以CAPP實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成

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三一集團(tuán)采用CAPP（Computer Aided Process Planning，計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)）作為集成工具，通過工藝向上與PDM集成、向下與ERP集成，搭建企業(yè)信息化整體框架，打通從研發(fā)到制造的信息流，實(shí)現(xiàn)無障礙、無交叉、無停滯的信息交流與共享。

三一集團(tuán)有限公司（以下簡稱“三一集團(tuán)”）總部位于長沙，在北京、上海、沈陽、昆山等地建有研究院，在全球多個(gè)國家和地區(qū)擁有分支機(jī)構(gòu)，構(gòu)建有覆蓋國內(nèi)國際多個(gè)國家和地區(qū)的分布式企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)系統(tǒng)。三一集團(tuán)主要從事工程機(jī)械的研發(fā)、制造、銷售，產(chǎn)品包括建筑工程機(jī)械、路面機(jī)械、履帶起重機(jī)械、非開挖施工設(shè)備、港口機(jī)械等25大類120多個(gè)品種。其中，混凝土輸送泵、混凝土輸送泵車和全液壓壓路機(jī)的市場占有率均居中國首位，并已成為業(yè)內(nèi)標(biāo)志性產(chǎn)品。三一集團(tuán)的下屬企業(yè)三一重工是“國家重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè)”，是“863”計(jì)劃“機(jī)群智能化工程機(jī)械”項(xiàng)目的主要承擔(dān)單位。

2000年，三一集團(tuán)就進(jìn)行了以國際化、精細(xì)化和信息化為核心的全球性戰(zhàn)略規(guī)劃，圍繞全局戰(zhàn)略目標(biāo)，企業(yè)的信息化戰(zhàn)略規(guī)劃也主要集中在如何搭建全球化的信息平臺(tái)、如何輔助企業(yè)實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理等方面。

三一集團(tuán)的信息化規(guī)劃藍(lán)圖

三一集團(tuán)的信息化規(guī)劃藍(lán)圖分三步實(shí)施。

第一步，完善業(yè)務(wù)部門的CAD/CAE/CAPP等工具軟件的應(yīng)用和普及，以提高業(yè)務(wù)效率，從2000年開始實(shí)施至今，已基本實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。

第二步，建立以PDM為核心的技術(shù)信息化和以ERP為核心的管理信息化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息管理協(xié)同。三一集團(tuán)于2005年年初開始實(shí)施PTC公司的Windchill PDM系統(tǒng)，2006年著手實(shí)施SAP erp系統(tǒng)，至今實(shí)施進(jìn)展順利，并已取得一定的效果。隨之而來的是如何實(shí)現(xiàn)兩大系統(tǒng)的集成，從而打通企業(yè)的信息流。

為解決PDM與ERP之間信息不通暢造成的信息孤島所引發(fā)的一系列業(yè)務(wù)和管理問題，三一集團(tuán)采用CAPP為集成工具，通過工藝向上與PDM集成、向下與ERP集成，搭建企業(yè)信息化整體框架，打通從研發(fā)到制造的信息流，實(shí)現(xiàn)無障礙、無交叉、無停滯的信息交流與共享。這是三一集團(tuán)現(xiàn)階段信息化建設(shè)的重點(diǎn)，也是企業(yè)信息化建設(shè)從量變到質(zhì)變的基礎(chǔ)和前提。

第三步，繼續(xù)擴(kuò)展工藝信息化，乃至企業(yè)整體信息化的內(nèi)涵和外延，最終搭建一個(gè)全球化的信息化集成應(yīng)用與管理平臺(tái)。基于該平臺(tái)，三一集團(tuán)將分布在國內(nèi)、國際的多個(gè)企業(yè)分支機(jī)構(gòu)納入統(tǒng)一的管理中，通過覆蓋企業(yè)各類業(yè)務(wù)和管理的先進(jìn)信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，將研發(fā)和服務(wù)兩項(xiàng)核心能力提升至世界一流水準(zhǔn)。

考慮到技術(shù)實(shí)現(xiàn)能力，及對三一集團(tuán)的工藝信息化高度與實(shí)施范圍的理解，三一集團(tuán)選擇了武漢開目信息技術(shù)有限責(zé)任公司（以下簡稱“開目公司”）作為工藝信息化建設(shè)的合作伙伴。在工藝信息化規(guī)劃過程中，我們不僅立足于實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)，也希望在工藝信息化應(yīng)用方面得到突破和提高。

早在2004年，開目公司就提出了以工藝為核心的信息系統(tǒng)關(guān)聯(lián)應(yīng)用，針對中國制造企業(yè)的實(shí)際情況，將工藝從簡單地編工藝上升到了企業(yè)業(yè)務(wù)瓶頸和管理核心的高度。最后，雙方一致認(rèn)為，當(dāng)前階段三一集團(tuán)的工藝信息化建設(shè)應(yīng)該在前期應(yīng)用工藝設(shè)計(jì)輔助工具的基礎(chǔ)之上，擴(kuò)展工藝的應(yīng)用廣度、挖掘工藝的應(yīng)用深度，圍繞工藝信息化建設(shè)，集成CAD、PDM、ERP系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工藝規(guī)劃、工藝集成、業(yè)務(wù)協(xié)同，最終實(shí)現(xiàn)知識管理。

基于工藝信息化的集成業(yè)務(wù)規(guī)劃

在基本實(shí)現(xiàn)實(shí)施規(guī)劃的第一步及第二步后，也就是完成了技術(shù)信息化和管理信息化系統(tǒng)的實(shí)施，信息系統(tǒng)的集成與協(xié)同應(yīng)用成為當(dāng)前的首要任務(wù)。集成解決方案需要滿足集團(tuán)PDM系統(tǒng)、CAPP系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)異地分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理要求和分布式多工廠業(yè)務(wù)管理需求。系統(tǒng)整體部署如圖1所示。

首先，在長沙總部建立包括PDM數(shù)據(jù)庫服務(wù)器/應(yīng)用服務(wù)器、ERP數(shù)據(jù)庫服務(wù)器/應(yīng)用服務(wù)器以及KMCAPP服務(wù)器在內(nèi)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，分期分批逐步在三一集團(tuán)的其他分支機(jī)構(gòu)，建立PDM從服務(wù)器、ERP從服務(wù)器以及KMCAPP的應(yīng)用服務(wù)器。各分支機(jī)構(gòu)通過DDN專線與長沙總部相連，最終實(shí)現(xiàn)三一集團(tuán)內(nèi)部所有分支機(jī)構(gòu)的信息系統(tǒng)全面集成應(yīng)用。

集成應(yīng)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案

信息系統(tǒng)集成應(yīng)用實(shí)現(xiàn)方案圍繞產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、工藝規(guī)劃的實(shí)施來開展，將三一集團(tuán)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、質(zhì)量管理、銷售管理、成本管理、外協(xié)加工、車間制造、生產(chǎn)計(jì)劃與采購管理等一系列業(yè)務(wù)統(tǒng)一納入到系統(tǒng)中。技術(shù)方案如圖2所示。

通過系統(tǒng)集成，三一集團(tuán)實(shí)現(xiàn)了:

1．KMCAPP系統(tǒng)可應(yīng)用PDM系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)果和其他參數(shù)信息以及ERP系統(tǒng)中工藝資源和其他參數(shù)信息進(jìn)行快速、高效的工藝設(shè)計(jì); 可嚴(yán)格按ERP系統(tǒng)工藝要求讀取/編輯PBOM、工藝數(shù)據(jù)，并將其提交PDM進(jìn)行集中管理，通過簽審流程最終發(fā)布至ERP系統(tǒng)。

2．PDM系統(tǒng)統(tǒng)一管理工藝技術(shù)文檔的簽審、發(fā)布流程。工藝文件簽審?fù)戤吅?，PDM系統(tǒng)發(fā)布指令給KMCAPP解析器，KMCAPP解析器根據(jù)指令及時(shí)按照ERP系統(tǒng)的要求解析工藝數(shù)據(jù)，并傳輸給ERP系統(tǒng)，保證工藝數(shù)據(jù)發(fā)布的完整性、一致性和及時(shí)性。

3．ERP系統(tǒng)可讀取PDM系統(tǒng)與KMCAPP系統(tǒng)發(fā)布的物料、工藝等信息，并實(shí)時(shí)更新到ERP系統(tǒng)中。ERP系統(tǒng)為PDM系統(tǒng)提供它需要的物料、庫存等信息，為KMCAPP系統(tǒng)提供它需要的工藝資源等信息，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部信息的共享，保障數(shù)據(jù)源在多系統(tǒng)集成過程中的唯一性。

綜上所述，三一集團(tuán)的企業(yè)信息化在跨越了設(shè)計(jì)效率、設(shè)計(jì)規(guī)范化的初級階段后，已進(jìn)入了以信息集成為重點(diǎn)的應(yīng)用階段，并逐漸朝著業(yè)務(wù)協(xié)同的目標(biāo)邁進(jìn)。

CAPP深化應(yīng)用

在實(shí)現(xiàn)CAD/CAE/CAPP/PDM/ERP集成的基礎(chǔ)上，三一集團(tuán)的工藝信息化還將進(jìn)一步深化和優(yōu)化。

1.實(shí)施精細(xì)化工藝管理

工藝不僅是制造過程的設(shè)計(jì)者，也是制造信息的反饋者，更是大量制造信息的集散地，所以工藝的精細(xì)化管理水平在很大程度上決定了整個(gè)制造系統(tǒng)的精細(xì)化程度，也就決定了整個(gè)企業(yè)精細(xì)化實(shí)施的效果。精細(xì)化在生產(chǎn)中表現(xiàn)為對市場的快速響應(yīng)和對實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境的應(yīng)變能力。企業(yè)通過實(shí)施精細(xì)化工藝管理，可解決車間層的管理與控制問題，使車間能夠支持精細(xì)化管理，具有快速響應(yīng)的能力，縮短產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間，增強(qiáng)企業(yè)的競爭能力。

2.工藝設(shè)計(jì)向制造現(xiàn)場延伸

在產(chǎn)品開發(fā)的各個(gè)階段，來自企業(yè)所有職能部門（采購、工程、生產(chǎn)、質(zhì)量管理、銷售和售后服務(wù)等）的成員都需要能夠?qū)Ξa(chǎn)品的各種問題進(jìn)行全面考慮，各成員具有所代表領(lǐng)域的專門知識和經(jīng)驗(yàn)，能科學(xué)地做出決策，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在問題，并加以解決。設(shè)計(jì)開發(fā)出來的成果也需要傳遞給后續(xù)的生產(chǎn)制造部門，用來指導(dǎo)生產(chǎn)。

因此，企業(yè)首先需要建立協(xié)同工作的支持環(huán)境。在此環(huán)境中，從設(shè)計(jì)、工藝、制造到檢驗(yàn)的所有工作都可通過互連的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)信息處理過程的自動(dòng)化，做到信息共享，并與車間內(nèi)部或外部進(jìn)行協(xié)同工作。

3.面向三維模型的工藝規(guī)劃

根據(jù)通用汽車公司的統(tǒng)計(jì)，為準(zhǔn)確描述產(chǎn)品制造過程的生產(chǎn)線、設(shè)備、物流、工具、工藝以及工作指令等需要的信息是產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息的1000倍，而三維CAD設(shè)計(jì)軟件通過非常精確地構(gòu)造數(shù)字化的設(shè)計(jì)模型，可使復(fù)雜產(chǎn)品信息在工程師、用戶、供應(yīng)商及加工人員之間準(zhǔn)確交流?；谌S的工藝規(guī)劃，不僅解決了生產(chǎn)信息可視化的問題，更重要的是，能在產(chǎn)品實(shí)際投入生產(chǎn)前，通過加工和裝配的方式，從工藝的角度，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的問題，解決靜態(tài)裝配模型不能發(fā)現(xiàn)的問題，例如動(dòng)態(tài)裝配干涉檢查、距離檢查等。

4.基于知識的智能化工藝設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)信息的固化重用是提高設(shè)計(jì)效率、規(guī)范設(shè)計(jì)過程的重要手段。因受加工原理、加工組織形式、加工設(shè)備、工藝裝備等多種因素的影響，工藝過程與工藝設(shè)計(jì)具有靈活性與多樣性，但是對于同一個(gè)企業(yè)，大部分零件存在相似性，可基于原有零件的工藝設(shè)計(jì)過程進(jìn)行派生設(shè)計(jì)。由此對計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)提出了智能化、自動(dòng)化的要求。

基于知識管理的智能化工藝設(shè)計(jì)不同于以往的創(chuàng)成式、派生式CAPP系統(tǒng)，不再刻意強(qiáng)調(diào)由計(jì)算機(jī)來替代工藝人員自動(dòng)產(chǎn)生工藝，而是提供一個(gè)可視化的工藝定義環(huán)境，在參數(shù)化CAPP開發(fā)工具的用戶界面中定義一些典型的、常用的工藝，所定義的工藝流程可以通過參數(shù)化CAPP系統(tǒng)直接輸出給CAPP使用，也可以將具有通用性的工藝流程保存到數(shù)據(jù)庫之中，生成企業(yè)通用的工藝流程庫。

實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)的知識管理目標(biāo)后，用戶可以基于工藝流程庫中已定義的流程，更改特征參數(shù)以生成新的工藝文件。這樣，相似或相近零件的大部分工藝可以自動(dòng)或半自動(dòng)生成，極大地提高了工藝設(shè)計(jì)的效率，加強(qiáng)了通用工藝流程的重用，在一定程度上改善了工藝設(shè)計(jì)過程及設(shè)計(jì)結(jié)果的規(guī)范性。

5.全球化業(yè)務(wù)拓展

和傳統(tǒng)的單一企業(yè)相比，多分支、異地分布的集團(tuán)型企業(yè)面臨著許多方面的問題和挑戰(zhàn)。例如，如何保證系統(tǒng)的集成和信息的暢通，如何協(xié)作共同面對市場，如何利用現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和其他信息技術(shù)改進(jìn)企業(yè)的運(yùn)行效率，提高競爭能力等等。因此，三一集團(tuán)的全球信息化系統(tǒng)需要能夠很好地適應(yīng)集團(tuán)型企業(yè)復(fù)雜、多變的要求。比如在系統(tǒng)部署時(shí)采用多應(yīng)用、多服務(wù)器框架，以適應(yīng)各種復(fù)雜的組織機(jī)構(gòu); 從使用頻率和強(qiáng)度方面考慮，將應(yīng)用模塊分別部署在不同的服務(wù)器上，從而減輕主服務(wù)器的負(fù)載壓力; 利用組織結(jié)構(gòu)與應(yīng)用模塊的對應(yīng)關(guān)系，靈活地拆分或整合應(yīng)用模塊，使整個(gè)系統(tǒng)具有良好的可伸縮性; 利用“消息引擎”機(jī)制，使得集團(tuán)總部與下屬機(jī)構(gòu)之間順利地實(shí)現(xiàn)信息的上傳下達(dá)，確保業(yè)務(wù)暢通。

集團(tuán)企業(yè)的組織特點(diǎn)使得它對異地異構(gòu)系統(tǒng)的集成應(yīng)用與管理的需求日益迫切。三一集團(tuán)攜手PTC、漢普、開目公司提出多應(yīng)用系統(tǒng)集成與應(yīng)用的技術(shù)方案，并在系統(tǒng)部署中引進(jìn)分布、分層等思想，最終有效集成了三一集團(tuán)目前的CAD/CAPP/PDM/ERP系統(tǒng)，成功搭建分布式企業(yè)環(huán)境下的集成一體化應(yīng)用信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)的合理規(guī)劃和實(shí)施將消除集團(tuán)企業(yè)各成員之間的信息交換時(shí)延，加強(qiáng)總體控制，提高各成員間的協(xié)同工作，提高數(shù)據(jù)一致性。

知識管理的引入，在提高業(yè)務(wù)過程與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的規(guī)范性的同時(shí)，有效提升了設(shè)計(jì)信息的重用率，提高了業(yè)務(wù)運(yùn)轉(zhuǎn)效率，縮短了產(chǎn)品生命周期。三一集團(tuán)集成信息一體化解決方案已初具規(guī)模，并已在實(shí)際業(yè)務(wù)過程中取得了一定的效益。該集成系統(tǒng)的投入應(yīng)用與深入發(fā)展為制造行業(yè)信息系統(tǒng)的集成應(yīng)用提供了參考與借鑒。

鏈接:什么是CAPP？

CAPP（Computer Aided Process Planning，計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)）是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助工藝人員設(shè)計(jì)零件從毛坯到成品的制造方法，是將企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品制造數(shù)據(jù)的一種技術(shù)。

隨著制造業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和多品種小批量的要求，特別是現(xiàn)代集成制造技術(shù)的發(fā)展與運(yùn)用，傳統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)方法已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足自動(dòng)化和集成化的要求。CAPP借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，來完成從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到原材料加工成產(chǎn)品所需的一系列加工動(dòng)作及其對資源需求的數(shù)字化描述。

工藝BOM數(shù)據(jù)是指導(dǎo)企業(yè)物資采購、生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度、組織生產(chǎn)、資源平衡、成本核算等的重要依據(jù)，CAPP系統(tǒng)的應(yīng)用可為企業(yè)數(shù)據(jù)信息的集成打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 (ccw)