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機床CAPP技術的發(fā)展歷程和CAPP系統(tǒng)的類型
日期：2010年01月05 來源：沈陽第一機床廠 關鍵字：機床
(一)CAPP技術的發(fā)展歷程
對CAPP的研究始于20世紀60年代中期，機床1969年挪威發(fā)表了第一個CAPP系統(tǒng)AUTOPROS，1973年正式推出商品化的AUTOPROS系統(tǒng)。AUTOPROS系統(tǒng)是根據(jù)成組技術原理，搖臂鉆床利用零件的結構和工藝相似性，通過檢索和修改標準工藝規(guī)程，而生成相應零件的工藝規(guī)程。AUTOPROS系統(tǒng)的出現(xiàn)，引起世界各國的普遍重視。在CAPP發(fā)展史上具有里程碑意義的是美國的CAM—I公司于1976年推出的CAM—I’SAutomatedProcessPlanning系統(tǒng)。取其字首的第一個字母，稱為CAPP系統(tǒng)。對CAPP這個縮寫法雖然還有不同的解釋，但把CAPP稱為計算機輔助工藝設計已經(jīng)成為公認的釋義。CAM—I公司的CAPP系統(tǒng)是一種可在微機上運行的結構簡單的小型程序機床系統(tǒng)，其工作原理也是基于成組技術原理。
我國對CAPP的研究始于20世紀80年代初，我國CAPP技術的發(fā)展過程經(jīng)歷以下三個階段。
1．CAPP系統(tǒng)發(fā)展的搖臂鉆床第一階段
1982—1995年，目標為工藝設計自動化，即自動進行工藝設計的CAPP系統(tǒng)。在相當長時間內(nèi)，CAPP系統(tǒng)一直以實現(xiàn)能代替工藝人員的自動化系統(tǒng)為目標，強調(diào)工藝決策的自動化，開發(fā)了若干派生式(variant)、創(chuàng)成式(generative)以及綜合式(hybrid)的CAPP系統(tǒng)。早期CAPP系統(tǒng)中，無論是派生式或創(chuàng)成式，都以利用智能化和專家系統(tǒng)方法，自動或半自動編制工藝規(guī)程為主要目標。至今為止國機床內(nèi)外還沒有兼具實用性和通用性、真正商品化的、能自動完成工藝設計的CAPP系統(tǒng)。20世紀90年代中期以來，主流的CAPP系統(tǒng)開發(fā)者已基本停止了這類系統(tǒng)的研制。
2．CAPP系統(tǒng)發(fā)展的第二階段
1995—1999年，出現(xiàn)了基于服務顧客、優(yōu)先解決事務性、管理性工作為理念而開發(fā)的CAPP工具系統(tǒng)。這類系統(tǒng)以解決工藝管理問題為主要目標。20世紀90年代中后期，CAPP工具系統(tǒng)在實用性、通用性和商品化等方面取得了突破性進展。這類CAPP工具系統(tǒng)在認真分析顧客需求的基礎上，以解決工藝設計中的事務性、管理性工作為首要目標，首先解決工藝設計中資料查找、表格填寫、數(shù)據(jù)計算與分類匯總等繁瑣、重復而又適合使用計算機輔助方法的工作。
這一階段研究開發(fā)的CAPP系統(tǒng)對企業(yè)需求進行了認真分析搖臂鉆床，針對隨企業(yè)的產(chǎn)品不同、生產(chǎn)模式不同，工藝規(guī)程差異很大這一特點，將CAPP軟件開發(fā)成一種工具化的產(chǎn)品，能夠通過定制或配置機床，滿足企業(yè)工藝部門的特殊需求。企業(yè)的加工設備、工藝裝備、工藝手段、典型工藝等是企業(yè)的重要工藝資源，而大部分企業(yè)對工藝資源缺乏管理。為滿足工藝部門對工藝資源的管理要求，CAPP軟件必須提供一種工具，將企業(yè)的工藝資源有效地管理起來。針對工藝設計由許多不同性質(zhì)的子任務組成，涉及到多個部門和人員，這類CAPP軟件提供一種角色轉(zhuǎn)換和權限控制機制，以實現(xiàn)產(chǎn)品級的工藝編制功能和零件級的工藝編搖臂鉆床制功能。
這類系統(tǒng)的實用性和通用性較好，對推動企業(yè)信息化進程、培養(yǎng)企業(yè)的CAPP人才起到了良好作用，是CAPP系統(tǒng)發(fā)展階段中的一個必由階段。但這一階段開發(fā)的CAPP系統(tǒng)在將工藝專家的經(jīng)驗、知識集中起來指導工藝設計、為工藝設計人員提供合理的參考工藝方案、與CAD機床、CAM、PDM(ProductDataManagement，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)、ERP(Enterprise Resource Planning，企業(yè)資源規(guī)劃)等系統(tǒng)共享信息等方面都有所局限。
3．CAPP系統(tǒng)發(fā)展的第三階段
1999年至今，主要致力于研究能直接由二維或三維CAD設計模型獲取工藝信息，基搖臂鉆床于知識庫和數(shù)據(jù)庫，在關鍵環(huán)節(jié)采用交互式設計方式并提供參考工藝方案的CAPP工具系統(tǒng)。此類系統(tǒng)在保持解決事務性、管理性工作優(yōu)點的同時，在更高的層次上致力于加強CAPP系統(tǒng)智能化工具的能力。
隨著CAD／CAM技術向集成化、智能化方向發(fā)展，計算機集成制造(Computer IntegratedManufacturing，CIM)、并行工程(ConcurrentEngineering，CE)、敏捷制造(AgileManUfacturing，AM)、虛擬制造(機床VirtualManufacturing，VM)等先進制造模式的出現(xiàn)，CAPP的內(nèi)涵也在不斷的變化。CAPP技術已從早期面向零件的工藝規(guī)程編制發(fā)展成為面向產(chǎn)品的工藝過程編制，對CAPP術語中的“pp'’的理解也從過去單純的加工工藝過程編制(ProcessPlanning)拓寬成為生產(chǎn)過程編制(ProductionPlannin搖臂鉆床g)。為實現(xiàn)這一功能，就要求CAPP軟件系統(tǒng)一方面能與數(shù)控自動編程系統(tǒng)相連接，為數(shù)控自動編程系統(tǒng)提供所需要的工藝數(shù)據(jù)；另一方面能成為企業(yè)資源規(guī)化(ERP)系統(tǒng)的重要技術數(shù)據(jù)來源，為企業(yè)的生產(chǎn)向生產(chǎn)規(guī)劃最優(yōu)化以及生產(chǎn)作業(yè)計劃最優(yōu)化方機床向發(fā)展，為敏捷制造、虛擬制造等新的生產(chǎn)模式的發(fā)展打下基礎。
隨著企業(yè)信息化進程的不斷深入，已將CAPP技術與系統(tǒng)視為企業(yè)信息化集成軟件中的一環(huán)，CAPP成為CAD／CAE／CAPP／CAM／PDM集成系統(tǒng)的重要基礎�，F(xiàn)有的CAPP系統(tǒng)在解決事務性、管理性任務的同時，在自動工藝設計和信息化軟件系統(tǒng)集成方面也已經(jīng)開展了一些工作，如兼容某些典型零件的派生式工藝設計、基于設計模型可視化工藝尺寸鏈分析等工作。
在各種CAX系統(tǒng)集成方面，CAPP系統(tǒng)需要與其他系統(tǒng)協(xié)同發(fā)展，如基于特征的工機床藝設計要求CAD系統(tǒng)基于特征的造型。隨著國內(nèi)三維CAD的發(fā)展和成熟，基于三維特征造型的CAPP系統(tǒng)將是一個重要的發(fā)展方向。
(二)CAPP系統(tǒng)的類型
計算機輔助工藝規(guī)程設計系統(tǒng)按其工作原理可分為檢索式、派生式、創(chuàng)成式、綜合式等。
(1)檢索式工藝規(guī)程設計系統(tǒng)是針對標準工藝的，將設計好的零件標準工藝進行編號，搖臂鉆床存儲在計算機中，當需要制訂某個零件的工藝規(guī)程時，可根據(jù)輸入的零件信息進行搜索，查找出合適的標準工藝。
(2)派生式工藝規(guī)程設計系統(tǒng)是利用“零件結構形狀具有相似性，結構相似的零件有相似的工藝過程”這一原理，通過檢索相似的典型零件的工藝規(guī)程，加以增刪或編輯而派生出一個新零件的工藝規(guī)程。
(3)創(chuàng)成式工藝規(guī)程設計系統(tǒng)和派生式系統(tǒng)不同，它是根據(jù)輸機床入的零件信息，依靠系統(tǒng)中的工程數(shù)據(jù)和決策方法自動生成零件的工藝規(guī)程。
(4)綜合式工藝規(guī)程設計系統(tǒng)采用派生與自動決策相結合的方法生成工藝規(guī)程，兼顧了派生式CAPP與創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)兩者的優(yōu)點。
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