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虚拟企业环境下CAPP的构想

虚拟企业环境下CAPP的构想 2011年12月03日 来源： 本文主要结合虚拟企业和计算机辅助工艺设计CAPP的模式和特点，并根据CAPP系统的发展现状和趋势，提出了“虚拟企业环境下CAPP”，并对虚拟企业环境下CAPP在我国企业特别是中小企业中的应用意义进行了探讨。1 虚拟企业的模式与特点在当前快速变化的市场环境中，传统的生产方式已不能满足市场的需要，市场的动态多变性迫使企业必须及时调整经营策略，敏捷制造、并行工程等先进制造技术和概念已引起世界各国的重视，从个别企业的资源重组、动态联盟到虚拟企业的概念，其本质都是根据市场需求，利用计算机和通讯技术，在企业间建立一种新型的合作关系，充分利用各自的资源和优势，不失时机地对市场做出快速反应。虚拟企业是能够快速组合联盟内部员工、技术、管理来响应市场的变化，能敏捷地重构其操作、流程、经营关系，用及时提供使顾客满意的优质廉价产品和服务而赢得市场竞争的企业。虚拟企业组织是能够针对不断变化的市场机遇，迅速实现内部或若干企业联合的各种资源有效集成和开发的、具有动态经济组织形式特征的企业组织。虚拟企业组织则是从企业可持续发展的角度出发，用长远的、综合的、战略的眼光去理解经济性，通过组织内部和企业之间的相互信任和合作、生产要素的联合使用、信息资源的共享等措施来降低企业组织的成本，在形式上表现为获得范围经济性为主，因为“范围”随市场机遇不同而发生变化，所以相应的企业边界是流动的，因此虚拟企业具体形式一般是企业的动态联盟，是为了及时响应市场已经出现的或即将出现的市场机遇而组建公司或集团。一方面，动态联盟一般都有一到多个或掌握关键技术、或掌握市场、或掌握品牌繁荣发展起来的企业作为核心（ 盟主），另一方面，虚拟企业成员具有各自特色的市场竞争力，都愿意承担共同的风险和分享共同的利益。所以虚拟企业是根据21世纪市场竞争要求设计规划的企业形式，必将成为21世纪的主流。另外，虚拟企业具有加快新产品开发速度，提高产品质量，降低生产成本，快速响应用户的需求，缩短产品生产周期等优点，能够在商战中为企业把握机遇和带来优势。虚拟企业这种先进制造模式，已经在不少国家得到了实践，并且是未来的发展方向，因此对虚拟企业环境下的CAPP的研究必然是当前的课题。虚拟企业的特点：(1)依据网络和信息集成为基础。(2)具有动态性，为适应某一市场需求而产生，随市场需求消失而解体，既与市场机遇共存亡。(3)联盟具有在一定法律基础上紧密合作，利益共享，风险共担。2 CAPP发展现状与存在问题2.1 CAPP的现状CAPP是利用计算机技术来实现工艺设计的自动化。CAPP是连接CAD和CAM的桥梁和纽带，是实现计算机集成制造（CIMS）和虚拟制造（Agile Manufacturing,AM）的重要手段。CAPP出现于20世纪60年代后期，并经过四十多年的发展，CAPP在理论研究、系统开发和实际应用方面都取得了令人瞩目的进步。按工艺规程生成原理，传统CAPP技术可分为派生式、创成式、检索式三种基本类型。虽然，传统CAPP系统在实际应用中发挥了一定的作用，但它们所使用的制造环境和制造资源一般都是单一固定的，其灵活性、开放性和兼容性差，不能适应虚拟企业模式的要求。目前，国内外在CAPP技术方面的研究主要集中在智能化、集成化、并行化、实时化和绿色化和网络化等方面。如面向计算机集成制造系统的CAPP研究和面向并行工程（CE）的CAPP研究等。一些学者提出的可选工艺规划、柔性工艺规划、非线形规划、动态工艺规划等概念，以及近年来提出的将神经元网络、模糊理论、基因算法等应用于CAPP的思想。这些CAPP几乎都是针对具体的零件对象、制造系统资源、生产纲领并总结某一类工艺师的经验而开发的。产生的加工工艺方案对产品对象、制造环境和生产类型有很强的依赖性，并且系统的工作大都在单台计算机上由某个人孤立完成。这样的CAPP系统也不可能适应现代企业模式的要求。2.4 存在的问题传统CAPP在应用方面不能适应现代企业要求，主要存在以下几个方面问题：（1）传统CAPP系统只针对具体零件对象、制造环境，不能适应虚拟企业环境的变化。（2）传统CAPP系统只注重智能化研究，功能单一，不能支持组建动态联盟。（3）传统CAPP系统是自动化孤岛，不支撑远程协同工艺设计。（4）传统CAPP系统不能进行资源重组，充分共享各企业现有的制造资源。3 虚拟企业对CAPP系统的要求从上述对虚拟企业和CAPP的介绍可知，它要求各合作伙伴能够快速、高效地组合，能够快速地改变或增加自身的某些功能或属性，保证各类信息的共享。因此该类CAPP至少应具备以下条件：（1）资源重组。能够将虚拟企业快速变化的制造环境和产品要求即时的反映到CAPP结构中，即适应制造资源的改变、支持数据的改变、决策知识和规则的改变。（2）智能决策。由于产品和环境的多变，新的情况层出不穷，应该加强利用专家系统进行智能化的工艺生成与决策。（3）开放性。指系统具有开放式的体系结构，可以在系统运行过程中进行系统功能模块的扩充、二次开发。由于环境的不断变化，系统的资源库、知识库、规则库等能够不断地更新和添加新的内容。（4）支持协同工艺设计。支持远程协同工艺设计必须是支持计算机网络相连的、异地的多个制造单元工艺设计人员相互协调、并行的完成工艺设计。（5）基于网络通讯。虚拟企业强调一种灵活的生产组织模式，动态联盟、虚拟企业以及敏捷制造的实现均以迅速、高效的信息通讯为基础，在Internet迅速发展的今天，制造业如何利用它来建立虚拟企业模式非常重要。4 虚拟企业环境下CAPP的构想和现实意义4.1 虚拟企业环境下CAPP的构想随着经济全球化进程的加快，新的国际分工格局发生变化，我国正逐步成为世界重要的制造业基地，跨国公司纷纷在我国投资建立企业和技术中心，国外产品也大举进入中国，产品的市场竞争也更加激烈，就使我国制造业必须直接同跨国公司在技术资源人才等方面进行正面竞争。并且随着世界经济一体化的日益深入，市场竞争已超出了国界，日趋激烈，变化迅速。并且在当今的世界市场中，TQCSE已经成为衡量一个企业竞争能力的重要指标。TQCSE的含义是：T-Time to Market（产品上市时间）、Q-Quality（质量）、C-Cost（成本）、S-Serve（服务）、E-Environment（环境）。在这四个因素中，T是最为重要的因素，所以，我国企业特别是中小企业必须在最短的时间内将用户需要的产品迅速地推向市场，才有可能在竞争中占据优势，立于不败之地。虚拟企业是制造企业能够实现这一目标的最佳制造模式。而虚拟企业强调通过组建动态联盟来组织产品的制造生产。从产品制造的角度看，一个完整的产品是通过多个联盟企业分工协作生产来完成的。联盟中的各个企业根据自己的工艺能力负责产品中不同组成部分（零/部件）的制造生产。这样就使产品的设计、制造活动从企业的内部扩展到企业的外部，从面向固定的制造资源扩展到了面向动态优化配置的制造资源。这种制造模式在一定程度上决定和影响着计算机辅助工艺设计（CAPP）的功能分布、体系结构和工作模式。这就要求CAPP一方面要继续扩大其所能处理的工艺范围，不仅包括机械加工工艺，而且还要包括毛坯热加工工艺、钣金加工工艺、特种加工工艺等所有机械加工工艺，以适应各种不同类型制造资源的组合。另一方面，要求CAPP改变其传统的封闭式固定体系结构，变成为开放的和动态的体系结构，以适应不可预测的制造环境的变化。随着虚拟企业的实施和发展，迫切需要支持虚拟制造企业的CAPP技术。特别是随着计算机技术和信息技术的飞速发展，极大的促进了计算机集成制造在企业中的推广和应用，尤其是CAD、CAM技术在实际应用中取得了较好的经济效益和社会效果，作为计算机集成制造技术重要组成的CAPP技术，由于受到产品对象和制造环境的动态制约，其应用性和实用性一直没有得到很好的解决。4.2 虚拟企业环境下CAPP现实意义根据制造业发展现状，提出了在虚拟企业环境下的CAPP系统，重点解决我国企业特别是中小企业单个市场竞争能力不强，制造工艺装备落后，产品开发周期长等缺点，同时也增强了CAPP的实用性和适用性，以及与CAD、CAM等系统的集成。由于虚拟制造模式下的CAPP应是以网络和数据库为基础，基于Internet/Web平台的网络环境下CAPP系统，因此虚拟企业环境下CAPP的研究对提高我国企业对现有资源进行快速组合以及在国际市场上的竞争能力，适应敏捷制造发展的要求有现实的理论意义和实用价值。(end)

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