面向产品的CAPP工程化研究与质量保证

摘要：CAPP的工程化问题涉及到CAPP软件系统开发、测试、应用实施、市场销售和维护等多方面。针对目前CAPP软件应用的特性及目前CAPP的应用开发现状，本文着重对CAPPS的实施进行系统化的研究，建立了面向产品的CAPP工程化实施方法与质量保证体系，并应用于作者开发的CAPPframework产品的应用实施中，实现了CAPP的产品化、工程化与产业化。
关键词：CAPPCAPPSCAPPframework工程化实施方法论质量保证

【前言】

目前，国内公司已开发了很多商品化的CAPP软件，这些软件普遍以交互式设计为基础，且功能也基本可以满足用户的要求。但是这些软件的应用情况和产生的效果却不尽相同，其中除了软件系统的适应性、企业领导重视等因素以外，更重要是要将CAPP作为一项系统工程来研究对待。因为CAPP软件与CAD/CAM软件有很大的差别，不同的企业都有不同的应用模式，CAPP更强调的是产品的工程化和应用服务。大多数企业的CAPP应用开发基本仍处于以零件为主体的手工作坊式的专用CAPP系统应用开发模式，针对企业面向产品的CAPP应用建立一套完整的CAPP工程化体系，是改变这一现状并促使CAPP广泛应用的根本途径。
CAPP软件开发及应用实施的过程是一个知识高度密集型复杂的过程，它不仅仅涉及到有关软件工程、程序设计方法、程序设计语言、数据库、网络、系统工作平台等方面的知识，更重要的是与制造工艺领域本身紧密相关，CAPP的应用背景复杂多变。这主要体现在以下方面：
1．不同企业、不同制造环境、不同产品类型、不同生产管理模式，产品工艺信息模型及其外部表现形式、工艺设计知识不尽相同；
2．同一企业，同一制造环境，随着工艺水平的提高和生产管理模式的改变，产品工艺信息模型及其外部表现形式、工艺设计知识可能发生变化；
3．随着CAPP集成化的要求及应用水平的提高，对CAPP的功能会提出更高的要求；
4．随着CAPP工作平台的改变，CAPP的应用需求也会发生变化。
因此，非常有必要针对CAPPS(CAPPSYSTEM)应用实施提出一套方法论和质量保证体系，保证CAPPS在企业的成功应用。下面作者将结合国家863/CIMS主题目标产品CAPPframework的应用和实施经验，提出了CAPPS工程化的思想包括CAPPS实施方法论和CAPPS质量保证体系。

1CAPPS实施方法论

1.1CAPPS实施特点
面向产品的CAPP应用目的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，从技术发展及应用实施角度来看，面向产品CAPP表现出如下特点：
1．企业实施CAPP不同于实现CAD/CAM。企业可以在购买CAD/CAM系统后对工程技术人员进行培训后就可以使用；CAPP商品化系统仅能为企业提供产品工艺数据定义、组织、管理的基本框架以及CAPP知识库管理等应用支持工具与开发工具。只有将企业实际的工艺信息模型等建立在该框架之上，并结合企业实际情况，开发出具有丰富内容的企业专用知识库等，才能有效发挥CAPP的作用。
2．面向产品的CAPP应用涉及到企业的不同工艺部门(如综合、机加、装配、钣金冲压、焊接等所有工艺部门)及多层次（如管理层、车间层、单元层）、不同生产阶段（如试制阶段、批生产阶段）对计算机辅助工艺设计的需要，建立可快速形成CAPP应用并可在广泛应用基础上不断进行扩充完善的快速、渐进CAPP应用实施服务体系，是满足企业对CAPP的广泛应用和对产品工艺信息共享需求的重要保证。
3．面向产品的CAPP应用不仅仅是实现企业产品工艺设计和管理的计算机化和信息化，它的成功实施必将促进企业工艺的标准化与工艺管理的科学化、规范化，从而提高产品的质量，缩短新产品开发周期，降低产品成本。因此，需要企业从总工程师、总工艺师到各级工艺部门主管，充分重视CAPP的应用管理。

1.2CAPPS实施评价
AliK.Kamrani等从CAPP功能和性能方面，对选择和评价一个CAPP系统提出了一些准则，功能方面包括产品支持（回转体、非回转体、钣金）、分类与编码能力（GT技术）、图形处理能力、工作指令的创建与维护、工艺设计方法、时间分析能力、加工参数、材料与工装库等，性能方面包括系统需求（硬软件、接口、将来的扩充与用户自定义功能）、价格合理、已商品化且用户界面友好、卖方资格认证与支持等。
从功能上看，不同的企业有不同的需求，很难给出详细的定义；但从性能上看，可有共同的评价准则。针对企业的CAPP应用需求与发展，可从以下几个方面对CAPP实施进行评价。
1．商品化程度
系统运行稳定可靠、用户界面友好、操作方便、长期的专业化技术支持与服务等是软件系统商品化程度的重要度量指标。
2．实施效益评价
效益驱动而非技术驱动是CAPP成功实施的重要保证。面向产品CAPP的实施效益可从以下几个方面考察。
（1）CAPP的应用应从方便更改、智能化等方面，减少单个零件工艺设计中工艺人员繁琐的重复性工作，提高工艺人员工作效率。计算机辅助系统应用的很大部分效益应体现在设计的更改上，提高对设计好的工艺方便、快捷更改效率，应是体现CAPP应用效益的重要方面。
（2）CAPP的应用应实现企业面向产品的工艺信息集成与共享，从整个产品开发的全过程来减少减少工艺人员及其它相关技术人员繁琐的重复性工作。一方面提高工艺人员及其它相关技术人员的工作效率；另一方面，避免人为造成的各种错误，保证工艺数据的一致性。
（3）CAPP的应用应促进工艺设计的标准化与规范化，提高工艺设计质量。
3．系统的可扩充性
随着工艺水平的提高和生产管理模式的改变，产品工艺信息模型及其外部表现形式、工艺设计知识等都可能发生变化。CAPP系统应能很好的适应应用环境的变化，具体来讲，就是在最大限度保护用户已有的应用资源的基础上，方便、快速满足新的应用需求，这是CAPP能够不断应用的基本条件。例如，当企业的工艺卡片格式规范改变后，能否将工艺人员原先设计好的产品工艺方便地转换过来。此外，能否允许用户进行功能的自定义、提供方便的数据集成交换接口等，也是CAPP能够不断应用的重要条件。
4．实施的经济性
从运行环境的硬、软件要求、实施的程度等方面，要结合企业的实际情况，从经济性方面认真考虑。

1.3CAPPS实施主要内容与步骤
CAPPS确立了CAPP应用系统的基本框架、基本工作流程和基本功能，并提供相应应用开发工具，并已实现了商品化。CAPPS实施可分为企业需求分析与签定合同、CAPPS用户化与CAPPS二次开发三大阶段。
1．企业需求分析与签定合同
对企业的工艺设计现状及CAPP的应用需求进行分析，确定CAPP实施目标，收集相关工艺资料，并签定CAPP应用开发合同。
2．CAPPS用户化
CAPPS用户化就是针对企业实际情况，进行基本的客户化定制，建立最基本的企业专用交互式CAPP系统。CAPPS用户化的内容与步骤如下：
1）企业工艺分析与信息建模
CAPP用户化首先要对企业的产品工艺进行较为全面的分析，在此基础上，建立面向产品的CAPP信息模型
2）CAPPS应用系统初步建立
CAPPS应用系统初步建立的主要内容包括CAPP知识库的创建、CAPP对象信息模型的入库、CAPP数据库的创建、工艺卡片格式的定制、系统初步调试等。
3）CAPPS应用系统初步应用
CAPPS应用系统初步应用的主要内容包括系统安装、应用培训、试运行、完善等。
通过CAPPS的用户化，企业可以初步实现CAPP计算机化和信息化。在此基础上，可以进行二次开发，深化CAPP的应用。
3．CAPPS二次开发
1）企业专用知识库的建立
针对特定企业的生产环境、生产对象和工艺设计经验和习惯，建立企业专用知识库，从而提高工艺人员的工作效率，提高工艺设计的一致性和质量。
2）专用功能模块的开发
针对用户应用中提出的需求，开发专用的功能模块，进一步提高CAPP的应用效率。
3）集成接口程序的开发
开发与CAD、MRPII、PDM等系统的集成接口程序，实现CIMS及产品设计、工艺设计、生产计划调度的全过程集成。形成企业计算机应用的整体效益