CAPP三维工艺设计与管理系统
CAPP系统中工艺流程管理的设计与实现
ＣＡＰＰ系统中工艺流程管理的设计与实现ＤｅｓｉｇｎａｎｄｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｗｏｒｋｆｌｏｗｉｎＣＡＰＰ孟丽丽。
路春光，邓乃灏，薛全会ＭＥＮＧＬｉ—１．’ＬＵＣｈｕｎ－ｇｕａｎｇ，ＤＥＮＧＮａｉ．ｈａｏ。
ＸＵＥＱｕａｎ—ｈｕｉ（河北理工大学机械工程学院。
唐山０６３００９）摘要：传统的ＣＡＰＰ非常注重设计方法，在工艺流程管理方面暴露出很多缺点，为了解决工艺流程管理的自动化问题，本文基于工作流技术开发了工艺流程管理模块。
首先分析了工艺流程管理的基本功能，然后以产品工艺设计审批流程为例，利用ＰｅｔｒｉＮｅｔｓ模型进行详细分析，并建立工作流模型；最后重点阐述了ＣＡＰＰ中工艺流管理的设计与实现。
关键词：工艺流程ｌＣＡＰＰ；ＰｅｔｒｌＮｅｔｓ；系统实现中围分类号：ＴＰ３１１文献标识码：Ｂ文章编号：１００９－０１３４（２００９）０７－０１０８－０３０引言ＣＡＰＰ（ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＰｒｏｃｅｓｓＰｌａｎｎｉｎｇ）是连接设计和制造的桥梁【１１，但传统的工艺设计过多地关注计算方法的研究，对工艺设计的流程管理重视不够。
新的生产模式对工艺流程管理提出了新的要求，迫切要求企业建立适当的工艺流程，及时、正确地对工艺设计过程进行有效的管理和控制［２１。
工作流管理技术是商业过程部分或全部的计算机化和自动化，其主要特征是实现入和计算机交互事件结合过程的自动化，通过在ＣＡＰＰ系统中引入工作流技术，可以使相关人员在正确的时间、以正确的方式得到正确的任务，从而保证企业工艺过程有计划地进行。
本文结合“基于工作流和集成化ＢＯＭ树的ＣＡＰＰ系统”（属唐山市生产力促进中心课题）的开发经验和实践，以唐山市通力齿轮有限公司（简称“通齿”）为研究对象，探讨了ＣＡＰＰ系统中工艺流程管理的设计与实现。
１ＣＡＰＰ系统中工艺流程管理１．１工艺流程分析通齿是一家主要从事汽车变速器总成研发、制造和销售一体化的企业，汽车变速器的总类繁多，结构复杂，工艺更改频繁，设计过程具有显著的工作流特征。
开发与应用“CAPP工艺设计及管理系统”
２可靠和安全性原 则 ．
在保证 信 息共 享 、运行 稳定 的 同
发 节奏 不 断加 快 ，一 般 每年 都 有３ ５ ～ 个 的 工 艺设 计 及 管 理 的 信 息 化 平 台 ，为 工 时 ，考虑信 息的保护与隔离 ，防止非授
新产 品 的开发试 制 。 多个开发 项 目并 厂 提 供 先进 的 工艺 管 理 模 式 ：实现 工艺 权 用户的侵入和信息 的泄漏、删改。在 经验 ） 行 ，技 术难 度不 断 增 加 ，工 艺设 计 新 手 的标准化管理 、建立工艺知识 （ 可靠性方面 ，系统具有完善的权限管理
理 系统 ” 。
系统 总体 设 计 原 则
Ｉ实用 性 原 则 ．
无 论是 业 务 规 则还 是 用
户界 面 ，均 符合 企 业 自身 特
系统 总 体 目标
分 利 用 ，最 大 限度 地 利 用 企业 原 有 软 、
１ ０ Ｃ Ｄ Ｃ Ｍ与制造业信 息化 ・ ２ Ａ ／Ａ ＷＷＷ． ａ ｏ ． ｉ ｄｃ ｒ ｃ ｃ ｎ ｎ
无 论从 产 品开 发 还 是 从 企 业 信息 化 建 设 管 理 所 有 与产 品 工 艺相 关 的 数 据 以及 这 电机产 品设 计数 据 管理 创 造条 件。通 的 角 度 ，我 厂都 迫 切 需 要 一 个适 宜 于 自 些 数 据 的处 理 流 程 ； 过 接 口层 ，和 电机 设 计 系统 的 二 维 （ 天
３开放 与 集 成性 原 则 ．
在 充 分 利 用 现 有 数 据 的 同 时 ，考
产 品结 构 与 Ｂ Ｍ Ｏ 多视 图 管 理 、协 同产 品 虑 数 据 的延 续性 和 系统 功 能 的 扩 展性 ， 开 发 流 程 管理 和 应 用工 具 集 成 等 功 能 ，
集成化智能工艺设计管理平台系统天河CAPP
集成化智能工艺设计管理平台系统天河CAPP(TH-CAPP)产品名称：集成化智能工艺设计管理平台系统(TH-CAPP)版本号：TH-CAPP 2005产品的主要功能描述:一、TH-CAPP产品特点完全基于网络、数据库，实用、智能、开放、安全、满足各专业设计要求及系统集成的要求。
1、“所见所得”，高效实用国内唯一采用“面向企业信息化建设与集成”的思想,从设计、管理、集成等多方面解决企业的工艺设计问题，100%“所见即所得”的操作，操作完全符合WINDOWS的风格和习惯。
多角度、多层次的解决工艺数据的应用和管理，方便、快捷的完成工艺设计。
2、实时支持企业卡片标准的更新采用先进的数据库技术，实现卡片与工艺数据分开存储，支持企业标准的更新。
3、满足任何企业、任何专业的工艺设计要求通用的工艺设计平台，为企业各个专业提供工艺设计工具。
4、自动汇总及报表自定义的任意汇总可以提供企业其它管理部门有效的工艺数据和报表。
5、满足集成要求全部数据都基于数据库，为与其它系统（PDM、MIS、CIMS）的集成提供保证，系统提供与企业其它系集成和共享工艺数据的手段。
6、方便的二次开发手段采用先进的开发工具（VC++）和面向对象的编程技术。
提供二次开发接口，满足企业深层次需求，并提供自动生成工艺数据，自动填写卡片的接口，支持CAPP的后续发展。
利用TH-CAPP 系统提供的二次开发工具，企业可方便地扩充TH-CAPP的功能，迅速开发出适合本企业的专用CAPP系统。
7、提供安全保障TH-CAPP系统提供的安全、实用、完善的权限系统，保障用户工艺数据的安全。
二、TH-CAPP 2005智能化、集成化工艺设计系统（Oracle网络版）TH-CAPP2005工艺设计系统提供企业全部工艺人员完成工艺设计工作的常规工具，主要功能特点如下：1、交互式工艺设计1）基于任务树完成对工艺文件的编制工作；2）工艺文件基于产品结构来进行管理；3）基于产品结构的集成应用平台；4）工艺文件是产品及其零部件的一种工艺属性（加工数据），每个零部件可以有多个这样的工艺属性。
CAPP系统原理
CAPP系统原理CAPP系统（计算机辅助工艺规划系统）是一种基于计算机技术的辅助和改进工艺规划的系统。
其主要原理是通过对零件进行分析和处理，根据工序与工具的匹配以及加工顺序的确定，帮助制造企业提高工艺规划和制造效率。
1.零件分析与识别：CAPP系统首先对输入的零件进行分析与识别，通过对零件的几何形状、尺寸、工艺特征等进行检测和提取，自动识别出各个特殊要求的特殊工艺。
2.工艺生成与选择：CAPP系统会根据零件的工艺特征和处理要求，生成一系列的工艺方案。
这些方案可以根据加工的复杂程度、加工精度等因素来确定，最终生成合适的工艺路线。
3.工艺计算与优化：在生成工艺方案后，CAPP系统会根据工序之间的依赖关系、加工时间和成本等因素进行计算和优化。
通过优化，可以使得加工过程更加合理和高效，减少成本和时间。
4.工艺规划与评估：CAPP系统会根据生成的工艺方案，确定具体的工艺流程和工具参数，并对每个工序进行评估。
这些评估包括加工时间、工具寿命等因素，以便制定出最佳的加工流程和工具使用计划。
5.工艺信息传递与管理：CAPP系统还可以将生成的工艺方案和相关信息传递给其他关联的生产系统，如CAM（计算机辅助制造）系统、ERP （企业资源计划）系统等。
这样可以实现工艺规划和制造过程的无缝连接和信息共享。
1.设计过程中的工艺规划：在产品设计阶段，CAPP系统可以根据产品的设计特点和要求，提供合理的工艺方案和可行性分析。
这样可以在设计过程中及时发现和解决可能的制造问题，提高产品设计的质量和效率。
2.成本估算与控制：通过CAPP系统的使用，制造企业可以准确估计产品的制造成本，并对成本进行控制。
CAPP系统可以通过工艺的优化和计算，寻找降低成本的方法和路径，从而提高企业的竞争力。
3.生产过程中的工艺管理：CAPP系统可以对生产过程中的工艺进行监控和管理，保证产品的加工质量和工艺稳定性。
通过对工艺参数和工具使用情况的追踪，可以及时发现并解决可能的问题，减少故障发生的概率，提高生产效率和产品质量。
capp系统的现状及问题
四川大学本科毕业设计多功能担架设计题目 CAPP现状及其发展趋势学院制造学院专业机械设计及理论学生姓名骆德军学号 S102151指导教师徐蕾教务处制表二Ο一一年二月二十五日CAPP现状及其发展趋势摘要：通过对CAPP系统的现状及发展局限性分析，提出现阶段CAPP系统存在的的问题，并提出解决办法。
关键词：先进制造技术计算机辅助工艺设计工艺计划一、CAPP研究状况及发展趋势工艺设计是机械制造生产过程的技术准备的一个重要内容，是产品设计与制造之间的实际生产纽带，是经验性很强且随环境变化而变化的决策过程。
而当前机械制造业的市场以多品种、小批量生产起主导作用，企业为适应市场瞬息多变的市场要求，缩短产品设计与生产准备周期，传统的工艺设计方法远不能适应当前机械制造行业发展的要求。
因此，计算机辅助工艺设计CAPP（Computer Aided Process Planning）也就应运而生。
CAPP是60年代后期出现的一个新的技术领域，它是计算机技术和多种其它相关技术在工艺设计领域综合运用的产物，是CIMS的重要环节，是连接计算机辅助设计（CAD，ComputerAided Design）和计算机辅助制造（CAM，ComputerAided Manufacture）的桥梁和纽带。
在机械制造领域，人们越来越意识到CAPP的重要性。
自诞生以来，其研究开发工作一直在国内外蓬勃发展，尤其是随着MIS、PDM、CIMS的推广应用，CAPP成为企业信息化技术的重要热点。
1.CAPP的任务和功能CAPP是根据产品设计所给出的信息进行产品的加工方法和制造过程的设计。
其基本任务是在给定的资源（机床、刀具、夹具等）约束下，为实现预期的目标（可行的工艺计划、优化的费用等），选择和确定详细的工艺过程，使零件毛坯经过确定的形状、性质和表面质量的改变，能够成为所需的产品。
工艺设计在产品开发和制造过程中负有重要责任。
目前产品的设计和规划仅占产品成本的10％～20％，而制造成本却占80％～90％，因此在产品详细设计完成后，工艺人员应对生产过程进行科学合理的规划以提高生产效率，严格质量和成本管理。
第二章 CAPP系统概述(张胜文版)
1、CAPP产生的背景 CAPP产生的背景 传统工艺设计方法的缺陷
（1）传统的工艺设计是人工编制，劳动强度大，效率 ）传统的工艺设计是人工编制，劳动强度大， 低下，且因人而异； 低下，且因人而异； （2）设计周期比较长，不能适应市场瞬息多变的需求； ）设计周期比较长，不能适应市场瞬息多变的需求； （3）设计质量很大程度上依赖工艺设计人员的水平； ）设计质量很大程度上依赖工艺设计人员的水平； （4）难以做到最优化、标准化 ）难以做到最优化、 （5）信息不能共享； ）信息不能共享； （6）不便于对工艺技术文件进行统一管理和维护； ）不便于对工艺技术文件进行统一管理和维护； （7）无法和其它系统进行集成； ）无法和其它系统进行集成； （8）工艺设计经验不能得到很好的继承等。 ）工艺设计经验不能得到很好的继承等。
6
CAPP系统概述 CAPP系统概述
2、CAPP基本概念 CAPP基本概念
计算机辅助工艺规程设计（CAPP, Computer Aided Process （ Planning），是通过计算机技术辅助工艺设计人员，以系统、科 Planning 学的方法确定零件从毛坯到成品的整个技术过程(即工艺规程)
……
工艺设计数据 管理与输出
数据浏览与查询 数据输出
9
CAPP系统概述 CAPP系统概述
CAPP系统工作过程与步骤 CAPP系统工作过程与步骤
10
CAPP系统概述 CAPP系统概述
CAPP应用意义： CAPP应用意义： 应用意义
• 将工艺设计人员从繁琐和重复性的劳动中解放出来，可以从 将工艺设计人员从繁琐和重复性的劳动中解放出来， 事新产品及新工艺开发等创造性的工作 • 节省工艺过程编制时间和编制费用，缩短工艺设计周期，降 节省工艺过程编制时间和编制费用，缩短工艺设计周期， 低生产成本， 低生产成本，提高产品在市场上的竞争力 • 有助于对工艺设计人员的宝贵经验进行集中、总结和继承， 有助于对工艺设计人员的宝贵经验进行集中、总结和继承， 提高工艺过程合理化的程度， 提高工艺过程合理化的程度，从而实现计算机优化设计 • 较少依赖于个人经验，有利于实现工艺过程的标准化，提高 较少依赖于个人经验，有利于实现工艺过程的标准化， 相似或相同零件工艺过程的一致性 • 降低对工艺过程编制人员知识水平和经验水平的要求 • 减少所需的工装种类，提高企业的适应能力 减少所需的工装种类， • CAPP是CAD与CAM的桥梁，为实现CIMS创造条件 CAPP是CAD与CAM的桥梁，为实现CIMS创造条件 的桥梁 CIMS
CAPP软件
CAPP软件
：
CAPP是工艺与设计软件的缩写，其英文名称为Computer Aided Process Planning。
CAPP主要是利用计算机技术来协助现代制造中的生产流程规划，从而提高生产效率，减少制造成本。
在现代工业生产中具有重要的作用，它主要用于帮助制造企业完成从设计到生产的全过程。
的主要应用：
1. 生产流程规划：
通过建立工艺流程图，包括加工方法、设备选择、工艺参数等，实现产品生产流程的规划。
的优势在于能使制造企业在生产前能够制定出最优的生产计划，以提高生产效率和产品质量。
2. 生产性分析：
能够对生产中的资料、生产线及生产过程进行类比分析，以达到生产效率的最优化。
3. 计算优化：
具有计算机辅助的特性，当产品设计改动后可以自动更新生产计划并进行计算分析。
4. 自动编程：
能根据产品设计来自动生成生产工艺流程图，并自动编程生成指令代码。
具有很高的实用价值，它可以让生产计划更快速、更科学，生产更优质和更高效率。
尤其对于大批量生产的企业来说，能大大提高生产效率，节约人力和物力资源，优化生产过程。
结论：
现在，CAPP已经成为了国际先进生产管理的重要方式，许多国外的企业都广泛地使用来优化生产流程和生产效率。
作为中国制造业发展的重要手段之一，的发展前景非常广阔。
我相信，随着科技的发展和我国制造业的提升，的市场应用将会越来越广泛，也将成为中国制造企业优化生产流程和降低成本的重要手段之一。
CIMS、CAD、CAPP、CAE、CAM、PDM、MRII介绍
CIMS、CAD、CAPP、CAE、CAM、PDM、MRII等CIMS：计算机/现代集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing Systems或contemporary）。
通过计算机硬软件，并综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术，将企业生产全部过程中有关的人、技术、经营管理三要素及其信息与物流有机集成并优化运行的复杂的大系统。
CAD：计算机辅助设计(CAD-Computer Aided Design) 利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。
CAPP：计算机辅助工艺过程设计（computer aided process planning）是指借助于计算机软硬件技术和支撑环境，利用计算机进行数值计算、逻辑判断和推理等的功能来制定零件机械加工工艺过程。
CAE：计算机辅助工程CAE(Computer Aided Engineering)，指用计算机辅助求解分析复杂工程和产品的结构力学性能，以及优化结构性能等。
CAM：计算机辅助制造（computer Aided Manufacturing），将计算机应用于制造生产过程的过程或系统。
PDM：产品数据管理（Product Data Management），一门用来管理所有与产品相关信息(包括零件信息、配置、文档、CAD文件、结构、权限信息等)和所有与产品相关过程(包括过程定义和管理)的技术。
MRII：暂缺，百度查不到MRI：Magnetic Resonance Imaging磁共振成像，利用磁共振现象从人体中获得电磁信号,并重建出人体信息。
ERP、OA、PDM、MIS等ERP：企业资源计划（Enterprise Resource Planning），针对物资资源管理（物流）、人力资源管理（人流）、财务资源管理（财流）、信息资源管理（信息流）集成一体化的企业管理软件。
OA：办公自动化（Office Automation），现代利用电脑进行全自动的办公,目的是提高效率。
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企业工艺资源维护
WinkanCAPP工艺设计解决方案 统计汇总
自定义汇总类型 自定义汇总模版
自动生成BOM
材料定额
工装汇总
工艺路线
工时定额
……
WinkanCAPP 工艺设计解决方案 WinkanCAPP 工艺设计解决方案
工艺借用
相似产品的工艺借用 快速生成新工艺
提高相似件工艺设计效率
The Only Constant is change 唯一不变的就是变化
The CAPP is changing！ CAPP发展中……
CAPP正在不断发展中
向三维工艺转移
向参数化设计拓宽
向装配可视化演变
向工艺专家系统深化
向集成化系统扩展
不断发展的CAPP需求
CAPP解决问题的层次？
并行化和集成化
1. 产品公共属性自动导入卡片 2. 工艺流程自动导入 3. 工序简图自动派生 4. 工艺术语的填写
产品公共属性
工序简图
5. 工艺参数尺寸的自动关联
6. 工艺装备的选取
工艺参数
WinkanCAPP工艺设计解决方案 卡片模板定制与管理
卡片模板定制 卡片模板借用 卡片模板管理
WinkanCAPP工艺设计解决方案
工艺卡片中的工序简图通常只能手工绘制，工作量大
且容易出错。 由DWG文件转换的工程图经常出现信息丢失错误现象。 ……
传统二维CAPP系统存在的问题
3
复杂的卡片编制过程
资源手动输入或者复杂选取 尺寸设计要查阅大量纸质文献 标准工艺操作术语重复输入
人工的统计汇总繁杂而易错
传统二维CAPP系统存在的问题
二维和三维工艺设计比较
二维工艺设计
设计效率低 信息孤岛 缺乏有效管理 缺乏有效管理 数据一致性差 实现集成化的工艺设计解决方案
三维工艺设计
设计效率高
价值
信息通畅 规范化管理 数据一致性高
WinkanCAPP实施过程
4
工艺数据不能相互关联
工艺卡片中的关键数据与产品模型完全脱节 工艺卡片与工序卡片中数据无法关联 工艺统计数据不能实时更新
传统二维CAPP系统存在的问题
5
工艺设计无法向CAM传递
工序模型将逐步广泛用于CAM的预加工毛坯，二维工
艺无法获得工序模型，故无法向CAM传递加工信息
CAM生成的NC代码无法保存在工艺管理数据库中
WinkanCAPP 工艺设计解决方案 WinkanCAPP 工艺设计解决方案
WinkanCAPP保证了工艺更改后的数据一致性
工艺排序 工艺流程更改
设计尺寸更改
工艺更改
产品属性的修改
工艺参数修改
工艺装备更改
WinkanCAPP与其他系统的集成
CAD
CAM
CAPP
PDM
ERP
WinkanCAPP工艺设计解决方案
协同与集成
数据共享和知识重用
工艺数据管理
规范化、标准化
工艺设计的标准化
实用化、个性化
工艺设计的效率
传统二维CAPP系统存在的问题
1
工艺数据和设计数据缺乏关联
产品信息在工艺中要重复输入
产品模型无法被工艺直接继承
产品更改不能及时有效更改工艺Biblioteka 传统二维CAPP系统存在的问题
22
工序简图不能利用三维CAD模型
WinkanCAPP三维工艺设计与管理系统
议 程
什么是CAPP
传统二维CAPP系统存在的问题
WinkanCAPP工艺设计解决方案
WinkanCAPP的集成和实施
什么是CAPP
狭义： 针对零件的
广义：
包括工艺设计 和工艺设计过程 和活动的管理
机械加工工艺过
程设计输出工艺 规程
什么是CAPP
WinkanCAPP工艺设计解决方案
三维工艺设计理念
就如同大树没有了根， 河流没有了源， CAPP没有了CAD...
WinkanCAPP 三维工艺设计
WinkanCAPP工艺设计解决方案 三维工艺设计
1.工艺路线设计
2工序模型 3.尺寸提取保证 4.工序简图设计
WinkanCAPP工艺设计解决方案 工艺卡片编辑