趋势 随着国家对制造业信息化政策的制订和落实，制造技术的快速发展，近年 来很多企业都在使用c a p p 系统，这也对c a p p 系统提出了更高的要求。目前c a p p 系统的发展趋势主要有以下两方面： ( 1 ) 智能化、集成化、网络化 智能化是指c a p p 系统在月：j 途上除了是工艺设计辅助工具，还有积累工 艺人员的经验知识并加以充分利用的任务。集成化是指c a p p 作为其他系统问桥 梁，将提供相关的产品信息，而且c a p p 系统也需要从c a d 系统中提取产品设计 模型的特征信息。因此c a p p 系统与其他系统需要实现全面集成，这样可以发挥 c a p p 系统桥梁作用。而c a p p 系统与c a d ，c a m ，p d m 等这些系统的集成必须要有 网络技术支撑，所以网络化是c a p p 系统发展的必然趋势。 ( 2 ) 工具化、工程化、渐进式 因为每个企业的工艺水平不同，所以要根据企业的具体情况，工艺需求来 实施c a p p ，最终实施的效果是能把c a p p 系统的功能分解成每个相对独立的工 具，根据企业具体情况开发的面向特定环境的c a p p 系统最大的优点就是企业可 以在专业人员的指导下进行二次开发。c a p p 系统是一种辅助工艺设计软件，它 只能帮助工艺人员完成工作，需要决策和判断的问题，计算机是难以胜任，只 能由操作者来执行，c a p p 系统的知识库需要逐步积累和完善，所以c a p p 系统 的发展是渐进式的。 4 江苏大学工程硕士学位论文 1 3 3c a p p 应用中存在问题的分析 随着制造业信息化在制造型企业中的深化应用，c a p p 系统的应用开始普及， 虽然c a p p 系统在不断的发展，但同时也存在着问题：( 1 ) 在与c a d c a m 系统集 成时，数据的传递存在问题。通过c a d 系统，c a p p 获取零件相关信息，然后进 行工艺设计，制作工艺流程卡等，然后把这些加工工艺信息传递给c a m 系统， c a p p 系统在这一过程中起了桥梁作用，负责数据的相互传递。( 2 ) 不少企业由 于自身的基础数据不完整，比如产品数据库，加工设备库，刀具库等，从而导 致c a p p 系统无法充分发挥其作用。( 3 ) 因为各个行业的需求特点不同，针对行 业特点开发的c a p p 系统，虽然能够满足其个性化需求，但也会带来一些列问题， 比如软件版本多、维护困难等。 1 4 本文研究的意义和内容 1 4 1 本文研究的意义 a 企业是生产柴油机的制造企业，涉及专业领域广泛，生产、试制任务十分 繁重。由于受到编制、规模的限制，急需提高效率。同时随着计算机应用水平在 设计、分析、管理领域的整体提高，生产领域计算机的应用已成为影响企业整体 效益提高的瓶颈。 面对目前激烈的竞争环境，a 企业充分认识到自身的特点与不足，逐步认识 到企业信息化是彻底解决目前企业生产质量、管理决策等瓶颈问题的最佳途径， 是保证企业参与市场竞争的最好手段。为此，a 集团积极推进c a p p 的进程，统 一各级领导的认识，专门成立了实施领导小组，确立了实施的主要原则和目标。 本文针对a 企业的实际情况，就c a p p 实施中的需求分析、系统规划、系统 框架、关键技术及解决方案等方面的问题进行阐述，对如何利用c a p p 的实施促 进技术管理科学化进行探讨。 1 4 2 本文研究的内容 本文就a 企业c a p p 的实施案例，探讨c a p p 理论在实际中的具体运用，对 江苏大学工程硕士学位论文 a 企业如何能够成功进行c a p p 的实施进行了分析和探讨。通过理论分析和c a p p 具体实施，最终提出了我国企业成功应用c a p p 系统的对策，以期对其它企业的 c a p p 的实施和运用提供有益的参考。 本文研究的主要内容有： 1 、概括了c a p p 技术产生的背景、含义及基本原理，分析了c a p p 系统目前 国内外应用现状，并就c a p p 技术的发展趋势作了简单的论述。 2 、分析了c a p p 的体系结构，就c a p p 系统的功能组成及特点进行了探讨， 通过论述c a p p 的系统构成及c a p p 各项功能，具体说明c a p p 系统是如何将产品 的所有数据及过程统一起来，全面管理产品的各种信息，提高管理效率的。 3 、就c a p p 技术在企业的实施过程进行了分析，论述了c a p p 实施的目标要 求，详细研究了c a p p 系统的需求分析，探讨了c a p p 实施过程中软件选型的原则 及方法、和实施的方法、步骤等几个关键问题。 4 、结合a 企业的实际就c a p p 的实施进行详细研究，通过认真规划、软硬件 配置、制定关键问题的解决方案等，就c a p p 成功实施的全过程进行探讨，并就 c a p p 实施前后的状况进行了对比分析，验证了实施c a p p 技术对企业的巨大影响， 并结合实际就成功实施c a p p 技术提出建议。 江 苏大学工程硕 士 学位论文 第二章c a p p 的组成及体系结构分析 2 1c a p p 的组成及功能 c a p p 的组成如下图所示： 图2 1c a p p 组成 图中各模块的功能为： 控制模块：可以实现人机之间的信息交流，起到协调各模块的运行的作用。 零件信息获取模块：输入产品的设计信息。 工艺路线设计模块：进行加工工艺流程的决策，生成工艺过程卡。 工序决策模块：决定定位夹具的安装方式和加工要求，选择加工设备，生成 工序卡。 江苏大学工程硕 士 学位论文 工步决策模块：选定刀具轨迹，确定加工参数和加工质量要求，生成工步卡 和刀位文件。 输出模块：输出工艺流程卡、工序和工步卡等。 产品设计数据库：用于存放产品的c a d 设计信息。 制造资源数据库：用于存放工装夹具、加工设备等的相关信息。 工艺知识数据库：用于存放产品的工艺信息，比如工艺数据、工艺流程、工 艺标准等。 典型案例库：为系统提供可参考的工艺流程图、加工数据、工序卡等。 编辑工具库：提供操作工具和手工查询工具，以及工步卡、工艺流程图、工 序卡等模板。 制造工艺文件库：为其他系统提供产品制造工艺信息。 2 2c a p p 与其他相关系统的数据交换 c a p p 与其他系统的数据交换主要体现在如下几个方面。 2 2 1 与c a d 系统的数据交换 要实现c a d 和c a p p 信息集成，我们可以直接从c a d 的图形数据库中提取用 于c a p p 所需要的零件信息。不仅提高了效率，而且还减少人工信息转换与输入 可能出现的差错，保证数据的准确性。 ( 1 ) 特征识别法 通过分析c a d 系统( 一般是两维图形) 所提供的结构化数据文件( 如 “术d x f ”文件) ，按一定的算法识别，提供c a p p 系统能识别的工艺信息，这无 疑会克服手工输入零件信息的种种弊端。但实践证明，该方法存在一些局限性， 只能用于一些简单的、特定的零件。所谓的局限性主要是如下两个方面： a ) 从大量底层信息中提取加工表面特征这样一些高层次工艺信息是非常困 难的。 b ) 难于识别和应用诸如公差、表面粗糙度、热处理等工艺信息的标注。 ( 2 ) 基于三维特征造型的零件信息描述与输入方法 c a d 系统对零件造型与绘图的基本单元己不是底层的点、线、面，而是参数 江苏大学工程硕士学位论文 化的几何形体或特征体素，比如倒角、倒圆、孔、槽、凸缘、筋等，零件就是各 种特征体素的拼装，具有尺寸、公差、表面粗糙度等工艺信息。毫无疑问，这种 零件定义方法难度大、对计算机系统要求高，但会大大方便产品设计者的构思与 操作，特别是有可能为c a d 、c a p p 、c a m 提供统一的零件信息模型，为c a d c a p p c a m 的信息集成创造条件。 2 2 2 与p d m 系统的数据交换 p d m 的基础与核心是数据管理，而b o m 数据的有效管理更是p d m 的基础之 基础。因此c a p p 与p d m 系统的数据交换主要体现在以下几个方面： 1 ) 将产品的b o m 数据传递给c a p p 系统，以便可以进行工艺任务的分解。 2 ) 通过“将零部件属性直接带入”的方式将零部件的信息传递给c a p p 系统， 既方便的了工艺人员编制工艺文件，又保证了数据的正确性。 3 ) 在工艺文件编制完成后，将其提交给p d m 系统。 2 2 3 与e r p 系统的数据交换 e r p 系统作为企业现代管理的工具，以上述各种资源及生产要素为管理对 象，通过e r p 的使用使企业的生产过程能及时、高质地完成客户的订单，最大 程度地发挥这些资源的作用，并根据客户订单及生产状况做出调整资源的决策， 最终达到提高企业的综合竞争能力，e r p 系统在各个主要职能部门起到了关键 性的作用。e r p 系统的核心功能是计划。1 因此c a p p 需要将零件的制造信息传递给e r p 系统，以使得其可以顺利的 安排各类计划一一采购计划、生产计划、库存管理、物料管理等等。 2 2 4 与m e s 系统的数据交换 m e s 系统是一个面向工厂车间级制造的管理信息系统，其本身具有完整的 应用功能与系统架构，具有管理与控制的双重功能。 主要体现在以下几个方面： 1 ) 整体优化的计划与设计； 2 ) 事件触发的实时数据处理； 江苏大 学工程硕 士 学位论文 3 ) 应对突发事件的实时调度； 4 ) 生产状态的实时监控。瞄1 因此m e s 要充分对生产作业现场进行计划和管理，必须先行知道应该如何 生产零件，以及生产零件所需要的设备情况、模具情况、刀具情况，以及大概 需要的工时，这样才能合理的安排生产。而这些信息都是由c a p p 系统提供的。 2 3c a p p 的体系结构分析 2 3 1c a p p 系统的工作过程与步骤 2 3 2c a p p 系统的体系结构 图2 2c a p p 工作过程与步骤 c a p p 的体系结构可分为四层，它们是用户界面层、功能模块层、工具层和 系统支撑层m 1 。如图2 3 所示： 1 0 江 苏大学工程硕 士 学位论文 用户界面层 功能模块层 工具层 系统层 统一的可视化界面 工艺管理 工艺知识库管理 二次开发模块 i 对象模型，数据处理逻辑 网络，操作系统，数据库 图2 - 3c a p p 的体系结构 现在对该体系结构说明如下： 用户界面层：用户界面层向用户提供交互式的图形界面，包括图示化的浏览 器、各种菜单、对话框等，用于支持命令的操作与信息的输入输出。通过c a p p 提供的用户界面，用户可以直观方便地完成管理整个系统中各种对象的操作，它 是实现系统各种功能的手段、媒介，处于最上层。 功能模块层：即数字化产品数据定义及管理系统，对与产品相关的数据对象、 过程进行定义和组织管理。除了系统管理外，c a p p 为用户提供的主要功能模块 有工艺管理、工艺知识库管理、工艺卡片模板定制模块、工艺卡片填写模块、二 次开发工具等。 t 具层：该层是整个c a p p 的核心，采用成熟和先进的c a p p 软件作为集成框 架来实现这一功能，使得用户在应用系统的各种功能时，实现了对数据的透明化 调用和过程透明化管理等。 系统层：该层主要提供数据库系统、操作系统平台以及网络连接平台等。 江苏大学工程硕士学位论文 2 3 3c a p p 体系结构特点 c a p p 系统的体系结构应有如下特点： 1 对计算机基础环境的适应性 c a p p 系统是以分布式网络技术、客户机n 务器结构( c s 结构) 、图形化用户 接口及数据库管理等技术作为它的环境支持。与底层环境的连接是通过不同的接 口来实现的，从而保证了c a p p 系统可支持多种类型的硬件平台。 2 c a p p 的开放性 c a p p 的开放性体现在采用面向对象的建模方法和技术来建立系统的管理模 型与信息模型，并提供对象管理机制以实现产品信息的管理。在此基础上，提供 一系列开发工具与应用接口帮助用户方便地定制或扩展原有数据模型，存取相关 信息，并增加新的应用功能，以满足用户的不同应用要求。 3 c a p p 功能模块的可变性 由于c a p p 系统采用客户机n 务器结构( c s 结构) ，并具有分布式功能，企 、i k 在实施时，可从单服务器开始，逐渐扩展到几个、几十个，甚至几百个。除了 系统固定模块外，用户可以自行选用功能模块。 4 c a p p 的插件功能 为了更有效地管理各种数据，并方便地提供给用户和应用系统使用，就必须 建立c a p p 系统与企业其他应用系统间更紧密的关系，这就要求c a p p 系统提供灵 活的应用接口，可对其他应用系统进行数据集成，方便快捷的交换数据。 江苏大学工程硕士学位论文 第三章c a p p 实施中的关键技术研究 3 1 基于c a p p 的产品开发环境建立 3 1 1 面向产品的工艺过程设计 企业产品制造过程中，产品的工艺设计包括总体工艺设计和专项工艺设计两 个方面：1 、总体工艺设计包括：审查产品结构工艺性，制订产品工艺流程。 2 、专项工艺设计包括：产品毛坯的加工，零部件的加工，产品的装配，产品检 测及测试等。 3 1 2 面向产品的c a p p 面向产品的c a p p 系统是一种交互式系统，它不仅可以进行工艺设计，还可 以进行数据信息管理。作为交互式系统，工艺人员负责关键问题的决策与判断， 而c a p p 系统主要是帮助工艺人员脱离传统的手工编程。产品数据信息中，工艺 数据是一个重要组成部分，c a p p 的主要功能就是生成产品的工艺数据，并确保 这些数据的一致性，完整性，从而完成与其他系统的集成与共享。工艺卡片就 是工艺数据的载体，由系统自动生成，同时系统还可以对各种工艺文件进行归 档管理，包括对夹具工装设备，外仂、件，关键工序等的统计。f 1 大幅提高了工 艺编制效率，并且减少了人为失误，保证了工艺基础数据的一致性和完整性。 3 2 数据存储的解决方案 为了防止系统故障或操作失误而丢失数据，我们需要将数据从硬盘或阵列 复制到其它的存储介质，这就叫数据备份。以前的数据备份方法是采用内置或 外置的磁带机进行冷备份，这种备份方式恢复时间很长。随着数据量的增多， 很多企业开始采用网络备份。网络备份一般通过专业的数据存储管理软件结合 相应的硬件和存储设备来实现。n 1 江 苏大 学工程硕 士 学位论文 3 2 1 目前比较常见的备份方法 随着科学技术的不断发展，备份方法越来越多，常见的有以下几种： 1 、定期磁带备份：2 、远程磁带库、光盘库备份：3 、远程关键数据+ 磁带 备份；4 、远程数据库备份：5 、网络数据镜像；6 、远程镜像磁盘。砷1 3 2 2 数据备份策略 备份策略是指确定需备份的内容、备份时间及备份方式。企业要根据 自己的实际情况来制定不同的备份策略。目前主要的备份策略有三种。 1 、完全备份( f u l1b a c k u p ) 每天对自己的系统进行完全备份。如果数据丢失，只要用一盘磁带， 就可以恢复丢失的数据。但这种方法会造成备份数据大量重复，这些重复 的数据会占用大量的磁带空问，从而增加用户的成本，其次，备份的时间 也很长。 2 、增量备份( i n c r e m e n t a lb a c k u p ) 每周只进行一次完全备份，在剩下来的几天里只对当天的新数据或被 修改过的数据进行备份。这样不仅可以节省了磁带空间，而且还缩短了备 份时间。但数据恢复比较麻烦。 3 3 产品结构定义及编码体系的构建 3 3 1 产品结构 在实际生产中，企业首先要根据用户所下定单安排产品生产计划，首 先获取符合定单要求的产品结构树或b o m 表，然后用该b o m 表作为基础 数据指导企业的生产活动。一个符合企业生产要求的b o m ，必须考虑工艺 流程，并对产品的全生命周期管理( p l m ) 。从这个意义上说，b o m 包括 产品结构和工艺流程。 4 江 苏大学工程硕 士 学位论文 图3 1b o m 的变化过程 设计b o m 又称为工程b o m ( e n g i n e e r i n gb o m ，e b o m ) ：一般由产品设 计部门根据产品装配系统图以及产品零部件明细表等产生，用以描述产品 设计结构。 工艺b o m ( p r o c e s sp l a n n i n gb o m ，p p b o m ) ：是工艺部门在e b o m 的 基础上，分解产品结构，设计产品装配工艺以及各零件的制造工艺，选择 好工装、模具等后生成。根据车问的生产水平，生产能力，对e b o m 进行 设计，就可以生成p p b o m 。通过p p b o m 可以了解各个零件之间的制造关系， 知道零件的加工时间，加工地点，加工设备等信息。 制造b o m ( m a n u f a c t u r i n gb o m ，m b o m ) ：制造部门在p p b o m 基础上增 加了物料项的工艺流程( 制造和装配工艺) 、工装资源、原材料、半成品 等信息形成的，反映了零件、装配件和最终产品的制造方法和装配顺序。 3 3 2 零件分类编码 b o m 的核心是由零部件构成的，零件类型分为自制件、外购件、外协 件、工艺虚拟件、通用件、借用件等等，企业各信息系统问的数据传递均 以零部件为核心数据进行交换。州 零件信息包括管理信息( 又称表头信息，如零件名称、图号、所属产 品和部件) 、结构形状、尺寸、加工精度( 尺寸公差、形位公差和表面粗 糙度) 、材料及热处理及其它技术要求等方面信息，是工艺设计的对象和 江 苏大学工程硕 士学位论文 依据。 c a p p 系统要求全面而正确的零件描述信息，同时要求形成逻辑层次分 明和易于被计算机处理的结构。零件信息的输入方法可采用人机交互式输 入或从c a d 图形数据库中直接提取。在人机交互输入法中主要采取成组技 术代码法( g t 代码法) 或型面特征描述法。 3 3 3 从c a d 系统直接输入零件信息 通过直接从c a d 的图形数据库中提取零件信息，来实现c a d 和c a p p 信息集成，是目前最理想的方法。 ( 1 ) 特征识别法 通过分析c a d 系统( 一般是二维图形) 所提供的结构化数据文件( 如 “术d x f ”文件) ，按一定的算法识别，提供c a p p 系统能识别的工艺信息， 这无疑会克服手工输入零件信息的种种弊端。因为难于识别和应用诸如公 差、表面粗糙度、热处理等工艺信息的标注；同时从大量底层信息中提取 加工表面特征这样一些高层次工艺信息非常困难，因此只能用于一些简单 的、特定的零件。 ( 2 ) 基于三维特征造型的零件信息描述与输入方法 c a d 系统对零件造型与绘图的基本单元己不是底层的点、线、面， 而是参数化的几何形体或特征体素，比如倒角、倒圆、孔、槽、凸缘、筋 等，零件是各种特征体素的拼装，具有尺寸、公差、表面粗糙度等工艺信 息。毫无疑问，这种零件定义方法难度大、对计算机系统要求高，但会大 大方便产品设计者的构思与操作，特别是有可能为c a d 、c a p p 、c a m 提供 统一的零件信息模型，为c a d c a p p c a m 的信息集成创造条件。 3 4c a p p 三维工艺设计探讨 目前基于三维的设计，包括建模、工艺设计等已经越来越成为设计的 方向，很多的企业要求c a p p 提供直观可视化的装配工艺。装配工艺文件 江 苏大学工程硕 士 学位论 文 是生产的重要技术文件，它能够指导工人如何装配，直接影响到产品装配 的质量与装配效率。而三维装配工艺因其直观、简洁明了的附图，能快速、 清楚地指导装配工人工作，因而备受企业欢迎。圳 以前的工艺设计方法不够直观，不能有效指导工人操纵，而且设计过 程繁琐。随着科学技术的发展，现在的产品设计己逐步过渡到 u n i g r a p h i c s 、p r o e n g i n e e r 等三维软件平台，因而产品装配工艺的三维设 计也变成了现实。 3 4 1 三维工艺设计应用 三位设计软件一d e l m i ac o r p ，u s a 提供了当今业界可用的最全面、 集成和协同的数字制造解决方案。通过以工艺为中心的技术来定义、监测 和控制各类生产系统。小到单个的发备单元，条生产线，大到企业的整 个生产过程。d e l m i a 的应用已经遍及 醍多工业领域，它u 丁以和c a d 、c a m 和 e r p 等系统进行集成，并且服务于整个产品生命周期。二“。 图3 2d e i ，m i a 的管理范围 江 苏大学工程硕 士 学位论文 3 4 2 三维工艺设计的目标 企业的信息化建设所实施的“并行工程”，为制造部门的工作人员提 供了一个交流和协同平台，通过这个平台他们可以参与产品研发。这样研 发人员在产品设计的同时充分考虑零件的工艺特性，帮助企业拥有“面向 制造的设计”和“面向维护的设计” 图3 3p p r 示意图 p p r 集成中枢 p p r 集成中枢指的是产品一工艺一资源数据协同运作系统，为生产系统提供 产品从设计到制造实施所需要的信息的储存及管理。 一痔p p r 包含了产品从设计到制造过程中的所有信息( 产品、工艺和资源) ， 确保c a t i a e n o v 工a d e l m i a 三者的有效集成，保证了e b o m 和m b o m 的统 一管理，同时此p p r 数据能够为整个企业共享； * 除了可以验证产品的可制造性，可维护性外，同时在产品的实际生产前 充分地验证生产工艺，以保证首件的合格率，大大减少制造成本； 一更改管理，数据一致性，产品设计的改变很容易地被反映到工艺设计。 江 苏大学工程硕 士 学位论文 3 4 3 三维工艺设计的效果 通过使用d e l m i a ，企业可以建立一个完整的3 d 数字工厂环境，可以仿 真产品从加工制造，生产线到最终装配的整个过程，并结合人机工程模块， 将虚拟的人体模型融入到数字工厂环境当中，进行人机工效的分析和评估， 直观地分析产品的可制造性、可达性、可拆卸性和可维护性，并生成相关的 分析报告，为企业的决策提供支持。 3 4 4 三维工艺设计的过程 图3 4i 维工艺效果 。在e 一 l u h 中建立产品的数字样机： 3 利用e b o m 以及相关数据产生m - h u b ： m 在d p e 中对e b o m 进行结构的重构，同时将相关的工艺过程( p r o c e s s ) ， 产品结构( p r o d u c t ) 和资源( r e s o u r c e ) 相关联，生成初始的m b o m ， 存入p p r ； 一在d p m 中从p p r - h u b 中打开项目，开始3 d 环境下的仿真验证； * 在d p e 中生成最终的m b o m ，实现：i ：艺驱动的m b o m 。 江 苏大学工程硕 士 学位论文 1 1 ig e lc o s i i l l 9 图3 5 三维工艺设计过程 一把3 d 、工艺规划、工艺详细设计和工艺验证无缝地集成在一起： 磊产品和装配的分析与优化 劬建和优化装配顿宇 在三维环境下定义产品、i 艺和资源的关系 。装配分析 碰撞检溺 ；装配工艺的验证 磊使用c a t i a 的数据 又面向装配的设计( d f a ) 扶装配的角受评估产品设计 。面向维护的设计( d f m ) 扶维护的角安评估产品设计 2 0 江 苏大 学 工程硕士 学位论 文 釉 穆，移移绺。毒 ，i 辩+ 。2 ： ， d 墨固瞳髓墨麓嚣曩黧惑慧徽然黧鬻氅燃冀 日口ts m ，砷尊”m 砒m mm 。1 巾o 、f 、j f l 蔓1 匡匡5 + ，西卿 ，薯苎黛 墨翠峰 ：“ n 叫卅p c ：( e ) 。冉y 4 w _ ： 一 图3 - ( 5 三维上艺设计界面 m 通过d e l m i a 的3 d 仿真和验证，工艺设计人员能够及早地将产品和工装 的设计问题反映给设计人员进行修改； * 尽可能在设计阶段消除产品设计与工艺、工装的各种潜在问题，从而减 少后期制造阶段的更改与返工，提高首件的成功率，减少产品制造的周 期，缩减成本，加快产品的上市。= = “ 三维工艺设计工作还处于起步阶段，未来的路还很长，但长远来看将是未 来c a p p 的一个发展方向。 江苏大学工程硕士学位论文 第四章c a p p 在企业实施应用的探讨 信息化是一个系统工程，主要特点是综合性、系统性和整体性，对每 个企业来说，在决定实施信息化时，要考虑企业的实际情况，应按照由整 体规划到分步实施，由易到难的思路，分阶段完成。所以，制定企业信息 化的实施规划，一是要明确不同阶段的实施重点，二是明确各个部门在企 业信息化过程中的职能，保证企业信息化的发展进度和实施效果有重要的 作用。 因此，在项目实施前首先应进行系统实施过程分析，根据企业战略确 定实施目标、实施方案及实施方法。 4 1c a p p 实施的目标要求 a 企业实行c a p p 的总目标是解决传统的工艺设计所带来的信息孤岛 的问题，使得c a p p 系统成为企业信息化建设中一条重要的数据桥梁，为 企业的其他系统及时传递数据。 4 1 1 功能目标 能： 为了适应错综复杂的制造环境，一个实用的c a p p 系统要具备以下基本功 l 、基于产品结构：产品是企业一切生产活动的重心。产品的生产需要工艺 设计的计划指导。为了直观、快捷的查找和管理工艺文件，可以基于产 品结构进行工艺设计。 2 、工艺管理：指导工艺设计和成本核算，它包括工艺路线设计、材料定额 汇总等。 3 、工艺设计：主要是编制工艺卡片，这是工艺编程的核心工作。 4 、工艺汇总：修改工艺规程中的工艺数据后，必须修改汇总卡片中的相关 内容，这就是工艺汇总。 江 苏大学_ y - 程硕士学位论文 5 、工艺设计管理：比如“工艺设计文件封面”、“工艺设计目录”等的填 写。 6 、流程：工艺设计的工作流程一般包括设计、审核、批准、会签等。c a p p 系统要能实现该流程。 7 、文件归档：对于已经定型产品的工艺进行分类归档，并有效利用。 8 、标准工艺：对标准或典型工艺，c a p p 系统具有存储、查询和利用的功 能。可以为相似工艺设计提供参考或作为模板。 4 1 2 技术目标 1 提高工艺设计质量和效率，缩短生产周期，从而加快市场响应速度，： 2 减少工艺人员的繁琐、重复性劳动，使他们有更多的精力攻关各种工艺 难题，使工艺设计得到优化，提高工艺设计水平： 4 普通工艺人员如果有工艺专家的经验知识作指导，就可以设计出好的工 艺流程，这样可以解决经验丰富的工艺师资源匮乏的问题，还能加快培 养工艺师。 4 2 系统的需求分析 需求分析的目的是明确用户需要实现的内容。可以采取多样的需求分析方法 和技术，但是根本上必须描述清楚用户的业务工作和对软件的需求。有很多的需 求分析标准和规范可以选用，也可以自己根据实际情况制定需求分析的规范。需 求分析的人员可与调研人员重合，但要增加软件分析人员，并为调研人员提出调 研的内容和方向。需求分析结束的标志是程序员能够开始进行程序设计，并和建 立系统原型的工作结合起来进行。关于需求分析阶段投入的时间一定不能少于全 部工程时间的3 0 ，否则很难保证需求分析的深度和质量n 引。 4 2 1 需求分析方法 需求分析( r e q u i r e m e n ta n a l y s i s ) 是研究用户需求得到的东西，完全理解 江苏大学工程硕 士 学位论文 用户对软件需求的完整功能，确认用户软件功能需求，建立可确认的、可验证 的一个基本依据。需求分析是一个项目的开端，也是项目实施最重要的关键点， 一个项目的成功，系统需求分析是关键的一步。n 州 一个软件包含了所有功能的集合，同时包含了实现所有功能的所有方法和 算法描述。需求分析是依据于用户需求，经过需求问题识别，进行分析、消化 与综合，制订规格说明，评审，分为四个阶段，形成用户需求与设计同步，设 计满足用户需求目标。需求分析可以帮助企业判断软件功能的正确性和完整性， 同时促使企业在实施软件开发前全面考虑一下实际需求。 4 2 2 中等制造企业中c a p p 的功能需求分析 在现代制造业中，应用c a p p 系统，不仅可以提高工艺设计质量和设计效 率，缩短技术准备周期，使工艺人员摆脱繁琐、重复性劳动，从而更多地投入 工艺攻关。更重要的是工艺b o m 数据对企业采购、组织生产、成本核算等具有 指导作用，c a p p 系统的应用是企业数据信息集成的基础。口” 传统的工艺设计就是手工编写工艺流程，对于中等制造业企业来说，这种 方式存在下面几个问题： 1 、由于是手工编写每个工艺规程，所以设计效率低下，而且更换产品时， 无论新产品中的零件与过去生产的零件是否相同，都不能使用原来的工 艺规程，必须重新设计一套； 2 、可能会采用不同的工艺设计同一种类型的零件，或采用不同的方法表述 相同的工序内容； 3 、无法对工艺技术文件进行统一的归档管理； 4 、无法集中和充分利用工艺专家的经验和知识； 5 、由于是手工编写，人为错误难以避免，工作质量得不到保证。 因此，中等制造型企业急需解决上述问题，具体的功能如下： 2 4 江 苏大学工程硕士学位论文 c a p p 系统应具各人机界面友好，安装简单、实用性强等特点 c a p p 系统同时具备两种功能：工艺设计和工艺管理 c a p p 系统能够与c a d 、p d m 、e r p 等系统进行集成 c a p p 系统能编制工艺路线、工艺过程卡、工序卡、工艺b o m 等工艺文 件，能提供工艺卡片设计工具和可视化的工艺设计环境。数据信息可与 其他系统共享。能绘制工艺简图，通过零件图生成工艺简图，自动填入 c a d 图纸上的相关信息，自动关联工艺资源数据库从而快速获取数据。 工艺卡片可以集中打印管理。 c a p p 系统具有工艺资源管理功能，工艺资源是指可以共享和重复使用 的工艺数据、工艺知识。可以自由定义资源库结构，扩充数据，实现自 定义关联和引用工艺卡片。规范工艺内容，提高标准化程度。 为了适应企业不同的工艺设计要求，c a p p 系统必须拥有简单灵活的配 置定制工具，并具有统一的应用环境和数据结构。 用户可以定义、绘制、扩充工艺卡片格式。在不丢