天河软件CAPP系列讲座(3)CAPP系统的功能及开发模式-天.doc

CAD/CAM杂志 CAPP系列讲座（三） 北京清华京渝天河公司CAPP系列讲座（三） - CAPP系统的功能及开发模式温秋生 李颖 邵小英我国CAPP技术的研究和应用起于二十世纪八十年代初，至今已有近20年的历史了。目前，国内商品化的CAPP软件已很多，但真正实用、并满足企业各层次应用的CAPP软件却很少。1995-1999年的5年间，我国CAD技术的推广应用取得了很大的经济和社会效益；但同时也有不少的企业，特别是实施CAD技术较早的企业，因为对CAD技术的认识不够，片面地强调“甩图板”，没有充分认识到“CAD是企业信息化建设的基础”，使企业的CAD深化应用受到限制。笔者在1999-2000年对国内CAPP技术情况、CAPP市场情况及企业CAPP应用情况进行了调研，发现情况与95/96年的CAD非常相似。CAPP的需求倾向于两个极端：极端之一是盲目追求工艺设计的“自动化”；另一个极端是片面追求工艺设计的“放钢笔，甩手册”。2000年是“企业信息化建设年”，CAPP作为“企业信息化建设的龙头和核心”对“企业信息化建设”的成败起关键的作用。企业必须实实在在地把CAD、CAPP等单项技术应用好，为企业信息化建设准备好集成的数据，才可以实施集成化技术（PDM、ERP等），否则会造成以后的无法集成而形成一个个信息孤岛。本讲围绕这些问题探讨CAPP的功能需求和开发模式，希望企业在CAPP选型时能有一个有益的参考。一、 CAPP系统功能需求（一）原则1 安装简便、人机界面友好的CAPP系统。2 实用性强的CAPP系统。3 开放性好的CAPP。4 柔性。企业欢迎的CAPP系统应具有较好的柔性，能适应企业不同的产品和生产要求，能满足不同的经营目标和生产计划方案。5 能满足集成要求。集成化发展是现代制造业的发展趋势，也是CAPP系统的发展趋势，因此必须注意CAPP系统的底层数据结构能否满足集成要求。6 CAPP系统要考虑国内企业的管理模式设计习惯。（二）基本需求1 满足企业所有专业的工艺设计要求。2 所有专业统一的应用环境、统一的工艺数据结构。3 交互设计1） 在“100%所见及所得”的界面中围绕产品结构给每个零部件编制：工艺路线、工艺过程、工序等工艺文件。完成材料定额和工时定额的计算。2） 能够描述工艺路线、工艺过程、工序之间的关系，支持“自上而下”或“自下而上”的工艺设计模式。3） 满足工艺设计习惯：自动换行、自动续页、自动增删页、自动编号、自动编排页次等；连续浏览及选页操作。4） 符合WINDOWS的操作习惯。能够集成标准WINDOWS程序。5） 把国标符号及用户自定义符号作为工艺内容的一部分进行使用，支持对符号含义及数值的查询。6） 可以采用任何CAD系统完成工艺简图的绘制与管理A 工艺简图需要采用CAD技术绘制。B 工艺简图是工艺数据的一部分。对工艺文件而言作用只有一个：显示。C 工艺简图需要在CAM中使用，它必须符合流行的国际标准格式。7） 对工艺文件的操作前支持浏览。支持在其它系统中浏览工艺文件。8） 支持任意WINDOWS打印设备。支持排版输出。4 总结、管理及利用工艺知识和经验1） 工艺术语维护和利用：规范企业工艺用语。2） 工艺知识维护和利用：甩掉工艺设计手册。3） 分层次维护和利用企业工艺经验：将成熟的工艺设计经验和数据动态储存和利用，使CAPP系统在使用中逐渐成为企业的工艺专家。4） 必须智能化（开放的推理、过滤、查询机制）使用以上知识和经验。5 总结、管理及利用历史工艺文件1） 标准/典型工艺的存储和利用。2） 可以构造自己的成组编码系统，并与标准/典型工艺结合使用。3） 支持按产品属性数据和特征数据查询历史工艺文件。4） 支持工艺文件的归档、定型工作。（三）企业管理的需求1 必须提供完整的安全机制。CAPP系统中任意功能的使用、数据的读写等操作根据权限系统完成。2 相关企业标准升级后，CAPP系统应能适应这种变化。如：企业工艺格式标准修改（描述某工艺的数据增加和减少、或表现工艺数据的卡片外观被修改）后，CAPP系统应能支持新的标准，并且旧标准的工艺文件应能自动升级为新标准的工艺文件或者新旧标准的工艺文件共存。否则造成的损失是无法估计的！（四）集成化需求1有效利用企业制造资源数据1） 可以利用企业已建立的MIS系统中的资源数据，如：设备管理信息系统中的设备、工装管理信息系统中的工装、企业组织机构中的部门信息、人事管理系统中的人员等等。2） 必须智能化（开放的推理、过滤、查询机制）使用企业的任意资源数据。2 给管理部门及时提供有效的工艺BOM数据1） 可以对产品、零部件或工艺文件进行自动统计汇总工作，自动生成各种报表（属于工艺文件的组成部分）。2） 可以将统计汇总结果直接传递给其它管理系统、或存储为指定格式的中间数据库文件供其它系统或部门使用。3） 其它系统也可以直接从工艺数据库中提取相关的工艺数据。3 充分利用CAD成果1） 利用CAD的产品结构信息。2） 利用CAD的产品属性数据。3） 利用CAD的图档。4 提供CAM图形、管理CAM结果 CAM是与CAPP完全不同的技术，但CAM的原始数据-工艺图和结果-设计方案和NC代码是工艺数据的重要组成部分。1） 利用CAPP的工艺图。2） 管理CAM方案。3） 管理CAM的NC代码。5 可与流行的PDM系统无缝集成1） 可以集成到PDM系统中工作。2） 共享PDM系统的产品数据和权限数据。3） 支持在PDM系统中浏览、打印、批注工艺文件。4） 按PDM进行工艺文件的版本控制。5） 按PDM进行工艺设计的流程作业。6 可传递工艺数据给MRPII、ERP等管理系统或这些系统直接从CAPP的工艺数据库中提取所需数据。（五）专业化需求1 构造特定专业的知识和经验数据。2 二次开发特定的功能。3 二次开发特定专业、零件、工艺文件类型的参数化CAPP。4 二次开发特定专业的智能化专家CAPP。5 二次开发与其它系统的数据接口。二、 CAPP系统开发模式（一）我国CAPP技术发展历程1第一代产品：1982-1995期间-基于智能化和专家系统思想开发的CAPP系统此类CAPP系统片面强调工艺设计的自动化，但因工艺设计的特点决定了自动化的CAPP系统存在很大的局限性，无法满足企业对通用CAPP系统平台的需求。近年来，以自动化为唯一目标的CAPP研究开发状况已经使人们对CAPP研究与开发现状产生怀疑。到目前为止国内尚没有真正商品化的CAPP专家系统问世，很多研究机构已停止了此种模式的开发。2第二代产品：1995-目前-基于低端数据库（FoxPro等）开发的CAPP系统。这一类CAPP软件已经注意到CAPP需要以工艺数据为对象解决企业的工艺设计问题，而不应该以卡片（一般的解决途径是采用CAD技术，是一个文件系统）为基础。基于FoxPro等低端数据库的CAPP系统所处理的数据和生成的数据都是基于数据库的，但因为开发技术所限很难做到“所见所得”，系统的实用性很差。因此工艺卡片的生成是由程序来完成或是在CAD中生成。其优点具备了数据库系统的特点，符合工艺数据管理的特点，但因为不是交互式设计方式，不能作为平台类软件，实用性不强，推广和使用受到了很大的限制。作为商品化软件，大部分商业软件公司已放弃了此种开发模式。另外，近几年以中高端数据库为平台开发了一些CAPP系统，但因为开发技术和实力所限一直没有实用化。3第三代产品：1996-目前-基于AutoCAD或自主图形平台开发的CAPP系统。为了解决基于FoxPro等低端数据库的CAPP系统实用性差的缺点，一些CAD软件公司采用CAD技术开发了一些CAPP系统，她解决了实用性问题，但却忽视了最根本的问题：工艺是以相关的数据为对象的，而不是以卡片（图形数据）为对象的。此类CAPP是基于文件系统的CAD技术开发的，特别是自主CAD平台软件，文件格式采用了非标准的自定义格式，信息的交换存在严重的问题。工艺文件作为图形信息保存，描述的是工艺文件的图形拓扑关系，其数据是分散在各个卡片中的，很难集中管理，且它的集成和二次开发必须依赖自身的系统。4第四代产品：1998-目前-综合式平台类CAPP系统此类系统完全基于数据库，采用交互式设计方式满足实用化要求，同时注重数据的管理与集成，它集中了第2、第3两代系统的优点，是国内外CAPP学者公认的最佳开发模式，开放的体系结构同时满足了特定企业特定专业的智能化专家系统的二次开发的需要。天河THCAPP2000是此类系统的典型代表。（二）为什么CAPP系统必须基于数据库CAPP系统围绕工艺数据来解决企业的工艺设计问题。CAPP系统中产生的大量工艺数据要提供给设备部门、劳资部门、生产部门、财务部门等等。由这些管理部门依据工艺数据来安排和组织生产，因此在CAPP系统中工艺数据是致关重要的。而作为工艺数据表现形式的工艺卡片应该是可以改变、可有、可无的。作为企业信息化建设中的一部分，CAPP应从设计、管理、集成等多方面来解决企业的工艺设计问题。1、 何谓真正基于数据库的CAPP系统真正基于数据库的CAPP系统，不是简单地把一些企业资源数据放在数据库内。重要的是必须：1） 描述企业工艺设计各专业的工艺数据类型（数据字段）要存储在数据库中；2） 表现企业各专业工艺数据的卡片要存储在数据库中；3） 系统生成的工艺文件要存储在数据库中；4） 工艺文件中的工艺数据要存储在数据库中；5） 供其它系统使用的工艺BOM数据要存储在数据库中；6） 典型/标准工艺要存储在数据库中；7） 供其它系统浏览、打印的工艺文件图象数据要存储在数据库中；8） CAPP的权限数据要存储在数据库中；2、 从工艺设计的对象讲： CAD研究的对象是图形；CAPP的研究对象是工艺数据，各种工艺文件之间及各种工艺数据之间都是有关系的，这正好用关系型数据库来表达。关系型数据库技术是数据库技术的主流，是当前数据库技术的国际标准。3、 从二次开发的角度讲： 工艺设计过程中，目前所有的CAPP系统在功能上（工艺文件的填写、编辑、管理功能）没有本质的区别，甚至用纯粹的图形平台（如AutoCAD）也能完成这部分工作。对于企业工艺设计、管理的实际要求来说，仅仅实现这些功能是远远不够的，必须由用户按照实际情况进行相应的二次开发。数据库编程是目前最流行、最通用、最简单、最实用的编程技术，一般的工艺技术人员学习几天就可以对其进行编程。4、 从系统管理的角度讲： 企业实施CAPP系统的根本目的是为企业管理系统实时地、动态地提供正确的、有效的工艺数据，也就是说，要满足企业信息化建设对集成的要求。应允许管理系统在不进入CAPP系统的前提下直接访问工艺数据库，如PDM、ERP、MIS等系统应可以直接读取工艺数据。CAPP是企业信息化建设的龙头和关键，工艺数据是指导企业生产经营活动的依据，CAPP要为企业信息化建设的其它系统（如AMS、PDM、MIS、MRPII、财务系统、ERP等）提供基础数据，而这些系统都是基于关系型数据库的，因此CAPP系统必须是基于关系型数据库的，否则就谈不上数据的无缝和动态集成。5、 从企业投资风险讲：基于特定文件格式的文件系统CAPP的二次开发需要由软件供应商进行，受到软件供应商的制约，存在着极大的风险，这个问题在前几年微机CAD、CAPP技术的实施过程当中就已经暴露出来了，应当引起企业的高度重视。基于数据库的CAPP系统的二次开发不必依赖于软件供应商，大中型企业计算中心和工艺部门的相关人员采用主流的开发工具与技术就可开发、维护适合企业情况的更加智能化的CAPP系统，从根本上保护用户的投资。6、 从软件设计的角度讲： 采用标准的关系型数据库技术，是当前和今后软件编程技术的主流。 前几年的CAPP系统尤其是从DOS系统移植到WINDOWS的CAPP系统，因为软件开发技术的限制，不可能开发出实用化的基于数据库的CAPP系统。近两年来WINDOWS编程技术日益成熟，基于DCOM/CORBA等软件接口技术的完善，为开发实用化的基于数据库的CAPP系统提供了手段。而且目前国内外流行的企业信息系统都是采用DCOM/CORBA接口标准开发的，只有这样才能保证企业信息化建设的各种系统能够无缝集成，否则企业信息系统的各分系统就有可能成为相互独立的信息孤岛。7、 从CAPP技术的发展方向讲：根据CAPP及集成技术的发展和企业对CAPP应用需求，CAPP业界认为，CAPP的集成与应用应从以零组件为主体对象的局部集成和应用走向以整个产品为对象的全面集成与应用，CAPP的集成化应是一个多层次、分阶段应用与集成的渐进发展过程。其目标是：全面实现企业产品工艺设计和管理的计算机化和信息化，并逐步实现与PDM、MIS等系统对产品工艺信息的全面集成和产品设计、工艺设计、生产计划调度的全过程集成。随着CAD/CAM、PDM、MIS、MRPII、ERP、CIMS、CE等技术的发展和广泛应用，人们从集成的角度来认识CAPP的地位和作用，集成化成为CAPP应用的方向。CAPP集成化的基础是CAPP的信息集成，开放式、分布式网络和数据库系统是CAPP集成化应用的支撑环境 。CAPP应用的规划与建设中，必须考虑CAPP系统的开放性、适用性及先进性，以适应企业信息集成的需求。面向产品信息共享的CAPP工艺数据是产品数据的重要组成部分，也是企业生产信息的汇集处。因此，CAPP不仅是PDM、MIS等的数据来源之一，也是CIMS中产品设计制造和生产经营管理实现