章正偉

（浙江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機電學(xué)院，杭州 311112）

CAPP標(biāo)準(zhǔn)化管理與教學(xué)應(yīng)用探討

章正偉

（浙江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機電學(xué)院，杭州 311112）

0 引言

CAPP（Computer Aided Process Planning,計算機輔助工藝過程設(shè)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(nèi)容等工藝文件的過程。

工藝軟件是工藝實現(xiàn)的一個主要工具，可以從工藝軟件的發(fā)展方向上來了解發(fā)展趨勢，由于目標(biāo)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(yè)產(chǎn)品的多樣性為應(yīng)用目標(biāo)，在開始應(yīng)用時需要大量的定制開發(fā)工作，企業(yè)一旦開發(fā)了新的產(chǎn)品，就需要對新產(chǎn)品進行工藝設(shè)計，在隨后的生產(chǎn)中，對工藝進行不斷的優(yōu)化改進。這類企業(yè)主要以設(shè)備裝備類為主。

另外一個方向是智能化工藝設(shè)計，這類工藝做法針對專業(yè)固定類型零件，根據(jù)產(chǎn)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(chǎn)品完全定制開發(fā)。

第三個方向是與管理相結(jié)合，甚至達到完全控制生產(chǎn)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(chǎn)管理的需要，也是自動統(tǒng)計數(shù)據(jù)，實現(xiàn)從設(shè)計到生產(chǎn)的全面信息化的需要。目前最先進的工藝管理系統(tǒng)是以生產(chǎn)管理系統(tǒng)為主體，結(jié)合數(shù)據(jù)庫，工藝定制模板，條形碼技術(shù)開發(fā)而成。

1 企業(yè)工藝的運用情況

在制造業(yè)方面，我國已經(jīng)成為一個大國，在家電等部分產(chǎn)品上，無論產(chǎn)品質(zhì)量還是產(chǎn)能在全球范圍內(nèi)都已經(jīng)達到強國的標(biāo)準(zhǔn)，海爾的防電墻技術(shù)，科龍領(lǐng)先的節(jié)能技術(shù)都是家電業(yè)在技術(shù)上突破的標(biāo)志，但從制造業(yè)總體上看，我國還不是制造業(yè)強國，中國制造業(yè)存在最基礎(chǔ)的三大缺陷：原材料、熱處理和生產(chǎn)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(nèi)制造業(yè)企業(yè)主要由國營、集體和民營三類企業(yè)構(gòu)成，由于轉(zhuǎn)制改造和大力引進外資，現(xiàn)在主要有國營股份制和民營企業(yè)還有外資構(gòu)成，國營企業(yè)從地域上主要分布于北方，這類企業(yè)源于蘇聯(lián)和新加坡的企業(yè)生產(chǎn)模式，在生產(chǎn)工藝上較為重視，一般的國營企業(yè)都有專門的工藝部門，主要工作是為生產(chǎn)做工藝性準(zhǔn)備，如生產(chǎn)工藝研究，可行性評估，前期成本預(yù)測，工藝改進，標(biāo)準(zhǔn)化，定型，工藝文件管理發(fā)放，生產(chǎn)指導(dǎo)等等，但由于其生產(chǎn)經(jīng)營目的性不明確，大鍋飯的慣性影響還可能持續(xù)一定的時間。但一旦改制成功，由于其堅實生產(chǎn)工藝及管理經(jīng)驗，其發(fā)展規(guī)模不可限量。

民營企業(yè)主要分布于南方，尤其浙江更是民企的樂園，浙江以制造業(yè)為主的全球經(jīng)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(yè)企業(yè)卻鳳毛麟角，浙江現(xiàn)代民營企業(yè)主要來源于鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)改制和私營企業(yè)的發(fā)展，由于對企業(yè)的短期經(jīng)營目標(biāo)較明確，領(lǐng)導(dǎo)層最關(guān)注的主要是營銷這一環(huán)節(jié)，而對生產(chǎn)工藝，技術(shù)等的投入并不是很關(guān)注，這也是許多浙江企業(yè)開始時利潤很高，但隨著外部需求的變化，生產(chǎn)成本的上升，營利開始下降，許多企業(yè)不得不轉(zhuǎn)產(chǎn)或倒閉。

從目前工藝軟件應(yīng)用分布的角度來看，華東地區(qū)采用工藝軟件的企業(yè)主要分布在山東，江蘇，上海。浙江的企業(yè)除了像杭州機床集團等少數(shù)企業(yè)外幾乎很少采用工藝軟件。當(dāng)企業(yè)的產(chǎn)能達到一定階段以后由于沒有工藝標(biāo)準(zhǔn)化管理而存在的問題一一暴露出來，如果不及時改進，將嚴(yán)重制約企業(yè)的發(fā)展和規(guī)模化效應(yīng)。

2 企業(yè)中工藝制作存在的弊端

1）不便于標(biāo)準(zhǔn)化，一致性差。由于個人經(jīng)驗有限、設(shè)計水平不同，設(shè)計出來的工藝文件差，質(zhì)量不穩(wěn)定，難以優(yōu)化、不便于標(biāo)準(zhǔn)化。

2）工藝設(shè)計經(jīng)驗的繼承性亦較困難。

3）效率低下，不能快速反應(yīng)產(chǎn)品的變化。

4）過于依賴工藝設(shè)計人員的經(jīng)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(jīng)驗和熟練程度。

5）難以實現(xiàn)信息共享和集成。所產(chǎn)生的工藝數(shù)據(jù)無法與其他部門共享和集成。

6）不便于將工藝專家的經(jīng)驗和知識集中起來加以充分利用。

3 工藝標(biāo)準(zhǔn)化平臺建設(shè)

CAXA工藝圖標(biāo)充分考慮到企業(yè)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(shè)計和數(shù)據(jù)接口，與其他產(chǎn)品緊密集成，在企業(yè)信息化建設(shè)中緊密的連接其他環(huán)節(jié)，承上啟下，實現(xiàn)信息的共享。

1）工藝圖表是CAD和CAPP的結(jié)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(biāo)準(zhǔn)化解決平臺

2）以“知識重用和再用的新思維”為指導(dǎo)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(shù)據(jù)，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(xí)慣。

3）CAXA工藝圖表適合于制造業(yè)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(zhì)量跟蹤卡、施工記錄票等等。利用它提供的大量標(biāo)準(zhǔn)模板，可以直接生成工藝卡片，用戶也可以根據(jù)需要定制自己的工藝卡片和工藝規(guī)程。

4）CAXA工藝解決方案系統(tǒng)能大大縮短工藝設(shè)計周期，對新產(chǎn)品設(shè)計、改型產(chǎn)品和變更設(shè)計能快速做出響應(yīng)；工藝人員的經(jīng)驗?zāi)軌虻玫匠浞值姆e累和繼承，勞動強度大大減輕；而且還可以加強工藝標(biāo)準(zhǔn)化，減小編制工藝文件的工作量和產(chǎn)生錯誤的可能性，并為建立集成的數(shù)字化制造系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。

5）工藝圖表能兼容匯總表利用匯總表提取動態(tài)工藝數(shù)據(jù)并生成各種產(chǎn)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(shè)計速度，也方便了老工程師設(shè)計工藝的進度，同時很好的繼承了設(shè)計經(jīng)驗，達到了經(jīng)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(fù)制，提高了設(shè)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(shè)計數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，可以方便地進行各種工藝匯總，自動生成各種企業(yè)管理所需要的明細表和匯總統(tǒng)計表等。

9）適用于廣泛應(yīng)用領(lǐng)域的新工具：CAXA工 藝 匯總表可以自動地匯總產(chǎn)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?fù)鈪f(xié)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(tǒng)能大大縮短工藝設(shè)計周期，對新產(chǎn)品設(shè)計、改型產(chǎn)品和變更設(shè)計能快速做出響應(yīng)；工藝人員的經(jīng)驗?zāi)軌虻玫匠浞值姆e累和繼承，勞動強度大大減輕；而且還可以加強工藝標(biāo)準(zhǔn)化，減小編制工藝文件的工作量和產(chǎn)生錯誤的可能性，并為建立集成的數(shù)字化制造系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。

11）開放的數(shù)據(jù)庫定義模式能很方便的定義公司所需要的各項數(shù)據(jù)格式。

4 工藝標(biāo)準(zhǔn)化管理應(yīng)用的意義

工藝標(biāo)準(zhǔn)化管理并不能解決企業(yè)目前存在的所有問題，企業(yè)組織結(jié)構(gòu)的重建與優(yōu)化更多的是整個企業(yè)管理的改革方向；產(chǎn)品成本的降低也依賴于供應(yīng)鏈成本，固定資產(chǎn)投資成本等各方面的因素；產(chǎn)品質(zhì)量的提升也需要從設(shè)計優(yōu)化，原材料，設(shè)備精度，人員培訓(xùn)等各方面去考慮。但作為工藝本身的目標(biāo)，它可以從如下六方面進行優(yōu)化和提升。

1）工藝標(biāo)準(zhǔn)化管理使設(shè)計更合理

在技術(shù)部門的統(tǒng)一管理平臺上，標(biāo)準(zhǔn)化的工藝資料是可以被設(shè)計人員查找和參考，設(shè)計人員可以隨時查找需要設(shè)計的類似產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)制造工藝，使設(shè)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(xiàn)問題的幾率。

2）建立規(guī)范性，繼承性，穩(wěn)定性的工藝保障體系

工藝標(biāo)準(zhǔn)化管理首先是把企業(yè)前期積累的工藝經(jīng)驗標(biāo)準(zhǔn)化，規(guī)范化，并建立標(biāo)準(zhǔn)的工藝數(shù)據(jù)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(biāo)準(zhǔn)化培訓(xùn)，即使操作人員及工藝人員流動相對頻繁，也能保障工藝經(jīng)驗的繼承性，保障生產(chǎn)制造工藝的穩(wěn)定性。

3）工藝標(biāo)準(zhǔn)化提升產(chǎn)品品質(zhì)

如果車間操作人員都按照標(biāo)準(zhǔn)工藝進行操作，制造工藝的穩(wěn)定性便會得到保障，產(chǎn)品品質(zhì)也會進一步得到提升。在產(chǎn)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(wù)的難度。

4）有利于加強團隊協(xié)作

工藝標(biāo)準(zhǔn)化在實施和優(yōu)化過程中，需要各部門通力合作，有助于培養(yǎng)各部門之間的協(xié)作關(guān)系，加強部門之間的溝通和聯(lián)系。

5）提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本

工藝標(biāo)準(zhǔn)化通過對生產(chǎn)資源的規(guī)范性使用來提升生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)和管理成本，目前企業(yè)進行ISO/QS/TS等的標(biāo)準(zhǔn)化工作同樣也是通過標(biāo)準(zhǔn)化來降低生產(chǎn)和管理成本，解決制約企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模升級的主要障礙。

6）相關(guān)數(shù)據(jù)報表的快速統(tǒng)計

目前，企業(yè)的生產(chǎn)成本統(tǒng)計都依賴于實際上的各種統(tǒng)計數(shù)據(jù)。財務(wù)部門只能統(tǒng)計出按部門的開支情況和總的開支情況。企業(yè)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(shù)，無法真正反映當(dāng)前企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營能力和贏利水平，更不能預(yù)測贏利水平走向，對改善企業(yè)經(jīng)營的薄弱環(huán)節(jié)也不具備指導(dǎo)作用。

各部門的數(shù)據(jù)匯總工作量較大，但按照目前的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)無法統(tǒng)計出單件產(chǎn)品的實際成本，更不能預(yù)測即將批量生產(chǎn)的單個產(chǎn)品的成本價格。這對產(chǎn)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(yè)的利潤得不到保障。

工藝標(biāo)準(zhǔn)化可以建立絕大部分生產(chǎn)成本數(shù)據(jù)庫，配合自動統(tǒng)計數(shù)據(jù)報表的功能，可以實現(xiàn)許多數(shù)據(jù)報表的快速統(tǒng)計，因此，工藝標(biāo)準(zhǔn)化管理也是企業(yè)建立快速精確的成本核算的關(guān)鍵。

5 CAPP在教學(xué)中應(yīng)用探討

基于CAPP在企業(yè)中的重要位置，CAPP在高職教學(xué)中已經(jīng)成為一門新興的專業(yè)技術(shù)主干課程。

CAPP需要的基礎(chǔ)知識比較強，貫穿機械制造技術(shù)基礎(chǔ)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(shè)計要求工藝人員具有非常豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗、熟悉企業(yè)的生產(chǎn)運作及其資源分布狀況。在現(xiàn)有的教學(xué)中主要講述了計算機輔助工藝設(shè)計的基本方法體系，以及軟件的使用方法，學(xué)生存在難懂難學(xué)的情況，針對上述問題，需在CAPP課程的教學(xué)改革與創(chuàng)新方面做出一些有益的探索和實踐，提出了案例教學(xué)、實踐教學(xué)等既有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、又有利于提高學(xué)生實踐能力的教學(xué)方式。

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

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

教學(xué)中的改進：

1）引進了專業(yè)CAPP系統(tǒng)（CAXA工藝圖表及CAXA工藝匯總表），CAXA工藝解決方案有標(biāo)準(zhǔn)的工藝卡片，提供專業(yè)的知識庫以及部分企業(yè)應(yīng)用案例，使學(xué)生對工藝卡片和工藝BOM表很快掌握。

2）網(wǎng)絡(luò)、多媒體資源、實踐基地等學(xué)習(xí)環(huán)境支撐。三維、二維產(chǎn)品CAD/CAE/CAM及編制的數(shù)控編程等內(nèi)容無法在黑板上進行演示，也很難向?qū)W生講清楚時，可采用多媒體教學(xué)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(xué)內(nèi)容進行圖文并茂地分析和講解，可望能取得很好的教學(xué)效果。

3）企業(yè)工藝與教學(xué)相結(jié)合，在教學(xué)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(yè))，就能明顯提高課程的吸引力，加上精心組織的實訓(xùn)環(huán)節(jié)，就能使學(xué)生變消極接受知識為積極吸收知識。

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

5）進一步建立數(shù)字化實訓(xùn)工廠，實訓(xùn)項目按照企業(yè)項目管理模式組織，學(xué)生按照真實的角色進行協(xié)同工作。實訓(xùn)流程按照企業(yè)面向產(chǎn)品的訂單、產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、數(shù)控編程及仿真、生產(chǎn)派工、檢驗、進度跟蹤、工時核算等整個產(chǎn)品制造過程的模擬與組織。讓學(xué)生真正了解整個工藝在企業(yè)中的位置和應(yīng)用狀況。盡快融入到企業(yè)的真實生產(chǎn)場景中。

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

[2]北京數(shù)碼大方科技有限公司. CAXA工藝圖標(biāo)2009用戶指南.

[3]趙良才. 計算機輔助工藝設(shè)計[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2008.

[4]陳樺, 何明格. 計算機支持協(xié)同工作的CAPP系統(tǒng)的研究[J]. 制造技術(shù)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(yè)企業(yè)的應(yīng)用與標(biāo)準(zhǔn)化管理現(xiàn)狀和企業(yè)中工藝制作存在的弊端，作者提出了工藝標(biāo)準(zhǔn)化平臺如何建設(shè)和意義，并且如何運用到教學(xué)中展開了探討。

CAPP；標(biāo)準(zhǔn)化管理；CAXA；教學(xué)應(yīng)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