CAPP与PDM系统集成模式浅析

随着汽车制造业信息化的发展，以及CAD(计算机辅助设计)和PDM（产品数据管理）应用的深化，CAPP（计算机辅助工艺设计）实施与应用也提上了各企业的日程。工艺数据既依托于产品数据和设备资源等因素，又直接影响产品质量、生产管理和物料发放等生产因素。因此CAPP不仅是产品数据的转换，而且是产品数据的汇总，首先，以PDM为平台的设计系统，需要将制造数据输出至以ERP为平台的生产管理系统，工艺规划中涉及的人、机、料、法、环均需要作为生产要素的导入数据；其次，CAPP还需将工艺规划中工序的数据信息导入到MES，用于帮助生产车间自动建立生产台账，以及建立零件制造质量管理计划；以ERP为平台的生产管理系统还需要以CAPP为桥梁，建立生产管理系统与车间底层管理系统的信息交流。

由于PDM侧重设计与制造数据的管理，而CAPP又是连接设计与制造的桥梁，所以PDM为集成平台，实现CAPP与各应用系统间的信息共享，以及人员、操作、流程等的集成，是一种比较好的集成CAPP软件系统的方式。

1、CAPP技术与发展

CAPP-计算机辅助工艺设计（Computer Aided Process Planning）利用计算机技术辅助工艺人员设计零件从毛坯到成品的制造方法，是将企业产品设计数据转换为产品制造数据的一种技术。

从体系结构可分为：

传统的CAPP软件是面向零组件的局部应用，片面追求工艺决策的自动化，由于汽车产品零部件的复杂多样性，以CAPP前导CAD技术发展的限制，CAPP的发展受到了一定的限制，难以形成适应性良好系统。为此，现代化的CAPP系统以交互式为基础，以知识库为核心，并采用检索、修改、编制等多工艺决策混合技术和多种人工智能技术的基础知识的交互式CAPP系统框架，将系统从面向零部件的局部应用调整为面向整个产品的全面应用；从工艺决策自动化为主，改变为交互式、人工决策为主。

2、CAPP与PDM系统集成的问题

CAPP与PDM作2个独立系统各自以自我为中心的发展与应用，造成CAPP与PDM在企业中应用时面临很多全局性问题。CAPP系统发展已经超出工艺编制的专业化工具范畴，其中增加了越来越多的管理功能，使其成为同时包含工艺设计与工艺管理的综合性管理系统。这些新增加的管理功能，无一超出PDM系统管理功能的范畴：工艺的审批与更改流程、工艺的版本有效性控制、工艺BOM的管理和工艺资源库的管理和工艺知识库的管理等。工艺员只有同时使用PDM系统和CAPP系统才能更加有效地工作。因此企业必须为每人购买一套PDM系统和CAPP系统。如果PDM系统与CAPP系统是2个不同的供应商，还必须承担数据接口等更多的集成项目风险。

3、CAPP与PDM功能的整合

1）对象管理功能的整合

对象管理通过零部件对象和BOM对象的方式实现了对设计数据的管理。而工艺是连接虚拟产品和实物制造的纽带，工艺数据非常巨大，据统计工艺数据是设计数据的20～40倍左右；同时工艺数据包含内容非常广泛：工艺、工序、工步、设备、工装、工艺定额、工艺BOM等，这些内容之间关系和结构更加复杂。只有合理整合设计数据与工艺数据于统一平台进行表达与管理，能为下游的生产系统ERP/MES提供必要的可方便利用的结构化设计和工艺数据。

2）文档管理功能的整合

在CAPP与PDM系统集成采用的存储方式，在PDM中建立工艺规程的整体管理对象，而具体的工艺数据仍保存在CAPP数据库中。工艺文档管理是从PDM系统中已有的通用文档派生出来的，继承了通用文档的大量属性，为了适应企业的需求，为工艺文档需添加特殊属性。在定义工艺文档管理时，可以综合各种工艺文档的属性，定义一种统一的类型，也可以为不同类型（冲压、焊接、装配等）的工艺文档各自定义一种工艺文档管理，分别添加不同的属性。

3）流程管理功能的整合

工艺业务也类似设计业务，也存在大量的审批业务流程相对来说PDM系统的流程。功能比CAPP系统的流程功能更加完善。在一体化的PDM/CAPP平台上可直接利用PDM系统的流程功能进行完善增强。例如：跨部门的工艺对设计数据的会签；工艺对工装的请制流程等。

4）人员管理功能的整合

人员的整合，核心在于人员对数据访问权限控制。工艺业务的参与，会带来工艺、工装、模具、设备资源等相关工艺人员与管理人员的参与，对数据的访问与安全控制提出更高的要求。

4、工艺结构化的表达与管理

由于工艺业务复杂，工艺数据的合理结构化表达与管理，是CAPP与PDM集成的一个关键问题。

工艺结构把工艺、工序、工步对象以BOM视图的方式进行存储。同时用“目标”关系把产品和工艺关联起来；用“工作区”关系把生产车间生产线与工艺或工序关联起来，用“资源”关系把各种工具工装资源与工序或工步关联起来。最终形成一张完整工艺结构模型关系图，如图所示。

通过工艺结构数据模型，完全实现了工艺及其关联的众多信息的对象化关联化表示，是这些对象在一体化的PDM/CAPP平台中进行以对象和BOM为核心的全生命周期管理的基础，同时为工艺规程的结构化奠定了坚实的基础。

结束语：CAPP与PDM系统集成不仅可以使企业结构的全新改变，而且在实现产品生命周期管理、提升产品数据管理的有着显著的提高。 CAPP与PDM系统集成充分利用了现有CAPP系统的创建、修改、删除工艺等功能，以及PDM的对象管理、流程管理、人员管理等功能，可以减少开发量，降低开发风险，快速有效地将技术转化为生产力。

（作者单位：沈阳金杯车辆制造有限公司工艺处）