章正伟

（浙江交通职业技术学院 机电学院，杭州 311112）

CAPP标准化管理与教学应用探讨

章正伟

（浙江交通职业技术学院 机电学院，杭州 311112）

0 引言

CAPP（Computer Aided Process Planning,计算机辅助工艺过程设计）的作用是利用计算机来进行零件加工工艺过程的制订，把毛坯加工成工程图纸上所要求的零件。它是通过向计算机输入被加工零件的几何信息（形状、尺寸等）和工艺信息（材料、热处理、批量等），由计算机自动输出零件的工艺路线和工序内容等工艺文件的过程。

工艺软件是工艺实现的一个主要工具，可以从工艺软件的发展方向上来了解发展趋势，由于目标客户的不同，目前工艺软件的走向开始分化，一个方向是通用化，这类软件主要以企业产品的多样性为应用目标，在开始应用时需要大量的定制开发工作，企业一旦开发了新的产品，就需要对新产品进行工艺设计，在随后的生产中，对工艺进行不断的优化改进。这类企业主要以设备装备类为主。

另外一个方向是智能化工艺设计，这类工艺做法针对专业固定类型零件，根据产品自动生成工艺，相对来讲只能针对简单的零部件，需要针对产品完全定制开发。

第三个方向是与管理相结合，甚至达到完全控制生产的目的，前面两种类型的工艺软件都在逐步往这个方向走，这即是生产管理的需要，也是自动统计数据，实现从设计到生产的全面信息化的需要。目前最先进的工艺管理系统是以生产管理系统为主体，结合数据库，工艺定制模板，条形码技术开发而成。

1 企业工艺的运用情况

在制造业方面，我国已经成为一个大国，在家电等部分产品上，无论产品质量还是产能在全球范围内都已经达到强国的标准，海尔的防电墙技术，科龙领先的节能技术都是家电业在技术上突破的标志，但从制造业总体上看，我国还不是制造业强国，中国制造业存在最基础的三大缺陷：原材料、热处理和生产制造工艺。其中原材料和热处理本身的问题也是由于没有完善的工艺。

90年代中期以前，国内制造业企业主要由国营、集体和民营三类企业构成，由于转制改造和大力引进外资，现在主要有国营股份制和民营企业还有外资构成，国营企业从地域上主要分布于北方，这类企业源于苏联和新加坡的企业生产模式，在生产工艺上较为重视，一般的国营企业都有专门的工艺部门，主要工作是为生产做工艺性准备，如生产工艺研究，可行性评估，前期成本预测，工艺改进，标准化，定型，工艺文件管理发放，生产指导等等，但由于其生产经营目的性不明确，大锅饭的惯性影响还可能持续一定的时间。但一旦改制成功，由于其坚实生产工艺及管理经验，其发展规模不可限量。

民营企业主要分布于南方，尤其浙江更是民企的乐园，浙江以制造业为主的全球经济竞争力排在全球前20左右。但相比于江苏山东等省，大型制造业企业却凤毛麟角，浙江现代民营企业主要来源于乡镇企业改制和私营企业的发展，由于对企业的短期经营目标较明确，领导层最关注的主要是营销这一环节，而对生产工艺，技术等的投入并不是很关注，这也是许多浙江企业开始时利润很高，但随着外部需求的变化，生产成本的上升，营利开始下降，许多企业不得不转产或倒闭。

从目前工艺软件应用分布的角度来看，华东地区采用工艺软件的企业主要分布在山东，江苏，上海。浙江的企业除了像杭州机床集团等少数企业外几乎很少采用工艺软件。当企业的产能达到一定阶段以后由于没有工艺标准化管理而存在的问题一一暴露出来，如果不及时改进，将严重制约企业的发展和规模化效应。

2 企业中工艺制作存在的弊端

1）不便于标准化，一致性差。由于个人经验有限、设计水平不同，设计出来的工艺文件差，质量不稳定，难以优化、不便于标准化。

2）工艺设计经验的继承性亦较困难。

3）效率低下，不能快速反应产品的变化。

4）过于依赖工艺设计人员的经验和水平。工艺文件的合理性。可操作性以及编制时间的长短主要取决于工艺人员的经验和熟练程度。

5）难以实现信息共享和集成。所产生的工艺数据无法与其他部门共享和集成。

6）不便于将工艺专家的经验和知识集中起来加以充分利用。

3 工艺标准化平台建设

CAXA工艺图标充分考虑到企业信息化集成的重要性，不但可以高效灵活的编制工艺文件、快速汇总各种BOM信息，而且还留有充分的可扩展的设计和数据接口，与其他产品紧密集成，在企业信息化建设中紧密的连接其他环节，承上启下，实现信息的共享。

1）工艺图表是CAD和CAPP的结合体，能同时很好的处理文字信息和图形信息。

图1 CAXA工艺标准化解决平台

2）以“知识重用和再用的新思维”为指导方向，提供了多种方便实用的快速填写和绘图手段，可以兼容多种CAD数据，真正做到"所见即所得"的操作方式，符合工艺人员的工作思维和操作习惯。

3）CAXA工艺图表适合于制造业中所有需要工艺卡片的场合：如机械加工工艺、冷冲压工艺、热处理工艺、锻造工艺、压力铸造工艺、表面处理工艺、电器装配工艺、以及质量跟踪卡、施工记录票等等。利用它提供的大量标准模板，可以直接生成工艺卡片，用户也可以根据需要定制自己的工艺卡片和工艺规程。

4）CAXA工艺解决方案系统能大大缩短工艺设计周期，对新产品设计、改型产品和变更设计能快速做出响应；工艺人员的经验能够得到充分的积累和继承，劳动强度大大减轻；而且还可以加强工艺标准化，减小编制工艺文件的工作量和产生错误的可能性，并为建立集成的数字化制造系统打下基础。

5）工艺图表能兼容汇总表利用汇总表提取动态工艺数据并生成各种产品明细表和管理用工艺的表格。

6）工艺知识库的运用，大大提高了设计速度，也方便了老工程师设计工艺的进度，同时很好的继承了设计经验，达到了经验共享和集成的目的。

7）工艺图表可以跟word，excel进行兼容，很容易的进行整个表格的复制，提高了设计速度。

8）基于“知识重用和再用的新思维”： CAXA工艺汇总表以电子化的设计数据和工艺数据为基础，可以方便地进行各种工艺汇总，自动生成各种企业管理所需要的明细表和汇总统计表等。

9）适用于广泛应用领域的新工具：CAXA工 艺 汇总表可以自动地汇总产生用户需要的各种工时定额汇总明细、材料消耗汇总明细，工具工装汇总明细，外购外协件明细等。

10）致力于解决问题的新方案：CAXA工艺解决方案系统能大大缩短工艺设计周期，对新产品设计、改型产品和变更设计能快速做出响应；工艺人员的经验能够得到充分的积累和继承，劳动强度大大减轻；而且还可以加强工艺标准化，减小编制工艺文件的工作量和产生错误的可能性，并为建立集成的数字化制造系统打下基础。

11）开放的数据库定义模式能很方便的定义公司所需要的各项数据格式。

4 工艺标准化管理应用的意义

工艺标准化管理并不能解决企业目前存在的所有问题，企业组织结构的重建与优化更多的是整个企业管理的改革方向；产品成本的降低也依赖于供应链成本，固定资产投资成本等各方面的因素；产品质量的提升也需要从设计优化，原材料，设备精度，人员培训等各方面去考虑。但作为工艺本身的目标，它可以从如下六方面进行优化和提升。

1）工艺标准化管理使设计更合理

在技术部门的统一管理平台上，标准化的工艺资料是可以被设计人员查找和参考，设计人员可以随时查找需要设计的类似产品的标准制造工艺，使设计从开始就可以考虑制造工艺的合理性，降低制造过程中出现问题的几率。

2）建立规范性，继承性，稳定性的工艺保障体系

工艺标准化管理首先是把企业前期积累的工艺经验标准化，规范化，并建立标准的工艺数据库和工艺文件，便于新员工，包括车间操作人员和工艺人员的标准化培训，即使操作人员及工艺人员流动相对频繁，也能保障工艺经验的继承性，保障生产制造工艺的稳定性。

3）工艺标准化提升产品品质

如果车间操作人员都按照标准工艺进行操作，制造工艺的稳定性便会得到保障，产品品质也会进一步得到提升。在产品制造完成后，包括客户使用过程中的问题也会大量减少，降低售后服务的难度。

4）有利于加强团队协作

工艺标准化在实施和优化过程中，需要各部门通力合作，有助于培养各部门之间的协作关系，加强部门之间的沟通和联系。

5）提高生产效率，降低生产成本

工艺标准化通过对生产资源的规范性使用来提升生产效率，降低生产和管理成本，目前企业进行ISO/QS/TS等的标准化工作同样也是通过标准化来降低生产和管理成本，解决制约企业生产规模升级的主要障碍。

6）相关数据报表的快速统计

目前，企业的生产成本统计都依赖于实际上的各种统计数据。财务部门只能统计出按部门的开支情况和总的开支情况。企业的利润都只能按照实际的开支进行计算，而实际的开支具有提前性，滞后性，模糊性等各种不确定因数，无法真正反映当前企业的生产经营能力和赢利水平，更不能预测赢利水平走向，对改善企业经营的薄弱环节也不具备指导作用。

各部门的数据汇总工作量较大，但按照目前的基础数据无法统计出单件产品的实际成本，更不能预测即将批量生产的单个产品的成本价格。这对产品市场定价，给客户报价增加了不确定性，如果定价过高，客户不接受就会失去订单，定价过低，企业的利润得不到保障。

工艺标准化可以建立绝大部分生产成本数据库，配合自动统计数据报表的功能，可以实现许多数据报表的快速统计，因此，工艺标准化管理也是企业建立快速精确的成本核算的关键。

5 CAPP在教学中应用探讨

基于CAPP在企业中的重要位置，CAPP在高职教学中已经成为一门新兴的专业技术主干课程。

CAPP需要的基础知识比较强，贯穿机械制造技术基础的四大方面--刀具、机床、夹具和机械加工工艺，甚至需要熟悉每道工序的加工过程，工艺设计要求工艺人员具有非常丰富的生产经验、熟悉企业的生产运作及其资源分布状况。在现有的教学中主要讲述了计算机辅助工艺设计的基本方法体系，以及软件的使用方法，学生存在难懂难学的情况，针对上述问题，需在CAPP课程的教学改革与创新方面做出一些有益的探索和实践，提出了案例教学、实践教学等既有利于激发学生学习兴趣、又有利于提高学生实践能力的教学方式。

CAPP课程的主要任务是使学生了解计算机在机械加工工艺设计方面的应用概况，熟悉CAPP系统的体系结构，掌握CAPP的基本技术，掌握计算机辅助工艺设计的基本理论和基本技术。掌握计算机辅助工艺设计的原理和方法，具有使用计算机进行系统设计的初步能力，为开阔学生的视野解决机械制造中的问题打下初步基础。并初步具备开发CAPP应用软件的能力。为从事CAD/CAM/CAPP、PLM、FMS、CIMS等技术工作打下基础。

基于上述问题，我们提出了CAPP项目式教学，突出工学结合和能力培养。使学生充分认识和理解CAPP系统，并初步掌握具体的操作流程和操作方法，在模拟的实践环境中，完成计算机辅助工艺设计。并理论与实践相结合。通过理论学习和实践模拟操作，帮助学生根据具体情况，选择目前国内使用最广泛的CAPP系统，并成功地运用于实践中去。

教学中的改进：

1）引进了专业CAPP系统（CAXA工艺图表及CAXA工艺汇总表），CAXA工艺解决方案有标准的工艺卡片，提供专业的知识库以及部分企业应用案例，使学生对工艺卡片和工艺BOM表很快掌握。

2）网络、多媒体资源、实践基地等学习环境支撑。三维、二维产品CAD/CAE/CAM及编制的数控编程等内容无法在黑板上进行演示，也很难向学生讲清楚时，可采用多媒体教学手段，制作集图像、文字、动画视频等形式于一体的CAI课件，通过屏幕演示，将教学内容进行图文并茂地分析和讲解，可望能取得很好的教学效果。

3）企业工艺与教学相结合，在教学过程中穿插一些典型的工程案例(这些案例可来源于科研、也可以来源于企业)，就能明显提高课程的吸引力，加上精心组织的实训环节，就能使学生变消极接受知识为积极吸收知识。

4）项目式教学，选择典型的加工工艺教学，通过课堂讨论教学法，使学生更加扎实、深刻地理解和掌握所学的理论知识，并学会融会贯通、举一反三的学习方法。

5）进一步建立数字化实训工厂，实训项目按照企业项目管理模式组织，学生按照真实的角色进行协同工作。实训流程按照企业面向产品的订单、产品设计、工艺设计、数控编程及仿真、生产派工、检验、进度跟踪、工时核算等整个产品制造过程的模拟与组织。让学生真正了解整个工艺在企业中的位置和应用状况。尽快融入到企业的真实生产场景中。

[1]居志兰, 龚晓燕, 花国然. CAPP-计算机辅助工艺设计课程教学改革探讨.

[2]北京数码大方科技有限公司. CAXA工艺图标2009用户指南.

[3]赵良才. 计算机辅助工艺设计[M]. 北京: 机械工业出版社, 2008.

[4]陈桦, 何明格. 计算机支持协同工作的CAPP系统的研究[J]. 制造技术与机床, 2007(8): 123.

CAPP application of standardized management and teaching

ZHANG Zheng-wei

本文分析了CAPP在制造业企业的应用与标准化管理现状和企业中工艺制作存在的弊端，作者提出了工艺标准化平台如何建设和意义，并且如何运用到教学中展开了探讨。

CAPP；标准化管理；CAXA；教学应用

章正伟（1977－），男，浙江金华人，讲师，研究方向为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