CAPPFramework与沈飞工艺信息化

一、背景
沈飞集团公司是生产多机种、整机零/组件生产、安装、调试的大型军工企业，承担着国家多个重点型号飞机的研制、生产、维修等重大任务。自1951年正式创建以来，创造了中国航空史上的一个又一个“第一”，为中国航空工业的发展和国防现代化建设做出了重大贡献，被誉为“中国歼击机的摇篮”。

由于航空产品结构复杂、数据量大、工程更改频繁、工艺类型复杂、专业种类繁多，有其独特的工艺过程控制管理体系，因此，对工艺信息管理的要求更高。而自沈飞公司建厂几十年来，主要采用手工管理与计算机辅助管理相结合的方式编制、管理工艺规程及其它所有工艺文件等工艺信息，计算机管理以自行开发的工程信息管理系统、工艺计划管理系统等软件为主，但这些都是独立的、分散的，缺乏统一设计，形成了各自的“信息孤岛”，无法集成为统一的系统，随着生产规模的不断扩大以及计算机应用技术的日益发展，这些系统已无法满足目前多品种、高效率生产模式的需要，难以适应工艺信息数字化、网络化管理的需求，成为现代企业管理进一步发展的瓶颈，只有建立一套适合于航空企业的具有飞机制造特色的工艺信息系统，才能真正实现工艺信息管理的信息化、集成化，为其它部门和系统提供及时、准确的信息，对产品的整个设计制造过程进行有效的管理与控制，它对于缩短产品生产制造周期，提高市场竞争力有着重要的意义。

由于市场上有很多CAPP产品，沈飞公司通过对CAPP 产品的功能、售后服务与支持、行业经验及成功案例、软件提供商的信誉和资质等多方面的调研、选型，比质、比价、比服务之后，最终于2001年6月，采用CAPPFramework构建沈飞数字化工艺信息系统。

二、工艺信息系统设计
经过对沈飞工艺信息化需求进行的深入分析，并结合沈飞已有的软硬件资源，在充分发挥CAPPFramework强大优势的基础上，将CAPPFramework作为沈飞工艺信息化平台，并进行二次开发。系统总体结构图如图1所示。

缺图

图1  沈飞工艺信息系统总体结构

 
工艺分工计划系统
材料定额系统
TCP/IP、Intranet/LAN
材料编码系统
材料代码
材料信息
EBOM
材料信息
工时定额系统
工序信息
工时定额
EBOM
路线信息
CAPPFramewok
Windows、Unix
ORACLE

由于沈飞公司已经开发了工艺分工计划系统和材料编码系统，并运行良好，为了避免系统的重复开发和资源浪费，工艺信息系统中的分工和编码系统在原有系统上进行扩充、完善，并与CAPPFramework进行集成，材料定额与工时定额系统在CAPPFramework基础上进行开发。工艺信息系统除了提供基本的设计与管理功能外，还根据沈飞的实际需求开发许多专用功能，主要有：

1. 建立产品结构
沈飞公司从设计所接收设计图纸，然后由分工计划室编制工艺分工路线计划，并将其传给 CAPP系统，CAPP接收EBOM信息，并建立产品结构树，由于飞机零组件数量庞大，为了方便工艺员在设计工艺时查找零组件，CAPP系统将依据分工路线按分厂过滤零组件，工艺员登录系统后看到的是本厂的零组件，同时也可以浏览全部结构。

2. 材料代码检索、校验
为了便于对飞机材料进行管理，为实施ERP打好基础，沈飞公司将全部材料进行编码管理，CAPP与材料编码系统动态集成，所有文件均统一使用材料编码。工艺员在设计工艺时可对材料代码进行模糊或精确查询，找到所需材料后，系统将材料代码、牌号、标准、规程等信息自动填到工艺卡片的相应位置上。工艺规程定版时，系统还要进行材料代码校验，以免造成人为错误。

3. 材料定额设计
为了保证数据源的一致性，规范工艺设计过程，减少材料定额员的工作量，材料定额系统从CAPP系统中提取所需EBOM和材料信息，在此基础上进行材料定额设计与管理。

4. 工艺知识管理
CAPPFramewok采用面向对象技术对工艺知识进行分类管理，根据沈飞公司的实际生产需要和现有资源状况分别建立了典型工艺库、典型工序库、常用术语库、工艺标准库、设备库、工装库、刀量具库等辅助资源库，为工艺设计提供动态支持；同时，工艺员在设计工艺时可随时（在授权情况下）将典型工艺知识、资源添加入库，实现工艺知识的动态扩充。

5. 工艺信息检索、汇总
CAPPFramewok是一个完全基于分布式数据平库台，并将工艺信息结构化、模型化，统一储存与管理。上层领导可随时查询工艺文件完成情况，也可根据工装或零件信息反查工艺规程，并将查询结果以EXCEL格式输出；同时，也可任意定制查询条件，系统根据条件自动汇总，生成用户所需报表输出。

6. 工艺文件合并
为了便于工艺规程的设计与管理，沈飞公司的数控分厂采用常规工艺和数控工艺由不同工艺员分开编写的方式，常规、数控编制完成后，系统根据规程页码将其合并成一份工艺规程，并入库管理。

7. MBOM自动提取
工艺员设计工艺时，将装配需要的零组件信息（包括工艺虚件）填写在工序内容的最后，并用特殊标记加以区别，系统将自动将其提取，整理后添加到零件表页中，这样就避免了重复录入工作。当整机（或某一部件）的所有工艺规程编制完毕，系统就根据工艺信息及其零件表信息自动汇总、组合形成MBOM，清晰的反映出整机的真实结构、层次关系、父子关系、零/组件（包括成品、标准件）的类型、数量、承制单位等信息。

三、应用效益
1. 周期缩短、质量提高
由于用CAPP替代了手工编制工艺规程，工作效率明显提高，原来需要一周到一个月才能编制出一份工艺规程，现在只需一天到一周就可完成，并且利用CAPPFramework的典型工艺与工艺借用功能，只需几分钟就可完成相似工艺的编制。因此，工艺员就可以把更多的时间用在工艺完善、优化工作上，从而不断提高工艺设计的质量。

2. 工作规范、过程优化
通过深入、广泛地应用CAPP技术，将工序名称、标准文件、使用说明等归纳总结为常用术语，并入库管理，工艺员设计工艺时可进行动态检索选取或约束选取，一方面提高了工作效率，另一方面，最大限度减少手工方式的随意性造成的影响，逐步提高了工艺的规范化、标准化程度，从而不断的理顺工艺工作流程，优化工艺设计过程。

3. 动态支持、协同设计
借助于CAPPFramework的动态关联知识库功能，工艺员在设计工艺时，可以随时查询、利用知识库中已有资源，反之，利用系统的动态知识获取技术可将典型工序、工装设备等数据随时入库，以供其他工艺员或其它工艺使用；同时也可检索其它分厂的资源配置状态，为工艺设计提供可靠依据。另外，对于跨分厂的混合加工工艺规程，可分开并行编制，然后由系统进行按需合并。

4. 信息检索方便、快捷
通过系统的查询检索模块，项目负责人、部门领导和总工艺师均可随时通过网络了解项目进展状况，工艺编制完成状态等信息。工艺信息汇总也变得唾手可得，数分钟内就可统计生成各种所需清单，而需几个月才能整理出来的MBOM数据只需几个小时便可统计出来，极大地提高了信息获取速度。

5. 数据传递及时、准确
由于各个分系统均在CAPPFramework平台上运行，工艺信息采用ORACLE数据库集中存储与管理，信息集成就变得游刃有余，工艺员可以及时获取EBOM信息和材料代码，材料定额员可随时从工艺规程中提取材料信息，工时定额员可随时从工艺规程中提取工时信息，并且所有数据采用统一数据源，保证了数据的一致性、准确性，提高了信息的重用性。

四、结束语
在沈飞公司和我公司技术人员的共同努力下，系统经过一年多试运行和正式运行，已完成了重点型号飞机大部分工艺规程的编制工作，工艺设计的效率明显提高，并提高了工艺设计的水平和质量，积累了大量的工艺基础数据和工艺知识、经验，更重要的是通过CAPP系统的实施，使工艺文件中的零件配套关系、材料、工艺过程、标准（定额）工时等基础工艺信息得到了有效的管理和综合应用，为沈飞公司未来多机种、系列飞机构型管理提供了良好的技术支持，为沈飞公司的信息化建设打下了坚实的基础。

陕西金叶西工大软件股份有限公司  张守京
(摘选自：《计算机辅助设计与制造》2003年6月)