[必看]：SIPM/CAPP2002技术白皮书

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SIPM/CAPP2002技术白皮书
www.icad.com.cn  2002-12-31  CAD世界


上海思普信息技术有限公司

前言
工艺工作贯穿了一个企业的整个生产过程。工艺设计工作不仅涉及到企业的生产类型、产品结构、工艺装备、生产技术水平等，还要受到工艺人员实际经验和生产管理体制的制约，其中的任何一个因素发生变化，都可能导致工艺设计方案的变化,因此工艺设计成为企业生产活动中最活跃的因素。

随着计算机在制造型企业中的应用，实施CAPP(计算机进行工艺的辅助设计)已成为可能，CAPP的应用将为提高工艺文件的质量，缩短生产准备周期，为广大工艺人员从繁琐、重复的劳动中解放出来提供一条切实可行的途径。

另一方面，为提高企业的综合竞争能力，实现企业级信息化成为必然趋势，而CAPP作为流程中重要的一环左右着整个信息化工作的成败。没有CAPP的支持，ERP系统也就无法从信息流程中获取原始的基本生产数据，因此CAPP的必要性已被越来越多的企业所认识，选取一个适宜于本企业生产及管理环境的CAPP系统不但能充分发挥计算机辅助工艺设计的优越性，更能为企业级信息集成及ERP实施打下良好的基础。





企业信息化流程简图


一、CAPP的技术原理及发展
1．CAPP的技术原理
CAPP从技术原理上其可分为三种类型：

l 检索法：基于已有的典型工艺库设计新的工艺，通过检索获得相似的典型工艺并经过修改形成新的工艺文件，本方法实用简便，适合大多数制造企业。

l 成组技术：对零件的工艺特征进行编码，根据编码的相似性来查找典型工艺，并经过修改形成新的工艺文件，本方法需要对全企业的所有工艺特征进行整理，工作量较大。

l 创成法：以CAD为基础，自动生成工艺，系统依赖于特征识别技术和人工智能技术，而由于两者的发展到目前也不完善，所以实用化程度不高。

目前比较成熟的CAPP都是采用检索法和成组技术。


2、国内CAPP的发展历史
国内从八十年代中期开始对CAPP进行理论上的探讨，时至今日差不多有二十年的历史，技术源于国家863/CIMS主题CAPP网点实验室－上海交通大学CIM研究所的SIPM/CAPP，其发展代表了国内CAPP发展的三个阶段：

l 85年－94年，CAPP经历了漫长的原始学术研究和初级企业应用时期，此间的CAPP完成了理论阶段向实践阶段的转变，但由于欠缺普遍性和可推广性，因此在接下来的时间里逐渐的退出了历史舞台。

l 95年开始，出现一些基于数据库和CAD的CAPP（SIPM/CAPP的早期版本）：这种CAPP软件有一定的普遍性，但也有不少问题，如：随着数据的增加，速度减慢，稳定性下降，（每个企业必须经过大量定制开发才能使用）特别是当企业每进行一次标准化革新时，基于数据库的CAPP结构特性导致企业不得不抛弃原有系统，重新开发以适应工艺标准的变更，这些因素无疑增加了用户的投资成本和风险。

l 第三个阶段是商品化CAPP产品，采用“所见所得”的工艺设计方式，同时结合各项技术的综合式CAPP系统：它的工作方式更符合工艺设计人员的工作习惯，适应不同企业的任何工艺设计需要和标准革新，方便地与企业的PDM系统集成，并为MRPⅡ、ERP等系统提供有效的工艺数据，成为信息化时代真正意义上的商品化CAPP软件产品。



二、企业应该选择什么样的CAPP？
作为企业信息化建设的单元技术———CAPP也已经越来越受到我国制造业的关注，现在在市场上有许多种CAPP，企业又该如何选择呢？目前，国内计算机辅助工艺设计的应用还处于推广阶段，由于计算机在企业中的应用，尤其是在生产工程中的应用还刚刚起步，很多企业还是空白，因此企业在选型时应注意以下几个问题：


企业需要安装简便、人机界面友好的CAPP系统：操作复杂，数据准备和系统调试时间长，需要大量培训才能使用的CAPP系统很难让用户接受。


实用性强的CAPP系统：操作使用应符合工艺设计人员的工艺设计习惯，使之能迅速掌握。这样CAPP系统才得以在企业中推广。


柔性：企业欢迎的CAPP系统应具有较好的柔性，能适应不同企业不同产品和不同生产环境的要求，并无须任何二次开发，最大程度降低项目风险。


能满足集成要求：集成化发展是现代制造业信息化的发展趋势，也是CAPP系统的发展趋势，因此目前应用CAPP应注意CAPP系统的底层数据结构能否满足集成要求。

能够实现知识的积累：（工艺数据）产品数据及产生这些数据的经验是企业最宝贵的财富，CAPP系统应该能够实现工艺数据和工艺设计经验的积累，使企业在这方面的知识资源具有继承性，从而保证工艺设计人员的改变不会影响到企业现有的工艺习惯和工艺设计的质量和效率，保证生产的顺利进行。

三、SIPM/CAPP企业应用目标：
n 实现工艺设计文档电子化和管理的科学化。

n 提高工艺设计效率，缩短工艺设计的周期。

n 实现企业工艺知识的积累，提高工艺数据的利用效率。

n 典型工艺的积累，供新工艺人员快速熟悉企业工艺资源和工艺方法，缩短培训周期。

n 提高工艺标准化程度，降低成本，保证质量。

n 工艺统计和汇总功能，并且这些数据可以供其它系统使用。

四、SIPM/CAPP系统概述与特点
4.1系统概述：
SIPM/CAPP系统是一个以信息集成为核心的计算机辅助工艺设计系统，具备有简洁的操作性和良好的开放性，其系统体系结构如下图所示：




系统结构示意图

整个SIPM/CAPP2002系统从功能职责上可划分为三个部分：

4.1.1基础数据维护部分：
l 基础库： 对工艺设计的基础数据进行描述，完成工艺设计常用数据的入库、检索工作，将常用工艺设计辅助数据如：部门信息、冷却液、工装、设备、工艺用语等等信息整理入库。以辅助工艺卡片格式定制系统(SIPM/PPCM)和工艺卡片设计系统（SIPM/PPCD）的运行，提高工艺设计速度和工艺设计规范化、标准化程度。

l 工艺手册：系统配备的电子工艺手册完整包括各项国家标准，用户在此基础上还可自由扩充工艺手册的内容，加入更多适合自身需要的企业标准及其他标准。系统还可保证工艺设计人员能够在庞大的工艺手册库中方便快捷的检索到所需的工艺信息。

l 工时计算手册：系统提供用户自定义的工时标准管理框架，使企业轻松建立适合自身的工时计算手册，为工艺设计快速提供准确的工时定额。

4.1.2工艺文件格式定义：
l 标准工艺卡片格式定制系统： 各个企业的工艺卡片格式各不相同，利用工艺卡片格式定制系统，用户可以快速完成各种任意复杂工艺卡片的绘制和数据关系定义工作，不受工艺卡片种类、数量限制。系统提供了方便地定义工艺卡片之间、工艺卡内部数据之间、工艺卡片与基础数据库之间关系的功能，保证了工艺设计的方便、快捷及数据关联的一致性。为企业实现工艺设计的规范化、标准化提供有力的工具。

4.1.3工艺文件设计及管理：
l 工艺卡片设计系统：标准卡片设计系统为广大工艺设计人员提供一个理想的工艺设计工具。在结合计算机应用技术消除工艺设计中的重复劳动的同时，其人性化的使用界面更贴近工艺设计人员的传统习惯。系统提供开放接口，保证系统工艺数据的可集成性。

l 典型工艺管理系统：典型工艺管理系统为企业的典型工艺提供一个有序的管理和调用环境，有助于企业不断积累工艺知识，充分利用已有设计成果，提高设计效率和质量，避免出现重复的质量缺陷



4.2系统特点：
4.2.1系统的实用性：
作为商品化软件，SIPM/CAPP2002简洁、易用，系统采用微软的软件界面设计风格，实现所见即所得的工艺设计，充分保留用户的原有设计习惯。系统充分吸收先进的人机界面设计心理学的成果，使每个功能运用键盘、鼠标操作比其它系统更少、更快捷。用户即买即用，不需要进行专业实施培训。

l 企业能够随时自主的调整工艺卡片格式，轻松地适应企业标准化革新。工艺设计人员也可以根据实际情况调整SIPMCAPP/2002的使用环境，使系统更加贴近个人的设计习惯，如自定义工具条、快捷键等等。


系统界面示意图

l 彻底消除工艺设计中出现的重复劳动，在一份工艺文件中，零件的各种属性（名称、图号、材料牌号等）只需输入一次即可，并可由工艺过程卡派生出工序卡，工序卡上自动生成工艺过程卡中已填写的信息。系统保证工艺内容修改后前后数据的一致性。

l 系统提供灵活的编辑手段，块处理和自动换行技术使工艺修改轻松自如，实现文字和图形的完全混排，对于工艺内容过长的部分自动压缩显示，使您的设计意图得到完全体现，可直接修改形位公差、粗糙度、尺寸公差、分数形式的内容，而不必使用专门操作；

l 系统提供独具特色的页管理工具，不管一份工艺文件结构有多么复杂，通过页管理工具的调整和调用，都可以使您直观方便的查阅工艺文件中任何一页内容。

l 让设计人员快捷的获取工艺信息、同时实现标准工艺信息的积累。在工艺设计过程中，设计人员不仅可以从工艺信息基础库中获取个性化的信息，而且可以从在线电子工艺手册中快速查询使用国家及行业的标准工艺数据。工艺设计与基础数据库的双向关联实现工艺设计中工艺基础数据的自动积累。

l 基础数据维护的可扩充性：系统提供的工艺数据基础库和工艺手册库、工时计算手册库都是可扩充的，设计人员可以在原有的基础上根据自己的需要，建立个性化的工艺数据库，加入个性化的内容和规则，从而使个人使用的数据库更加简洁，利用率更高。

l 在SIPM/CAPP中，设计人员可以方便地调用成熟的典型工艺进行工艺改进设计，从而可以快速的形成一份新的工艺文件，显著地提高工艺设计效率，工艺规范化和工艺设计质量。



典型工艺管理系统



4.2.2 系统的开放性
进入到信息爆炸的今天，信息集成是当代企业应用各种专业软件必须考虑的问题，因此企业在选择软件的过程中，不仅考虑软件本身的实用性，系统数据的开放性和可集成性也是必须考虑的重要方面。在这方面，SIPM/CAPP2002有着优秀的表现。


l 工艺文件的管理：SIPM/CAPP2002系统提供中间件，使任意PDM都可以管理工艺文件，如WINCHILL，iMAN, Metaphase, eMATRIX …..。

l 工艺数据的输出：SIPM/CAPP2002工艺文件以工艺模型为核心，可以自动抽取零部件的工艺统计信息，包括工序号、工序名、工时、设备、工艺装备、辅料、材料定额等信息，支持从而实现和任意PDM系统无缝集成，使得在PDM系统中能轻松实现工时、工装、材料消耗定额统计，为ERP系统的顺利实施奠定良好的基础。

l 获取外部数据，生成自定义报表：在企业各部门的日常工作中，需要产生大量具有特定格式的报表文件，这些文件的内容可以来自企业的各种信息系统，此时SIPM/CAPP系统能获取符合规范的文件，通过简单配置转化到格式化的表格中，因此它不仅可以为工艺报表之用，也可以作为任何数据库管理系统的报表工具使用。

l 外部工艺图获取：工序图能使用AutoCAD、SolidEdge、SolidWorks、UG、Pro/ENGINEER等CAD软件绘制。更可以在思普工艺系统中直接打开dwg/dxf文件作为工序图，颜色、粗细、大小可以进行任意调整，保证工序图符合标准要求。

五、SIPM/CAPP解决方案
企业面临的问题之一：

产品种类繁多，传统工艺编制工作量使工艺人员不堪重负，大量的时间和精力耗费在无谓的重复工作中，企业如何避免传统工艺编制的弊病，提高工作效率？

SIPM/CAPP为您提供的解决方案：

1） 可视化的工艺设计环境，全新的表格绘制手段，‘所见即所得’思想的完美表现，令工艺卡片标准格式定制不再繁杂。

2） 基础库工艺信息的智能化提取和详尽的电子工艺词典使工艺人员彻底抛弃成堆的工艺书籍，在线查阅检索功能快速自动地完成对所需工艺数据的提取。

3） SIPM/CAPP实现了尺寸公差、形位公差、粗糙度等图形化工程符号的与文字真正意义上的混排，使工艺内容输入充分体现工艺人员的设计意图，工艺卡片真正符合工程规范，同时确保文件在重新编辑时保持理想状态。

4） 工艺信息智能重复功能的提供，使整套工艺文件中需重复出现的信息只需指定一次，其余由系统自动生成，彻底消除工艺设计中的重复劳动；

5） 在应用SIPM/CAPP进行工艺设计过程中，系统自动保证工艺过程卡和工序卡中的工序号、工序名、设备、工艺装备、工时等内容的相互关联，当工艺过程卡中的内容进行修改时，工序卡中的相应内容自动进行更改；反之，当工序卡中的内容进行更改时，过程卡中的相应内容也自动进行更改，充分保证工艺数据的一致性。

6） 支持相似工艺间的调用，更支持不同工艺间工序相同时，仅做工序级的调用，最大限度的利用已有成熟工艺。

7） 由工艺规程卡中的信息直接生成管理用卡片，提高效率的同时，保证了统计数据一致性、准确性。


预期效果：工艺人员在卡片表格定制、工艺内容填写、图文整合各方面的工作方式都有本质的变化，工作效率大幅提高，使工艺人员有充足的时间考虑探索新工艺，提高产品竞争力。


企业面临问题之二：

由于各企业的工艺编制特性各不相同，CAPP系统是否还得针对企业进行二次开发，导致系统实施周期延长，企业投入过大？在企业实施CAPP以后，CAPP是否可与企业信息化中的其它系统顺利集成？

SIPM/CAPP为您提供的解决方案：

1） SIPM/CAPP完全自由的表格定制思想，使任何形式的工艺卡片都能在SIPM/CAPP的操作平台上直接制作出来，无需二次开发。满足企业发展需要，不存在任何升级问题和二次开发费用。

2） 标准简洁的的MS WINDOWS操作风格使工艺人员迅速掌握SIPM/CAPP，并熟练应用于实际生产当中。

3） SIPM/CAPP是站在企业信息化全局的高度开发的，任何PDM系统可以方便地管理SIPM/CAPP格式文件，并且系统提供中间件，输出文件所包含的工艺信息，不仅保证形式上的工艺文档管理，更实现了和企业其他系统软件（如各种PDM/ERP等）工艺数据层面上的集成，充分保护用户投资。与SIPM/PDM集成使用，更能方便从操作指导工艺文件中派生工装、设备、工时等工艺管理文件。

4） 与SIPM/PDM配合更能实现独特的装配设计功能，装配工艺设计时，设计师需要经常参考装配设计明细表或部件、产品图纸，以防多装、漏装零部件，SIPM/CAPP可以直接获取SIPM/PDM中的产品/部件结构，帮助您确认装配是否发生错误或装配工艺设计是否完成；



装配工艺示意图

预期效果：系统实施周期短，投入少，收效快，集成方便，由于SIPM/CAPP可满足企业未来的需要，所以企业没有任何投资风险。


企业面临问题之三：


虽然企业没有应用CAPP软件进行工艺设计，但是在计算机应用以来，企业形成了大量的非CAPP软件生成的工艺文件,最为典型的就是MS-OFFICE文件格式的工艺文件。在企业引进CAPP软件后，如何方便的实现已有文件与CAPP格式文件转换？


SIPM/CAPP为您提供的解决方案：

1）工艺信息智能重复功能的提供，使一份工艺文件表头部分的内容只需一次人工维护即可。

2）SIPM/CAPP提供块复制处理技术，对于企业原有的MS-OFFICE(WORD或EXCEL)文件无需任何定义，即可将整页工艺文件的正文内容取到SIPM/CAPP中相对应的工艺文件中来，从而快速的完成原有格式工艺文件向SIPM/CAPP文件转换的工作。


预期效果：

一方面工艺设计人员无需耗费大量精力转换原有的工艺文件，消除CAPP软件初期实施时因为这方面原因可能造成的抵触情绪。使整个软件在企业中的推广顺利进行。

另一方面，轻松的实现了企业工艺数据从无生命力向有生命力的转变，工艺数据进入SIPM/CAPP文件后，就为以后的数据集成奠定了基础。


企业面临问题之四：

在企业的工艺设计中，需要提供参考的工艺数据越全面越好，但由于不同的工艺设计人员负责不同方面的工作，因此在参考工艺数据的内容上侧重点又各有不同，在工艺设计中应用到的工艺参数及设计手段也不尽相同，如何合理的解决这方面的矛盾？

SIPM/CAPP为您提供的解决方案：

1) 系统提供自定义工具条和快捷方式功能，用户可以根据自己的设计习惯任意制定自己的系统工作环境；系统提供记忆功能，保留用户的个性化设计环境；

2) 系统提供粗糙度参数工具条的自定义功能，通过此项定义，用户可以将自己工作中常用的粗糙度参数定义在工具条中直接调用；

3) 系统提供完备的电子在线工艺手册（包括机械加工、装配、冲压、表面处理、焊接等完整标准手册），符合最新国家标准的工装、设备手册，让工艺设计人员在查询相关信息时倍感轻松；工艺手册可批量处理工艺信息的传送，让工艺手册突破原有的功能范围，使其内容几乎涵盖工艺设计牵涉的一切标准信息；

4) 工艺手册和工艺基础库都具有良好的扩充性能，用户可以添加符合自身实际需求的工艺信息，使工艺基础数据在具有完整性的同时，保证它的个性化。另外，工艺基础库还有智能记忆功能，自动按照使用频率排列同类工艺数据的先后次序，使工艺数据的组织更加贴近用户的使用习惯。


预期效果：

在个性化的设计环境下，具体用户得到最贴近自身习惯和实际需求的工艺设计环境，同时SIPM/CAPP提供的参考工艺数据不仅全面，而且对于不同的使用者来说，能将最大程度地提高其利用效率。


企业面临问题之五：

产品数据和生产经验的积累是企业自身最宝贵的财富，在工艺设计方面，如何使典型工艺完整的积累下来，并可通过简单的更改创建新工艺或应用于新产品的工艺开发？


1） SIPM/CAPP中的SIPM工艺管理系统提供典型工艺存储的工具和空间，树状结构使典型工艺的分类规范明了，检索和成组码判断相似功能使典型工艺的查找十分方便快捷。开放性可以让企业扩充自己的典型工艺内容。

2） 通过SIPM/CAPP对典型工艺进行调用和修改，即可形成新的工艺文件，满足新工艺或新产品的要求。同时不会影响原有的典型工艺。


预期效果：在对企业的生产经验得到规范管理的同时，典型工艺对产品开发设计起到的指导作用加强，既可缩短开发周期，又可提高工艺编制的质量。


企业面临问题之六：

虽然企业已经在工艺设计过程中实现了无纸化，但传统工艺文件中签审栏的信息在电子文档中体现有困难，所以许多电子文档最终还是需要打印为纸张文档进行审核和会签，如何判断电子文档的生效状态，如何突破传统的纸张文件管理手段，有效管理这些电子文档呢？


SIPM/CAPP为您提供的解决方案：

1）SIPM/CAPP提供电子签名功能，拥有签审资格的相关人员设置签名密码并定义自己手写体签名，以后在工艺文件需要签审时，当事人通过登陆界面输入密码后系统自动完成相应的签名工作。


选择签审用户名及密码


系统将手写体签名调用到对应的签审栏中

2） 文件一经签审后，原文件便不可更改，如果牵涉到工艺改进需要变更工艺文件的内容，系统只允许存为另一份文件进行修改，同时系统将签审栏中的签名自动去掉。

3）SIPM/PDM工艺管理模块为SIPM/CAPP文件提供安全有序的管理模式。工艺管理系统以产品组织管理工艺文件，提供版本控制的功能。对于工艺文件名称、版本名、日期、设计者名录、签审者名录、设计更改记录、签审意见、批注等属性系统都有详细的记录。

预期效果：

企业向实现无纸化工作流程迈出新的一步，同时工艺文件的安全性和利用效率也将有大幅的提高。


企业面临问题之七

由于工艺存在其特殊性，企业内部因工艺人员不同，编制的工艺也各有差异，随着ISO9000和QS9000的推广，企业如何使其标准化，以适应市场竞争的需要？

SIPM/CAPP为您提供的解决方案：

1） SIPM/PPCM保证了工艺传统的标准化要求——卡片格式的标准化。

2） 因为由标准化部门负责智能化基础库信息的搜集与整理，所以工艺人员从中提取到的工艺信息是已经符合国标或行业（企业）标准的词条。

3） 由于SIPM/CAPP系统构造理念上十分重视典型工艺的积累和再利用，因此随着SIPM/CAPP在企业中的推广和深入应用，企业工艺规程的标准也会随之形成。


预期效果：

SIPM/CAPP在其本身的实施过程中，会让工艺人员在轻松工作的同时，潜移默化的遵循企业的标准化要求。


六、人员组织
SIPM/BASE系统主要安装在工厂的工艺部门，包括可能对基础数据发生更改的所有地方，如工艺处、车间（指具有工艺设计能力和职权的车间）。基础数据格式的制定应通过工厂有关部门的统一讨论。按照系统对基础数据的规定，由负责人员对SIPM/BASE进行专门的维护，以保证SIPM/BASE中基础数据的标准性和正确性。

由于SIPM/PPCM系统用于不断改进工艺卡片的标准格式，所以主要由工厂标准化部门使用。同时工艺卡片的标准格式也将直接影响SIPM/BASE中分类数据大类的确定，因此其格式的制定应通过工厂有关部门的统一讨论。这里就要求标准化部门与工艺设计人员之间进行密切的沟通与合作。

SIPM/PPCD中的工作依靠工艺设计人员完成，SIPM/CAPP作为一个应用软件，提倡其开放性，所以工艺设计人员可通过SIPM/PPCD的使用，达到企业内部工艺信息及经验的交流。

七、总结
21世纪是一个世界高速融合的世纪，在国际生产制造业加强合作的同时，既充满了机遇，企业也必将面临更严峻的挑战。如何提高实力，使自身在残酷的市场竞争中立于不败之地，只有抛弃落后的生产方式和手段，采用适合企业实际生产需要的高新技术手段，提高生产效率，降低生产成本。思普公司竭诚为企业奉献适合当今国内制造企业的优秀软件——SIPM/CAPP、SIPM/PDM，我们衷心希望和您携手合作，共创灿烂明天！