以CAPP實現(xiàn)系統(tǒng)集成

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三一集團采用CAPP（Computer Aided Process Planning，計算機輔助工藝過程設計）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，實現(xiàn)無障礙、無交叉、無停滯的信息交流與共享。

三一集團有限公司（以下簡稱“三一集團”）總部位于長沙，在北京、上海、沈陽、昆山等地建有研究院，在全球多個國家和地區(qū)擁有分支機構，構建有覆蓋國內國際多個國家和地區(qū)的分布式企業(yè)內部網系統(tǒng)。三一集團主要從事工程機械的研發(fā)、制造、銷售，產品包括建筑工程機械、路面機械、履帶起重機械、非開挖施工設備、港口機械等25大類120多個品種。其中，混凝土輸送泵、混凝土輸送泵車和全液壓壓路機的市場占有率均居中國首位，并已成為業(yè)內標志性產品。三一集團的下屬企業(yè)三一重工是“國家重點高新技術企業(yè)”，是“863”計劃“機群智能化工程機械”項目的主要承擔單位。

2000年，三一集團就進行了以國際化、精細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，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、如何輔助企業(yè)實現(xiàn)精細化管理等方面。

三一集團的信息化規(guī)劃藍圖

三一集團的信息化規(guī)劃藍圖分三步實施。

第一步，完善業(yè)務部門的CAD/CAE/CAPP等工具軟件的應用和普及，以提高業(yè)務效率，從2000年開始實施至今，已基本實現(xiàn)預期目標。

第二步，建立以PDM為核心的技術信息化和以ERP為核心的管理信息化系統(tǒng)，實現(xiàn)信息管理協(xié)同。三一集團于2005年年初開始實施PTC公司的Windchill PDM系統(tǒng)，2006年著手實施SAP erp系統(tǒng)，至今實施進展順利，并已取得一定的效果。隨之而來的是如何實現(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)務和管理問題，三一集團采用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。這是三一集團現(xiàn)階段信息化建設的重點，也是企業(yè)信息化建設從量變到質變的基礎和前提。

第三步，繼續(xù)擴展工藝信息化，乃至企業(yè)整體信息化的內涵和外延，最終搭建一個全球化的信息化集成應用與管理平臺?；谠撈脚_，三一集團將分布在國內、國際的多個企業(yè)分支機構納入統(tǒng)一的管理中，通過覆蓋企業(yè)各類業(yè)務和管理的先進信息技術，實現(xiàn)精細化管理，將研發(fā)和服務兩項核心能力提升至世界一流水準。

考慮到技術實現(xiàn)能力，及對三一集團的工藝信息化高度與實施范圍的理解，三一集團選擇了武漢開目信息技術有限責任公司（以下簡稱“開目公司”）作為工藝信息化建設的合作伙伴。在工藝信息化規(guī)劃過程中，我們不僅立足于實現(xiàn)傳統(tǒng)的工藝設計業(yè)務，也希望在工藝信息化應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)關聯(lián)應用，針對中國制造企業(yè)的實際情況，將工藝從簡單地編工藝上升到了企業(yè)業(yè)務瓶頸和管理核心的高度。最后，雙方一致認為，當前階段三一集團的工藝信息化建設應該在前期應用工藝設計輔助工具的基礎之上，擴展工藝的應用廣度、挖掘工藝的應用深度，圍繞工藝信息化建設，集成CAD、PDM、ERP系統(tǒng)，實現(xiàn)工藝規(guī)劃、工藝集成、業(yè)務協(xié)同，最終實現(xiàn)知識管理。

基于工藝信息化的集成業(yè)務規(guī)劃

在基本實現(xiàn)實施規(guī)劃的第一步及第二步后，也就是完成了技術信息化和管理信息化系統(tǒng)的實施，信息系統(tǒng)的集成與協(xié)同應用成為當前的首要任務。集成解決方案需要滿足集團PDM系統(tǒng)、CAPP系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)異地分布式網絡架構的數(shù)據統(tǒng)一管理要求和分布式多工廠業(yè)務管理需求。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)據庫服務器/應用服務器、ERP數(shù)據庫服務器/應用服務器以及KMCAPP服務器在內的數(shù)據庫系統(tǒng)和應用服務系統(tǒng)。在此基礎上，分期分批逐步在三一集團的其他分支機構，建立PDM從服務器、ERP從服務器以及KMCAPP的應用服務器。各分支機構通過DDN專線與長沙總部相連，最終實現(xiàn)三一集團內部所有分支機構的信息系統(tǒng)全面集成應用。

集成應用技術實現(xiàn)方案

信息系統(tǒng)集成應用實現(xiàn)方案圍繞產品數(shù)據管理、工藝規(guī)劃的實施來開展，將三一集團的產品設計、質量管理、銷售管理、成本管理、外協(xié)加工、車間制造、生產計劃與采購管理等一系列業(yè)務統(tǒng)一納入到系統(tǒng)中。技術方案如圖2所示。

通過系統(tǒng)集成，三一集團實現(xiàn)了:

1．KMCAPP系統(tǒng)可應用PDM系統(tǒng)的設計結果和其他參數(shù)信息以及ERP系統(tǒng)中工藝資源和其他參數(shù)信息進行快速、高效的工藝設計; 可嚴格按ERP系統(tǒng)工藝要求讀取/編輯PBOM、工藝數(shù)據，并將其提交PDM進行集中管理，通過簽審流程最終發(fā)布至ERP系統(tǒng)。

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

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，并實時更新到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，從而實現(xiàn)企業(yè)內部信息的共享，保障數(shù)據源在多系統(tǒng)集成過程中的唯一性。

綜上所述，三一集團的企業(yè)信息化在跨越了設計效率、設計規(guī)范化的初級階段后，已進入了以信息集成為重點的應用階段，并逐漸朝著業(yè)務協(xié)同的目標邁進。

CAPP深化應用

在實現(xiàn)CAD/CAE/CAPP/PDM/ERP集成的基礎上，三一集團的工藝信息化還將進一步深化和優(yōu)化。

1.實施精細化工藝管理

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

2.工藝設計向制造現(xiàn)場延伸

在產品開發(fā)的各個階段，來自企業(yè)所有職能部門（采購、工程、生產、質量管理、銷售和售后服務等）的成員都需要能夠對產品的各種問題進行全面考慮，各成員具有所代表領域的專門知識和經驗，能科學地做出決策，及時發(fā)現(xiàn)潛在問題，并加以解決。設計開發(fā)出來的成果也需要傳遞給后續(xù)的生產制造部門，用來指導生產。

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，從設計、工藝、制造到檢驗的所有工作都可通過互連的計算機實現(xiàn)信息處理過程的自動化，做到信息共享，并與車間內部或外部進行協(xié)同工作。

3.面向三維模型的工藝規(guī)劃

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

4.基于知識的智能化工藝設計

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

基于知識管理的智能化工藝設計不同于以往的創(chuàng)成式、派生式CAPP系統(tǒng)，不再刻意強調由計算機來替代工藝人員自動產生工藝，而是提供一個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)據庫之中，生成企業(yè)通用的工藝流程庫。

實現(xiàn)工藝設計的知識管理目標后，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或半自動生成，極大地提高了工藝設計的效率，加強了通用工藝流程的重用，在一定程度上改善了工藝設計過程及設計結果的規(guī)范性。

5.全球化業(yè)務拓展

和傳統(tǒng)的單一企業(yè)相比，多分支、異地分布的集團型企業(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)代通信網絡技術和其他信息技術改進企業(yè)的運行效率，提高競爭能力等等。因此，三一集團的全球信息化系統(tǒng)需要能夠很好地適應集團型企業(yè)復雜、多變的要求。比如在系統(tǒng)部署時采用多應用、多服務器框架，以適應各種復雜的組織機構; 從使用頻率和強度方面考慮，將應用模塊分別部署在不同的服務器上，從而減輕主服務器的負載壓力; 利用組織結構與應用模塊的對應關系，靈活地拆分或整合應用模塊，使整個系統(tǒng)具有良好的可伸縮性; 利用“消息引擎”機制，使得集團總部與下屬機構之間順利地實現(xiàn)信息的上傳下達，確保業(yè)務暢通。

集團企業(yè)的組織特點使得它對異地異構系統(tǒng)的集成應用與管理的需求日益迫切。三一集團攜手PTC、漢普、開目公司提出多應用系統(tǒng)集成與應用的技術方案，并在系統(tǒng)部署中引進分布、分層等思想，最終有效集成了三一集團目前的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用信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)的合理規(guī)劃和實施將消除集團企業(yè)各成員之間的信息交換時延，加強總體控制，提高各成員間的協(xié)同工作，提高數(shù)據一致性。

知識管理的引入，在提高業(yè)務過程與業(yè)務數(shù)據的規(guī)范性的同時，有效提升了設計信息的重用率，提高了業(yè)務運轉效率，縮短了產品生命周期。三一集團集成信息一體化解決方案已初具規(guī)模，并已在實際業(yè)務過程中取得了一定的效益。該集成系統(tǒng)的投入應用與深入發(fā)展為制造行業(yè)信息系統(tǒng)的集成應用提供了參考與借鑒。

鏈接:什么是CAPP？

CAPP（Computer Aided Process Planning，計算機輔助工藝過程設計）是利用計算機技術輔助工藝人員設計零件從毛坯到成品的制造方法，是將企業(yè)產品設計數(shù)據轉換為產品制造數(shù)據的一種技術。

隨著制造業(yè)生產技術的發(fā)展和多品種小批量的要求，特別是現(xiàn)代集成制造技術的發(fā)展與運用，傳統(tǒng)的工藝設計方法已經遠遠不能滿足自動化和集成化的要求。CAPP借助計算機技術，來完成從產品設計到原材料加工成產品所需的一系列加工動作及其對資源需求的數(shù)字化描述。

工藝BOM數(shù)據是指導企業(yè)物資采購、生產計劃調度、組織生產、資源平衡、成本核算等的重要依據，CAPP系統(tǒng)的應用可為企業(yè)數(shù)據信息的集成打下堅實的基礎。 (ccw)