我国开发应用CAPP情况的分析

作者：中国机床行业计算机应用专家委员会 陈宗舜

欢迎访问e展厅 展厅 3 PDM/PLM/CAPP展厅 图文档管理系统, CAPP... 一、CAPP概况 目前我国开发应用的CAPP系统按其工作原理可以分为以下五大类：交互式CAPP系统、派生式CAPP系统、创成式CAPP系统、综合式CAPP系统和CAPP专家系统。 CAPP的类型和设计方法很多，但从国内的普遍情况来看，以派生式为基础的CAPP设计方法较为适用，其主要原因是正在开展或准备推行CAPP的工厂都为几十年以上的老厂，产品种类比较固定，发展方向明确，并在多年的生产中积累了一定数量的切实可行的、稳定的产品工艺，在此基础上，通过整理和完善，可制定出派生式CAPP系统需要的产品典型工艺和确定各工艺要素的规则知识。而一味追求创成或专家系统的方法，对企业积累的大量的行之有效的工艺方案弃之不用，在系统的开发技术、开发费用及系统开发的耗费时间等诸多方面将会出现极大的困难，使CAPP系统难以见效、普及和推行，更难以实现 CAPP系统软件的商品化。 目前，一些开发部门为了追求商品化软件或软件产品，在创成式CAPP和CAPP专家系统还不能满足实用化要求的情况下，重点转向开发完全人机交互填写方式的CAPP系统。这类系统的特点是提供各种窗口和Windows的增删、修改功能，用户直接采用填写（或修改已生成的工艺文件）方式进行工艺设计。这种类型的CAPP系统技术不强调产品设计标准化和工艺技术基础工作，在一定程度上可以满足一些基础工作较薄弱的企业对CAPP技术的初期需要。但是由于CAPP系统很大程度上依赖人的作用，忽略了系统在工艺设计过程中对人的引导、启发和提示作用，不仅设计步骤繁琐，工作效率低，要求用户具备较高的工艺设计水平，而且难以通过实施工艺标准化工作，最大限度地利用有限制造资源，缩短生产准备周期和降低产品成本。以填写方式为主的人机交互型的 CAPP系统，造成数据重复、冗余，增加数据库的开销和日后数据维护的负担，降低工作效率。而且，过分依赖使用者的工艺设计水平，产生的工艺数据参差不齐、维护困难，难以保证工艺信息正确、可靠，使工艺数据库陷入混乱甚至崩溃状态。 二、目前我国企业应用CAPP系统的情况 目前我国企业所用真正起到CAPP作用的系统大多为变异型CAPP和创成型与变异型这两种类型基础上开发出的综合型CAPP系统，交互型和智能型CAPP系统在少数企业也有应用。下面分别把各系统特点及具体应用情况作一介绍。 1.变异型 CAPP系统在国内企业应用比较普遍 无锡机床厂、杭州汽轮机厂、成都飞机公司等单位采用的都是该类CAPP系统，其中以杭州汽轮机厂应用效果最佳。首先该厂所有工艺人员均用 CAPP系统编制工艺，包括校对、审核全部在计算机上进行，不存在手工编写工艺的现象，这样才确保CAPP应用持续不断地坚持下去。其次，该厂基础工作相当出色，各种工艺技术标准全部进机上网，各种物料资料全部编码建库。第三，该厂产品特殊，零件种类不多，分类较简单，相似性零件所占比重大。该厂采用的是典型的检索式CAPP系统，工艺库分为标准工艺库和用户工艺库，零件由11位编码分类，新零件编制工艺时既可按编码由标准工艺库检索出同组零件标准工艺，也可按编码从用户工艺库中检索出已存在的同组零件工艺，必要时也可根据零件名称、编制者姓名、编制日期等，从用户工艺库中检索出所要查看、借用的工艺。根据当前零件图样，对检索出的工艺内容进行必要的修改后，即可按新零件代号存入用户工艺库中。由于该厂产品系列程度高，检索出的工艺一般稍加修改或不需修改即可直接使用，对于极个别改动大或检索不出同组工艺的零件工艺编制。可选用系统内标准工艺术语进行工艺编制，该厂工装刀具都已编码入库，编制工艺时可根据编码选用。值得一提的是，该厂根据本厂零件系列，对于一些像机壳、叶片等一些典型零件标准工时库，零件工艺检索编制完成后，通过人机对话，输入必要的零件参数（或通过计算机网络由CAD系统直接调入），计算机即可自动查表给出该零件各工序工时定额。 无锡机床厂CAPP思路很好，他们首先把零件按功能分成十几个大类，每大类内零件再按工艺特征分组，每组零件有一简单的四位编码，由每组选出一个有代表性的零件，在该零件上增加一些必要的同组内其他零件具有而该零件所没有的元素，这样组成的一个复合零件作为该组典型零件，把该典型零件的工艺存入标准工艺库作为该组零件标准工艺。编制新零件工艺时，首先根据零件的功能和工艺特征确定组编码，然后根据所在零件组，通过人机问答的形式，输入该零件所包含的可选元素，由计算机在该组典型工艺基础上自动取舍合成该零件工艺，经工艺员审核确认或修改后存入用户工艺库。 2.创成型CAPP系统 西安交通大学为秦川机床厂开发的用于动力转向液压泵工艺编制的CAPP系统，技术水平相对较高，该系统主要由以下模型组成： （1）控制模块，其主要任务是协调各模块的运行，是人机交互窗口，实现人机之间的信息交流，控制零件信息获取方式。 （2）零件信息输入模块，零件信息既通过与CAD系统的集成直接获得，也可通过人机对话交互输入。 （3）工艺过程设计模块，进行加工工艺流程的决策，产生工艺过程卡，供加工及生产管理部门使用。 （4）工序决策模块，其主要任务是生成工序卡，对工序间尺寸进行计算，生成工序图。 （5）工步决策模块，对工步内容进行设计，确定切削用量，提供形成NC加工控制指令所需的刀位文件。 （6）NC加工指令生成模块，依据工步决策模块提供的刀位文件，调用NC代码库中适应于具体机床的NC指令系统代码，产生NC加工控制指令。 （7）输出模块，可输出工艺流程卡，工艺、工步卡，工序图及其他文档，输出也可从现有工艺文件库中调出各类工艺文件，利用编辑工具对现有工艺文件进行修改得到所需的工艺文件。 （8）加工过程动态仿真，对所产生的加工过程进行模拟，检查工艺的正确性。 该系统的局限性在于只能解决动力转向油泵工艺编制，若想用于我厂，需针对不同种类的零件组分别开发，系统开发工作量太大。 3. 综合型CAPP系统 鉴于上述两种系统特点，人们在以上两种系统原理基础上发展了CAPP系统的设计方法，将其进行了综合与发展，从实际出发并及时应用其他学科的最新发展成果，产生了多种类型的CAPP系统，如综合型、交互型、智能型等CAPP系统。综合型CAPP系统也称半创成型CAPP系统，它将变异型与创成型结合起来，利用变异型及创成型两者优势，在系统开发过程中，将工艺设计过程中一些成熟的、变化少的一些内容用变异型原理设计，将经验性很强、变化大的内容用创成型原理进行决策，避免了变异型系统的局限性和创成型系统的高难度。我国发展的CAPP系统多为这种系统。 沈阳第一机床厂CAPP系统是典型综合型CAPP系统，系统包括：SI-CAPC、SI-CAPRP、SI-ZPT、CAPP，该系统是吸收了国内开发CAPP的经验开发成功的，简介如下。 （1）SI-CAPC系统（计算机辅助零件编码） SI-CAPC 系统是三套系统的基础。该系统应用目标为企业全部技术和生产活动整体，信息设置完整，用途广泛，不同的技术部门和管理部门都可以根据自己业务的需要，从零件编码获取有价值的信息。 （2） SI-CAPRP系统 （计算机辅助零件的工艺路线编制） SI-CAPRP系统是在SI-CAPC系统的基础上，为解决该厂零部件专业化生产和成组加工制造环境下零件工艺路线编制的一致性和正确性而研究开发的。该系统将先进的专家系统理论和方法应用于零件工艺路线编制这一具体的工程技术实践中，该系统的应用目标为：该厂品种线各成组加工车间的全部零部件。系统与前期开发的SI-PAPC系统实现数据共享，在编码分类基础上，快速而准确地自动生成零件的工艺路线。 （3）SI-ZPTCAPP系统 （计算机辅助轴、盘、套零件工艺规程编制） SI-ZPTCAPP系统是在先期开发的两套系统的基础上开发研制的。该系统是以专家的理论和方法为指导，开发专家式的计算机辅助工艺规程设计系统，其工作原理是计算机模拟专家设计工艺规程的一般思维的过程，依据设计工艺规程决策推理，结合工厂的实际情况，最后设计完整的工艺规程。 （4）SI-CAPP2000系统 该系统是以上三套系统基础上扩充完善的，包括：材料定额系统；交互型的电气工艺、装配工艺、热加工工艺系统；数据统计分析工艺文件管理；工艺资源管理；工艺数据汇总；报表预览输出系统，形成比较完整的CAPP系统。 目前系统已在工艺设计中进行应用，通过运行情况看，零件可编码率为100%，零件可分类率为99.8%,正确率为95%；工艺路线编制率为100%，正确率为95%；工艺规程可编制率为95%，正确率为75%；达到和超过了预期的经济和技术指标。 4.其他类型CAPP系统 （1）交互型CAPP 上海第二纺织机械厂应用的即是交互型CAPP系统，该系统采用以人机交互为主的工作方式，使用人员在系统提示的引导下，回答工艺设计中的问题，对工艺过程进行决策。该系统通用性强，但不同工艺人员编制的工艺文件一致性差。 （2）利用交互型CAPP平台自行开发专用系统 东方锅炉厂CAPP系利用HT-CAPP（交互型CAPP）平台自主开发的，大量的工作是东方锅炉厂既懂工艺又懂计算机的人员完成的，一套工艺的生成所需相关知识较多，逻辑推理复杂，需要具有丰富工艺知识与一定计算机技术，要把工艺技术和计算机技术结合起来，从技术上讲，工艺人员学习计算机技术比计算机人员掌握工艺相对来说更容易、花的时间短，所以软件公司人员无法胜任，而且企业工艺技术在不断变化，只有培养自己懂工艺的计算机人才，才能适应CAPP应用的需要。 通过以上介绍可知，目前在CAPP的开发应用中，主要存在着五种类型的CAPP系统，即变异型、创成型、综合型、交互型和智能型CAPP系统。这些类型的CAPP系统都必须建立在工艺标准化、规范化的基础上，没有工艺标准化、规范化的基础，无法达到应用CAPP的目标，下图是CAPP系统开发道路的分析示意图。 (end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (8/12/2005)