一、當(dāng)前CAPP軟件的應(yīng)用和開發(fā)現(xiàn)狀

    CAPP軟件在泛CAD領(lǐng)域中是研究和發(fā)展較早的軟件技術(shù)之一，但與同類的 CAD/CAM的軟件技術(shù)相比，CAPP軟件的發(fā)展卻大大落后于CAD、CAM軟件。于是在許多企業(yè)里，加工部門早已用上了CAM軟件，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)部門早已甩掉了圖板，甚至用上了三維的設(shè)計(jì)和分析軟件，而工藝設(shè)計(jì)部門卻遲遲扔不了鋼筆，仍然重復(fù)著幾十年來(lái)的工作習(xí)慣和方法。個(gè)別企業(yè)為了追求計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及，使用一些通用的辦公軟件，或者二維CAD軟件來(lái)代替CAPP工作。90年代中后期，制造業(yè)的企業(yè)信息集成成為大家關(guān)注的熱門話題，在一些企業(yè)實(shí)施了企業(yè)級(jí)的PDM或MRPII甚至ERP軟件后，才發(fā)現(xiàn)CAPP成為阻礙企業(yè)信息化建設(shè)的瓶頸。

    同時(shí)一些比較敏感的專家在90年代中后期重新衡量了CAPP軟件在企業(yè)內(nèi)應(yīng)發(fā)揮的作用，逐步拋棄了傳統(tǒng)的CAPP的研究方法，開發(fā)重點(diǎn)從注重工藝過(guò)程的自動(dòng)生成，轉(zhuǎn)向?yàn)楣に囋O(shè)計(jì)人員的提供軟件工具，同時(shí)為企業(yè)的信息化建設(shè)提供服務(wù)。CAPP產(chǎn)品的研發(fā)在中國(guó)開始活躍起來(lái)，CAPP軟件技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。

    90年代末，各種實(shí)用化的CAPP開始走向市場(chǎng)，其開發(fā)方法和重點(diǎn)也各不相同，有的CAPP系統(tǒng)在CAD圖形平臺(tái)的基礎(chǔ)上開發(fā)，然后將生成的工藝數(shù)據(jù)傳送到其他的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，有的CAPP系統(tǒng)在某種特定的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)上生成工藝數(shù)據(jù)，然后在CAD平臺(tái)上生成工藝卡片，甚至也有CAPP系統(tǒng)是純粹的工藝卡片的填寫工具，其生成的工藝卡片是某種特定的文件。這些CAPP軟件能為工藝人員提供一定的服務(wù)。

    以上CAPP系統(tǒng)都不能滿足企業(yè)工藝設(shè)計(jì)的全過(guò)程要求，也不能滿足現(xiàn)代企業(yè)對(duì)信息化建設(shè)的需求。

    現(xiàn)代CAPP，即面向企業(yè)信息化建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)化集成工藝設(shè)計(jì)平臺(tái)成為目前和今后CAPP研究開發(fā)的重點(diǎn)。

二、現(xiàn)代CAPP軟件應(yīng)具備的技術(shù)特點(diǎn)：

    1.工藝數(shù)據(jù)的格式化是現(xiàn)代CAPP要重點(diǎn)解決的問(wèn)題之一。

    工藝卡片是工藝設(shè)計(jì)人員日常工作的主要對(duì)象，CAPP軟件很容易定位為工藝卡片的生成工具，然而企業(yè)真正關(guān)心的是工藝卡片上反映的工藝數(shù)據(jù)，工藝卡片只是工藝設(shè)計(jì)人員要表達(dá)的工藝數(shù)據(jù)的格式化載體或稱表現(xiàn)形式。工藝數(shù)據(jù)的格式化是現(xiàn)代CAPP要重點(diǎn)解決的問(wèn)題之一。

    一個(gè)工藝設(shè)計(jì)中涉及的工藝數(shù)據(jù)多種多樣，有反映產(chǎn)品屬性的數(shù)據(jù)，有反映工藝技術(shù)條件和裝備的數(shù)據(jù)，有反映加工的工藝路線、過(guò)程和步驟的數(shù)據(jù)，也有反映工藝簡(jiǎn)圖的圖形數(shù)據(jù)。同時(shí)各種工藝數(shù)據(jù)有一定的聯(lián)系。對(duì)所有這些數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納和總結(jié)，并進(jìn)一步抽象，得到一個(gè)能對(duì)所有的工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行格式化處理的軟件模型是現(xiàn)代平臺(tái)化的CAPP首先要考慮的問(wèn)題。工藝格式的概念從而產(chǎn)生。

    工藝格式是一個(gè)完整的工藝中所包含的工藝數(shù)據(jù)及其類型以及工藝數(shù)據(jù)之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系的總和，即工藝數(shù)據(jù)的組織。工藝格式在工藝卡片和工藝數(shù)據(jù)之間架起了抽象的橋梁，使企業(yè)關(guān)心的所有工藝數(shù)據(jù)都能通過(guò)固定的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)去描述，也能通過(guò)不同的工藝卡片去反映。工藝卡片只是工藝數(shù)據(jù)的一種“視圖”，對(duì)工藝卡片中數(shù)據(jù)的修改，實(shí)際上是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中工藝數(shù)據(jù)的修改，兩者是雙向關(guān)聯(lián)的。

    數(shù)據(jù)、格式、卡片符合三層結(jié)構(gòu)，和軟件編程中的三層結(jié)構(gòu)非常相似，如下圖：

工藝數(shù)據(jù)的三層結(jié)構(gòu)

    根據(jù)上述的設(shè)計(jì)思想，CAPP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)中至少有三類基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)表，即工藝格式類，工藝卡片類，和工藝數(shù)據(jù)類數(shù)據(jù)表。

    這種CAPP軟件的設(shè)計(jì)方法為CAPP軟件的平臺(tái)化奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

    其好處有：

    1）為企業(yè)的信息化建設(shè)提供了完備的、統(tǒng)一的工藝數(shù)據(jù)庫(kù)接口。保證不同專業(yè)的工藝設(shè)計(jì)結(jié)果存放在相同結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，保證了整個(gè)企業(yè)中的工藝數(shù)據(jù)能被其他信息系統(tǒng)（PDM、MRPII等）方便和準(zhǔn)確地查詢。

    2）工藝卡片中所填寫的任何工藝數(shù)據(jù)都能明確地表達(dá)具體的含義，卡片中的數(shù)據(jù)不是無(wú)序的分散的文字或圖形，因此CAPP系統(tǒng)能夠?yàn)楣に嚾藛T在工藝設(shè)計(jì)工作中提供智能化的在線工藝資源數(shù)據(jù)輔助，標(biāo)準(zhǔn)化的單元工藝復(fù)用，以及典型工藝的生成和利用，同時(shí)也為各種CAPP專家系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

    3）卡片和工藝數(shù)據(jù)從根本上得到了分離。保證了企業(yè)的工藝數(shù)據(jù)在企業(yè)的工藝標(biāo)準(zhǔn)更新后仍能有效的利用。從軟件本身保證了工藝設(shè)計(jì)工作的連續(xù)性和繼承性。

    2.現(xiàn)代CAPP系統(tǒng)要求構(gòu)建在一種標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)象模型的基礎(chǔ)上。

    現(xiàn)代CAPP系統(tǒng)是一種工藝設(shè)計(jì)的工作平臺(tái)，它需要用一種通用的對(duì)象模型來(lái)抽象CAPP的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且這種模型能提供一種簡(jiǎn)單的方式用于軟件模塊之間互操作，以此來(lái)提供方便軟件功能的擴(kuò)充、軟件功能修改以及二次開發(fā)手段。

    國(guó)際上提供此類模型的標(biāo)準(zhǔn)有許多，例如OMG 提供的CORBA，Apple支持的OpenDoc和IBM所支持SOM(System Object Model)，但基于Windows平臺(tái)中Microsoft 提供的COM(Component Objecty Model)已經(jīng)成為事實(shí)上的“工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”，到目前為止，世界上大約有200,000,000個(gè)基于COM的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)在運(yùn)行，1999年，基于COM的第三方軟件部件的需求總價(jià)值達(dá)到4.1億美元。目前COM不僅支持Windows平臺(tái)，而且支持Macintosh和部分Unix系統(tǒng)。

    COM實(shí)質(zhì)上是一種協(xié)議，它建立了一個(gè)軟件模塊和另一個(gè)軟件模塊之間的連接，然后按照一定的規(guī)則將其描述出來(lái)。當(dāng)這種連接建立起來(lái)后，兩個(gè)模塊之間就可以通過(guò)稱作“接口”的機(jī)制來(lái)通訊。

    使用COM的優(yōu)勢(shì)在于CAPP軟件系統(tǒng)的各模塊能根據(jù)需求的不同來(lái)選擇不同的最合適的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言開發(fā)，而各模塊能通過(guò)COM來(lái)無(wú)縫的集成。如果軟件進(jìn)行升級(jí)，則只需要對(duì)發(fā)生改變的部件進(jìn)行升級(jí)即可。使用COM的另外一個(gè)理由是程序的復(fù)用，以及有大量的第三方軟件部件可以利用。大大降低了軟件的開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)和軟件開發(fā)后期的維護(hù)工作量。

    同時(shí)COM也是一個(gè)不斷發(fā)展和完善的系統(tǒng)，DCOM(Distributed COM)為分布式的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供了基礎(chǔ)，COM+又為優(yōu)化COM的應(yīng)用提供了兼容的、易于升級(jí)的新標(biāo)準(zhǔn)。

    3.現(xiàn)代CAPP軟件是一個(gè)完整的分布式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)。

    工藝設(shè)計(jì)工作的實(shí)際需求是協(xié)同工作，知識(shí)積累，快速?gòu)?fù)用。

    企業(yè)的信息化建設(shè)要求CAPP系統(tǒng)能集中的安全的數(shù)據(jù)維護(hù)，及時(shí)地，動(dòng)態(tài)地提供最新的工藝設(shè)計(jì)結(jié)果，也要求CAPP系統(tǒng)能與PDM系統(tǒng)方便、緊密的集成。網(wǎng)絡(luò)化的CAPP軟件較為容易的定位成一種標(biāo)準(zhǔn)的Client/Server的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)，即提供一個(gè)共享的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)，所有的客戶端程序都對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)獲得一個(gè)可靠的連接。標(biāo)準(zhǔn)的Client/Server應(yīng)用結(jié)構(gòu)提供了數(shù)據(jù)共享、減少了數(shù)據(jù)的復(fù)制和維護(hù)工作量，簡(jiǎn)化了完整數(shù)據(jù)匯總的工作。但也存在以下的缺點(diǎn)：

    ●完整的堅(jiān)固的客戶端程序升級(jí)維護(hù)比較困難，一旦程序升級(jí)或系統(tǒng)設(shè)置改變，要求對(duì)所有的客戶端程序同時(shí)改變。如果客戶端的程序存在版本的不一致則可能造成數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)通過(guò)多個(gè)不同的數(shù)據(jù)邏輯操作，可能造成數(shù)據(jù)完整性的破壞。

    ●系統(tǒng)的伸縮性比較差：客戶端的數(shù)量受到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)允許的數(shù)據(jù)庫(kù)連接的限制。

    ●網(wǎng)絡(luò)性能比較低：客戶端和服務(wù)端的通訊次數(shù)和通訊量都比較大，網(wǎng)絡(luò)性能大大降低。

    ●與PDM，MRPII系統(tǒng)的集成工作量比較大。

    分布式的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在繼承標(biāo)準(zhǔn)的客戶/服務(wù)應(yīng)用程序優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，克服了以上的缺點(diǎn)，成為現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的主流。

    下圖為分布式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用結(jié)構(gòu)：

    分布式CAPP系統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)

    ●客戶端程序不再直接訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，而通過(guò)公用的中間業(yè)務(wù)邏輯層訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，業(yè)務(wù)邏輯一旦發(fā)生變化，只需要更換中間的相關(guān)部件，所有的客戶端應(yīng)用立即發(fā)生改變。

    ●客戶的數(shù)量不在受到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)所允許的數(shù)據(jù)庫(kù)連接的限制，客戶數(shù)量的增加，不會(huì)明顯的對(duì)系統(tǒng)性能造成影響。

    ●網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)通訊次數(shù)大大減少，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)闹虚g數(shù)據(jù)大大減少，如果數(shù)據(jù)訪問(wèn)部件對(duì)經(jīng)常查詢的資源數(shù)據(jù)作緩存還可以大大提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的執(zhí)行效率，如果將業(yè)務(wù)邏輯層中的部件分別部署在不同的計(jì)算機(jī)上，還可以有利于服務(wù)器的負(fù)載平衡。

    ●基于COM的分布式網(wǎng)絡(luò)CAPP應(yīng)用系統(tǒng)自然地為PDM、MRPII以及ERP系統(tǒng)，提供了集成接口。PDM等系統(tǒng)可以從不同層次訪問(wèn)CAPP數(shù)據(jù)庫(kù)，可以與CAPP系統(tǒng)在較高層次上交換信息。

    4.CAPP系統(tǒng)是一個(gè)表格處理、文字處理、圖形處理，數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)綜合技術(shù)應(yīng)用的復(fù)雜系統(tǒng)

    CAPP系統(tǒng)不能滿足工藝設(shè)計(jì)人員的工作習(xí)慣一直阻礙著CAPP系統(tǒng)的推廣，所以CAPP軟件必須是人性化的，完全所見(jiàn)所得的，符合軟件通用操作規(guī)則的交互界面。

    首先CAPP系統(tǒng)必須能根據(jù)企業(yè)的不同要求來(lái)定制實(shí)施，這種定制實(shí)施可以是由軟件供應(yīng)商來(lái)完成，更重要的是也能讓企業(yè)自己來(lái)完成這種定制，因?yàn)槠髽I(yè)的工藝技術(shù)條件，和企業(yè)工藝資源數(shù)據(jù)是在不斷變化的，企業(yè)的工藝標(biāo)準(zhǔn)也可能變化，輕松的定制是現(xiàn)代CAPP系統(tǒng)的重要特征。

    CAPP系統(tǒng)中有大量的表格，CAPP中表格的處理技術(shù)是關(guān)系到CAPP易用性的關(guān)鍵技術(shù)，CAPP表格的定制和修改要求能所見(jiàn)所得的操作，表格的填寫要求能自動(dòng)的換行，自動(dòng)續(xù)卡，自動(dòng)編號(hào)，表格中既能填寫文字又能填寫工藝符號(hào)，工藝符號(hào)要能參加到自動(dòng)換行、續(xù)卡的運(yùn)算中，并能支持復(fù)制，粘貼，在位編輯等標(biāo)準(zhǔn)的文字處理軟件的工作習(xí)慣。

    所以現(xiàn)有的文字處理軟件，表格處理軟件甚至CAD圖形軟件不能滿足CAPP100%的所見(jiàn)所得的要求。只有基于在操作系統(tǒng)平臺(tái)上利用GDI(Graphics Device Interface)開發(fā)一種專業(yè)系統(tǒng)才能滿足要求。

    另外CAPP生成的圖形格式要求最好是能被大多數(shù)的軟件系統(tǒng)識(shí)別，這樣便于在其它集成信息系統(tǒng)中，如PDM系統(tǒng)中來(lái)瀏覽和打印。也有CAPP系統(tǒng)通過(guò)OLE（Object Linking and Embedding）的方式來(lái)完成在其它系統(tǒng)中來(lái)瀏覽和打印CAPP的表格，這樣要求CAPP軟件必須與其它系統(tǒng)安裝在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，計(jì)算機(jī)的資源比較浪費(fèi)。也有制作專用瀏覽和打印控件，然后集成到其他系統(tǒng)中來(lái)完成該功能的，但是一旦圖形格式發(fā)生變化（非通用的圖形格式容易發(fā)生改變），必須升級(jí)所有系統(tǒng)中的該控件。

    用WMF（Windows-formated MetaFiles）或EMF(Enhanced-formated MateFiles)的圖形格式來(lái)存儲(chǔ)CAPP的表格圖形是比較好的辦法，因?yàn)閃MF和EMF幾乎是所有系統(tǒng)支持的圖形格式，它與具體的圖形設(shè)備沒(méi)有關(guān)系，能直接向各種打印設(shè)備輸出。另外OLE所生成的圖像就是WMF格式，使用WMF格式能保證CAPP表格中使用的OLE對(duì)象能自然的得到支持。

    現(xiàn)代的CAPP系統(tǒng)中可能要用到多種CAD系統(tǒng)繪制的工藝簡(jiǎn)圖，利用OLE技術(shù)可以支持這一特征，并且繪制的工藝簡(jiǎn)圖能重復(fù)的利用。唯一的缺點(diǎn)是必須安裝CAD系統(tǒng)，并且可能要在多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)中來(lái)切換，系統(tǒng)的資源比較浪費(fèi)。值得注意的是VISIO公司推出的IntelliCAD，借助OpenDwg組織的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了與DWG2000，14，13，12，格式完全兼容的CAD系統(tǒng)，該系統(tǒng)能支持AutoCAD所不支持的OLE在位編輯，并且系統(tǒng)非常緊湊，用它來(lái)繪制工藝簡(jiǎn)圖可避免多個(gè)應(yīng)用的切換和資源的浪費(fèi)。

    5.現(xiàn)代CAPP系統(tǒng)需要獨(dú)立的、可定制的、有編程接口的、開放的安全系統(tǒng)。

    無(wú)論企業(yè)有沒(méi)有PDM系統(tǒng)，作為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用程序，現(xiàn)代CAPP都需要有較為完備的安全系統(tǒng)，不能因?yàn)槠髽I(yè)有了PDM系統(tǒng)，就將CAPP數(shù)據(jù)的安全交給PDM系統(tǒng)管理，因?yàn)镻DM系統(tǒng)和CAPP系統(tǒng)所關(guān)心和處理的數(shù)據(jù)重點(diǎn)不一樣，CAPP也應(yīng)該能脫離PDM系統(tǒng)正常運(yùn)行。PDM的安全系統(tǒng)是在CAPP系統(tǒng)之上的，通過(guò)PDM訪問(wèn)CAPP數(shù)據(jù)，即要通過(guò)PDM的安全系統(tǒng)和工作流程驗(yàn)證，也要通過(guò)CAPP系統(tǒng)的安全性確認(rèn)。

    CAPP的安全系統(tǒng)要能滿足各企業(yè)的需求必須是可定制的，首先CAPP系統(tǒng)必須對(duì)可能的權(quán)限進(jìn)行抽象，這種抽象不僅僅是針對(duì)具體的CAPP的軟件功能，也應(yīng)該針對(duì)CAPP數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)能力，然后制定規(guī)則，提供工具，包括軟件工具和編程接口來(lái)對(duì)滿足不同情況的定制需求。

    CAPP軟件系統(tǒng)提供的編程接口最好是基于COM標(biāo)準(zhǔn)的，這樣PDM等系統(tǒng)能方便的利用各種開發(fā)工具來(lái)集成。

    由于現(xiàn)代CAPP軟件是一種工藝設(shè)計(jì)的工作平臺(tái)，構(gòu)建在這個(gè)平臺(tái)之上的專業(yè)CAPP系統(tǒng)也可能有權(quán)限的要求，所以CAPP的權(quán)限系統(tǒng)必須提供擴(kuò)充的機(jī)制，來(lái)滿足開發(fā)性的需求。

    現(xiàn)代CAPP軟件系統(tǒng)正處在成熟的初期階段，北京京渝天河軟件公司的TH-CAPP2000系統(tǒng)是現(xiàn)代CAPP軟件的典型代表，它為所有的CAPP應(yīng)用企業(yè)和開發(fā)企業(yè)提供了一種嶄新工藝軟件模式，它是一種將先進(jìn)的開發(fā)思想、先進(jìn)的開發(fā)技術(shù)與具體的國(guó)情相結(jié)合，開創(chuàng)新的軟件應(yīng)用模式的先鋒，相信CAPP軟件的應(yīng)用和推廣熱潮即將來(lái)臨�，F(xiàn)代CAPP軟件系統(tǒng)必將極大促進(jìn)制造業(yè)企業(yè)的信息化建設(shè)水平。

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本文標(biāo)題：現(xiàn)代CAPP/ERP系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)

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