CAPP標準化管理與教學應用探討

章正偉

（浙江交通職業技術學院 機電學院，杭州 311112）

CAPP標準化管理與教學應用探討

章正偉

（浙江交通職業技術學院 機電學院，杭州 311112）

0 引言

CAPP（Computer Aided Process Planning,計算機輔助工藝過程設計）的作用是利用計算機來進行零件加工工藝過程的制訂，把毛坯加工成工程圖紙上所要求的零件。它是通過向計算機輸入被加工零件的幾何信息（形狀、尺寸等）和工藝信息（材料、熱處理、批量等），由計算機自動輸出零件的工藝路線和工序內容等工藝文件的過程。

工藝軟件是工藝實現的一個主要工具，可以從工藝軟件的發展方向上來了解發展趨勢，由于目標客戶的不同，目前工藝軟件的走向開始分化，一個方向是通用化，這類軟件主要以企業產品的多樣性為應用目標，在開始應用時需要大量的定制開發工作，企業一旦開發了新的產品，就需要對新產品進行工藝設計，在隨后的生產中，對工藝進行不斷的優化改進。這類企業主要以設備裝備類為主。

另外一個方向是智能化工藝設計，這類工藝做法針對專業固定類型零件，根據產品自動生成工藝，相對來講只能針對簡單的零部件，需要針對產品完全定制開發。

第三個方向是與管理相結合，甚至達到完全控制生產的目的，前面兩種類型的工藝軟件都在逐步往這個方向走，這即是生產管理的需要，也是自動統計數據，實現從設計到生產的全面信息化的需要。目前最先進的工藝管理系統是以生產管理系統為主體，結合數據庫，工藝定制模板，條形碼技術開發而成。

1 企業工藝的運用情況

在制造業方面，我國已經成為一個大國，在家電等部分產品上，無論產品質量還是產能在全球范圍內都已經達到強國的標準，海爾的防電墻技術，科龍領先的節能技術都是家電業在技術上突破的標志，但從制造業總體上看，我國還不是制造業強國，中國制造業存在最基礎的三大缺陷：原材料、熱處理和生產制造工藝。其中原材料和熱處理本身的問題也是由于沒有完善的工藝。

90年代中期以前，國內制造業企業主要由國營、集體和民營三類企業構成，由于轉制改造和大力引進外資，現在主要有國營股份制和民營企業還有外資構成，國營企業從地域上主要分布于北方，這類企業源于蘇聯和新加坡的企業生產模式，在生產工藝上較為重視，一般的國營企業都有專門的工藝部門，主要工作是為生產做工藝性準備，如生產工藝研究，可行性評估，前期成本預測，工藝改進，標準化，定型，工藝文件管理發放，生產指導等等，但由于其生產經營目的性不明確，大鍋飯的慣性影響還可能持續一定的時間。但一旦改制成功，由于其堅實生產工藝及管理經驗，其發展規模不可限量。

民營企業主要分布于南方，尤其浙江更是民企的樂園，浙江以制造業為主的全球經濟競爭力排在全球前20左右。但相比于江蘇山東等省，大型制造業企業卻鳳毛麟角，浙江現代民營企業主要來源于鄉鎮企業改制和私營企業的發展，由于對企業的短期經營目標較明確，領導層最關注的主要是營銷這一環節，而對生產工藝，技術等的投入并不是很關注，這也是許多浙江企業開始時利潤很高，但隨著外部需求的變化，生產成本的上升，營利開始下降，許多企業不得不轉產或倒閉。

從目前工藝軟件應用分布的角度來看，華東地區采用工藝軟件的企業主要分布在山東，江蘇，上海。浙江的企業除了像杭州機床集團等少數企業外幾乎很少采用工藝軟件。當企業的產能達到一定階段以后由于沒有工藝標準化管理而存在的問題一一暴露出來，如果不及時改進，將嚴重制約企業的發展和規模化效應。

2 企業中工藝制作存在的弊端

1）不便于標準化，一致性差。由于個人經驗有限、設計水平不同，設計出來的工藝文件差，質量不穩定，難以優化、不便于標準化。

2）工藝設計經驗的繼承性亦較困難。

3）效率低下，不能快速反應產品的變化。

4）過于依賴工藝設計人員的經驗和水平。工藝文件的合理性。可操作性以及編制時間的長短主要取決于工藝人員的經驗和熟練程度。

5）難以實現信息共享和集成。所產生的工藝數據無法與其他部門共享和集成。

6）不便于將工藝專家的經驗和知識集中起來加以充分利用。

3 工藝標準化平臺建設

CAXA工藝圖標充分考慮到企業信息化集成的重要性，不但可以高效靈活的編制工藝文件、快速匯總各種BOM信息，而且還留有充分的可擴展的設計和數據接口，與其他產品緊密集成，在企業信息化建設中緊密的連接其他環節，承上啟下，實現信息的共享。

1）工藝圖表是CAD和CAPP的結合體，能同時很好的處理文字信息和圖形信息。

圖1 CAXA工藝標準化解決平臺

2）以“知識重用和再用的新思維”為指導方向，提供了多種方便實用的快速填寫和繪圖手段，可以兼容多種CAD數據，真正做到"所見即所得"的操作方式，符合工藝人員的工作思維和操作習慣。

3）CAXA工藝圖表適合于制造業中所有需要工藝卡片的場合：如機械加工工藝、冷沖壓工藝、熱處理工藝、鍛造工藝、壓力鑄造工藝、表面處理工藝、電器裝配工藝、以及質量跟蹤卡、施工記錄票等等。利用它提供的大量標準模板，可以直接生成工藝卡片，用戶也可以根據需要定制自己的工藝卡片和工藝規程。

4）CAXA工藝解決方案系統能大大縮短工藝設計周期，對新產品設計、改型產品和變更設計能快速做出響應；工藝人員的經驗能夠得到充分的積累和繼承，勞動強度大大減輕；而且還可以加強工藝標準化，減小編制工藝文件的工作量和產生錯誤的可能性，并為建立集成的數字化制造系統打下基礎。

5）工藝圖表能兼容匯總表利用匯總表提取動態工藝數據并生成各種產品明細表和管理用工藝的表格。

6）工藝知識庫的運用，大大提高了設計速度，也方便了老工程師設計工藝的進度，同時很好的繼承了設計經驗，達到了經驗共享和集成的目的。

7）工藝圖表可以跟word，excel進行兼容，很容易的進行整個表格的復制，提高了設計速度。

8）基于“知識重用和再用的新思維”： CAXA工藝匯總表以電子化的設計數據和工藝數據為基礎，可以方便地進行各種工藝匯總，自動生成各種企業管理所需要的明細表和匯總統計表等。

9）適用于廣泛應用領域的新工具：CAXA工 藝 匯總表可以自動地匯總產生用戶需要的各種工時定額匯總明細、材料消耗匯總明細，工具工裝匯總明細，外購外協件明細等。

10）致力于解決問題的新方案：CAXA工藝解決方案系統能大大縮短工藝設計周期，對新產品設計、改型產品和變更設計能快速做出響應；工藝人員的經驗能夠得到充分的積累和繼承，勞動強度大大減輕；而且還可以加強工藝標準化，減小編制工藝文件的工作量和產生錯誤的可能性，并為建立集成的數字化制造系統打下基礎。

11）開放的數據庫定義模式能很方便的定義公司所需要的各項數據格式。

4 工藝標準化管理應用的意義

工藝標準化管理并不能解決企業目前存在的所有問題，企業組織結構的重建與優化更多的是整個企業管理的改革方向；產品成本的降低也依賴于供應鏈成本，固定資產投資成本等各方面的因素；產品質量的提升也需要從設計優化，原材料，設備精度，人員培訓等各方面去考慮。但作為工藝本身的目標，它可以從如下六方面進行優化和提升。

1）工藝標準化管理使設計更合理

在技術部門的統一管理平臺上，標準化的工藝資料是可以被設計人員查找和參考，設計人員可以隨時查找需要設計的類似產品的標準制造工藝，使設計從開始就可以考慮制造工藝的合理性，降低制造過程中出現問題的幾率。

2）建立規范性，繼承性，穩定性的工藝保障體系

工藝標準化管理首先是把企業前期積累的工藝經驗標準化，規范化，并建立標準的工藝數據庫和工藝文件，便于新員工，包括車間操作人員和工藝人員的標準化培訓，即使操作人員及工藝人員流動相對頻繁，也能保障工藝經驗的繼承性，保障生產制造工藝的穩定性。

3）工藝標準化提升產品品質

如果車間操作人員都按照標準工藝進行操作，制造工藝的穩定性便會得到保障，產品品質也會進一步得到提升。在產品制造完成后，包括客戶使用過程中的問題也會大量減少，降低售后服務的難度。

4）有利于加強團隊協作

工藝標準化在實施和優化過程中，需要各部門通力合作，有助于培養各部門之間的協作關系，加強部門之間的溝通和聯系。

5）提高生產效率，降低生產成本

工藝標準化通過對生產資源的規范性使用來提升生產效率，降低生產和管理成本，目前企業進行ISO/QS/TS等的標準化工作同樣也是通過標準化來降低生產和管理成本，解決制約企業生產規模升級的主要障礙。

6）相關數據報表的快速統計

目前，企業的生產成本統計都依賴于實際上的各種統計數據。財務部門只能統計出按部門的開支情況和總的開支情況。企業的利潤都只能按照實際的開支進行計算，而實際的開支具有提前性，滯后性，模糊性等各種不確定因數，無法真正反映當前企業的生產經營能力和贏利水平，更不能預測贏利水平走向，對改善企業經營的薄弱環節也不具備指導作用。

各部門的數據匯總工作量較大，但按照目前的基礎數據無法統計出單件產品的實際成本，更不能預測即將批量生產的單個產品的成本價格。這對產品市場定價，給客戶報價增加了不確定性，如果定價過高，客戶不接受就會失去訂單，定價過低，企業的利潤得不到保障。

工藝標準化可以建立絕大部分生產成本數據庫，配合自動統計數據報表的功能，可以實現許多數據報表的快速統計，因此，工藝標準化管理也是企業建立快速精確的成本核算的關鍵。

5 CAPP在教學中應用探討

基于CAPP在企業中的重要位置，CAPP在高職教學中已經成為一門新興的專業技術主干課程。

CAPP需要的基礎知識比較強，貫穿機械制造技術基礎的四大方面--刀具、機床、夾具和機械加工工藝，甚至需要熟悉每道工序的加工過程，工藝設計要求工藝人員具有非常豐富的生產經驗、熟悉企業的生產運作及其資源分布狀況。在現有的教學中主要講述了計算機輔助工藝設計的基本方法體系，以及軟件的使用方法，學生存在難懂難學的情況，針對上述問題，需在CAPP課程的教學改革與創新方面做出一些有益的探索和實踐，提出了案例教學、實踐教學等既有利于激發學生學習興趣、又有利于提高學生實踐能力的教學方式。

CAPP課程的主要任務是使學生了解計算機在機械加工工藝設計方面的應用概況，熟悉CAPP系統的體系結構，掌握CAPP的基本技術，掌握計算機輔助工藝設計的基本理論和基本技術。掌握計算機輔助工藝設計的原理和方法，具有使用計算機進行系統設計的初步能力，為開闊學生的視野解決機械制造中的問題打下初步基礎。并初步具備開發CAPP應用軟件的能力。為從事CAD/CAM/CAPP、PLM、FMS、CIMS等技術工作打下基礎。

基于上述問題，我們提出了CAPP項目式教學，突出工學結合和能力培養。使學生充分認識和理解CAPP系統，并初步掌握具體的操作流程和操作方法，在模擬的實踐環境中，完成計算機輔助工藝設計。并理論與實踐相結合。通過理論學習和實踐模擬操作，幫助學生根據具體情況，選擇目前國內使用最廣泛的CAPP系統，并成功地運用于實踐中去。

教學中的改進：

1）引進了專業CAPP系統（CAXA工藝圖表及CAXA工藝匯總表），CAXA工藝解決方案有標準的工藝卡片，提供專業的知識庫以及部分企業應用案例，使學生對工藝卡片和工藝BOM表很快掌握。

2）網絡、多媒體資源、實踐基地等學習環境支撐。三維、二維產品CAD/CAE/CAM及編制的數控編程等內容無法在黑板上進行演示，也很難向學生講清楚時，可采用多媒體教學手段，制作集圖像、文字、動畫視頻等形式于一體的CAI課件，通過屏幕演示，將教學內容進行圖文并茂地分析和講解，可望能取得很好的教學效果。

3）企業工藝與教學相結合，在教學過程中穿插一些典型的工程案例(這些案例可來源于科研、也可以來源于企業)，就能明顯提高課程的吸引力，加上精心組織的實訓環節，就能使學生變消極接受知識為積極吸收知識。

4）項目式教學，選擇典型的加工工藝教學，通過課堂討論教學法，使學生更加扎實、深刻地理解和掌握所學的理論知識，并學會融會貫通、舉一反三的學習方法。

5）進一步建立數字化實訓工廠，實訓項目按照企業項目管理模式組織，學生按照真實的角色進行協同工作。實訓流程按照企業面向產品的訂單、產品設計、工藝設計、數控編程及仿真、生產派工、檢驗、進度跟蹤、工時核算等整個產品制造過程的模擬與組織。讓學生真正了解整個工藝在企業中的位置和應用狀況。盡快融入到企業的真實生產場景中。

[1]居志蘭, 龔曉燕, 花國然. CAPP-計算機輔助工藝設計課程教學改革探討.

[2]北京數碼大方科技有限公司. CAXA工藝圖標2009用戶指南.

[3]趙良才. 計算機輔助工藝設計[M]. 北京: 機械工業出版社, 2008.

[4]陳樺, 何明格. 計算機支持協同工作的CAPP系統的研究[J]. 制造技術與機床, 2007(8): 123.

CAPP application of standardized management and teaching

ZHANG Zheng-wei

本文分析了CAPP在制造業企業的應用與標準化管理現狀和企業中工藝制作存在的弊端，作者提出了工藝標準化平臺如何建設和意義，并且如何運用到教學中展開了探討。

CAPP；標準化管理；CAXA；教學應用

章正偉（1977－），男，浙江金華人，講師，研究方向為CAD/CAM/CAE/CAPP。

G424

A

1009-0134(2011)4(下)-0042-04

10.3969/j.issn.1009-0134.2011.4(下).13

2011-01-27