引言

    信息化與經(jīng)濟(jì)全球化是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的兩大顯著特點(diǎn)。隨著科技的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展，制造業(yè)的制造模式也發(fā)生了根本變化，計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)在制造業(yè)中的應(yīng)用亦日益廣泛。CAPP(Computer Aided Process Planning)是指借助于計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)和支撐環(huán)境，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算、邏輯判斷和推理等的功能來(lái)制定零件加工工藝過(guò)程。其實(shí)質(zhì)是以計(jì)算機(jī)為輔助手段，解決產(chǎn)品制造過(guò)程中存在的有關(guān)材料、工裝、過(guò)程等工藝問(wèn)題，它是CAM和CAD之間的過(guò)渡環(huán)節(jié)，具體描述了產(chǎn)品在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中（包括零件加工、產(chǎn)品裝配等）相關(guān)的條件和過(guò)程，是產(chǎn)品制造必不可少的重要部分。

一、CAPP發(fā)展的歷史發(fā)展和現(xiàn)狀

    CAPP的研究工作源于二十世紀(jì)六十年代中期，在制造自動(dòng)化領(lǐng)域，CAPP的發(fā)展是最遲的部分。世界上最早研究CAPP的國(guó)家是挪威，始于1966年，并于1969年推出世界上第一個(gè)CAPP系統(tǒng)AUTOPROS，并于1973年推出商品化的AUTOPROS系統(tǒng)。

    早期的CAPP系統(tǒng)一般以成組技術(shù)為基礎(chǔ)，把零件按照相似性分類(lèi)歸并成族，設(shè)計(jì)出該族的樣件并制定出該零件族的標(biāo)準(zhǔn)工藝過(guò)程。進(jìn)行工藝過(guò)程設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)合零件的具體工藝信息，修改該零件族的標(biāo)準(zhǔn)工藝過(guò)程，生成加工零件的工藝過(guò)程，這種系統(tǒng)稱(chēng)為變異式CAPP系統(tǒng)（也稱(chēng)派生式或檢索式系統(tǒng)）。如美國(guó)國(guó)際計(jì)算機(jī)輔助制造公司于1976年開(kāi)發(fā)的CAPP(CAM-I＇S Automated Process Planning)系統(tǒng)，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)1980年開(kāi)發(fā)的AUTOCAP系統(tǒng)均屬此類(lèi)系統(tǒng)。這類(lèi)系統(tǒng)針對(duì)性強(qiáng)，適應(yīng)能力差，柔性差。

    七十年代中期，人們開(kāi)始研究刨成式CAPP系統(tǒng)。創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)是采用一定的邏輯算法，對(duì)輸入的幾何要素等信息進(jìn)行處理并確定加工方法，從而自動(dòng)生成工藝過(guò)程。美國(guó)普渡大學(xué)1977年開(kāi)發(fā)的APPAS系統(tǒng)，美國(guó)普渡大學(xué)和濱洲大學(xué)1983年聯(lián)合開(kāi)發(fā)的TIPPS系統(tǒng)均屬此類(lèi)系統(tǒng)。由于工藝過(guò)程涉及的因素太多，完全自動(dòng)生成工藝過(guò)程的通用系統(tǒng)仍停留在研究階段。

    八十年代初，刨成式CAPP系統(tǒng)的研究開(kāi)始轉(zhuǎn)向具有人工智能的專(zhuān)家系統(tǒng)方面。專(zhuān)家系統(tǒng)可以模擬工藝專(zhuān)家的邏輯思維方式，利用專(zhuān)家的知識(shí)對(duì)非確定性工藝過(guò)程設(shè)計(jì)做出邏輯決策。1981年法國(guó)研制的GARI系統(tǒng)，是一個(gè)以規(guī)則為基礎(chǔ)的系統(tǒng)。東京大學(xué)1982年研制豹TOM系統(tǒng)把產(chǎn)生式規(guī)則用于知識(shí)表達(dá)，采用人工智能技術(shù)進(jìn)行工藝過(guò)程設(shè)計(jì)；它還能前接CAD系統(tǒng)，后接數(shù)控編程系統(tǒng)，輸出數(shù)控加工指令。這兩個(gè)系統(tǒng)開(kāi)始了智能CAPP系統(tǒng)的研究。

    我國(guó)的CAPP技術(shù)研究工作開(kāi)始于70年代末。1983年，同濟(jì)大學(xué)發(fā)表“TOJICAP”系統(tǒng)后，逐漸得到了各高校、研究單位和工廠的重視。隨后北京理工大學(xué)研制出BITCAPP系統(tǒng)，北京航空航天大學(xué)發(fā)表了BHCAPP系統(tǒng)。迄今為止，國(guó)內(nèi)已開(kāi)發(fā)的CAPP系統(tǒng)約有幾百個(gè)，有少數(shù)系統(tǒng)開(kāi)始應(yīng)用于企業(yè)。

    在最近的三十年里，CAPP陸續(xù)與成組技術(shù)(Croup Technology)、數(shù)控編程(Numerical Control Program)、人工智能(Artificial  Intelligence)、專(zhuān)家系統(tǒng)(Expert System)、并行工程(Concurrent Engineering)、質(zhì)量保證(Quality Assurance)、生產(chǎn)調(diào)度控制(Production Planning And Control)等研究領(lǐng)域相結(jié)合。CAPP的內(nèi)容已從工藝設(shè)計(jì)發(fā)展到工藝信息的管理；從研究開(kāi)發(fā)專(zhuān)用系統(tǒng)發(fā)展到研究開(kāi)發(fā)工具；從單一的機(jī)械加工發(fā)展到鍛造、焊接，進(jìn)而向裝配CAPP發(fā)展。

二、研究CAPP技術(shù)的意義

    計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)(Computer Aided Process Planning，簡(jiǎn)稱(chēng)CAPP)是通過(guò)向計(jì)算機(jī)輸入被加工零件的幾何信息（圖形）和工藝信息（材料、熱處理、批量等），由計(jì)算機(jī)自動(dòng)輸出零件的工藝路線(xiàn)和工序內(nèi)容等工藝文件的過(guò)程。簡(jiǎn)言之，計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)就是利用計(jì)算機(jī)來(lái)制訂零件的加工工藝過(guò)程，是生產(chǎn)準(zhǔn)備工作自動(dòng)化的有效途徑。

    用CAPP代替?zhèn)鹘y(tǒng)的工藝過(guò)程設(shè)計(jì)，對(duì)于機(jī)械制造業(yè)具有重要意義，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

    1.可以將工藝設(shè)計(jì)人員從繁重、重復(fù)的勞動(dòng)中解放出來(lái)，轉(zhuǎn)而從事新產(chǎn)品及新工藝開(kāi)發(fā)等創(chuàng)造性工作。

    2.提高工藝過(guò)程設(shè)計(jì)質(zhì)量計(jì)算機(jī)能按程序要求進(jìn)行工藝過(guò)程設(shè)計(jì)，減少人為因素的影響，工藝過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化。另外，利用人工智能技術(shù)，如專(zhuān)家系統(tǒng)等，可以充分利用專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，降低對(duì)工藝人員的技能要求，提高工藝過(guò)程的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

    3.有助于對(duì)工藝設(shè)計(jì)人員的寶貴經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)和繼承。

    4.縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，減少工藝過(guò)程設(shè)計(jì)費(fèi)用及制造費(fèi)用，提高生產(chǎn)率，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

    5.為實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)創(chuàng)造條件

三、CAPP的發(fā)展展望

    隨著生活水平的提高，消費(fèi)者既要求購(gòu)置高質(zhì)量、高性能、低價(jià)格的產(chǎn)品，又希望產(chǎn)品能夠體現(xiàn)其個(gè)性，滿(mǎn)足其對(duì)產(chǎn)品的獨(dú)特要求。因此，產(chǎn)品性能應(yīng)不斷提高，式樣應(yīng)不斷創(chuàng)新，產(chǎn)品的生產(chǎn)模式必然由大批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)向多品種小批量生產(chǎn)，產(chǎn)品制造必須具備時(shí)間競(jìng)爭(zhēng)力、質(zhì)量競(jìng)爭(zhēng)力、價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力、創(chuàng)新競(jìng)爭(zhēng)力和高度的柔性，以適應(yīng)瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)需求。傳統(tǒng)的制造方法已不能滿(mǎn)足需求，迫切需要計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)(CAPP)和計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)的一體化。由于CAD、CAM單元技術(shù)已經(jīng)成熟，CAPP技術(shù)因發(fā)展較晚，已成為CAD/CAPP/CAM集成化的瓶頸。研究具有通用性、實(shí)用性或在理論上有新突破的CAPP系統(tǒng)已成為機(jī)械制造業(yè)的主要研究方向。

    隨著CAD、CAM、CAPP單元技術(shù)的逐漸成熟和CIMS、IMS技術(shù)的提出與發(fā)展，CAPP正朝著集成化(CAD/CAPP/CAM)、智能化、實(shí)用化方向發(fā)展，設(shè)計(jì)上也開(kāi)始采用分布式技術(shù)和面向?qū)ο蠹夹g(shù)。未來(lái)一段時(shí)間研究開(kāi)發(fā)CAPP系統(tǒng)的熱點(diǎn)主要在以下幾個(gè)方面：

    1、產(chǎn)品信息模型的生成與獲取。

    2、CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究及CAPP工具系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。

    3、并行工程模式下的CAPP系統(tǒng)。

    4、基于分布型人工智能技術(shù)的分布型CAPP專(zhuān)家系統(tǒng)。

    5、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與專(zhuān)家系統(tǒng)在CAPP中的綜合應(yīng)用。

    6、面向企業(yè)的實(shí)用化CAPP系統(tǒng)。

    7、CAPP與自動(dòng)化生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的集成。

四、結(jié)語(yǔ)

    縱觀CAPP系統(tǒng)的發(fā)展可以看出，CAPP正朝著集成化、網(wǎng)絡(luò)化、分布并行、智能化、動(dòng)態(tài)的、通用的、規(guī)范化方向發(fā)展。在未來(lái)的制造業(yè)，隨著國(guó)家信息化政策的制定和落實(shí)以及現(xiàn)代制造技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)CAPP系統(tǒng)提出了更高的要求，CAPP系統(tǒng)也將在制造業(yè)中發(fā)揮更加重要的作用。

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