以CAPP实现系统集成

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三一集团采用CAPP（Computer Aided Process Planning，计算机辅助工艺过程设计）作为集成工具，通过工艺向上与PDM集成、向下与ERP集成，搭建企业信息化整体框架，打通从研发到制造的信息流，实现无障碍、无交叉、无停滞的信息交流与共享。

三一集团有限公司（以下简称“三一集团”）总部位于长沙，在北京、上海、沈阳、昆山等地建有研究院，在全球多个国家和地区拥有分支机构，构建有覆盖国内国际多个国家和地区的分布式企业内部网系统。三一集团主要从事工程机械的研发、制造、销售，产品包括建筑工程机械、路面机械、履带起重机械、非开挖施工设备、港口机械等25大类120多个品种。其中，混凝土输送泵、混凝土输送泵车和全液压压路机的市场占有率均居中国首位，并已成为业内标志性产品。三一集团的下属企业三一重工是“国家重点高新技术企业”，是“863”计划“机群智能化工程机械”项目的主要承担单位。

2000年，三一集团就进行了以国际化、精细化和信息化为核心的全球性战略规划，围绕全局战略目标，企业的信息化战略规划也主要集中在如何搭建全球化的信息平台、如何辅助企业实现精细化管理等方面。

三一集团的信息化规划蓝图

三一集团的信息化规划蓝图分三步实施。

第一步，完善业务部门的CAD/CAE/CAPP等工具软件的应用和普及，以提高业务效率，从2000年开始实施至今，已基本实现预期目标。

第二步，建立以PDM为核心的技术信息化和以ERP为核心的管理信息化系统，实现信息管理协同。三一集团于2005年年初开始实施PTC公司的Windchill PDM系统，2006年着手实施SAP erp系统，至今实施进展顺利，并已取得一定的效果。随之而来的是如何实现两大系统的集成，从而打通企业的信息流。

为解决PDM与ERP之间信息不通畅造成的信息孤岛所引发的一系列业务和管理问题，三一集团采用CAPP为集成工具，通过工艺向上与PDM集成、向下与ERP集成，搭建企业信息化整体框架，打通从研发到制造的信息流，实现无障碍、无交叉、无停滞的信息交流与共享。这是三一集团现阶段信息化建设的重点，也是企业信息化建设从量变到质变的基础和前提。

第三步，继续扩展工艺信息化，乃至企业整体信息化的内涵和外延，最终搭建一个全球化的信息化集成应用与管理平台。基于该平台，三一集团将分布在国内、国际的多个企业分支机构纳入统一的管理中，通过覆盖企业各类业务和管理的先进信息技术，实现精细化管理，将研发和服务两项核心能力提升至世界一流水准。

考虑到技术实现能力，及对三一集团的工艺信息化高度与实施范围的理解，三一集团选择了武汉开目信息技术有限责任公司（以下简称“开目公司”）作为工艺信息化建设的合作伙伴。在工艺信息化规划过程中，我们不仅立足于实现传统的工艺设计业务，也希望在工艺信息化应用方面得到突破和提高。

早在2004年，开目公司就提出了以工艺为核心的信息系统关联应用，针对中国制造企业的实际情况，将工艺从简单地编工艺上升到了企业业务瓶颈和管理核心的高度。最后，双方一致认为，当前阶段三一集团的工艺信息化建设应该在前期应用工艺设计辅助工具的基础之上，扩展工艺的应用广度、挖掘工艺的应用深度，围绕工艺信息化建设，集成CAD、PDM、ERP系统，实现工艺规划、工艺集成、业务协同，最终实现知识管理。

基于工艺信息化的集成业务规划

在基本实现实施规划的第一步及第二步后，也就是完成了技术信息化和管理信息化系统的实施，信息系统的集成与协同应用成为当前的首要任务。集成解决方案需要满足集团PDM系统、CAPP系统、ERP系统异地分布式网络架构的数据统一管理要求和分布式多工厂业务管理需求。系统整体部署如图1所示。

首先，在长沙总部建立包括PDM数据库服务器/应用服务器、ERP数据库服务器/应用服务器以及KMCAPP服务器在内的数据库系统和应用服务系统。在此基础上，分期分批逐步在三一集团的其他分支机构，建立PDM从服务器、ERP从服务器以及KMCAPP的应用服务器。各分支机构通过DDN专线与长沙总部相连，最终实现三一集团内部所有分支机构的信息系统全面集成应用。

集成应用技术实现方案

信息系统集成应用实现方案围绕产品数据管理、工艺规划的实施来开展，将三一集团的产品设计、质量管理、销售管理、成本管理、外协加工、车间制造、生产计划与采购管理等一系列业务统一纳入到系统中。技术方案如图2所示。

通过系统集成，三一集团实现了:

1．KMCAPP系统可应用PDM系统的设计结果和其他参数信息以及ERP系统中工艺资源和其他参数信息进行快速、高效的工艺设计; 可严格按ERP系统工艺要求读取/编辑PBOM、工艺数据，并将其提交PDM进行集中管理，通过签审流程最终发布至ERP系统。

2．PDM系统统一管理工艺技术文档的签审、发布流程。工艺文件签审完毕后，PDM系统发布指令给KMCAPP解析器，KMCAPP解析器根据指令及时按照ERP系统的要求解析工艺数据，并传输给ERP系统，保证工艺数据发布的完整性、一致性和及时性。

3．ERP系统可读取PDM系统与KMCAPP系统发布的物料、工艺等信息，并实时更新到ERP系统中。ERP系统为PDM系统提供它需要的物料、库存等信息，为KMCAPP系统提供它需要的工艺资源等信息，从而实现企业内部信息的共享，保障数据源在多系统集成过程中的唯一性。

综上所述，三一集团的企业信息化在跨越了设计效率、设计规范化的初级阶段后，已进入了以信息集成为重点的应用阶段，并逐渐朝着业务协同的目标迈进。

CAPP深化应用

在实现CAD/CAE/CAPP/PDM/ERP集成的基础上，三一集团的工艺信息化还将进一步深化和优化。

1.实施精细化工艺管理

工艺不仅是制造过程的设计者，也是制造信息的反馈者，更是大量制造信息的集散地，所以工艺的精细化管理水平在很大程度上决定了整个制造系统的精细化程度，也就决定了整个企业精细化实施的效果。精细化在生产中表现为对市场的快速响应和对实际生产环境的应变能力。企业通过实施精细化工艺管理，可解决车间层的管理与控制问题，使车间能够支持精细化管理，具有快速响应的能力，缩短产品开发时间，增强企业的竞争能力。

2.工艺设计向制造现场延伸

在产品开发的各个阶段，来自企业所有职能部门（采购、工程、生产、质量管理、销售和售后服务等）的成员都需要能够对产品的各种问题进行全面考虑，各成员具有所代表领域的专门知识和经验，能科学地做出决策，及时发现潜在问题，并加以解决。设计开发出来的成果也需要传递给后续的生产制造部门，用来指导生产。

因此，企业首先需要建立协同工作的支持环境。在此环境中，从设计、工艺、制造到检验的所有工作都可通过互连的计算机实现信息处理过程的自动化，做到信息共享，并与车间内部或外部进行协同工作。

3.面向三维模型的工艺规划

根据通用汽车公司的统计，为准确描述产品制造过程的生产线、设备、物流、工具、工艺以及工作指令等需要的信息是产品设计信息的1000倍，而三维CAD设计软件通过非常精确地构造数字化的设计模型，可使复杂产品信息在工程师、用户、供应商及加工人员之间准确交流。基于三维的工艺规划，不仅解决了生产信息可视化的问题，更重要的是，能在产品实际投入生产前，通过加工和装配的方式，从工艺的角度，发现产品设计的问题，解决静态装配模型不能发现的问题，例如动态装配干涉检查、距离检查等。

4.基于知识的智能化工艺设计

设计信息的固化重用是提高设计效率、规范设计过程的重要手段。因受加工原理、加工组织形式、加工设备、工艺装备等多种因素的影响，工艺过程与工艺设计具有灵活性与多样性，但是对于同一个企业，大部分零件存在相似性，可基于原有零件的工艺设计过程进行派生设计。由此对计算机辅助工艺设计提出了智能化、自动化的要求。

基于知识管理的智能化工艺设计不同于以往的创成式、派生式CAPP系统，不再刻意强调由计算机来替代工艺人员自动产生工艺，而是提供一个可视化的工艺定义环境，在参数化CAPP开发工具的用户界面中定义一些典型的、常用的工艺，所定义的工艺流程可以通过参数化CAPP系统直接输出给CAPP使用，也可以将具有通用性的工艺流程保存到数据库之中，生成企业通用的工艺流程库。

实现工艺设计的知识管理目标后，用户可以基于工艺流程库中已定义的流程，更改特征参数以生成新的工艺文件。这样，相似或相近零件的大部分工艺可以自动或半自动生成，极大地提高了工艺设计的效率，加强了通用工艺流程的重用，在一定程度上改善了工艺设计过程及设计结果的规范性。

5.全球化业务拓展

和传统的单一企业相比，多分支、异地分布的集团型企业面临着许多方面的问题和挑战。例如，如何保证系统的集成和信息的畅通，如何协作共同面对市场，如何利用现代通信网络技术和其他信息技术改进企业的运行效率，提高竞争能力等等。因此，三一集团的全球信息化系统需要能够很好地适应集团型企业复杂、多变的要求。比如在系统部署时采用多应用、多服务器框架，以适应各种复杂的组织机构; 从使用频率和强度方面考虑，将应用模块分别部署在不同的服务器上，从而减轻主服务器的负载压力; 利用组织结构与应用模块的对应关系，灵活地拆分或整合应用模块，使整个系统具有良好的可伸缩性; 利用“消息引擎”机制，使得集团总部与下属机构之间顺利地实现信息的上传下达，确保业务畅通。

集团企业的组织特点使得它对异地异构系统的集成应用与管理的需求日益迫切。三一集团携手PTC、汉普、开目公司提出多应用系统集成与应用的技术方案，并在系统部署中引进分布、分层等思想，最终有效集成了三一集团目前的CAD/CAPP/PDM/ERP系统，成功搭建分布式企业环境下的集成一体化应用信息系统。该系统的合理规划和实施将消除集团企业各成员之间的信息交换时延，加强总体控制，提高各成员间的协同工作，提高数据一致性。

知识管理的引入，在提高业务过程与业务数据的规范性的同时，有效提升了设计信息的重用率，提高了业务运转效率，缩短了产品生命周期。三一集团集成信息一体化解决方案已初具规模，并已在实际业务过程中取得了一定的效益。该集成系统的投入应用与深入发展为制造行业信息系统的集成应用提供了参考与借鉴。

链接:什么是CAPP？

CAPP（Computer Aided Process Planning，计算机辅助工艺过程设计）是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。

随着制造业生产技术的发展和多品种小批量的要求，特别是现代集成制造技术的发展与运用，传统的工艺设计方法已经远远不能满足自动化和集成化的要求。CAPP借助计算机技术，来完成从产品设计到原材料加工成产品所需的一系列加工动作及其对资源需求的数字化描述。

工艺BOM数据是指导企业物资采购、生产计划调度、组织生产、资源平衡、成本核算等的重要依据，CAPP系统的应用可为企业数据信息的集成打下坚实的基础。 (ccw)