CAPP的研究现状及其发展趋势_杨亚楠

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Re s e a rch on the a ctua litie s a nd de ve loping tre nds of CAP P
YANG Ya- nan, SHI Ming- hua, XIAO Xin- hua ( School of Machinery and Electrion, Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300160, China) !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!" 【摘 要】分析了国内 CAPP 的研究现状和存在问题, 指出国内 CAPP 的发展趋势应朝集成化、 网络协同化、知识化、行业化等方面发展, 为制造业信息化中 CAPP 的深入应用提供了一些思路。 关键词: CAP P ; 集成化; 网络协同化; 知识化; 行业化 【Abstr act】Basedon the analysis of present situation and the existence questions of the domestic CAPP, the paper points out that the trend of domestic CAPP might orient to be integrated, network cooper- ated, knowledge based, industrialized and so on. Some ideas about the CAPP thorough application are pro- vided for the manufacturing information. Key wor ds: CAPP; Integr ated; Networ k cooper ated; Knowledge based; Industr ialized
支持网络化制造的协同工艺设计是一个网络环境下企业和 团队以并行协同的方式来进行产品工艺设计, 并对工艺设计过程 数据进行管理的复杂活动过程, 需要建立一个具有群体性、交互 性、分布性和协作性的人机交互工作环境。
在网络化协同工艺设计中应解决几个关键问题。
2.3.1 工艺设计任务的分解策略
工艺设计任务的分解策略不仅要考虑本企业现有资源能力, 还 要 考 虑 设 计 的 预 期 完 成 时 间 。在 满 足 时 间 要 素 的 情 况 下 还 应 考 虑外协成本与质量问题等。因此, 工艺设计任务的分解是一个多 约束的复杂问题求解过程。
国 内 学 者 针 对 MES 和 CAPP 的 集 成 问 题 进 行 了 大 量 的 研 究。张凌云等采用并行分布式集成的思想, 降低以往由于集中式 集成所带来的问题求解的复杂性, 而且允许不同时间范围的规划 与控制决策在不同功能层次上做出, 因此能更好地实现 CAPP 与 MES 的分布式集成。王忠宾等基于并行工程理念, 采用多代理技 术, 提出了一种智能 CAPP 系统体系结构, 基于 BP 神经网络实现 制造资源的动态决策, 提高了工艺计划的可执行性。这些研究对于 解决 CAPP 和 MES 的集成提供了有益的思路。
1 CAPP 研究现状
从技术发展的角度看, CAPP 结合现代计算机、信息、数据库 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, 我国 CAPP 产业在中低端应用方面已 经拥有了相当的市场份额, 但在高端功能的开发和应用方面, 还 存在较大的差距[2]。现代 CAPP 的发展正在逐步体现先进制造思 想, 成为以信息集成和工艺知识为主体并融合多种技术的快速工
( 如 开 目 CAPP 系 统 、CAXA 的 CAPP 工 艺 设 计 软 件 、 清 华 天 河
2.2 与制造执行系统 MES 的集成
制 造 执 行 系 统( Manufacturing Execution System, MES) , 是 面 向车间的生产过程管理与实时信息系统, 填补了车间计划管理与
工艺设计过程是一个对制造资源进行配置的过程,ห้องสมุดไป่ตู้动态联盟 不仅可以共享各伙伴企业的工艺设计知识, 还共享制造资源, 通
过协同工艺设计过程实现联盟内部资源优化配置。
2.4 知识化
作为工艺设计的辅助工具, CAPP 系统不能仅仅停留在以解 决事务性、管理性工作为主的阶段, 而应该考虑将工艺专家的经 验和知识累积起来, 并加以重用。
第7期 2008 年 7 月
机械设计与制造 Machinery Design & Manufacture
文章编号: 1001- 3997( 2008) 07- 0223- 02
CAPP 的研究现状及其发展趋势*
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杨亚楠 史明华 肖新华 ( 天津工业大学 机械电子学院, 天津 300160)
CAPP 系统等) 把视角从过度注重工艺过程的自动生成转变到为 底层控制的“鸿沟”, 是车间信息化的核心。
* 来稿日期: 2007- 10- 18 * 基金项目: 天津市科技发展计划项目( 05YFGZGX22200)
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杨亚楠等: CAPP 的研究现状及其发展趋势*
第7期
过去 CAPP 与 MES 是相互独立完成的, 车间生产时经常发 现工艺计划和车间作业存在冲突, 使得这些工艺不得不进行修 改, 从而造成了制造信息链和制造过程的中断, 其最根本的原因 就是缺少 CAPP 与 MES 之间信息与功能的集成。具体体现在:
总之, 如何 有 效 地 总 结 、沉 淀 企 业 的 工 艺 设 计 知 识 , 建 立 丰 富的工艺知识库, 应用人工智能决策技术, 提供各种有效的智能 化在线导航辅助, 实现基于知识的快速工艺设计将是 CAPP 发 展的重要目标。
2.5 行业化
只有面向行业, CAPP 在企业才有生命力; 只有解决了行业 共性向题, CAPP 才能真正为企业带来增值。要解决 CAPP 的行业 化问题, 则必须将 CAPP 平台的通用性与行业工艺的特殊性结合 起来, 总结不同行业工艺设计的特点, 提取行业工艺知识, 解决行 业共性问题。尽管不同企业 CAPP 应用需求差别较大, 但同一行 业内的产品工艺及设计管理模式具有较大的相似性, 因此, 有必 要建立面向行业的 CAPP 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 CAPP 工艺解决方案。
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中图分类号: TH16, TS103.226 文献标识码: A
工艺设计是产品开发的重要环节, 也是连接工程设计与生产 企业工艺设计人员提供“放钢笔、甩手册”的工作平台, 在企业中
艺设计。进一步发展基于产品全生命周期工艺设计与信息管理一 直接传送( 即串行传送) , 而是通过网络、数据库与 PDM 进行数据
体化系统的开发与应用成为目前研究的热点。
交换和实现数据共享( 即并行传送) 。PDM 的数据仓库中存储与
从系统设计的角度看, CAPP 系统正在从创成式、派生式、半创 产品定义相关的各类信息, 包括制造资源信息、工艺知识、工艺数
成式过渡到结合人工智能技术, 且具有检索、修订、生成、交互等各 据和文档等, 可以保证工艺知识、数据的一致性和完整性。实现产
种功能综合的、融入智能决策的系统模式, 以便充分发挥计算机和 品设计、制造与生产管理的数据集成。
工艺人员的特点和特长, 最大限度地提高工艺设计效率和质量。 从提高 CAPP 的实用性的角度看, 各种商品化的 CAPP 系统
随 着 产 品 数 据 管 理( Product Data Management, PDM) 技 术 的 发展和应用的深入, 在 PDM 平台上开发面向整个产品的 CAPP, 实现工艺设计和工艺信息管理一体化已成为一种趋势。以 PDM 的 工 程 数 据 库 管 理 系 统 为 基 础 , 将 CAD、CAPP、CAM、ERP 和 MES 等 应 用 系 统 通 过 统 一 的 产 品 数 据 管 理 系 统 和 网 络 集 成 起 来, 各应用系统的设计结果均提交给 PDM 进行统一管理。PDM 可成为 CAPP 的入口, CAPP 的设计结果又可由 PDM 进行统一管 理[4], 实现产品设计、工艺设计与管理、数控加工程序生成及仿真 验证和与 ERP、MES 之间的功能集成。系统之间不再进行数据的
但是对动态工艺知识的管理问题依然未能得到很好的解决。 黄国青等采用知识的对象模型法作为工艺知识获取方法, 以对象 类描述工艺信息实体的信息结构, 以对象实例描述典型工艺信 息, 以产生式规则形式来描述工艺决策知识, 并将功能相同的规 则组织在一起, 使得工艺知识表示能方便地组织、并能顺利地完 成 推 理 过 程 。可 见 面 向 对 象 的 知 识 表 示 与 推 理 机 制 相 结 合 已 被 应 用于 CAPP 系统中。
得到了广泛应用。
2 CAPP 发展趋势
2.1 以 P DM 为中心的集成框架
CAPP 作 为 CAD 和 CAM 的 桥 梁 , 为 CAQ、PDM、ERP 和 MES 等提供重要的工艺信息。信息集成是 CAPP 永久关注的焦点 [3], 进一步发展和研究完善 CAPP 系统的集成性和开放性, 将成为 现代 CAPP 研究的一个重要目标。
工艺知识从来源上可分为静态和动态两类; 静态工艺知识是 指国家标准或企业标准中明确的工艺规定。主要包括: 工艺技术 标准、作业指导书、切削参数( 标准) 、材料的性能参数、工艺相关 技术参数、机床性能参数、工装相关性能参数等。动态工艺知识是 指那些通过实践积累形成的经验数据和工艺规则, 主要包括: 工 艺 加 工 路 线 、典 型 工 艺 、典 型 工 序 、工 步 操 作 规 则 等 。 在 这 两 类 知 识中, 静态工艺知识通过数据库查询系统即可完成对其管理, 技 术上也比较成熟。