引言
随着科技进步，企业对知识和信息的管理也日益重视起来。对于制造业来说，以信息化带动工业化，以信息技术、各种先进制造工艺技术及其管理技术等武装制造企业，全面提升面向PLM产品全生命周期的工艺、工装等设计及管理水平，是提高制造业竞争力和经济效益的基础和关键。企业的工艺管理水平以及企业的工艺技术水平直接决定着各种投入资源在生产过程中的变换效率，决定着企业经济效益的优劣。作为产品设计与制造生产之间的中间桥梁，工艺设计是PLM产品全生命周期管理的重要组成部份，工艺管理及其工艺编辑软件作为工艺设计的辅助设计管理工具，在制造行业中得到了广泛的应用。实践证明，工艺管理系统有助于提高工艺管理标准化，提升工艺设计效率，杜绝重复维护数据，减少错误发生，使工艺员与管理人员从繁重的重复工作中解脱出来，集中精力投身到技术工艺研究中去。
但是，在卫浴五金制造企业中，工艺信息化系统建设方面一片空白，如何提高工艺管理水平，使工艺设计质量与效率，推动工艺技术的进步，促进工艺技术转化为生产力，成为卫浴五金制造业管理者急需解决的问题。路达作为国内卫浴五金制造业的领导者，率先进行了工艺信息化管理的规划与投入，引进并实施了工艺管理系统及其CAPP工艺编辑软件项目，为卫浴五金制造业的工艺信息化管理做了大胆的尝试。
1 卫浴五金制造行业的特点
卫浴五金制造行业是一个离散性特征很强的制造业，生产过程主要是金属加工和部件的装配为主，日常运作中的各个环节通常都以传统人工管理的方式进行的。其主要的生产工艺包括铸造、压铸、锻造、冲压、胀形、热表处理、车、铣、刨、磨、钻或钣金成型等，产品种类繁多，规格各异，同时其原材料品种繁多，不同尺寸、不同颜色、不同规格的搭配，以及各种表面处理的加工需求，致使产品的生产工艺相当复杂，而且工艺的通用性差。另外，五金制造业一般遵照订单生产，产品结构复杂、零部件多而且外协、自制兼有。再加上其产品制造周期长、工序多、异常情况多(涉及到返工、报废、拆分、补料、替换、缓冲物料等)等特点，如何科学管理五金制造业的生产、研发设计、制造工艺等课题成为了摆在各五金企业决策者面前的首要课题。
随着信息化技术的发展，很多卫浴五金制造企业都已成功的实施与应用了ERP系统，为企业发展注入了全新的动力，而且，少部份已成规模的企业在近年来也加大了设计端信息化建设的投入。但是，在工艺管理方面，还没有任何卫浴企业实施与应用工艺管理系统(CAPP)，这种现状与卫浴五金制造业的工艺管理需求形成了巨大的反差。所以，工艺管理系统(CAPP)必将成为卫浴五金制造企业信息化建设不可或缺的一部份。
2 路达信息化建设及工艺管理现状
路达公司的生产囊括了五金制造业的大部份生产工艺，包括低压铸造、锌压铸造、锻造、冷冲、胀形以及注塑等成型工艺，同时还有车、铣、刨、磨、钻等机械加工工艺，表面抛光研磨工艺，电镀、PVD、杂色表面处理工艺等。复杂多变的生产工艺给工艺制定部门带来了极大的困扰，机械工程师的工作量繁重，工艺信息数据也难以统一及共享。尤其是近年来用户需求的不断变化，市场变化快，小批量订单增多，再加上公司业务的急速增长，促使新产品快速更新换代，新产品开发量与变更量成倍增长，急剧增加了生产工艺的需求量，导致工艺的管理上出现瓶颈，急需专业的信息化管理软件帮助管理。
在引进开目工艺管理系统(CAPP)之前，路达公司已经部署应用的信息系统有Windchil PDM、ERP(金蝶K/3)、Lota车间管理系统(MES)、SRM(供应商管理系统)等系统，研发设计、制造生产、外制供应商采购均采用了系统管理，各部门的信息化程序应用较高，其它部门系统的高效运作同样对工艺制定管理部门提出了信息系统化管理的需求。
根据公司整体信息化建设的规划，实现工艺信息系统化管理成为了公司发展的必然。工艺信息系统的实施将改变工艺制定管理部门工艺管理的沿用手工编制、人工管理的传统方式，将分散在车间系统及PDM系统的工艺管理业务，如工艺文件在PDM管理、成本动因、部分工治具在Lota车间管理系统管理等，以及人工管理的业务集成到同一平台上进行统一管理。新的管理方式不仅使工艺制定管理部门减少大量的重复工作，提升工艺设计效率；在信息共享方面，也可以实现与其它环节的匹配，解决公司信息流在工艺管理这座“独木桥”上严重塞车问题。尤其是BOM管理环节，由于行业与公司的特殊性，公司的BOM分为设计组装BOM、表面处理工艺BOM、制造工艺BOM三大块，而且不同的BOM由不同的部门管理与维护，不同BOM之间经常出现重复管理与衔接不正确的情况，BOM数据的准确性与唯一性同样需要系统管理的帮助。
因此，引进先进的工艺管理系统(CAPP)，实现PDM、工艺管理(CAPP)、ERP三大系统的集成，消灭技术部门的“工艺信息孤岛”，成为推动公司业务发展和提升工作效益的重大举措。
3 路达工艺管理系统(CAPP)的规划、实施及效益分析
在路达信息化系统群中，工艺管理系统(CAPP)将成为连接设计与生产的中间桥梁，是产品设计(PDM)、工艺开发(CAPP)、制造生产(ERP)全流程的PLM产品全生命周期管理体系的重要组成部份，是整个系统群集成的核心，有效的控制了工艺数据的唯一性和安全性。工艺管理系统(CAPP)在路达信息化体系中的位置如图所示：
图1 工艺管理系统(CAPP)在路达信息化系统群的位置分布
作为工艺制定管理部门的日常工作环境，工艺管理系统(CAPP)必需有效的控制与合理的组织产品的工艺资源，保证工艺技术资料与工艺装备资源的一致性、完整性与安全性，并且推动工艺设计过程的协同作业管理；工艺管理系统(CAPP)在路达公司系统群中作为连接设计与生产的中间桥梁，在继承研发Windchill设计数据的同时，还要实现设计BOM、表面处理BOM、制造工艺BOM的完美结合，实现为制造生产提供唯一基础数据资源的功能。工艺管理系统(CAPP)功能模块设计如下图所示：
图2 工艺管理系统(CAPP)总体设计方案
3.1 PDM零件管理
为保证数据的一致性与完整性，工艺管理系统(CAPP)需要继承产品设计数据的信息，通过系统集成开发，将PDM内的设计BOM、电子图文档、产品结构、零件共用属性等信息集成到工艺管理系统(CAPP)，在工艺管理系统(CAPP)内分门别类的地进行管理，为系统的工艺管理模块、BOM管理模块、项目管理模块提供数据源，保证了数据的唯一性，杜绝了重复维护数据。在本次系统集成中，电子图文档的处理采取了一种新的方式，Windchill并没有传递电子图文档实体文件到工艺管理系统(CAPP)，只是传递了文件链接，工程师在工艺管理系统(CAPP)中可以点击文链接直接打开Windchill内的电子图文档，此种集成方式的好处在于减少了系统的数据存储与负载的同时，消除了两个系统重复管理同一文件的情况。
3.2 工艺管理
工艺管理系统(CAPP)把工艺管理主要分为：工艺文档管理、工艺资源管理、工艺装备管理三大模块，提高工艺标准化，优化文件管理制度，实现工艺信息高度共享。
3.2.1 工艺文档管理
首先，根据不同工艺的要求进行工艺规范，包括工艺分类、工艺规程、工艺文件格式、工艺资源、PDM零件信息的继承、工作流程、各类编号规则等；其次，优化文件管理制度，将纸质文件有选择性的纳入系统管理，减少存储，优化与减少人工发放的流程；再次，共享PDM零件设计信息为工艺服务，关联工艺资源库、工艺装备库，提升工作效率。结合项目管理与工作流管理实现工作任务逐级分配，工作进度控制。利用系统共享资源与邮件抄送等功能，减少中间传递环节，将工艺信息第一时间传递给生产部门。通过系统的版本控制解决工艺文档管理混乱的现状；第四，设立通用工艺库，供工艺员编制工艺时参考与引用；最后，工艺数据需传递给制造BOM模块，通过制造BOM模块的功能将工艺数据集成到下游ERP系统中。通过工艺文档管理工作的整合与系统管理，工艺文件编辑速度大幅度提升，工艺部门的工作效率得到了极大的改善，提高了工艺的标准化，保证了工艺数据的正确，使工艺工程师与管理人员从繁重的重复工作中解脱出来，集中精力投身到技术工艺研究中去。
3.2.2 工艺资源管理
由于五金制造工艺复杂、产品规格各异，而且原材料品种繁多，不同尺寸、不同颜色、不同规格等特点，使工艺工程师在编制工艺文件时很难做到数据统一，必需为工艺工程师量身订制工艺设计相关的标准资源库。在系统中建立了标准工序基础资料、标准设备资料、工步基础资料、检验加工项目、量检具标准库，而且根据不同成型工艺设立共用资源资料。各类标准资源连接到CAPP编辑模块，将CAPP编辑模块的打字录入方式升级为点选方式，工作效率得到极大的提升。同时，标准资源库实现了与下游ERP的集成，保证各系统间各种工艺资源的统一性。
3.2.3 工艺装备管理
针对工艺装备图文档管理不善的现状，将模具、工装夹治具电子图文档、刀具电子图文档、产品毛坯图电子图档纳入系统管理，并结合自动编码功能、版本管理、项目管理以及工作流程管理等模块，实现工艺装备自动编码、设计任务逐级分配、计划进度控制、系统审批发图、系统自动派工给制作单位的业务自动化流程、版本控制等功能，提高了工作效率，取消了人工参与的中间环节，减少了错误的发生。同时建立了工艺装备图文档与工艺文档关联关系，方便工艺工程师在工艺装备、工艺文件、工艺资源之间的互动。
图3 标准资源库
3.3 BOM管理
卫浴五金制造产品结构复杂、零部件多、产品制造周期长、工序多、异常情况多(涉及到返工、报废、拆分、补料、替换、缓冲物料等)等特点，路达公司的产品BOM实现了零件产品工序级的BOM管理，每个产品的每一个工序都有其唯一的物料编码进行标识，上下道工序间的物料编码通过父子的关系搭建工艺BOM结构，与设计BOM一起记录了零件原材料、制造加工、表面处理精加工、组装装配的全工艺加工过程，而且工艺制定管理部门在给定工艺路线同时，提供了MRP运算所需要的产品工艺BOM。由于五金制造产品的加工方式复杂多变，路达工艺BOM根据生产加工方式分为设计组装BOM、表面处理工艺BOM、制造工艺BOM，而且由不同工艺制定部门分开管理，最大程度地保证了工艺BOM与工艺的一致性。
由于不同的工艺BOM由不同的部门管理，如何正确衔接工艺BOM，减少重复维护数据，杜绝错误发生长期困扰着BOM维护人员。作为PLM产品全生命周期管理体系的中间桥梁，工艺管理系统(CAPP)定制开发了表面处理工艺BOM、制造工艺BOM，集成了Windchill设计BOM，将原来分散管理的设计BOM、表面处理工艺BOM、制造工艺BOM集中起来形成一个整体，通过与ERP集成，实现了一次输入，全局共享。
3.3.1 表面处理工艺BOM
在工艺管理系统中的Windchill设计BOM上，由维护人员根据预设的表面处理工艺路线，进行选择性地制作表面处理工艺BOM，经审批后发布给ERP 金蝶K3系统。通过二次开发，实现了根据Windchill设计信息与规则自动生成表面处理物料编码、自动生成物料编码属性的功能；实现了根据预设的表面处理工艺路线自动派生表面处理工艺BOM；实现了同时派生多个表面处理工艺BOM的批量派生功能。同时，表面处理工艺BOM在发布ERP金蝶K3系统时，除了将设计组装BOM、表面处理工艺BOM发布外，还通过表面处理工艺BOM最后一阶物料编码自动匹配配件制造工艺BOM，且将制造工艺BOM同步发布到ERP系统，解决了工艺BOM衔接的问题。
图4 表面处理BOM派生示意图
3.3.2 制造工艺BOM
制造工艺BOM相比表面处理工艺BOM更复杂，主要是因为每一个零件的原材料、成型方式、机械加工路线都不同，零件的制造工艺BOM必需根据零件的不同的加工工艺进行搭建。虽然制造工艺BOM是整个产品BOM结构的最后一阶，但是，由于行业的特殊性，制造工艺BOM需要先于设计组装BOM、表面处理BOM发布，才可以满足生产出货的要求。针对这种特点，工艺管理系统(CAPP)规划在Windchill设计基本型上派生制造工艺BOM，并在派生制造BOM的同时将其对应的工艺文件上的加工工艺路线、工序信息、工步信息、材料规则等信息汇总到派生界面上来，实现了在一个界面内完成制造工艺物料编码的自动派生、BOM结构的自动搭建、加工工步的信息自动获取等智能化功能。并在制造工艺BOM的对象属性上维护原材料相关信息，完成制造工艺BOM与原材料的衔接完整。同时，制造工艺BOM发布ERP时，通过制造工艺BOM最顶阶物料编码自动匹配表面处理工艺BOM，再通过表面处理BOM与设计组装BOM衔接，形成一套完整的产品BOM传递给中间表，ERP可以根据自己的需要获取信息。另外，针对同一产品在不同ERP制造工艺BOM路线的特点，在工艺管理系统的通过同一产品多个制造工艺BOM对象管理的方式进行区分，确保满足ERP的灵活多变的需求。
3.4 项目管理
以集成到工艺管理系统的Windchill零部件为入口，并以零件新品开发项目流程为业务主线，在工艺管理系统内实行零件项目管理。实现了项目计划编排(自动计算里程碑日期功能)，工作任务逐级分配，项目进度过程控制(可记录项目的完成时间、状态、备注相关信息、结合邮件任务通知与标记项目进度等)，项目状态跟踪(如项目状态、任务完成情况等)，项目报表输出(各责任人、责任单位的绩效报表数据)等功能。项目的每一个里程碑任务所需的项目文档(如工艺文件、工装电子图档、刀具电子图档、转试产通知技术文件、工艺BOM任务等)由责任人交付至系统共享，优化了项目文档管理，并有效的监督与管理了工作任务。通过项目系统化管理与BOM管理、工艺管理的结合应用，工艺管理系统(CAPP)为工艺制定部门的工艺设计创造一个协同工作环境，除了实现工艺部门的共享资源与交流信息以外，关联部门所需的工艺信息都可以在同一平台内获取。使工艺业务的共享以及流程的规范自动化得到了质的改善，提高工作效率，杜绝了重复维护数据，减少错误的发生。
3.5 基础资源管理
基础资源模块基本采用了工艺管理系统的原有功能模块，包括用户管理、权限管理、工作流程定义、属性&文卷&对象定义、日志管理、配置管理等，该系统的基础模块能很好地满足用户的需求，尤其是权限管理模块，静态权限与动态权限相互配合的权限设计机制，保证的系统数据的安全性。
4 结束语
由于企业以及行业的特殊性，工艺管理系统(CAPP)业务在路达的应用中，除发挥了其工艺编辑、工艺电子图文档管理、工艺资源管理方面的优势外，还在BOM管理、项目管理、技术文档管理方面也提供了很好的解决方案，尤其是BOM管理功能的实现，使工艺管理系统真正成为路达公司系统群的中间桥梁，完成了路达PLM产品全生命周期管理的最后一块拼图。本次项目的实施，工艺管理系统(CAPP)在满足了路达公司工艺管理需求的同时，拓展了工艺管理系统(CAPP)的应用与功能，实现双赢，为卫浴五金制造行业的工艺管理系统实施提供的参考范例。
工艺管理系统(CAPP)是开放、柔性的系统平台，具有可扩展性，能够满足企业的个性化要求，并能很好地适应企业的业务变化，为后续企业持续的工艺管理改进提供有力保障。
图5 制造工艺BOM维护示意图
图6 项目管理进度控制图
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