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彭义兵:capp技术应用、实施与集成

大家下午好。非常高兴能够代表开目公司向大家汇报我们公司的情况。

在今年6月份,在北京国际机床展上我碰到机械工业协会负责人聂先生,他问我一个问题:你是否注意到国家从85、95以来,从政府实施信息化以来,大力推广的cad系统,三维cad系统等,还大张旗鼓地宣传过、支持过PDM,PLM,甚至mes,一直没有提到工艺的问题,没有提到capp运用问题。你们作为capp提供商如何看待这个问题?我当时听了这个问题我想了很多,首先在2003年,很多网上论坛在谈论capp问题,甚至包括我们主要媒体,cad/cam与制造业信息化等等。他们今年年初给我们发一个邀请函,希望我写一篇文章,背景是这样:在去年年底的时候,他们做了一个调查,结果令他们大吃一惊,他们发现capp已经不断弱化,现在已经进入一个转折点,而且是一个不太好的转折点,为什么?因为有50%的企业没有使用capp系统,还有一个数据就是,如果将来要上信息化项目的话,capp是你最近要考虑的吗?好象基本上没有人能够回答这个问题。因此他们最后得出:工艺现在整个信息化架构中的地位好象越来越模糊。我想作为一个capp提供商,我们长期和企业服务实践中,我们如何看待这个问题?我们对这个问题看法不同。我们认为,工艺需求是和其他部门、其他业务之间传递。比如从销售投标引发的工艺需求,有一个用户是做电站锅炉,核电设备,他们锅炉设备和核电设备在县里面生产,是按照单台计算的,所以是非常严格按定单生产。这个时候大部分情况之下,能够保证质量。最关键的焦点是合理报价,但是对于一个锅炉而言,有上万个零件,它的加工工艺非常复杂,大家可以想想一下,如果我们要把这个零件所有成本核算出来要多长时间?他告诉我:这是他们工艺处负责人告诉我,以前我们要核算的话,如果有以前的工艺卡片参考的情况下,得二个月时间,把整个产品工艺编制完成。当然编制完成之后还不能解决问题,还要所有的材料公式等等各方面汇总才能得到结果,这种情况下参与竞标不可能。他们以前怎么做?是依靠非常丰富的工艺人员进行估算,他们水平很高,一般有95%,95%的成功率,高不高呢?很高。但是对于锅炉、核电设备这样大型产品而言,95%的准确率是远远不够的。为什么?因为一般情况下,5%偏差就是几百万,甚至几千万,现在他们单价卖出去是几百万,就是95%准确率也不够,在这种情况下,这种触动之下,他们产生了需求,首先要解决这个问题,由于这个问题产生了另外一个需求。这个后面讲。

很多人说,报价系统已经在PDM,我觉得这是次要的。我认为工艺人员的存在,就表示机会的存在,需求的存在。这是第一。

第二,我们看一下,现在对于这些单件小批量生产线而言,竞争的焦点实际上在制造环节而言,买相同的设备制造的水平相差不大,但是产品开发和生产准确比较远的环节而言,差距很大。比如产品开发环节,包括两块:一是产品设计,一是工艺设计。假如以前仅仅是把产品设计作得很好,那么工艺设计这块跟不上去也有问题。比如:现在不可能等产品全部设计之后做工艺,基本上是有一个小组部件设计之后进行工艺设计,当然这个工艺人员立马进行设计,设计一步就行了吗?不行。最关键的是工艺要根据设计进行变化,工艺和设计经常变更,信息共享,但是变更是主流,因为设计没有完成。所以要提高效率在产品开发阶段,仅仅设计产品设计问题,解决cad问题不够。

另外生产准备周期,比如工装加备对锅炉就是钢材,需要上千吨钢材,有些钢材为了保证质量要特殊进口,这些钢材生产比较少,所以厂家供应商比较有利,他们话语权比较重,这个时候必须提前预测一些问题,这个预测是工艺的体现。从这个角度讲,他们公司认为工艺需求的存在是绝对性的,从现在来看,从其他环节能够促使工艺人员产生非常具体的需求。capp的发展,在我心目中经过两个发展阶段:个人认为,第一就是不使用capp系统,在我们企业界不使用。第二,技术产量不是很高,但是已经在实践中得到运用的系统。

大家看看这是我自己想出来的。

在1997年以前,我们大多数capp在高校进行研究,在1997年以开目为首的国内厂商,根据中国国有企业制造业特点,提出工具化capp的思想,这个时候capp基于实践环节,工具化发展到现在十年,capp如何发展?这是今天我们主题。

我们认为capp系统肯定是一个主流。我有一个例子说明我们成功的例子。

看看1997年以前我国对capp的比较,1997年以前我们追求高端,比如我们希望我们做出来的东西很自动化,我们现在cae和cad已经到一定自动化,我们希望capp能够到自动化和智能化程度,因为我们把capp放很高位置,所以capp没有发展。

另外由于以前capp追求的非常完美,我们原来读书的时候,有箱体的capp、回转体capp等等,做这些研究,都是不通用。太有特点,所以稍微换一种情况就不行。现在是:

第一要满足个性化。因为每个企业个性化不同。cad之所以普及,是因为cad功能是描述头脑中构思,比如一个笔记本,就是在这个现状,在哪个地方不是这种形状的话都不能满足我的要求。就是说cad是表述一个头脑中的形象。这个东西不允许有二异性。但是capp是如何制造出来,制造的路径有很多种。比如一个笔记本,在不同的公司做有大量不同的加工条件,有非常先进的设备是一种做法。在一些小厂家来说,3、5工人就是加工方式,能把笔记本做出来吗?可以做出来,但是工艺和大企业不一样。所以cad描述的形式表示产品的形式,是不可以有二性。但是capp做工艺,如果做出来,企业形式、规模不一样,很多特点不一样,业务流程不一样,所以可以根据具体情况写工艺流程、工艺卡片。这是capp个性化。我们如何满足?我们把工艺做成一个平台,不断配置、形成自己的capp系统。这是我们讲的非常核心的观念。

下面是两个特征,不讲了。因为以前都是自动化,所以不需要许多管理,现在是自动化对整个产品数据进行管理。另外我们以前局限于capp是技术部门,所以是独立系统,现在我们要和整个设计工艺管理部门链接起来,应该在一个集成环节使用。

capp解决问题的层次:

从1997年使用capp解决了两个大问题:

1、效率问题。capp工具化大力提高了工艺人员设计效率

2、工艺设计标准规范了,所以解决这两个问题。

但是现在capp要解决的问题正在第三、第四层次发展。

第一,以前工艺人员经验丰富,如何利用?

第二,工业信息集成管理。就是工艺和其他很多设计、制造车间联系起来,如何进行集成管理?

现在这个capp框架是开目公司的capp框架,这个框架在目前绝大部分国内制造业企业,尤其是像国有企业比较普遍。基本可以满足需求,如果不能满足需求,大家看看我们在右边有二次开发工具,我高兴地告诉大家这也是开目公司独有,像我们公司1997年最早提出capp思想一样,我们认为这是我们最大的亮点。所以我们公司在实施个性化方面非常有优势,我们所有广告是“运用成功,源自个性服务”。所谓个性服务,如何体现?就在二次开发工具里面,是一个非常大的亮点,我们叫“二次开发工具”不够准确,因为没有和其他工具形成鲜明差距。所以我们发展迅速,第一是框架做得非常不错,第二满足个性化需求,所以个性化需求让capp有很强的生命力。

我们认为,工艺整个是解决方案,就是像我们刚才讲的,一个做锅炉的企业用什么capp能够满足需求?我告诉你们,没有什么capp能够满足需求,只有根据它自己的需求帮助他们做改进,满足它的需求。

一般来说从工艺需求来说,现在capp发展大体没有很大变化,主要包括设计管理等。其他包括参数设计,我认为工艺化设计进一步延伸,待会儿讲这个例子。

我们总结一下,开目公司如何看当前capp运用状况?我们认为,现在capp在1998年1999年的用户,他们使用的范围比较窄。主要是最好用的工艺环节就是机加工工艺环节,对焊接工艺,还有很多比较复杂的工艺没有使用。这种使用要作为个性化开发,所以我们从运用范围来说目前主要是以零部件为主的局部使用,或者个别部门运用。将来一定走向以产品为对象的运用。从运用水平而言,我们现在是技术水平,绝大部分是简单地帮助工艺员进行编辑。

第三,基于三维运用,国产capp我觉得刚刚起步,开目公司由于在十五期间得到国家大力支持,在三维capp方面有很大的进步。

第四,capp其他系统集成,1998年1999年当时PDM很普及。现在很多企业为了解决问题,在capp里面延伸很多管理功能,上pmd的时候,发现他们的功能发生冲突,这是目前遇到的运用capp的现状。

我们认为目前来说,capp在不断发展:

第一,capp和解决问题的领域不断拓展。首先从机械到锻造工艺等方面发展。

第二,工艺部门运用到整个工艺、制造设计集成运用。

第三,满足个性化需求,运用非常突出,我认为capp成功与否,还是能否满足企业个性化需求这是关键。

第四,整个工艺是开放体系。这是基于capp需求的特点。最后是得到了非常明显体现:现在工艺编辑设计不能满足需求,现在工艺设计和工艺管理已经非常重要。

我们再谈谈开目公司对当前capp的特点:

第一,基于知识的capp系统,我认为这是目前运用得最成功的,在国内来说。基于三维capp我认为比较雷同。由于国产三维cad应该说还没有普及,所以国产集成问题有制约,这块技术发展很快。

第4、第6是capp技术发展问题,和运用分析有区别。

上海锅炉厂成功运用。这个锅炉厂让我很吃惊,有一次出了一个问题,我们要把这个数据发过来,他说不能够发过来,随便一个产品数据就有多少,有80g。这是我没有想到的。一般的软件公司对这种大数据量处理不了。他怎么有80g?一个产品有十几万个零部件,每个零部件如果有属性的话,有80多个属性,这样数据很大。每天至少40工艺人员同时使用。所以影响很大。做锅炉焊接工艺和很多冷工艺不是一般通用机械厂的工艺人员做的,他要求经验丰富。很多知识,比如一个管子什么情况之下,用机床,什么时候用机床,什么时候用另外一种工艺决策。以前靠人判断,现在把工艺特征定义为工艺参数,可以画一个框图,这个图里面规定:这个工艺参数达到什么程度,选择什么工艺。在达到另外一个程度,比如对孔加工的话,如果小孔的话,是不是用钻?再大一点孔,是否用镗?要求什么精度以前用人判断,现在我们提供capp工艺平台,把的经验用图形式画出来,对50几岁的老工程师来说没有什么困难,他们运用很成功。

给大家讲一下基于知识的capp的原理:

并不复杂。比如说我们现在做的这个流程图,我们做编程、项目很多方面都用。我们以前用这个环节,大家看看,这里面,在右边有很多框图,这是我们约定俗成的符号。遇到什么符号走什么路径。这是一种表示形式。(幻灯片)

基于知识的capp难点是什么?其实最难的并不是如何编程序,如何实现。最难的是如何抽象出这些知识,如何表达出来?所以难点在这个地方。我们恰恰提供工艺支持表达方式,尤其是这个框图能够表达老工艺师的一些想法,所以把这些工艺知识放在这个数据库里面,放在capp里面,能够实现。现在表达形式有很多:

第一,公式管理器,以前我们只是在工艺汇总的时候,重量×数量,现在我们这个公式管理已经变成一个语言管理器,包括内容很丰富。

第二,资源管理器,这在capp运用很早。很多车间里面制造资源,都可以放在资源管理器里面。

第三,特增加工艺库。这和典型工艺有区别。我们知道有一个典型工艺我们遇到相似的情况找一个相似的工艺进行修改。比如这个是根据孔槽各种加工特征,把一些可能加工方法全部放在里面,如果参数选择变化,会自动选择工艺路线。是这么一个表达方式、框图和变量,这是我们首先发现这个方式,如何把老工艺师工艺知识放在capp里面?这是开目公司首先提出的,而且运用很成功。这是无庸置疑的。

第二我们讲基于三维capp的工艺设计:

这块二维和三维cad特点,三维能够传载的信息更多,而且是工业信息,如果加工一个孔可以把这个名字给它,他自动地从capp获取很多尺寸信息,或者是设计要求信息,然后会在工艺知识库里面找匹配的信息,弹出很多选择供你挑选,你加工一个零件,你参选参数,会得到很多信息,有很多方法,目前还不能完全替代人的工作,他给你很多选择。

另外简单讲三维装备规划工艺来说,目前主要有几个好处,和前面三维capp工艺设计相比,我认为它是一个子集:比如我们说做工艺的时候,我们在右边讲装备工艺数的时候,我们点一个部件的时候,颜色和三维图颜色变化,如果定位是蓝色,所有蓝色信息就是这个部件的。非常方便查找。在装备工艺规程里面有很多工作,比如装备工艺检查,这个运用很多。

另外装配路线调整等等,如果在前一个环节做得很好,基于三维capp作好之后,这些都可以实现。在三维装备工艺里面除了检查之外,还有很多装备的工艺路线,和装备模型信息双向互动,现在二维里面已经成功实现了在三维里面在探索。因为三维数据结果要稍微信息量大一些,所以信息库比较复杂一点。

这是我们三维装备工艺规程的各种方面运用。

capp和其它系统如何交流?我们和国外厂商包括很多三维厂商、erp厂商做过信息互换,我们以前做都是使用这个文本文件,定义特种格式,后来发现这个定义很麻烦,随着技术发展,我们发现xml这种方式很好,我们在互联网形成了这种xml之后,因为可以进行信息传递和共享。

最后,我的观念:capp也是个性化很强,我们的工艺是和我们工艺设计有关,和企业规模有关,和业务流程有关,这些东西每个企业不一样,所以个性化很强,所以要满足企业个性化需求,这个capp是一个平台可以重新做。现在我们看capp发展已经在这个平台化方面、在二次开发方面做了很多工作,非常高兴这块我们运用得非常成功。我们现在capp在很多大企业运用的不错。在三江航天集团,不是一个公司,是几十个公司,基本上全部用开目的capp,他们厂之间可以互相交换意见。

造船行业也是如此,他和工程行业一样有单件的特点,我们和401、471、武昌造船厂也使用了。

最后是经纬纺织机械厂,他们使用得也非常好。

就讲这么多。

谢谢大家。

(本文根据"2006 e-works 产品创新数字化国际峰会"现场录音整理,未经作者本人确认。)

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