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(jī)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(jī)電學(xué)院，杭州 311112）

0 引言

CAPP（Computer Aided Process Planning,計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)）的作用是利用計(jì)算機(jī)來進(jìn)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)自動(dòng)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(shí)現(xiàn)的一個(gè)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(shì)，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(gè)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(shí)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(duì)新產(chǎn)品進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，在隨后的生產(chǎn)中，對(duì)工藝進(jìn)行不斷的優(yōu)化改進(jìn)。這類企業(yè)主要以設(shè)備裝備類為主。

另外一個(gè)方向是智能化工藝設(shè)計(jì)，這類工藝做法針對(duì)專業(yè)固定類型零件，根據(jù)產(chǎn)品自動(dòng)生成工藝，相對(duì)來講只能針對(duì)簡單的零部件，需要針對(duì)產(chǎn)品完全定制開發(fā)。

第三個(gè)方向是與管理相結(jié)合，甚至達(dá)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(gè)方向走，這即是生產(chǎn)管理的需要，也是自動(dòng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的全面信息化的需要。目前最先進(jìn)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(yùn)用情況

在制造業(yè)方面，我國已經(jīng)成為一個(gè)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(dá)到強(qiáng)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(qiáng)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(jìn)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(píng)估，前期成本預(yù)測，工藝改進(jìn)，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(shí)間。但一旦改制成功，由于其堅(jiān)實(shí)生產(chǎn)工藝及管理經(jīng)驗(yàn)，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(jì)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(duì)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(duì)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(shí)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(jī)床集團(tuán)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(dá)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(shí)改進(jìn)，將嚴(yán)重制約企業(yè)的發(fā)展和規(guī)?；?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(gè)人經(jīng)驗(yàn)有限、設(shè)計(jì)水平不同，設(shè)計(jì)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(jì)經(jīng)驗(yàn)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(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和水平。工藝文件的合理性?？刹僮餍砸约熬幹茣r(shí)間的長短主要取決于工藝人員的經(jīng)驗(yàn)和熟練程度。

5）難以實(shí)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(yàn)和知識(shí)集中起來加以充分利用。

3 工藝標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)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(kuò)展的設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)信息的共享。

1）工藝圖表是CAD和CAPP的結(jié)合體，能同時(shí)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(tái)

2）以“知識(shí)重用和再用的新思維”為指導(dǎo)方向，提供了多種方便實(shí)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(jī)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(jì)周期，對(duì)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)、改型產(chǎn)品和變更設(shè)計(jì)能快速做出響應(yīng)；工藝人員的經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌虻玫匠浞值姆e累和繼承，勞動(dòng)強(qiáng)度大大減輕；而且還可以加強(qiáng)工藝標(biāo)準(zhǔn)化，減小編制工藝文件的工作量和產(chǎn)生錯(cuò)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(dòng)態(tài)工藝數(shù)據(jù)并生成各種產(chǎn)品明細(xì)表和管理用工藝的表格。

6）工藝知識(shí)庫的運(yùn)用，大大提高了設(shè)計(jì)速度，也方便了老工程師設(shè)計(jì)工藝的進(jìn)度，同時(shí)很好的繼承了設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，達(dá)到了經(jīng)驗(yàn)共享和集成的目的。

7）工藝圖表可以跟word，excel進(jìn)行兼容，很容易的進(jìn)行整個(gè)表格的復(fù)制，提高了設(shè)計(jì)速度。

8）基于“知識(shí)重用和再用的新思維”： CAXA工藝匯總表以電子化的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，可以方便地進(jìn)行各種工藝匯總，自動(dòng)生成各種企業(yè)管理所需要的明細(xì)表和匯總統(tǒng)計(jì)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(dòng)地匯總產(chǎn)生用戶需要的各種工時(shí)定額匯總明細(xì)、材料消耗匯總明細(xì)，工具工裝匯總明細(xì)，外購?fù)鈪f(xié)件明細(xì)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(jì)周期，對(duì)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)、改型產(chǎn)品和變更設(shè)計(jì)能快速做出響應(yīng)；工藝人員的經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌虻玫匠浞值姆e累和繼承，勞動(dòng)強(qiáng)度大大減輕；而且還可以加強(qiáng)工藝標(biāo)準(zhǔn)化，減小編制工藝文件的工作量和產(chǎn)生錯(cuò)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(xiàng)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(gè)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(jì)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(jìn)行優(yōu)化和提升。

1）工藝標(biāo)準(zhǔn)化管理使設(shè)計(jì)更合理

在技術(shù)部門的統(tǒng)一管理平臺(tái)上，標(biāo)準(zhǔn)化的工藝資料是可以被設(shè)計(jì)人員查找和參考，設(shè)計(jì)人員可以隨時(shí)查找需要設(shè)計(jì)的類似產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)制造工藝，使設(shè)計(jì)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(yàn)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(dòng)相對(duì)頻繁，也能保障工藝經(jīng)驗(yàn)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(jìn)行操作，制造工藝的穩(wěn)定性便會(huì)得到保障，產(chǎn)品品質(zhì)也會(huì)進(jìn)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(huì)大量減少，降低售后服務(wù)的難度。

4）有利于加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作

工藝標(biāo)準(zhǔn)化在實(shí)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(qiáng)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(duì)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(jìn)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(jí)的主要障礙。

6）相關(guān)數(shù)據(jù)報(bào)表的快速統(tǒng)計(jì)

目前，企業(yè)的生產(chǎn)成本統(tǒng)計(jì)都依賴于實(shí)際上的各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。財(cái)務(wù)部門只能統(tǒng)計(jì)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(shí)際的開支進(jìn)行計(jì)算，而實(shí)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(duì)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(jì)出單件產(chǎn)品的實(shí)際成本，更不能預(yù)測即將批量生產(chǎn)的單個(gè)產(chǎn)品的成本價(jià)格。這對(duì)產(chǎn)品市場定價(jià)，給客戶報(bào)價(jià)增加了不確定性，如果定價(jià)過高，客戶不接受就會(huì)失去訂單，定價(jià)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(dòng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)報(bào)表的功能，可以實(shí)現(xiàn)許多數(shù)據(jù)報(bào)表的快速統(tǒng)計(jì)，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(shí)比較強(qiáng)，貫穿機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)的四大方面--刀具、機(jī)床、夾具和機(jī)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(jì)要求工藝人員具有非常豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)、熟悉企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)作及其資源分布狀況。在現(xiàn)有的教學(xué)中主要講述了計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)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(duì)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(shí)踐，提出了案例教學(xué)、實(shí)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(shí)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(jì)算機(jī)在機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)的基本理論和基本技術(shù)。掌握計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)的原理和方法，具有使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初步能力，為開闊學(xué)生的視野解決機(jī)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(xiàng)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(rèn)識(shí)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(shí)踐環(huán)境中，完成計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)。并理論與實(shí)踐相結(jié)合。通過理論學(xué)習(xí)和實(shí)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(yùn)用于實(shí)踐中去。

教學(xué)中的改進(jìn)：

1）引進(jìn)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(shí)庫以及部分企業(yè)應(yīng)用案例，使學(xué)生對(duì)工藝卡片和工藝BOM表很快掌握。

2）網(wǎng)絡(luò)、多媒體資源、實(shí)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(jìn)行演示，也很難向?qū)W生講清楚時(shí)，可采用多媒體教學(xué)手段，制作集圖像、文字、動(dòng)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(jìn)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(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，就能使學(xué)生變消極接受知識(shí)為積極吸收知識(shí)。

4）項(xiàng)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(shí)、深刻地理解和掌握所學(xué)的理論知識(shí)，并學(xué)會(huì)融會(huì)貫通、舉一反三的學(xué)習(xí)方法。

5）進(jìn)一步建立數(shù)字化實(shí)訓(xùn)工廠，實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目按照企業(yè)項(xiàng)目管理模式組織，學(xué)生按照真實(shí)的角色進(jìn)行協(xié)同工作。實(shí)訓(xùn)流程按照企業(yè)面向產(chǎn)品的訂單、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、數(shù)控編程及仿真、生產(chǎn)派工、檢驗(yàn)、進(jìn)度跟蹤、工時(shí)核算等整個(gè)產(chǎn)品制造過程的模擬與組織。讓學(xué)生真正了解整個(gè)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(shí)生產(chǎn)場景中。

[1]居志蘭, 龔曉燕, 花國然. CAPP-計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2008.

[4]陳樺, 何明格. 計(jì)算機(jī)支持協(xié)同工作的CAPP系統(tǒng)的研究[J]. 制造技術(shù)與機(jī)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(tái)如何建設(shè)和意義，并且如何運(yùn)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?yàn)镃AD/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