CAPP論文(CAPP企業(yè)信息化制造)

1、CAPP在企業(yè)信息化制造中的作用與發(fā)展前景 CAPP(計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì))是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助工藝人員設(shè)計(jì)零件從毛坯到成品的制造方法，是將企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品制造數(shù)據(jù)的一種技術(shù)，它是連接設(shè)計(jì)與制造的橋梁，是計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)的重要組成部分。隨著計(jì)算機(jī)在制造型企業(yè)中應(yīng)用，通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行工藝的輔助設(shè)計(jì)已成為可能，CAPP的應(yīng)用將為提高工藝文件的質(zhì)量，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，并為廣大工藝人員從繁瑣、重復(fù)的勞動(dòng)中解放出來(lái)提供一條切實(shí)可行的途徑。應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)的必要性已被越來(lái)越多的企業(yè)所認(rèn)識(shí)，選取一個(gè)適合本企業(yè)生產(chǎn)及管理環(huán)境的CAPP系統(tǒng)不但能充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)輔助工藝世紀(jì)的優(yōu)越性，

2、更能為企業(yè)數(shù)據(jù)信息的集成及管理打下良好基礎(chǔ)。隨著機(jī)械制造生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和當(dāng)今市場(chǎng)對(duì)多品種、小批量生產(chǎn)的要求，特別是CAD/CAM系統(tǒng)向集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、可視化方向發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)也就日益為人們所重視。一、CAPP在信息化中的應(yīng)用 自20世紀(jì)80年代以來(lái),CAPP技術(shù)一直是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn),國(guó)內(nèi)外對(duì)CAPP技術(shù)進(jìn)行了大量的探討與研究。近10年來(lái),CAPP無(wú)論是在技術(shù)水平還是應(yīng)用程度上都取得了很大的發(fā)展。CAPP是設(shè)計(jì)信息生成制造信息的橋梁,是連接產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生產(chǎn)管理的紐帶。企業(yè)在建立了集成的CAPP系統(tǒng)以后,將有效地提高企業(yè)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造的效率,實(shí)現(xiàn)企業(yè)的信息化建設(shè)。

3、CAPP的功能主要從以下幾個(gè)方面得到體現(xiàn)。 （1）與CAD的信息交換。CAPP來(lái)自CAD的產(chǎn)品的幾何、結(jié)構(gòu)、材料信息以及精度、粗糙度等工藝信息,作為CAPP的原始輸入,同時(shí)向CAD反饋產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)工藝性評(píng)價(jià)。 （2）與CAM的信息交換。CAPP向CAM提供零件加工所需的設(shè)備、工裝、切削參數(shù)、裝夾參數(shù)以及反映零件切削過(guò)程的刀具軌跡文件,并接收CAM反饋的工藝修改信息。 （3）CAPP向工裝CAD提供工藝規(guī)程文件和工裝設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)。 （4）與MIS(管理信息系統(tǒng)) 的信息交換。CAPP向MIS提供工藝路線(xiàn)、設(shè)備、工裝、工時(shí)、材料法額等信息,并接受MIS發(fā)出的技術(shù)準(zhǔn)備計(jì)劃、原材料庫(kù)存、刀夾量具的狀況、設(shè)

4、備變更等信息。 （5）與MAS(制造自動(dòng)化系統(tǒng)) 的信息交換。CAPP向MAS提供各種工藝規(guī)程文件和夾具、刀具等信息,并接受由MAS反饋的刀具使用報(bào)告和工藝修改意見(jiàn)。 （6）與CAQ(質(zhì)量保證系統(tǒng)) 的信息交換。CAPP向CAQ提供工序、設(shè)備、工裝等工藝數(shù)據(jù),以生成質(zhì)量控制計(jì)劃和質(zhì)量檢測(cè)規(guī)程,同時(shí)接收CAQ反饋的控制數(shù)據(jù),用以修改工藝規(guī)程。 （7）向MRPII、ERP 提供工藝數(shù)據(jù)或這些系統(tǒng)直接從CAPP的工藝數(shù)據(jù)庫(kù)中提取所需數(shù)據(jù)。二、CAPP在信息化中應(yīng)用研究現(xiàn)狀 我國(guó)自20世紀(jì)80年代開(kāi)始對(duì)CAPP的應(yīng)用研究。90年代中后期，CAPP的實(shí)用化問(wèn)題引起研究者和企業(yè)技術(shù)工作者的重視，使得CAP

5、P的開(kāi)發(fā)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)人員提供輔助工具，同時(shí)為企業(yè)的信息化建設(shè)提供服務(wù)，CAPP技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。經(jīng)過(guò)這些年的研究和實(shí)踐,CAPP系統(tǒng)內(nèi)部各類(lèi)功能的實(shí)現(xiàn)思路已基本達(dá)成共識(shí):工藝規(guī)劃內(nèi)的選擇決策功能較宜采用知識(shí)基系統(tǒng)(即專(zhuān)家系統(tǒng))實(shí)現(xiàn);加工參數(shù)的設(shè)定、優(yōu)化和控制則宜采用基于技術(shù)和限制的算法實(shí)現(xiàn);對(duì)大搜索空間的工藝生成樹(shù)的優(yōu)化宜采用基因算法;定量地處理面向相互沖突的多個(gè)不精確目標(biāo)的工藝計(jì)劃優(yōu)化選擇問(wèn)題,則采用模糊集理論較好;安裝和裝夾的配置可望通過(guò)公差配置技術(shù)的進(jìn)一步研究獲得更好的解決。在應(yīng)用方面,也取得了許多成果,尤其在回轉(zhuǎn)體零件的工藝規(guī)劃方面,有不少的系統(tǒng)已得到實(shí)

6、際應(yīng)用,一些系統(tǒng)的功能正逐步擴(kuò)大,系統(tǒng)的自動(dòng)化程度也不斷提高。但是,目前大多數(shù)CAPP系統(tǒng)的功能和應(yīng)用范圍很窄,尤其突出的是CAPP系統(tǒng)的工廠應(yīng)用情況不容樂(lè)觀。美國(guó)機(jī)械制造業(yè)的數(shù)控率較高,但它只有不到10%的企業(yè)使用CAPP,而且成功率不大。在我國(guó),真正形成商品化的CAPP系統(tǒng)還不多,被企業(yè)正式應(yīng)用的系統(tǒng)只是少數(shù)。原因在于： （1）工藝的“制造環(huán)境”特定性很強(qiáng)而且影響因素很多。派生式CAPP系只能在一定范圍應(yīng)用。一些工具化CAPP系統(tǒng),未提供與企業(yè)常用軟件集成運(yùn)行的支撐環(huán)境,僅提供一個(gè)用計(jì)算機(jī)代替手工工作的工具。企業(yè)應(yīng)用前期的CAD、CAPP技術(shù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不能實(shí)現(xiàn)集成化和信息重用,致使信息的重

7、復(fù)錄入不一致,成為企業(yè)信息化建設(shè)的障礙。過(guò)分強(qiáng)調(diào)工藝決策自動(dòng)化的CAPP系統(tǒng),其開(kāi)發(fā)難度大、周期長(zhǎng)、費(fèi)用高,且系統(tǒng)的通用性差、適應(yīng)性差,難以推廣應(yīng)用。大多數(shù)CAPP系統(tǒng)面向設(shè)定的制造資源環(huán)境,沒(méi)有考慮生產(chǎn)部門(mén)實(shí)時(shí)資源的動(dòng)態(tài)變化和反饋,設(shè)計(jì)出的工藝規(guī)程不能實(shí)時(shí)變化,影響預(yù)定規(guī)劃的順利執(zhí)行。（2）當(dāng)前的CAPP系統(tǒng)無(wú)法與CAD、CAM、PDM實(shí)現(xiàn)無(wú)縫集成,產(chǎn)品信息難以實(shí)現(xiàn)共享,不支持CE的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)模式,不具備DFM功能等。特別是目前的集成技術(shù)多是通過(guò)數(shù)據(jù)交換方式或通過(guò)構(gòu)建統(tǒng)一的產(chǎn)品信息模型和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),這兩種方法都是面向數(shù)據(jù)庫(kù)。由于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)存在面向記錄,不支持CE以及缺乏協(xié)調(diào)機(jī)制等不足,導(dǎo)致它

8、們?cè)谔幚矸墙Y(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)(如圖形、文檔等) 時(shí)顯得力不從心,系統(tǒng)工作量大,系統(tǒng)實(shí)施與擴(kuò)展也較困難。面對(duì)產(chǎn)品需求多樣化、更新快速化的趨勢(shì),作為CIMS的工程分系統(tǒng)的CAPP必須具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理和過(guò)程管理環(huán)境。而PDM是在系統(tǒng)工程思想的指導(dǎo)下,采用面向?qū)ο蠹夹g(shù),以產(chǎn)品為核心,實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)、過(guò)程、資源進(jìn)行一體化管理。它是產(chǎn)品在并行環(huán)境下的關(guān)鍵性能技術(shù)。在我國(guó),以PDM為集成框架的CAPP 正在研究之中。 三、CAPP系統(tǒng)管理方面存在的問(wèn)題一是缺乏對(duì)工藝資源的管理。企業(yè)的工藝資源包括企業(yè)的加工設(shè)備、工藝裝備、工藝手段、典型工藝等任何可供共享和重復(fù)使用的工藝數(shù)據(jù)、工藝知識(shí)，企業(yè)的工藝資源是編制工藝

9、文件的基礎(chǔ)。工藝設(shè)計(jì)就是優(yōu)化配置工藝資源、合理安排工藝過(guò)程的一門(mén)藝術(shù)，但是目前大部分企業(yè)對(duì)工藝資源缺乏管理，使得數(shù)據(jù)信息無(wú)法共享，不能實(shí)現(xiàn)工藝資源的有效合理利用。二是缺乏權(quán)限管理。由于工藝設(shè)計(jì)是由許多不同性質(zhì)的子任務(wù)組成，它涉及到多個(gè)部門(mén)和人員，這就需要工藝軟件提供一種角色和權(quán)限機(jī)制，提供產(chǎn)品級(jí)的工藝編制功能和零件級(jí)的工藝編制功能。三是對(duì)CAPP系統(tǒng)化、實(shí)用化、工程化研究不足，缺乏對(duì)CAPP系統(tǒng)實(shí)用化、工程化的研究，缺乏各種技術(shù)之間、技術(shù)與組織管理之間、人與技術(shù)之間的集成與協(xié)調(diào)，使得各種新概念、新方法、新技術(shù)在CAPP系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)中所起的作用不明顯。同時(shí)，作為開(kāi)發(fā)CAPP系統(tǒng)基礎(chǔ)的工藝設(shè)計(jì)

10、基本原理和方法的研究沒(méi)有受到足夠的重視，使得CAPP缺乏良好的理論和堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)，難以開(kāi)發(fā)出高水平的CAPP系統(tǒng)。四、CAPP發(fā)展前景 未來(lái)的制造是基于集成化和智能化的敏捷制造和全球化、網(wǎng)絡(luò)化制造;未來(lái)的產(chǎn)品是基于信息和知識(shí)的產(chǎn)品。（1）通用化和實(shí)用化 即從工藝基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及基本設(shè)計(jì)功能的普遍性、通用性出發(fā),研究出能適應(yīng)大多數(shù)企業(yè)的、可在其上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)應(yīng)用的工具化CAPP。新一代CAPP工具系統(tǒng)應(yīng)是“一個(gè)以整個(gè)產(chǎn)品為應(yīng)用對(duì)象,以產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)為中心的集工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、工藝信息管理為一體的交互式計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)和開(kāi)發(fā)平臺(tái),通過(guò)融合檢索、修訂、創(chuàng)成等技術(shù),逐步實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)和管理的自動(dòng)化、信息化?！保?）智能化 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、模糊理論、幾何推理等方法的發(fā)展,將為CAPP專(zhuān)家系統(tǒng)提供決策工具。采用多種技術(shù)相結(jié)合來(lái)構(gòu)造智能化CAPP系統(tǒng),使其具有從實(shí)例數(shù)據(jù)自動(dòng)產(chǎn)生規(guī)則和知識(shí)框架的可能,且可以并行地進(jìn)行知識(shí)推理,從而增加CAPP獲取、表達(dá)、處理知識(shí)的有效性和靈活性。 （3）集成化、網(wǎng)絡(luò)化和開(kāi)放性 通過(guò)分布式網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù),CAPP應(yīng)能充分利用計(jì)算機(jī)潛力交互式在線(xiàn)處理系統(tǒng),提供完備的工藝文件,為CIMS各部門(mén)提供信息服務(wù)。五、 結(jié)束語(yǔ)CAPP作為企業(yè)信息化建設(shè)的關(guān)鍵和核心技術(shù)之一，其在企業(yè)的作用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有發(fā)揮出來(lái)，對(duì)企業(yè)CAPP應(yīng)用現(xiàn)狀及開(kāi)發(fā)思路的分析研究，將為開(kāi)發(fā)適合