引言
信息化與經(jīng)濟全球化是當今社會發(fā)展的兩大顯著特點。隨著科技的進步，計算機技術飛速發(fā)展，制造業(yè)的制造模式也發(fā)生了根本變化，計算機集成制造系統(tǒng)在制造業(yè)中的應用亦日益廣泛。CAPP(Computer Aided Process Planning)是指借助于計算機軟硬件技術和支撐環(huán)境，利用計算機進行數(shù)值計算、邏輯判斷和推理等的功能來制定零件加工工藝過程。其實質(zhì)是以計算機為輔助手段，解決產(chǎn)品制造過程中存在的有關材料、工裝、過程等工藝問題，它是CAM和CAD之間的過渡環(huán)節(jié)，具體描述了產(chǎn)品在整個生產(chǎn)過程中（包括零件加工、產(chǎn)品裝配等）相關的條件和過程，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六十年代中期，在制造自動化領域，CAPP的發(fā)展是最遲的部分。世界上最早研究CAPP的國家是挪威，始于1966年，并于1969年推出世界上第一個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)一般以成組技術為基礎，把零件按照相似性分類歸并成族，設計出該族的樣件并制定出該零件族的標準工藝過程。進行工藝過程設計時，結合零件的具體工藝信息，修改該零件族的標準工藝過程，生成加工零件的工藝過程，這種系統(tǒng)稱為變異式CAPP系統(tǒng)（也稱派生式或檢索式系統(tǒng)）。如美國國際計算機輔助制造公司于1976年開發(fā)的CAPP(CAM-I＇S Automated Process Planning)系統(tǒng)，英國曼徹斯特大學1980年開發(fā)的AUTOCAP系統(tǒng)均屬此類系統(tǒng)。這類系統(tǒng)針對性強，適應能力差，柔性差。
七十年代中期，人們開始研究刨成式CAPP系統(tǒng)。創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)是采用一定的邏輯算法，對輸入的幾何要素等信息進行處理并確定加工方法，從而自動生成工藝過程。美國普渡大學1977年開發(fā)的APPAS系統(tǒng)，美國普渡大學和濱洲大學1983年聯(lián)合開發(fā)的TIPPS系統(tǒng)均屬此類系統(tǒng)。由于工藝過程涉及的因素太多，完全自動生成工藝過程的通用系統(tǒng)仍停留在研究階段。
八十年代初，刨成式CAPP系統(tǒng)的研究開始轉(zhuǎn)向具有人工智能的專家系統(tǒng)方面。專家系統(tǒng)可以模擬工藝專家的邏輯思維方式，利用專家的知識對非確定性工藝過程設計做出邏輯決策。1981年法國研制的GARI系統(tǒng)，是一個以規(guī)則為基礎的系統(tǒng)。東京大學1982年研制豹TOM系統(tǒng)把產(chǎn)生式規(guī)則用于知識表達，采用人工智能技術進行工藝過程設計；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。這兩個系統(tǒng)開始了智能CAPP系統(tǒng)的研究。
我國的CAPP技術研究工作開始于70年代末。1983年，同濟大學發(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。隨后北京理工大學研制出BITCAPP系統(tǒng)，北京航空航天大學發(fā)表了BHCAPP系統(tǒng)。迄今為止，國內(nèi)已開發(fā)的CAPP系統(tǒng)約有幾百個，有少數(shù)系統(tǒng)開始應用于企業(yè)。
在最近的三十年里，CAPP陸續(xù)與成組技術(Croup Technology)、數(shù)控編程(Numerical Control Program)、人工智能(Artificial Intelligence)、專家系統(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)等研究領域相結合。CAPP的內(nèi)容已從工藝設計發(fā)展到工藝信息的管理；從研究開發(fā)專用系統(tǒng)發(fā)展到研究開發(fā)工具；從單一的機械加工發(fā)展到鍛造、焊接，進而向裝配CAPP發(fā)展。
二、研究CAPP技術的意義
計算機輔助工藝過程設計(Computer Aided Process Planning，簡稱CAPP)是通過向計算機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），由計算機自動輸出零件的工藝路線和工序內(nèi)容等工藝文件的過程。簡言之，計算機輔助工藝過程設計就是利用計算機來制訂零件的加工工藝過程，是生產(chǎn)準備工作自動化的有效途徑。
用CAPP代替?zhèn)鹘y(tǒng)的工藝過程設計，對于機械制造業(yè)具有重要意義，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：
1.可以將工藝設計人員從繁重、重復的勞動中解放出來，轉(zhuǎn)而從事新產(chǎn)品及新工藝開發(fā)等創(chuàng)造性工作。
2.提高工藝過程設計質(zhì)量計算機能按程序要求進行工藝過程設計，減少人為因素的影響，工藝過程標準化。另外，利用人工智能技術，如專家系統(tǒng)等，可以充分利用專家的經(jīng)驗和知識，降低對工藝人員的技能要求，提高工藝過程的設計質(zhì)量。
3.有助于對工藝設計人員的寶貴經(jīng)驗進行總結和繼承。
4.縮短生產(chǎn)準備周期，減少工藝過程設計費用及制造費用，提高生產(chǎn)率，提高產(chǎn)品的市場競爭力。
5.為實現(xiàn)計算機集成制造系統(tǒng)創(chuàng)造條件
三、CAPP的發(fā)展展望
隨著生活水平的提高，消費者既要求購置高質(zhì)量、高性能、低價格的產(chǎn)品，又希望產(chǎn)品能夠體現(xiàn)其個性，滿足其對產(chǎn)品的獨特要求。因此，產(chǎn)品性能應不斷提高，式樣應不斷創(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)品制造必須具備時間競爭力、質(zhì)量競爭力、價格競爭力、創(chuàng)新競爭力和高度的柔性，以適應瞬息萬變的市場需求。傳統(tǒng)的制造方法已不能滿足需求，迫切需要計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助工藝過程設計(CAPP)和計算機輔助制造(CAM)的一體化。由于CAD、CAM單元技術已經(jīng)成熟，CAPP技術因發(fā)展較晚，已成為CAD/CAPP/CAM集成化的瓶頸。研究具有通用性、實用性或在理論上有新突破的CAPP系統(tǒng)已成為機械制造業(yè)的主要研究方向。
隨著CAD、CAM、CAPP單元技術的逐漸成熟和CIMS、IMS技術的提出與發(fā)展，CAPP正朝著集成化(CAD/CAPP/CAM)、智能化、實用化方向發(fā)展，設計上也開始采用分布式技術和面向?qū)ο蠹夹g。未來一段時間研究開發(fā)CAPP系統(tǒng)的熱點主要在以下幾個方面：
1、產(chǎn)品信息模型的生成與獲取。
2、CAPP系統(tǒng)結構研究及CAPP工具系統(tǒng)的開發(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的分布型CAPP專家系統(tǒng)。
5、人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術與專家系統(tǒng)在CAPP中的綜合應用。
6、面向企業(yè)的實用化CAPP系統(tǒng)。
7、CAPP與自動化生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的集成。
四、結語
縱觀CAPP系統(tǒng)的發(fā)展可以看出，CAPP正朝著集成化、網(wǎng)絡化、分布并行、智能化、動態(tài)的、通用的、規(guī)范化方向發(fā)展。在未來的制造業(yè)，隨著國家信息化政策的制定和落實以及現(xiàn)代制造技術的飛速發(fā)展，對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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