CAPP发展现状与发展趋势

CAPP发展现状与发展趋势摘要：本文描述了国内CAPP的发展历史和现状，提出国内CAPP的应用趋势，以及CAPP系统的发展趋势。1引言CAPP——计算机辅助工艺设计(ComputerAidedProcessPlanning)利用计算机技术辅助工艺人员设计零件从毛坯到成品的制造方法，是将企业产品设计数据转换为产品制造数据的一种技术，它从60年代末诞生以来，其研究开发工作一直在国内外蓬勃发展，而且逐渐引起越来越多的人们的重视。2CAPP发展现状CAPP的研究和开发，20世纪60年代后期最早出现在挪威，80年代初期在国内开始。综合我国CAPP系统的发展历程，二十余年时间内经历了如下演变和发展：(1)第一类CAPP系统1982至今，目标为工艺设计自动化，即自动工艺设计问题的CAPP系统。在相当长时间内，CAPP系统一直以代替工艺人员的自动化系统为目标，强调工艺决策的自动化，开发了若干派生式(Variant)、创成式(Generative)以及综合式(Hybrid)的CAPP系统。早期CAPP系统中，无论是派生式或创成式，都以利用智能化和专家系统方法，自动或半自动编制工艺规程为主要目标。至今为止国内外还没有兼具实用性和通用性、真正商品化的、自动工艺设计的CAPP系统。20世纪90年代中期以来，主流的CAPP系统开发者已基本停止了这类系统的研制，但多年来积累的研究成果、经验和教训仍然值得重视。(2)第二类CAPP系统1995年至今，基于服务顾客、优先解决事务性、管理性工作的理念开发的CAPP工具系统。这类系统以解决工艺管理问题为主要目标。20世纪90年代中后期，CAPP工具系统在实用性、通用性和商品化等方面取得了突破性进展。这类CAPP工具系统在认真分析顾客需求的基础上，以解决工艺设计中的事务性、管理性工作为首要目标，首先解决工艺设计中资料查找、表格填写、数据计算与分类汇总等繁琐、重复而又适合使用计算机辅助方法的工作。第二类CAPP系统对企业需求进行了认真分析：第一，企业的工艺部门的个性很强，随企业的产品不同、生产模式不同，工艺方面差异很大，要求CAPP软件必须是一种工具化的产品，能够通过定制或配置，满足企业的需求。第二，工艺设计企业的加工设备、工艺装备、工艺手段、典型工艺等工艺资源。目前大部分企业对工艺资源缺乏管理。因此，工艺部门要求CAPP软件必须提供一种工具，将企业的工艺资源有效地管理起来。第三，工艺设计由许多不同性质的子任务组成，涉及到多个部门和人员。这就要求工艺软件提供一种角色和权限机制，提供产品级的工艺编制功能和零件级的工艺编制功能。这类系统的实用性和通用性较好，对推动企业信息化进程、培养企业的CAPP人才起到了良好作用，是CAPP系统发展阶段中的一个必由阶段。但第二类CAPP系统在将工艺专家的经验、知识集中起来指导工艺设计、为工艺设计人员提供合理的参考工艺方案、与CAD、CAM、PDM、ERP等系统共享信息等方面都有所局限。(3)第三类CAPP系统1999年至今，直接由二维或三维CAD设计模型获取工艺输入信息，基于知识库和数据库、关键环节采用交互式设计方式并提供参考工艺方案的CAPP工具系统。此类系统在保持解决事务性、管理性工作优点的同时，在更高的层次上致力于加强CAPP系统的智能化工具能力；将CAPP技术与系统视为企业信息化集成软件中的一环，为CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM集成提供全面基础。现有的CAPP系统在解决事务性、管理性任务的同时，在自动工艺设计和信息化软件系统集成方面也已经开展了一些工作。如兼容某些典型零件的派生式工艺设计、基于设计模型可视化工艺尺寸链分析等工作。在各种CAX系统集成方面，CAPP系统需要与其他系统协同发展。如基于特征的工艺设计要求CAD系统基于特征的造型，随着国内三维CAD的发展和成熟，基于三维特征造型的CAPP系统将是一个重要的发展方向。第三类CAPP系统目前还未形成商品化，正成为CAPP研究的热点。3CAPP应用趋势随着企业信息化在制造型企业中的深化，“甩图板”工程已经取得实效，CAPP系统的应用开始大规模铺开，经过近几年CAPP的应用逐渐呈现出以下趋势：(1)注重与CAD/CAM系统的集成。自80年代中后期，CAD、CAM的单元技术日趋成熟，随着机械制造业向CIMS或IMS(IntelligentManufacturingSystem)发展，CAD/CAM集成化的要求是亟待解决的问题。CAD/CAM集成系统实际上是CAD/CAPP/CAM集成系统。CAPP从CAD系统中获取零件的特征信息、工艺信息，并从工程数据库中获取企业的生产条件、资源情况及企业工人技术水平等信息，进行工艺设计，形成工艺流程卡、工序卡、工步卡及NC加工控制指令，在CAD、CAM中起纽带作用。(2)CAPP成为基础信息化的重要组成部分，市场应用急剧增加。现在制造业企业实施信息化比以前更成熟，更理性，基础信息化是企业信息化基础工作和源泉，是实施企业级管理软件系统的前提，已被大多数企业所接受。工艺设计作为生产制造的关键环节，CAPP的应用急剧增加，市场需求旺盛，成为“甩图板”工程之后的又一个基础工程，简称为“甩钢笔”工程。(3)行业CAPP系统需求明显增加。个性化服务成为企业信息化的重要服务方式，工艺设计作为生产中最活跃的因素，具有更多的可变性和个性，企业在应用大量通用CAPP平台的过程中，逐渐发现通用平台的不足，迫切需要针对行业特点开发的行业CAPP系统。4CAPP发展趋势随着国家对制造业信息化政策的制订和落实，制造技术的进展，近年来商品化CAPP系统的普及应用，对CAPP系统提出了更高的要求。在这样的形势下，CAPP技术和系统的发展趋势将是：(1)知识化、智能化CAPP系统不会停留在以解决事务性、管理性工作为主的阶段。基于知识的CAPP系统除了作为工艺设计辅助工具，而且还有将工艺专家的经验和知识积累起来并加以充分利用的任务。在知识化的基础上，CAPP系统应从实际出发，从工艺设计在工序、特征形体层面或在全过程提供备选的工艺方案，并根据操作者的工作记录进行各种层次的自学习、自适应；(2)工具化、工程化各企业的工艺环境、管理模式千差万别，CAPP既要适应各企业的具体情况，又要控制针对具体企业的实施工作量、提高通用性，就需要加强CAPP系统的工具化和工程化。将CAPP系统的功能分解成一个个相对独立的工具，用户或软件公司的实施服务人员根据企业具体情况输入数据和知识，形成面向特定的制造和管理环境的CAPP系统；用户可以在实施服务人员指导下进行二次开发。在工程化方面，不加考虑地完全服从用户原有的环境和模式，去构建具体的CAPP系统并不完全合理，有必要根据对国家、国际标准和先进制造技术的分析，结合各类企业工艺的根本需求，引导企业的工艺活动，促进工艺活动的规范化，从而规范CAPP系统的实施过程，使大部分企业使用的CAPP系统是主体相似的工程产品而不是个性独特的艺术品；(3)集成化、网络化CAPP是CAD与CAM之间的桥梁，是CAQ、PDM及ERP的重要产品信息来源，同时也需要由CAD提供产品设计模型的特征信息。这些系统的发展可以相对不平衡，但必须在并行工程思想的指导下实现CAPP与CAD、CAM等系统的全面集成，发挥CAPP在整个生产活动中的信息中枢和功能调节作用。这包括：与产品设计实现双向的信息交换与传送；与生产计划调度系统实现有效集成；与质量控制系统建立内在联系。网络化是现代系统集成应用的必然要求，CAPP对内各种角色、工种的并行工艺设计，对外与CAD的双向数据交换，与CAQ、CAM、PDM等的集成应用都需要网络技术支撑，才能实现企业级乃至更大范围的信息化；(4)交互式、渐进式CAPP系统用来帮助而不是取代工艺设计人员，实用、通用的CAPP工具系统不宜追求完全的自动化。操作者要有足够的工艺知识和判断能力，关键决策要由操作者做出。决策、判断对具备足够工艺判断能力的工艺人员不是很困难很繁琐的工作；但对计算机而言可能难以胜任。知识库及其使用法则需要逐步建立、验证、完善，商品化的、基于知识的CAPP工具系统需要有目标、有计划的渐进式发展。5结束语CAPP已经走过了20多年的发展历程，积累了大量经验，取得了许多成绩，受到广泛重视；今天，CAPP作为CIMS工程中的一个重要模块，应朝知识化、智能化、工具化、工程化、集成化、网络化、交互式、渐进式等方面进一步发展，以使企业信息化建设的基础打得更坚实、更牢靠。（完）