计算机辅助管理
出处：按学科分类—工业技术 企业管理出版社《工程师手册》第514页（6215字）
1．典型工艺与成组工艺
(1)传统工艺管理存在的问题
如前所述，生产工艺管理是生产技术准备管理乃至生产管理中涉及因素较多、内容比较繁琐、复杂程度较高、需要大量时间和经验的工作。然而，在传统工艺管理中，绝大部分工作需依靠工艺人员手工或半手工完成，其工作的质量亦多依赖于工艺管理人员和有关技术人员的经验和努力程度。综合来看，这样的传统工艺管理存在下列主要问题：
①生产工艺准备周期过长。由于工艺准备工作和工艺管理工作绝大部分依靠手工完成，而生产工艺准备工作又较为复杂和繁琐，所以往往造成生产工艺准备工作周期过长，有时甚至占到整个生产技术准备周期的60%～80%以上，因而成了某些企业产品生产周期过长，市场竞争能力弱的一个主要原因；
②工艺准备管理工作质量低。这里所说的质量包括两方面的内容：一是工艺准备工作本身的质量，由于工艺准备管理所采用的方法和手段较为落后，所以其工作质量亦难以保证；二是工艺准备工作的成果——最主要的就是工艺规程的质量，由于工艺准备工作本身的质量较低，工艺管理水平较低，因而工艺规程的质量也较差，主要表现在工艺设计的稳定性、一致性差，标准化程度低，很难做到工艺设计的优化；
③由于工艺设计人员不得不常年忙于简单、重复、繁杂的日常工艺设计工作中，无法集中力量去解决诸如新产品开发、工艺方法和技术的改进等重大问题，因而影响了生产工艺技术水平和管理水平的提高；
④由于采用常规手工管理工艺文件，因而使得工艺文件的保管和查阅工作十分麻烦和费时，工艺文件的规范化和标准化工作也十分困难，从而造成作为企业重要技术和管理依据的工艺文件资料无法有效地利用，影响了工艺设计工作和其它工作的进行；
⑤传统的工艺设计一般均以单个具体零件的单独工艺为主，有多少零件就设计多少工艺规程和相应数量的工艺装备，每一工艺文件及有关工艺装备都为该零件工序所专用，因而缺乏系统性，容易造成人力、物力和财力的浪费；
⑥传统的工艺设计往往过份依赖工艺设计人员的个人经验，随意性大，所以造成工艺设计的多样性，设计出来的工艺规程往往因人、因时、因地而很不一致，这与现代化生产的基本要求很不协调。
(2)典型工艺和成组工艺
正是由于传统工艺管理存在着诸多问题，因而人们研究了许多方法和手段来加以改进。典型工艺和成组工艺就是其中卓越有成效的方法。
①典型工艺
典型工艺是指把某形状和工艺路线相似的零件归为一类并为它们编制通用的工艺规程。
典型工艺一般又分为标准件典型工艺和专用件典型工艺。标准件典型工艺是指为那些已标准化和系列化的零件编制的典型工艺，其通常是把某一系列的零件按尺寸大小分成工序相同的若干区段，然后把每一区段的零件归为一组并为它们编制一个没有具体尺寸的典型工艺规程。当具体的零件需要加工时，只需把其相对应的典型工艺规程标注上具体的尺寸和公差要求，稍许调整即可投入生产中使用。专用件典型工艺是指为某些规格化程度较高、工艺比较成熟的企业专用零件编制的典型工艺，其可用典型工序法编制，也就是把若干形状和工艺路线相似的零件归为一组，挑选一个能代表该组大部分零件工艺特征的零件(或设计一个包括该组零件特征的假想零件)，以它为基础编制一个典型工艺规程，当需要为具体零件编制工艺规程时，只需参照该零件的具体情况，对其所对应的组别的典型工艺规程加以适当修改和补充即可。
在那些产品及其零部件系列化、标准化程度较高，生产批量较大的企业，典型工艺是一种提高工艺准备工作质量、减少工艺准备工作量、缩短工艺准备周期的有效的方法，而且典型工艺还可促进整个工艺准备管理工作的标准化和有序化。
②成组工艺
如本书其它章节所述，成组技术是一种哲理，它是利用事物客观存在的相似性对事物进行系统化科学化的聚类处理。成组工艺就是采用成组技术的基本原理，利用零件的相似性对产品工艺进行设计和管理的方法。
成组工艺与典型工艺不同，它是以产品零件的工艺相似性为基础，把全部或部分工序相似的零件归类成族(组)，为每一相似零件族(组)编制一份成组工艺规程。当需要为具体零件编制具体的工艺规程时，只需参照该零件对应的成组工艺规程作适当的调整和补充即可。
成组工艺的编制可采用综合零件法和流程分析法。综合零件法是指以综合零件为基础编制成组工艺规程，所谓的综合零件是指能代表某一相似零件族(组)所有零件的结构和工艺特征的零件，它可以是该零件族(组)内的实际零件，也可以是靠人工综合而成的某一假想零件，以综合零件为基础编制的成组工艺规程基本反映了该族(组)所有零件的主要加工工艺过程。流程分析法是指对构成某一零件族(组)的所有零件的工艺流程进行分析，找出适合于族(组)内所有零件的工艺流程，并据此编制成组工艺。流程分析法是生产实际中非常常用的方法。
编制成组工艺的一个重要问题是依据相似性的原理对零件进行聚类成族(组)。分组可以采用多种方法，编制零件编码是一种主要而实用的方法，企业可自行创制零件编码系统，也可选用目前已开发成功的合适的编码系统。现在许我甸家(包括我国)已研制开发成功了许多用于各种目的的零件编码系统，如Opitz、KK－3等等，在编制成组工艺时应注意选用那些反映工艺信息较全面的零件编码系统。
成组工艺对于多品种、小批量生产企业来说不仅有利于解脱工艺人员繁琐、重复的工作，使它们能致力于改进和提高工艺水平，而且能加大成组批量，使工艺准备时间和零件加工辅助时间大为缩短，从而减少产品的生产周期。成组工艺是提高企业工艺准备管理工作水平的一个卓有成效的手段。当然，不仅在工艺规程的编制上，在工艺管理的其它方面，诸如工艺过程的劳动组织、工艺装备的设计、制造和使用、工艺文件资料的管理等诸方面成组技术都是大有用武之地的。
2．计算机辅助工艺过程设计
随着计算机在生产管理领域应用的日益广泛，其在生产工艺管理方面的应用也越来越受到重视。工艺管理人员和工艺设计人员在利用计算机来帮助提高工艺管理工作的效率和质量方面倾注了极大的努力，目前已取得了许多成果，计算机辅助工艺过程设计(Computer Aided Process Planning，缩写CAPP)就是其中的一个重要方面。
(1)CAPP的基本原理
最简单地说，计算机辅助工艺过程设计就是“在工艺过程设计中使用计算机”，它是在工艺过程设计中应用计算机以帮助提高其标准化和自动化的一种技术，它的目的是将产品的设计信息和企业的生产数据归并到一个计算机系统中，使该系统能产生可用的工艺规程。
CAPP的研究开发相对于计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)和计算机辅助生产管理(CAPM)这些领域内的计算机应用来说，起步较晚。直至1960年，世界上第一个CAPP系统AUTOPROS才在挪威问世，但由于CAPP的重要性和所能带来的巨大效益，因而在其起步后的短短的时间内，许多国家已投入了大量的人力、物力和财力进行了研究和开发，取得了很大的成果。我国的CAPP研究和开发在60年代末即已起步，但由于种种原因，直至80年代以后，才相继取得了一定成果。
由于工艺准备工作的复杂性，因而在应用自动化的工艺准备技术方面还存在许多人为的和技术上的困难，CAPP的发展仍然存在着许多急待解决的问题。然而，可以预见，高水平的CAPP必然是未来工艺过程设计自动化的一个发展方向，其在生产管理自动化中占有重要地位。
(2)CAPP的主要构成形式
目前世界上开发成功的CAPP系统各种各样，使用目的、服务对象、采用的技术都不尽相同。从结构上看，现有的CAPP系统大致可分为三种基本形式：
①检索式(Retrial Method System)或派生式(Variant System)．它是应用成组技术的原理，对现有零件进行编码、分类，按照工艺相似性组成不同的零件族(组)，然后为每一族(组)编制一份族(组)内所有零件通用的标准工艺规程，将标准工艺规程存入计算机中。在编制新零件的加工工艺时，首先将新零件编码，依据编码找到其所属的零件族(组)并检索出该零件族(组)对应的标准工艺规程，然后由工艺设计人员根据该零件的设计要求对标准工艺规程进行修改和调整，即得该零件的工艺规程。
检索式或派生式的CAPP系统的开发较容易，比较实用，但开发工作量大且系统一般没有决策功能，基本上还依赖于系统操作人员的工艺知识和经验，计算机所起的作用仅仅是帮助人提高工作效率。早期的CAPP系统大部分属于这种结构形式，其代表性的系统有国际计算机辅助生产协会(CAM-I)1976年研制成功的CAPP系统和工业研究组织(OIR)同年开发的MIPLAN系统等。
②创成式(Generative System)。这种形式的CAPP系统，既不检索已有的单个零件的工艺，也不检索零件族(组)的标准工艺，而是根据零件的几何、物理特性以及现有的工艺手段综合技术性与经济性等因素，根据一系列的加工制造决策逻辑，自动地从有关数据库中得到信息，在没有人工干预的条件下创造出一个新零件的优化的工艺规程。
创成式系统是先进的，它能较快地生成一致性好的工艺规程，计算机在这里完全替代了一个熟练的工艺设计人员的工作，从而使工艺过程设计工作对于非熟练工艺设计人员来说也是容易而且可保证质量的。然而由于工艺信息的识别和工艺决策信息的获取以及其它若干技术上难点的存在，这种系统的开发也是十分困难的，严格地说，号称完全创成式的CAPP系统还没一个真正达到在生产中实用的程度。也正由于这个原因，人们放宽了对创成式系统条件的限制，而把一些具有一定决策逻辑功能但仍需人工干预的系统也归入了创成式系统中。
③混合式或半创成式(Semi-Generative System)。它是采取了一种折衷的办法，综合了检索式和创成式CAPP系统的特点。它不存贮也不检索任何单件零件的工艺或零件族(组)的复合工艺，但是，它要考虑工艺上的一系列必然的、基本的、公认的原则。计算机根据零件的形状及加工要素等一系列原始设计信息进行逻辑判断，依据由已有零件分类归组之后总结出来的典型的优化的工艺路线及典型的优化的工艺手段编辑成一个新零件的工艺规程。这种形式的系统的开发工作量不如检索式大，难度也没有创成式高，还有一定的决策能力，故是一种较易推广和人们比较乐于接受的CAPP形式。目前，国内外大部分的CAPP系统均属于这种半创成式的。
(3)CAPP的效益及发展
研究和开发CAPP将给工艺准备管理工作带来诸多好处：
①可以降低对工艺设计人员技巧和经验的要求，相应地可使部分熟练的工艺设计人员解脱出来，以进行改进和优化现行工艺设计性能的研究，从而提高工艺设计的技术水平和工艺管理水平；
②可以减少工艺过程设计的时间。由于计算机处理的速度和减少了工艺设计的重复性工作，从而使得工艺过程设计所需的时间大为减少(据统计，利用CAPP系统编制工艺规程甚至可比用手工编制少花95%以上的时间)，相应地缩短了生产技术准备周期。这对于工艺准备工作占整个生产技术准备工作很大部分工作量的多品种小批量制造企业来说意义十分重大；
③可以减少工艺过程设计的费用和零件制造的费用，从而降低了产品的成本，提高了产品的竞争力；
④可以设计出比手工设计更准确、质量更高、标准化更好的工艺规程，大大提高了工艺设计工作本身的质量并因此而使产品的制造质量得到了更充分的保证；
⑤可以使CAD、CAPP、CAM有效地结合起来，从而使计算机集成制造(CIM)得以实现。有研究表明，CIM是未来制造业中占主导地位的生产方式，做为其中间环节的CAPP如能得到高水平的实现并与CAD、CAM有机集成，必然会使CIM的发展更为顺利。
可以预见，未来CAPP的发展将向着自动化程度更高，人工决策和准备数据的工作更少、集成化程度更高的方向发展。具体来看，未来的CAPP系统将在技术方面朝着这几方面发展：
①开发一种适用于CAD和CAPP的统一的数据库，实现CAD和CAPP之间的自动信息识别和数据传输，从而使CAD和CAPP的集成得以实现；
②研究加工、机床以及刀具的性能，建立在工艺过程设计系统中使用的、更好的数学(或描述性)模型，从而使工艺设计工作更趋自动化和优化；
③在工艺过程设计中使用人工智能(AL)技术，使未来的工艺设计乃至工艺管理工作可更充分地利用计算机的逻辑决策能力，从而使计算机更大程度地甚至完全替代人的工作。
总之，无论是在工艺过程设计还是在工艺管理工作的其它方面，计算机技术必将会越来越多地介入其中，从而使原来繁琐、复杂、耗费时日的工艺管理工作变得更加简单、迅捷和优化。