读书报告

1 计算机集成制造读书报告 CAPP发展情况与展望

摘要：计算机辅助工艺设计（CAPP）

是连接产品设计与制造的桥梁和纽带,对产品制造的质量和成本有着重要的影响。本文论述了CAPP的历史、研究现状以及发展趋势，并且提出智能化、集成化是CAPP系统研究的主要方向。

关键词:CAPP发展历史、CAPP研

究现状、CAPP发展趋势、计算机集成制造系统、先进制造系统、工艺设计

Abstract: Computer Aided Process

Planning(CAPP) acts as the bridge between Computer Aided Design and Computer Aided Manufacturing, which has an important effect on the quality and cost of product development. This paper discusses

the history, research status and development trend of CAPP, and the proposed intelligent, integrated CAPP system is the main direction of research

Keywords: The history of CAPP

development、The present research situation of CAPP、The development trend of CAPP、Computer integrated manufacturing system、Advanced manufacturing system、Process design

一、 引言 21世纪，世界政治、经济和技术发生了前所未有的巨大变化，形成了全球化的经济。在当今全球化的经济竞争中，计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing System, CIMS )技术不仅成为制造业不断推出新产品，快速响应市场并赢得竞争的主要手段，而且正深刻地改变着制造业。

为了占领先进制造和自动化技术的制高点，世界各国在研究、开发与应用先进制造技术时均十分重视发展制造系统集成技术，许多国家都提出了跨世纪的战略报告，例如美国的《美国国家关键技术报告》、欧共体的《尤里卡计划(EUREKA ) ))和《信息技术研究发展战略计划(ESPRIT ) ))、德国的《制造2000计划》、日本的《智能制造系统(< IMS )计划》、韩国的《高级先进技术国家计划》、我国的《高新技术发展计划》(863计划)等均将制造系统集成技术列为重要研究内容。

计算机辅助工艺过程设计(Computer Aided Process Planning CAPP)是CIMS的重要环节，是连接计算机辅助设计(Computer Aided Design, CAD)和计算机辅助制造(Computer Aided Manufacturing, CAM)的桥梁和纽带[4]。在CIMS环境中，CAPP是将产品设计信息转换为各种加工、管理信息的关键环节。 2

CAPP系统接收来自CAD系统的产品几何、结构、材料、精度、粗糙度等信息作为LAPP系统的原始输入，向CAD系统反馈产品的工艺性评价信息。 CAPP系统向CAM系统提供NC编程所需的设备信息、工装信息和切削参数、加工起始点与终止点坐标、刀具补偿量等工艺信息，接收CAM反馈的工艺修改意见。 CAPP系统向计算机辅助夹具设计(Computer Aided Fixture Design > CAFD)系统提供工艺规程文件和夹具设计任务书。 CAPP系统接收来自企业资源计划(Enterprise Resource Planning, ERP)系统的生产计划信息和技术准备计划等信息，向ERP系统提供工艺路线、设备需求、工装需求、工时定额、材料定额等信息。 CAPP系统向制造执行系统(Manufacturing Excute System, MES )提供各种工艺规程文件、设备需求和工装需求信息，接收MES系统的设备变更信息、工装状况信息和工艺修改意见。 CAPP系统向计算机辅助质量C Computer Aided Quality)系统提供加工质量要求信息，接收CAQ系统反馈的质量控制数据。 由此可见，LAPP系统对于保证CIMS中信息的畅通，实现真正意义上的集成是至关重要的。 二、CAPP系统概述 (一)CAPP的含义 计算机辅助工艺过程设计(computer aided process planning CAPP)是通过向计算机输入被加工零件的几何信息(图形)和加工工艺信息(材料、热处理、批量等)，由计算机自动输出零件的工艺路线和工序内容等工艺文件的过程。 Computer Aided Process Planning又可译为计算机辅助工艺过程规划。国际生产工程研究会提出计算机辅助规划(computer aided planning, CAP )、计算机自动工艺过程设计(computer automated process planning, LAPP)等名称，可见CAPP一词强调了工艺过程自动设计。

（二）CAPP系统发展的历史及现状

世界上最早研究CAPP的国家是娜威，于1969年正式推出世界上第一个CAPP系统—AUTOPROS } 1973年正式推出商化的AUTOPROS系统。在CAPP发展史上具有里程碑意义的是美国计算机辅助制造公司(CAM-I)于1976年推出的CAM-I' S Automated Process Planning系统，取其字首的第一个字母，称为CAPP。目前，对CAPP这个缩写法虽然还有不同的解释，但把CAPP称为计算机辅助工艺过程设计已经成为公认的释义。

我国的CAPP研究始于80年代初，1983年同济大学研制出国内第一个CAPP系统—TOJICAP。

经过国外30多年和国内近20年的开发研究，涌现出了一大批CAPP系统，就其原理归纳起来可以分为派生式系统、创成式系统以及综合式系统等。 3

1、什么是派生式CAPP系统 派生式CAPP系统也叫变异式、样件式、修订式CAPP系统。该类系统的共同特点是建立在成组技术(Group Technology, GT)和数据库技术的基础之上，利用相似零件具有相似工艺过程的原理进行设计。在设计派生式CAPP系统时，首先将零件进行分类、归族，每一个族有一个主样件，根据此样件建立典型工艺规程，并存入工艺库中。当设计一个新零件的工艺规程时，通过该零件的成组编码确定其所属的零件族，由计算机检索出相应零件簇的典型工艺规程，并对其进行修改，最后得到所需的工艺规程。由于典型工艺事先是由工艺人员拟定，其工序间的逻辑关系己经确定，新零件工艺设计仅仅是对工艺的删减，工艺工序完全由人工决定。 派生式以即系统具有开发原理简单、开发周期短、投资少、易于取得实际效用等优点。但是，由于新零件工艺的设计依赖于系统中存储的典型工艺，一旦查找不到相应的零件族，系统就不能发挥其作用。因此，此类系统具有针对性强、不便于移植等局限性。 典型的派生式CAPP系统有:1969年挪威开发的AUTOPROS系统以及其后出现的许多系统，如美国CAM一工公司于1976开发的CAPP系统、英国曼彻斯特大学于1980年开发的AUTOCAP系统、我国同济大学开发的TOJICAP等都属于这类系统。 2、什么是创成式CAPP系统 创成式以即系统可定义为一个能综合加工信息并自动地为新零件制定出工艺规程的系统。即将工艺设计所需要的知识用决策表、决策树或者公理模型等技术实现，在决策逻辑程序的控制下，根据零件的输入信息，在没有人工干预的条件下，生成零件所需要的各个工序和工步的加工内容，自动完成机床、工具的选择以及加工过程的最优化，从而自动创成零件的工艺规程。

创成式以即系统具有较高的柔性，适应范围广，能通过逻辑推理决策自动生成零件的工艺等优点。但是，由于全面描述零件的输入信息比较困难，知识表达存在“瓶颈”以及逻辑推理“匹配冲突”至今都无法很好解决等诸多现实问题，加之工艺设计本身所具有的特殊性以及对环境的依赖性，使得该类CAPP系统只能处理特定环境下的某类简单零件。

典型的创成式CAPP系统有:1977年美国普渡大学开发的APPAS系统、1980年德国阿亨大学开发的AYTAP系统以及1988年我国南京航空航天大学开发的NHCAP系统等。

3、什么是综合式CAPP系统 为了兼顾派生式CAPP系统和创成式CAPP系统的优点，弥补二者的不足，将派生式、创成式与人工智能以及专家系统结合在一起的综合式CAPP系统便应运而生了。当需要对新零件进行工艺设计时，首先通过计算机检索它所属零件族的典型工艺，然后根据零件的具体情况，对典型工艺进行修改，工序设计采用自动决策，进行机床、刀具、工装夹具以及切削用量的选择，最后输出所需的工艺文件。如果检索不到新零件的工艺规程，系统则采用创成方式或者基于知识库加推