CAPP深化应用的思考

作者：武汉开目信息技术有限责任公司 陈万领

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发展简述 CAPP系统的研究和应用经历了较为漫长曲折的过程。自从1965年Niebel首次提出CAPP思想，迄今30多年，CAPP领域的研究得到了极大的发展，期间经历了检索式、派生式、创成式、混合式、专家系统、工具系统等不同的发展阶段，并涌现了一大批CAPP原型系统和商品化的CAPP系统。 在CAPP工具系统出现以前，CAPP的目标一直是开发代替工艺人员的自动化系统，而不是辅助系统，即强调工艺设计的自动化和智能化。但由于工艺设计领域的个性化、复杂性，工艺设计理论多是一些指导性原则、经验和技巧，因此让计算机完全替代工艺人员进行工艺设计的愿望是良好的，但研究和实践证明非常困难，能够部分得到应用的至多是一些针对特定行业、特定企业甚至是特定零件的专用CAPP系统，还没有能够真正大规模推广应用的实用的CAPP系统。 在总结以往经验教训的基础上，武汉开目信息技术有限责任公司在国内率先提出了CAPP工具化的思想：CAPP是将工艺人员从许多工艺设计工作中解脱出来的一种工具；自动化不是CAPP唯一的目标；实现CAPP系统的以人为本的宜人化的操作、高效的工艺编制手段、工艺信息自动统计汇总、与CAD /PDM/ERP系统的信息集成、具有良好的开放性与集成性是工具化CAPP系统研究和推广应用的主要目标。 工具化CAPP的思想在商业上获得了极大的成功，使得CAPP真正从实验室走向了市场和企业。借助于工具化的CAPP系统，上千家的企业实现了工艺设计效率的提升，促进了工艺标准化建设，实现了与企业其它应用系统CAD/PDM/ERP等的集成，有力地促进了企业信息化建设。 工具化CAPP以后，CAPP如何发展？在探讨这个问题之前，不妨分析一下目前CAPP应用中存在的不足和问题。 二、当前CAPP应用中存在的不足与问题 （1）应用范围偏窄的问题 目前绝大多数企业，CAPP的应用集中在机械加工工艺的设计。实际上，在制造企业中，产品在整个生命周期内的工艺设计通常涉及到产品装配工艺、机械加工工艺、锻造工艺、钣金冲压工艺、焊接工艺、热表处理工艺、毛坯制造工艺等各类工艺设计。CAPP在企业的应用缺乏应有的广度。CAPP应从以零组件为主体对象的局部应用，走向以整个产品为对象的全生命周期的应用，实现产品工艺设计与管理的一体化，建立企业级的工艺信息系统。 （2）应用水平偏浅的问题 目前绝大部分企业CAPP的应用停留在工艺卡片的编辑、工艺信息的统计汇总、工艺流程和权限的管理与控制方面，有效地提高了工艺设计的效率和标准化水平，这是CAPP应用的基础。但CAPP应用的深度还不够，还不能有效地总结行业工艺的“设计经验”和“设计知识”，从根本上解决企业有经验的工艺师匮乏的问题。目前通用的CAPP系统还无法实现对工艺知识的总结、积累和应用。如何提高CAPP系统的知识水平，实现CAPP的有限智能，是企业关心的问题，也是CAPP软件开发商需要考虑的问题。在解决了工艺设计效率、标准化、集成的问题后，下一步如何帮助企业总结工艺知识和经验是CAPP应用的关键。 （3）基于三维CAD的工艺设计与管理问题 随着三维CAD在国内制造业的广泛推广应用，三维CAD在不远的将来会成为我国企业产品设计的主流设计工具。随着设计手段的变革，工艺设计也跟着需要变革。工艺如何和三维CAD进行集成，工艺如何进行基于三维CAD的加工工艺设计和装配工艺设计等等，目前在很多企业都有迫切的需求。现阶段，CAPP的应用基本上基于二维CAD进行，与三维CAD的集成应用还处于起步阶段，有待研究和突破。 （4）CAPP系统与其它应用系统的集成问题 工艺是设计和制造的桥梁，工艺的数据是产品全生命周期中最重要的数据之一，工艺数据同时是企业编排生产计划、制定采购计划、生产调度的重要基础数据，在企业的整个产品开发及生产中起着重要的作用。CAPP需要与企业的各种应用系统进行集成，包括CAD/PDM/ERP/MES等等。由于不少企业CAD、CAPP、ERP的应用是分阶段、不同时期应用的，目前还存在着信息的孤岛，工艺数据的价值还没有得到有效的发挥和利用。 （5）CAPP与PDM中的管理功能冲突的问题 近年来，随着CAPP功能不断扩展，一些CAPP系统逐渐增加了工艺管理的内容，包括权限管理、流程管理、更改管理，并在工艺部门得到了一些应用。随着企业PDM的实施推广应用，随之带来的不可忽视的问题是：CAPP自身的管理功能和PDM的管理功能发生了冲突。商品化的PDM系统本身提供了完善的角色权限管理、流程管理、任务管理等功能，因此，CAPP的工艺管理功能已经与PDM中管理功能发生了冲突和矛盾，不仅造成了企业集成上的困惑，也造成了企业在信息化过程中的重复投资。 三、CAPP的发展趋势 纵观CAPP发展的历程，可以看到CAPP的研究和应用始终围绕着两方面的需要而展开：一是不断完善自身在应用中出现的不足，二是不断满足新的技术、制造模式对其提出的新的要求。因此，未来CAPP的发展，将在应用范围、应用的深度和水平等方面进行拓展，表现为以下的发展趋势： （1）面向产品全生命周期的CAPP系统 CAPP的数据是产品数据的重要组成部分，CAPP与PDM/PLM的集成是关键。基于PDM/PLM，支持产品全生命周期的CAPP系统将是重要的发展方向。 （2）基于知识的CAPP系统 CAPP目前已经很好的解决了工艺设计效率和标准化的问题，下一步，如何有效的总结、沉淀企业的工艺设计知识，提高CAPP的知识水平，将会是CAPP应用和发展的重要方向。 （3）基于三维CAD的CAPP系统 随着企业三维CAD的普及应用，工艺如何支持基于三维CAD的应用？特别是基于三维CAD的装配工艺设计正成为企业需求的热点。科技部在十五863现代集成制造系统技术主题，将“基于三维CAD的CAPP”专门立项研究和推广。可以预见，基于三维CAD的CAPP系统将成为研究的热点。国内，开目、金叶等几家软件公司正在进行研究。开目公司目前已经推出了原型的应用系统。 （4）基于平台技术、可重构式的CAPP系统 开放性是衡量CAPP的一个重要的因素。工艺的个性很强，同时企业的工艺需求可能会有变化，CAPP必须能够持续满足客户的个性化和变化的需求。基于平台技术、具有二次开发功能、可重构的CAPP系统将是重要的发展方向。 四、CAPP深化应用的内容及解决方案 根据上述分析的CAPP发展趋势，开目公司提出了CAPP深化应用的内容及相应的解决方案。解决方案内容包括： （1）基于知识的CAPP系统－参数化工艺设计平台 提供丰富的工艺知识表达工具，例如框图、公式、资源管理器等，实现个人、企业等的工艺知识的收集和整理。提供了可视化的工艺知识定义界面，实现企业自定义、自扩充工艺规则、工艺参数、工艺流程。提供典型工艺知识库和工艺规程库建库和管理工具，实现企业工艺知识的积累。基于知识的CAPP系统，解决了企业工艺知识的积累、优化的问题，极大的提高了工艺设计的效率和水平，确保了工艺设计的质量。 基于知识的CAPP系统，在上海锅炉厂有限公司得到了成功的应用。 （2）基于三维CAD的加工工艺设计系统 提供基于三维CAD的加工工艺设计工具，可以基于3D模型定义加工工艺特征（孔、外圆、键槽、中心孔等），自动获取加工特征信息。可以基于特征加工知识进行辅助工艺决策。可以建立3D工艺装备库（机床、卡盘、顶尖、定位销、支撑钉等），可以生成3D工序简图，实现可视化的工艺装夹规划等。 此项研究得到了十五国家863课题专项支持，目前已开发出原型系统。 （3）基于三维CAD的可视化装配工艺设计 提供可视化的装配工艺设计工具。可以自动获取三维装配结构信息，可以可视化的指定零部件的装配路径和先后顺序，可以生成三维装配工序爆炸图，装配工序设计时，可以指定装配工装、工具信息，可以进行装配过程的实体仿真。仿真过程可以指定为整个装配过程或某一道工序的装配过程。 此项研究得到了十五国家863课题专项支持，目前已开发出原型系统。 （4）工艺执行系统 工艺执行系统是CAPP深化应用的重要内容，是充分利用和提升CAPP数据的重要途径和方法，拓展了CAPP应用的广度和深度。工艺执行系统强调以工艺数据为基础，对工艺运行、工艺质量进行监控和管理。工艺执行系统将编制好的工艺数据输入至车间，为生产调度提供零件加工路线，管理车间加工过程中的质量数据，优化车间工艺资源。工艺执行系统主要包括三个方面的内容：工艺执行规划和管理、工艺执行质量管理和工艺执行过程管理。 此项研究也得到了十五国家863课题专项支持，目前正在规划开发中。 （5）基于平台技术、可重构的CAPP系统。 基于IDE（集成开发平台）和IDP（集成数据库平台），可以实现CAPP各种层次的二次开发功能，充分满足工艺个性化需求，适应企业发展变化的需求。借助于平台技术，可以自定义界面，可加入任何标准的Windows控件，用户可编写C++或VB格式的脚本程序等。可以在CAPP平台上，开发专用的CAPP系统。 通过平台技术，已经开发了专用的锻件CAPP系统。IDP（集成数据库平台）获得了十五国家863课题专项支持。 (end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (10/7/2004)