（机械工程专业论文）面向生产管理的capp系统开发.pdf

摘要 面向生产管理的c a p p 系统开发 机械工程 研究生安玮指导教师胡晓兵 大力发展国防先进制造技术，生产出最先进的武器装备是国防工业的迫切任务。 随着多型号任务在成飞的并行开展，迫切要求实现飞机的快速研制。计算机辅助工艺 设计信息系统是连接设计和生产的重要环节，对c a p p 进行研究，对促进企业快速反应 能力，提高市场竞争力有重要作用。 面向生产管理的计算机辅助工艺设计信息处理系统不仅能利用计算机技术完成声 品的工艺文件设计，还应集成工艺设计过程管理、工艺信息资源管理等功能，并建立 与产品数据管理( p d m ) 系统、企业资源规划( e r p ) 系统等进行信息交互共享的统一 的信息集成平台。 本文以成飞公司构建统一的工艺信息化平台为背景，在成飞标件公司网绍信息管 理系统的基础上，研究建立面向生产管理的c a p p 系统的相关技术。本文所取得的成果 如下： ( 1 ) 构建了面向生产管理的c a p p 系统的总体框架及功能模型，根据生产管理系 统对c a p p 系统的需求，研究了工艺系统与生产管理系统的相互关系。设计了c p p 系 统的业务流程和数据流程，提出了它们实现信息共享的具体方案，设计了工艺系统与 生产管理系统之间的数据接口。所构建的c a p p 系统不仅能完成日常的工艺设计工作， 而且提供了生产管理系统需要的基础数据，对生产计划的安排和调度具有指导意义。 ( 2 ) 探讨了构建系统的数据访问技术，提出c s 和基于w e b 技术的b s 模式相 结合的体系结构。在车间内部应用c s 结构，面向总公司的其他业务协作单茁幢用b s 结构。 四川大学工程硕l ：专业学位论立 l 3 ) 所构建的c a p p 系统集成了工艺资源管理和工艺过程管理功能，采用结构化 数据，工艺管理易于实现，能够保证产品工艺数据准确性、一致性和进行工艺信息集 成，实现了工艺设计与工艺信息管理的一体化。 ( 4 ) 所构建的c a p p 系统实现了工段直接打印制造大纲( f o ) 使用，同时材料、 工时、工艺装备等制造准备信息也实现了现场及时查询，增强了工段班组的管理职能， 促进了车间组织结构的扁平化，提高了管理效率。 ( 5 ) 所构建的c a p p 系统采用了交互式操作方式，体现了c a p p 的实用性，充分 利用t z 艺人员的经验知识，并且充分考虑到标准件制造工艺的相似性，实现了典型 工艺规程的检索复制重用，有效地提高了工艺设计的效率和标准化水平。所构建的 c a p p 系统实现了c a p p 信息汇总功能，建立了动态标准件热处理、表面处理、无损检 测、工装工具等工艺信息数据库；按机型统计生成对外车间各种工艺技术交接清单。 解决了工艺工作中因临时生产计划增加的标准件而频繁产生的状态交接问题。 ( 6 ) 在本文探讨研究的基础上，开发的面向生产管理c a p p 系统在成飞标件公 司获得成功应用，实现产品工艺设计与工艺管理一体化，工艺管理与生产管理的全面 集成，验证了匕述研究成果的正确性和实用性。 关键词：工艺设计，生产管理，计算机辅助工艺设计信息系统 u 摘要 d e v e l o p m e n t o f c o m p u t e r a i d e dp r o c e s sp l a n n i n gs y s t e m o r i e n t e dp r o d u c t i o nm a n a g e m e n t m e c h a n i c a le n g i n e e r i n g p o s t g r a d u a t ea n w e i s u p e r v i s o rh u x i a o b i n g a b s t r a c t i ti sa nu r g e n tt a s kf b rn a n o n a ld e f e n c ei n d u s l r yt od e v e l o pm a n u f a c t u r i n gt e c h n o l o g yo f n a t i o n a ld e f e n c ei nar r c o s t - e f f e c t i v el t l a b l l e ra n dp r o d u c tt h em o s ta d v a n c e dw q o o l t e q u i p m e n t a sa r e s u l to fv a r i o u st y p et a s k sb e i n gd e v e l o p e di nc a c q u i c kd e v e l o p m e n to f a i r _ p l a n e s i sn e e d e dw i s t f u l l yt or e a l i z e t h es y s t e mo fc o m p u 衄- a i d e dp r o c e s sp l a n n i n g i n f o r m a t i o ni sa nt m l p 删r a n g et oc o n n e c td e s i g nt op r o d u e x a n dr e s e a r c h i n go nc a p p c a n p r o m o t e t h e a b i l i t y o f e n t e r p r i s e f a s t r e a c t i o n a s w e l l a s t h e a b i l i t y o f m a r k e t c o m p e t i t i o n c o m p u t e ra i d e dp r o c e s sp l a n i n gi n f o r m a t i o nc u s p o s a ls y s t e mo r i e n t e dp r o d u 两o n m a n a g e m e mi sr e q u i r e dn o to n l yt ou s ec o m p u t e rt oc o n d u c tt h ep r o c e s sp l a n n i n go ft h e c o m p l i c a t e dp r o d u c t , b u ta l s ot oi n t e g r a t ef u n c t i o n ss u c ha sp r o c e s sm a n a g e m e n to fp r o c e s s p l a n n i n g , p r o c e s si n f o r m a t i o nl g s o 眦m a n a g e m e n ta n dc o n s t r u c ta ni n f o r m a t i o n m 喻删 p l a t f o r mt oe x c h a n g ea n d s h a r ei n f o r m a t i o nw i t hp r o d u c td a t am a n a g e m e n t ( p d m ) s y s t e m a n de n t e r p r i s er e s o u r c em a n a g e m e n t ( e r e ) s y s t e m t h ep a p e rs r l d i c sa n ds e t su pt h er e l e v a n tt e c h n o l o g yo fc o m p u t e ra i d e dp r t x x 媳s p l a n n i n gs y s t e m o r i e n t e d p r o d u c t i o nm a l l a g e l b e r l t b a s e do nn e t w o r ki n f o m 恤o n m a n a g e m e n ts y s t e mo fc a cs t a n d a r dp a r tc o r 叩a n yw i t h 妇h d 喀删o ft h ep r o c e s s i n f o r m a t i o np l a t f o r mu r t i f o n n l yc o n s t r u c t e db yc h e n gf e ic o m p a n y t h em a i na c l m e v e n 衄怄 a n d ( 托a t i v ei d e a si nt h i sp a p e ra r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) t h ew h o l es t r u c t u r ea n df u n c t i o nm o d a lo fc a p ps y s t e mo r i e n t e dp t o d u c i j o n m a n a g e m e n ta r e 呲a c c o r d i n gt ot h ed e m a n d so fc a p ps y s t e mf o rp r o d u c t i o n i 四川i 大学r 程颂 争业学位论义 m a n a g e m e n ts y s t e m ，t h ei n t e r a c t i o nb e t w e e nt h ep r o c e s ss y s t e ma n dp r o d u c t i o nm a n a g e m e n t s y s t e mi sr e s e a r c h e d d e s i g n st h eb u s i n e s sp r o c e d u r ea n dd a t ap r o c e d u r eo fc a p ps y s t e m ， p u t sf o r w a r dt h es c h e m et h a tt h e ys i r t et h ei n f o r m a t i o n e a c ho t h e r , d e s i g n st h ed a t ai n t e r f a e e b e t w e e nt h ep r o c e s ss y s t e ma n dp r o d u c t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m t h ec a p ps y s t e m , b u i l ti n t h ep a p e r , c a nn o to n l yf i n i s ht h ed a i l yw o r ko fp r o c e s sd e s i g n ，b u ta l s oo f f e r t h ed a t at h a tt h e p r o d u c t i o n m a n a g e m e n ts y s t e mr e q u i r e sa n d b e n e f i t o f t h ea r r a n g e m e n ta n d m a n a g i n go f 岫 p r o d u c t i o ns c h e d u l e ( 2 ) d i s c u s s e st h et e c h n o l o g yo fd a t aa c c e s s i n gi nt h es y s t e m p u t sf o r w a r dt h es y s t e m $ 1 r u c l l l r e w h i c hc o m b i n e sc sw 曲b sm o d et h a tb a s e s0 1 1w e bt e c h n o l o g y c ss t r u c t u r e p r o v i d e s s e r v i c ei nt h ew o r k s h o p ，a n db ss t r u c t u r ep r o v i d e ss e r v i c ef o r t h eo t h e r c o o p e r a t w e d e p a r t m e n t i n o u r c o m p a n y ( 3 ) t h er e s o u r c em a n a g e m e n ta n dt h ep r o c e s sm a n a g e m e n ta r ci n t e 黜ii nc a p p s y s t e m , t h es l n l c m r e dd a t ai sa d o p t e di no l d e rt op r o v i d et h ec o t l v e r l i c n c eo fp r o c e s s , p l a n m a n a g e m e n ta n d i n s u r ef l a ea c c u r a c y , i d e n t i t ya n di n t e g r a t i o no f p m c e s sd a t a , t h ed e s i g na n d i n f o r m a t i o n m a n a g e m e n t f o r t h e p r o c e s s p l a n i s i n t e g r a t e d ( 4 ) t h ef a b r i c a t i o no r d e r 俨0 ，c a nb ep r i n t b dd i r e c t l yi nw o i k s h o ps e c t i o ni nt h ec a p p s y s t e mt h a tb u i l ti nd a ep a p e r ，a tt h es a m et i m e ，t h ec o s to fm a t e r i a la n dm a n - h o u ra n dt h e d e v i c ec a nb eq u e r i e di nw o r kp l a c ei nt i m e ，w h i c hi m p r o v e st l a em a r i a g c m e r t tf u n c t i o n so f t h ew o r k s h o ps e c 吐o n , m a k e st h ew o r k s h o ph i e r a r c h i c a lm o r ef l a t l y , a n di l t l x o r o v e s t h e e f f i c i e n c y o f m a n a g e m e n t ( 5 ) t h eo p e r a t i o nm o d eo ft h ec a p ps y s t e mt h a tb u i l ti nt i l ep a p e rp r o v i d e st h e p r a c t i c a b i l i t y o f c a p p ，a n d u t j l i z 爆t h e e x p c m e n c ea n d k n o w l e d g e o f p r o c e s s d e s i g n e r s f u l l y , t h et e c h n o l o g i c a lr u l e sc a nb es e a r c h e da n dr e p e a t e dt o 眦t h r o u g hc o n s i d e r i n gt h es i m i l a r i t y o ft i l ep r o c e s sp l a no ft h es t a n d a r dc o m p o n e n t , t h ee t f i e i e n e yo ft e c h n o l o g i c a ld e s i g na n d t h ec a p a b i l i t yo f s t a n d a 删o ni si m p r o 试t h ef u r l ! c t i o no f d a t as t a d s u ei sz e a l i z e di nc a p p s y s l c l l l , b u i l d st h ed y n a m i cd a l a b a s ef o rt h eh e a ti r e a t m e n t , t h es u r f a c et r e a u n e n t ，f i l e n o n d e s t r u c t i v ed e p o ta n dt h ef i x t l l r ei n f o r m a t i o no ft h es t a n d a r dc o m p o n e n t , o l y a t i mt h e v a r i o u ss t a 汹c si n f o r m a t i o na n dt h et r a n s f e rb i l lo f p r o e e s sp l a nb yt h et y p eo fa i , r 毗s o l v e s q u e s t i o n t h a t i s b r o u g h t b y s t a t u s c h a n g e f r e q u e n t l y b e c a u s e o f 岫s c h e d u l e c h a n g e ( 6 ) o nt h eb a s i so ft h el e s e a r e ha b o v e d e v e l o p sc a p ps y s t e mo r i e n t e dp r o d u c t i o n i v 摘要 m a n a g e m e n ta n da p p l i e si t t ot h es t a n d a r dp a r t c o m p a n ys u c c e s s f u l l y , t h ed c s i g na n d i n f o r m a t a o nm a n a g e m e n tf o rt h ep r o c e s sp l a ni si n t e g r a t e da n dt h ep r o c e s sp l a i li n f o r m a t i o n m a n a g e m e n ta n dm a n u f a c t u r i n gm a n a g e m e n ti si t e g r a t e do v e r a l l t h ev a l i d i t ya n dt h e p r a c t i c a b i l i t y o f i d e a s i n t h e p a p e r i s v a l i d a t e d k e y w o r d s ：t e c h n o l o g i c a ld e s i g n , m a n u f a c t u r i n gm a n a g e m e n t , s y s t e mo fc o m p u t e ra i d e d p o c e s sp l a n n i n gi n f o r m a t i o n v 第一帚鳍论 1绪论 伴随中国加入w t o 和经济全球化，制造业企业面临日益激烈的国内外竞争， 提高企业的核心竞争力，很重要的一点，就是以信息化带动工业化，实现生产 力的跨越式发展。企业通过应用c a p p 技术，开发工艺信息管理系统。能够解决 企业中关键的工艺信息共享瓶颈问题。本章首先综述c a p p 研究现状、发展趋势 及企业信息化工程对c a p p 的需求，介绍本文课题背景和主要工作。 1 1 课题背景和来源 大力发展国防先进制造技术，建立强有力的国防科技工业能力，研制、生产 出最先进的武器装备是我国国防工业的追切任务。成飞标件车间是我国生产航 空标准件的重要科研生产基地，生产模式为多型号、小批量生产。目前，随着 多型号任务在成飞的并行开展，迫切要求实现飞机的快速研制。要在短时闻内 高质量完成任务，必须在设计和制造观念及手段上突破传统方法，采用全新的 设计和铝4 遗手段，建立适应于飞机快速研制的设计、工艺和生产的信息化工具 平台和技术支撑体系，快速地进行新产品开发、提高产品质量、缩短产品研制 时间。 在产品研制过程中，工艺设计占据重要地位，它确定产品制造过程及产品制 造所需的制造资源、制造时间等，是连接产品设计与制造的桥梁。工艺过程的 集成与优化，对于产品制造周期、产品质量和制造成本具有重要影响。计算机 辅助工艺设计( c o m p u t e ra i d e dp r o c e s sp l a n n i n g ，c a p p ) 是先进制造技术的核 心技术之一，是实现并行工程( c o n c u r r e n te n g i n e e r i n g ，c e ) 乃至敏捷制造 ( a g i l em a n u f a c t u r i n g ，a m ) 的重要基础性技术。c a p p 将产品数据转换成面向制 造的指令性数据的重要环节，起到了承上( 产品设计) 启下( 加工制造与管 理) 、连接c a d 与c a m 及m r p i i 等应用系统的桥梁作用。 在飞机制造企业中，工艺文件在整个产品的生产过程中占有非常重要的地 位，它不但作为指导工人生产和检验的重要依据同时也是作为企业生产准备、 l 网1 1 人学t 程硼f 专业学位论立 原材料供应、生产管理、工时定额管理、财务管理等的重要依据。由于飞机产 品零、组件项数很多，结构复杂，产品的生产周期长，企业部门管理层次多， 因此工艺文件的类别和数量非常惊人，一般工艺工作量( 以图纸a 4 量计) 是设 计工作的1 0 倍。工艺文件的跟踪控制管理、工艺文件信息共享和工艺文件之间 协调的要求很高，这就给工艺文件的编制和管理带来了很大的难度。 在过去几十年中，工艺文件的编制和管理几乎都是用人工完成的，使得工艺 文件编制的质量不高，规范化程度差，管理水平很低，效率低下，无法适应当 今国际、国内航空产品制造的发展要求。 随着计算机硬件和软件技术的飞跃发展，近几年开始用计算机辅助编制部分 工艺文件，但几乎部是在单个个人计算机上完成的，应用范围受到很大限制， 各部门间的信息不能共享，应用水平还不高。 近年，根据中国和巴基斯坦共同合作研制枭龙飞机的要求，中方须向巴方提 交所有枭龙飞机制造的专用工艺文件。为此，成飞需按国外装配大纲( a 0 ) 与 制造大纲( f 0 ) 形式进行工艺编制与管理，成飞标件公司标准件项目多，实行 f o ( f o 每投产一次即需发放一次) 后，再用手工编制工艺规程，无法满足生产 要求。 同时，标件公司在建立了标准件生产管理信息系统后，需要进一步解决工艺 源头数据的获得和共享，提高快速反应能力。 因此，为适应公司多机种研制及快速改进改型需要，在满足枭龙飞机合作研 制需要的背景下，很有必要开发一个能适应标件公司工艺文件编制管理特点并 且能与生产管理信息系统信息共享的面向生产管理的计算机辅助工艺文件编制 和管理系统。 1 2 成飞公司工艺信息化现状分析 成飞公司是国家8 6 3 高技术发展计划c i & i s 主题的第一家c i m s 应用示范企 业，经过c a d c a m m i s 单项技术应用、c a d c a m 和m r p 局部集成和c i m s 工程实 施，初步建立了以航空产品设计、制造和生产、质量管理为主线、具有航空特 色的c i m s 应用示范工程。 2 第一帝绪论 在工艺信息化技术的应用上，成飞公司自1 9 9 0 年开始研究、开发与应用c a p p 系统。已做了很多的工作，先后在不同的型号、不同车间中开发应用了多个c a p p 系统，主要有以下几个系统： 数控加工c a p p ：t 9 9 7 年起主要在8 5 车问应用，该系统基于商品化的c a p p 系统c a p p f r a m e w o r k 进行开发与实施，系统的功能完备，可维护性好。该系 统与p d m 等系统实现了紧密的集成，如，基于p d m 的工艺文件审批和存档等。 数控加工f a c a d c a p p c a m 系统：由西北工业大学和航空6 2 5 所合作开发的 面向工艺设计自动化的具备专家系统特色的c a p p 集成系统，该c a p p 系统自1 9 9 2 年开始边开发、边应用在型号工程的飞机结构件生产准备中起到非常重要的 作用，该系统的工艺知识库中已积累了丰富的加工工艺知识，是c a p p 领域为数 不多真正实用的创成式c a p p 系统，技术含量很高。目前，该系统的决策功能已 在数控加工c a p p 中移植。 成飞集成科技c a p p ：1 9 9 7 年起主要在成飞集成科技工艺部门应用，该系统 基于商品化的c a p p 系统c a p p f r a m e w o r k 进行开发与实施，系统的功能完备， 可维护性好。该系统与u g 系统实现了紧密的集成，实现了u g 刀具信息的自动 提取等集成功能。 工艺分工计划系统：该系统算作e r p 系统的一部分，己在总工艺师室工艺计 划科使用，主要完成基于e b o m 的p b o m 编制与发放。 生产准备科工装计划管理：该系统以w e b 方式运行，因目前没有统一的c a p p 平台，系统无法与车间工艺信息集成，其生产准备信息的源头信息需要人工输 入，信息输入量大，效率和信息的准确性靠人工保证。工装设计任务和生产计 划信息无法通过网络与工装设计所、工装制造车间实现信息集成和共享。 双向翻译系统：自2 0 0 1 年在常规机加车间、钣金车间、部分装配车间等进 行了安装，投入试用，使用中由于问题较多，应用情况不理想。该系统的可维 护性难以保证。功能单一，缺少c a p p 系统的诸多管理及方便性功能，如方便的 工艺信息统计汇总定制与工艺管理功能，只是实现工艺信息的输入和工艺文件 的排版打印，不能满足车间工艺编制的全数字化的要求。该系统对于工艺人员 的编辑界面不直观，操作麻烦，需要通过排版的形式排版输出工艺文件。该系 统无图形处理功能，工艺图绘制后再粘贴到系统中，从长远看，数据的有效性、 准确性没有保障。该系统无电子审签功能，与其它的系统未实现集成。 刖川人学r 程颂i 专业学位论史 以上这些系统在各自使用范围中发挥了很大作用，促进了工艺系统的计算机 应用水平和工艺规范化工作的提高，取得了显著的效益，在一定程度上解决了 成飞特定部门的工程问题。但成飞在工艺信息化的整体应用方面还有如下的主 要问题急需解决： 工艺信息化项目只是局部的简单应用，只是解决了用计算机编制、打印工艺 的问题，对于工艺管理和数据集成没有考虑。不同部门之间数据信息的网上共 享非常困难，不能适应以网络化为基础的信息技术管理与应用。 没有针对整个产品制造工艺管理作系统的规划，工艺管理上依然采用传统的 手工管理模式，对系统的功能、信息、资源缺乏整体优化，如工艺管理体系有 待完善，工艺标准化、规范化程度低等，造成工艺工作重复劳动多，效率低， 工艺文件质量难以提高，不能满足新型号研制的需要。 未实现基于m b o m 统一组织工艺数据，不能形成面向产品的工艺信息整体应 用。 应用系统功能有限，缺乏面向车间的工艺管理和信息集成功能。 从成飞整体信息化现状看，没有基于统一的应用平台，使得工装设计、生产 计划等后续环节不能与工艺设计实现并行，不能适应无纸设计、并行工程的需 要，成为制约成飞信息化、网络化、集成化建设的“瓶颈”之一。 对p b o m 编制、材料定额编制、工艺编制、工艺信息管理、工艺文档管理、 工作流程控制、工艺装备准备等系统的集成没有建立有机有效的联系和管理， 致使工艺软件系统仍然是个孤岛。 对整个工艺系统未实现统一、灵活、结构层次化管理，各业务部门之间消息 传递困难。未在整个工艺系统实现电子工艺审签流程，缺乏对工艺文档的管理 ( 编制、审批和发布) ，缺乏对工艺工作进展的及时反馈和控制。 实际上，完整的工艺信息化系统应以工艺工作的全面数字化为目标。实现基 础工艺信息知识管理、p b o i d 管理、m b o m 管理、结构化工艺信息( 包括p b o m 、 m 1 3 0 m 、材料定额、工艺数据等) 设计、管理性工艺技术文件编制、工艺业务流 程管理、产品工艺数据综合管理等功能以及与c a d ( ；a m 、p d m 、e r p 的集成和资 源共享。因此，成飞公司正积极建立统一的工艺信息集成平台、p d m 平台，来打 造飞机的全数字化设计靠4 造漉程。 4 第一章绪论 1 3 成飞标准件公司信息化现状 成都飞机公司标准件公司( 以下简称标件车间) 是一个以生产航空产品标准 件为主的分厂级车间，承揽了成飞所有军机及转包生产项目的全部标准件。车 间的生产组织和管理运行机制具有一般制造车间的典型特征，又涉及到与成飞 其他车间的协作、配套等协同作业关系；同时有的标准件制造还可能与分布到 车间外的民营企业车间进行合作。1 9 9 9 年成飞标准件公司与四川大学合作，开 发完成了一套适合于生产车间级的m r p i i 标准件信息网络管理系统( s t a n d a r d e l e m e n tw o r k s h o p ) s e w m i s1 ，建立了网络环境下虚拟车间协同作业信息管理 平台。解决了标准件工艺分工、工艺更改、生产计划、中央仓库、自用库管理 中复杂的信息处理、信息共享问题，取得了良好的效果。 在c a p p 建设方面，标件工艺规程的编制和管理还是用单机手工完成的，工 艺规程中涉及的标准件工艺准备信息如材料、锻铸毛坯、热处理清单、表面处 理清单、工装工具品种、无损检测、强度试验清单、技术交接等基础信息数据 无法实现共享，不能做到工艺技术资料的动态管理，使车间生产调度管理实时 性差。 因此，标件车间的工艺信息化几乎是空白。标件车间急需要在生产管理系统 开发的基础上建成面向生产管理的工艺资料管理系统、工艺设计管理系统，以 提高工艺设计手段，加强工艺设计管理，提高工艺设计水平和设计效率，提供 工艺源头数据，使其他相关生产部门能实现数据共享，实现工艺设计与车间生 产管理的一体化，达到缩短产品研制周期和生产准备周期的目的。 1 4 计算机辅助工艺设计c a p p 综述 c a p p 一计算机辅助工艺设计( c o m p u t e ra i d e dp r o c e s sp l a n n i n g ) 是利用计 算机技术，辅助工艺人员设计零件从毛坯到成品的翻造方法。是将企业产品设计 数据转换为产品制造数据的一种技术，是c i m s 的重要组成部分。c a p p 不仅解决 了工艺过程设计中的多样性阆题，减少了工艺人员的重复劳动，而且有利于实现 标准化和工艺过程的优化，保证工艺设计的质量。因此进行c a p p 系统的研究具 四川l 大学r 程倾l 专业学位论文 有非常重要的理论和实际意义。 c a p p 的开发、研制是从6 0 年代术开始的，在制造自动化领域，c a p p 的发展 是最迟的部分。世界上最早研究c a p p 的国家是挪威，始于1 9 6 9 年，并于1 9 6 9 年正式推出世界上第一个c a p p 系统a u t o p r o s ；t 9 7 3 年正式推出商品化的 a u t o p r o s 系统。在c a p p 发展史上具有里程碑意义的是设在美国的国际性组织 c a m i 于t 9 7 6 年推出的c a m i sa u t o m a t e dp r o c e s sp l a n n i n g 系统。取其字 首的第一个字母，称为c a p p 系统。国内最早开发的c a p p 系统是同济大学的 修订式t o t i c a p 系统和西北工业大学的创成式c a o s 系统，其完成的时间都在8 0 年代初。国内最早开展c a d c a p p c a m 智能集成化研究与原型系统开发的是清华 大学( 用于国家c i m s 实验工程的箱体类零件，1 9 8 7 - 1 9 9 3 年) 与西北工业大学 ( 用于国家c i m s 实验工程的回转体零件，1 9 8 7 - 1 9 9 3 年) ，而第一个有重要实用 价值、并取得突出社会和经济效益的智能集成化f a - c a d c a p p c a m 系统则是由 西北工业大学、航空部6 2 5 所在成都飞机工业公司开发的( 1 9 9 1 1 9 9 4 年) ，其 中由西北工业大学开发的f a c a p p 分系统是完全自动决策的创成式专家系统， 该智能集成系统已从原来的工作站平台移植到微机w i n d o w s 平台( 1 9 9 8 2 0 0 0 年) 。” t ，4 1 c a p p 系统的分类 目前按照传统的设计方式c a p p 可分为以下三类： 1 ) 派生式c a p p 系统：派生式c a p p 系统建立在成组技术( g t ) 的基础上， 其基本原理是利用零件的相似性即相似零件有相似工艺规程。派生式系统必 须有一定量的样板( 标准) 工艺文件，在已有工艺文件的基础上修改编制生成 新的工艺文件。 2 ) 创成式c a p p 系统：创成式系统的工艺规程是根据程序中所反映的决策 逻辑和制造工程数据信息生成的，这些信息主要是有关各种加工方法的加工能 力和对象，各种设备及刀具的适用范围等一系列的基本知识。向创成式系统输 入待加工零件的信息后，系统能自动生成各种工艺规程文件，用户不需或略加 修改即可。 6 第一章绪论 3 ) 综合式c a p p 系统 综合式系统是将派生式、创成式与人工智能结合在一起，综合而成的。 派生式系统必须有样板文件，因此它的适用范围局限性很大，它只能针对 某些具有相似性的零件产生工艺文件。创成式系统虽然基于专家系统，自动生 成工艺文件，但需输入全面的零件信息，包括工艺加工的信息。从工艺设计的 特殊性及其个性化分析，这些知识的表达和推理无法很好地实现；正是由于知 识表达的”瓶颈”与理论推理的”匹配冲突”至今无法很好地解决，自优化和自完 善功能差。 还有应用人工智能( h i ) 及专家系统( e s ) 技术的c a p p 专家系统，c a p p 的 专家系统方法仍停留在理论研究和简单应用的阶段。近期则有交互式( 或智能 交互式) 系统出现。 交互式c a p p 系统是以人机交互的形式完成工艺规程的设计，强调c a p p 中的 a 是a i d ( 辅助) 而不是a u t o m a t i c ( 自动化) 。在以交互式为基础的系统模式下， 工艺人员是工艺决策的主体，c a p p 系统的主要功能是帮助用户“甩笔”、“告别 手册”。交互式c a p p 是一种框架系统，对用户的特殊工艺数据、工艺知识和文 件格式将在系统提供的帮助下逐步定义和添加，还可以进行二次开发。此外， 在交互式c a p p 系统中，产品工艺管理是其重要的组成部分，也是保证产品工艺 数据的完整性、一致性。实现企业产品工艺信息的集成与共享的基础。在此基 础上，系统完全可以自动完成工装设备、工具、材料、工艺关键件、外协外制 件、工艺分配工时定额、辅助用料、关键工序等各类统计汇总以及大量的各种 工艺文件的归档和日常管理工作，可以极大地提高工艺文件的编制及管理效率。 c a p p 被公认为是c a d c a m 真正集成的关键，是许多先进制造系统的技术基 础之一。近年来，随着计算机集成制造系统( c i 惦) 、并行工程( c e ) 、智能制造 系统( i m s ) 、虚拟制造系统( v m s ) 、敏捷制造( a m ) 等先进制造系统的发展，促使 c a p p 向智能化、集成化和实用化方向发展。当前，研究开发c a p p 系统的热点问 题有： ( 1 ) 产品信息模型的生成与获取： ( 2 ) c a p p 体系结构研究及c a p p 工具系统的开发； ( 3 ) 并行工程模式下的c a p p 系统； ( 4 ) 基于分布型人工智能技术的分布型c a p p 专机系统： 四川人学丁程坝卜争业学位论史 ( 5 ) 人l 神经网络技术与专家系统在c a p p 中的综合应用； 【6 ) 面向企业的实用化c a p p 系统： ( 7 ) c a p p 与自动生产调度系统的集成。 目酊，除集成化、智能化继续受到重视外，实用化、工程化受到人们的重 视，而系统化、分布式、网络化己成为c a p p 技术发展的新趋势。 1 4 2c a p p 技术研究的发展趋势 现代c a p p 系统开发的基础是实用化，以企业全面集成应用为目标，综合考 虑包括工艺设计自动化等问题在内的各种技术问题的研究与开发。从技术发展 的角度看，现代c a p p 在新的开发模式、体系结构框架内，结合现代计算机、信 息等相关技术的进展，采用新的决策算法、发展新的功能，在并行、智能、分 布、面向对象等方面进行着有益的尝试。从工程应用的角度看，现代c a p p 的发 展正在逐步体现现代先进制造思想，向基于网络化和数字化环境、以信息集成 和工艺知识为主体、实现工艺设计与信息管理一体化的制造工艺信息系统发展。 c a p p 在“面向企业信息化，从工艺设计、工艺管理、工艺数据挖掘利用、 工艺数据集成应用、面向特定专业的智能化应用等多个方面解决企业的工艺信 息化问题”的发展思路”引导下，c a p p 技术和系统的研究及发展趋势是”1 ： ( 1 ) 面向行业的c a p p 应用解决方案与开发技术 尽管不同企业c a p p 应用需求差别较大，但同一行业内的产品工艺设计及管 理模式具有较大的相似性，因此，有必要建立面向行业的c a p p 应用参考模型， 具体包括：工艺信息模型、功能模型、资源模型、组织模型、过程模型等，并 以此为基础，提供面向行业的c a p p 工艺解决方案。 ( 2 ) c a w 快速开发应用技术及工具 尽管目前商品化c a p p 系统已得到较好应用，但为了满足企业的深层次需求， c a p p 系统开发和实施周期长的问题依然存在，为了使c a p p 在企业能够快速实 施、开发和应用，需研究c a p p 快速开发应用技术及提供快速定制与开发工具。 ( 3 ) c a p p 标准化技术 建立c a p p 系统的功能定义集合和标准，解决c a p p 系统的功能定义标准化及 第一誊绪论 系统体系框架描述标准化问题。基于c a p p 基本功能定义及系统体系框架，对企 业c a p p 的需求进行分析，形成标准化和规范化的描述，包括工艺设计与管理以 及工艺信息集成等需求，解决企业在c a p p 系统开发中对需求定义的完整性和一 致性差的问题。 ( 4 ) 基于知识的新型智能化工艺设计技术 目前，以交互式为基础，建立丰富的工艺知识库，应用各种人工智能技术， 充分应用工艺设计资源、工艺知识、经验，实现各阶段各种有效的智能化在线 辅助，仍是c a p p 发展的重要目标之一。 ( 5 ) 基于网络和数据库环境的工艺、制造资源、管理信息共享和集成技术 在制造企业中，制造过程数据包括工艺数据、生产计划数据、生产过程数据 等，其中工艺数据是基础和源头。现阶段，对制造过程数据管理及集成研究仍 落后于企业的需求，是制约企业信息化、网络化、集成化建设的“瓶颈”之一。 ( 6 ) 基于协同工作和工艺数据管理、集成利用技术 工艺设计工作的实际需求是协同工作，知识积累，信息共享。工艺设计协同 工作的研究包括对工艺设计的协同工作模式、工艺设计的协同工作技术( 包括 异构信息与资源集成、工作流管理与集成、协同设计与制造等) 和工艺设计的 协同应用开发环境的研究。对工艺设计协同工作的深入研究将进一步推动 c i m s 、c e 、a m 的发展。并对未来制造业的发展产生深刻的、变革性的影响作用。 ( 7 ) c a p p p d m e r p 集成技术 c a p p 与p d m 、e r p 的集成是企业应用集成的核心部分之一。与p d y 的集成主 要体现在图纸资源的利用，e b o “的共享利用、e b o m 到m b o m 的转换等方面，与 e r p 系统的集成，要及时、准确的提供e r p 等管理系统必须需要的工艺数据，使 c a p p 真正成为企业生产经营的数据枢纽。c a p p 作为企业工艺信息化的基础平台， 应在各层次上满足对工艺信息的集成与共享需求。 ( 8 ) 开放的工艺资源集成模式及技术 在工艺设计中，所涉及的工艺资源包括：工艺方法、机床设备、原材料、工 艺装备、工艺参数等。上述工艺资源不仅是指定工艺计划的重要依据，更是企 业其它技术和管理决策的基础。因此，企业必须建立开发的、可重构的工艺资 源管理模式。 ( 9 ) 支持三维c a d 的c a p p 系统及应用 9 网j 1 1 人学i 程顺1 专业学位论史 三维c a d 技术萨在成为企业产品创新设计和数字化设计制造的基础平台，三 维c a d 的应用对工艺设计方式、工艺资源及制造数据管理模式等产生了重大影 响，基于三维c a d 的数控工艺设计、工装 殳计、工艺资源管理等成为企业工艺 信息化新的应用需求，因此迫切需要研发支持三维c a d 的c a p p 系统及应用。 1 5 国内车间计算机辅助工艺设计的技术特点 工艺过程设计是连接产品设计与制造的桥梁，是整个制造系统中的重要环 节，对产品质量和制造成本具有极为重要的影响。应用c