【正文】 是產(chǎn)品工程信息的重要組成部分，是工程設(shè)計(jì)系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)等之間的重要橋梁。計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)（ComputerAided Process Planning，CAPP）是先進(jìn)制造技術(shù)的核心技術(shù)之一，是實(shí)現(xiàn)CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）、并行工程（Concurrent Engineering，CE）乃至敏捷制造(Agile Manufacturing，AM)的重要基礎(chǔ)性技術(shù)。167。平臺型CAPP系統(tǒng)把系統(tǒng)的功能分解成一個個相對獨(dú)立的工具，用戶可以通過友好的用戶界面根據(jù)本企業(yè)的情況輸入數(shù)據(jù)和知識，針對不同的應(yīng)用環(huán)境，形成面向特定的制造環(huán)境和工藝習(xí)慣的具體的CAPP系統(tǒng)。在并行工程思想的指導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)CAD／CAPP／CAM的全面集成，進(jìn)一步發(fā)揮CAPP在整個生產(chǎn)活動中的信息中樞和功能調(diào)節(jié)作用，這包括：與產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)雙向的信息交換與傳送；與生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有效集成；與質(zhì)量控制系統(tǒng)建立內(nèi)在聯(lián)系。對于那些暫時不能用以上方式解決的，可采用一些較為基礎(chǔ)的方式。由于制造技術(shù)的發(fā)展，先進(jìn)制造技術(shù)的深入應(yīng)用，尤其是先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)技術(shù)，從建立企業(yè)工藝標(biāo)準(zhǔn)化體系到計(jì)算機(jī)軟硬件及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，以及企業(yè)應(yīng)用計(jì)算機(jī)從單一系統(tǒng)向集成化系統(tǒng)發(fā)展，加上企業(yè)正面對新經(jīng)濟(jì)時代的市場競爭，在這樣的新基礎(chǔ)、新形勢下，CAPP的發(fā)展趨勢將是：1． 為適應(yīng)企業(yè)進(jìn)入新經(jīng)濟(jì)時代，解決T、Q、C、S問題，在優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的同時，必須優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)，才能為優(yōu)化管理打好基礎(chǔ)。 發(fā)展趨勢國內(nèi)外制造業(yè)有一個共同的趨勢：熟練的、有經(jīng)驗(yàn)的工藝設(shè)計(jì)人員越來越少，而機(jī)械制造業(yè)的市場以多品種小批量生產(chǎn)方式起主導(dǎo)地位越來越強(qiáng)烈。3．柔性化問題不同的企業(yè)不同的工藝規(guī)劃要求，好的CAPP系統(tǒng)應(yīng)具有良好的適應(yīng)性。工藝規(guī)劃中所包含的問題需要人與組織之間的協(xié)調(diào)。綠色制造是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在制造業(yè)中的體現(xiàn)，或者說綠色制造是現(xiàn)代制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式。n 制造智能化智能制造將是未來制造自動化發(fā)展的重要方向。總之，制造的網(wǎng)絡(luò)化，特別是基于Internet/Intranet的制造已成為重要的發(fā)展趨勢?；诰W(wǎng)絡(luò)的制造，包括以下幾個方面：1. 制造環(huán)境內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)制造過程的集成。制造環(huán)境和制造過程的敏捷化包括的內(nèi)容很廣，如：1. 柔性：包括機(jī)器柔性、工藝柔性、運(yùn)行柔性和擴(kuò)展柔性等。n 制造敏捷化敏捷制造是一種面向21世紀(jì)的制造戰(zhàn)略和現(xiàn)而言。3. 產(chǎn)品制造的跨國化。n 制造全球化制造全球化的概念出于美日歐等發(fā)達(dá)國家的智能系統(tǒng)計(jì)劃。綜合而言，制造自動化技術(shù)的研究現(xiàn)狀主要表現(xiàn)在以下幾個方面[1]。 研究工作總結(jié) 57167。 CAPP與其它系統(tǒng)信息集成模型 45167。 單元級描述 30 邏輯制造單元 31 物理制造單元 32 邏輯制造單元與物理制造單元的匹配 35167。 零件信息模型在系統(tǒng)中的應(yīng)用 25 零件族的劃分 25 零件信息模型和邏輯制造單元的關(guān)系 25 零件信息模型和邏輯加工路線設(shè)計(jì)知識的關(guān)系 26167。 小結(jié) 16第三章 系統(tǒng)零件信息建模 17167。 基于動態(tài)資源的集成制造環(huán)境中CAPP系統(tǒng)的地位 9167。 CAPP的現(xiàn)狀、問題以及發(fā)展趨勢 3 現(xiàn)狀和問題 3 發(fā)展趨勢 4167。4． 研究在Internet環(huán)境下，如何在企業(yè)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)各個單元技術(shù)之間的信息集成。在對現(xiàn)行的零件信息建模方法進(jìn)行比較，結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)際情況，在現(xiàn)有理論的基礎(chǔ)上提出了比較實(shí)用的零件信息建模方法?，F(xiàn)在國際上，CAPP朝著網(wǎng)絡(luò)化、集成化、智能化的趨勢發(fā)展，敏捷制造、并行工程等研究方向正是研究熱點(diǎn)。本篇論文以863項(xiàng)目為研究背景，討論了網(wǎng)絡(luò)化、集成化的工藝規(guī)劃系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)以及實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)。3． 提出基于動態(tài)資源配置的多企業(yè)間的產(chǎn)品工藝分工的解決方案。介紹了應(yīng)用XML進(jìn)行信息集成的實(shí)現(xiàn)機(jī)理。 論文研究背景和意義 5167。 基于知識的網(wǎng)絡(luò)化工藝規(guī)劃系統(tǒng)需求分析 10167。 零件信息建模需求 17167。 小結(jié) 26第四章 基于知識的網(wǎng)絡(luò)化工藝路線規(guī)劃 27167。 基于知識的邏輯加工路線設(shè)計(jì) 36 專家系統(tǒng)和知識庫 36 邏輯加工路線設(shè)計(jì)的知識的表示 37 分組分級的知識的組織方式 39 知識的匹配模式與搜索策略 40 知識庫的維護(hù) 42167。 制造信息集成技術(shù)綜述 49 直接數(shù)據(jù)交換 49 間接數(shù)據(jù)交換 50 結(jié)論 51167。 下一步研究工作 57參考文獻(xiàn) 58附錄：零件BOM信息的Schema文件 62致謝 64第一章 緒論167。n 制造系統(tǒng)中的集成技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)已成為制造自動化研究中熱點(diǎn)問題；n 更加注重研究制造自動化系統(tǒng)中人的作用；n 單元系統(tǒng)的研究仍然占有重要的位置；n 制造過程的計(jì)劃和調(diào)度研究十分活躍，但實(shí)用化的成果還不多見；n 柔性制造技術(shù)的研究向著深度和廣度發(fā)展；n 適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)模式的制造環(huán)境的研究正在興起；n 底層加工系統(tǒng)的智能化和集成化研究越來越活躍。近年來隨著Internet技術(shù)的發(fā)展，制造全球化的研究和應(yīng)用發(fā)展迅速。4. 制造企業(yè)在世界范圍內(nèi)的重組與集成，如動態(tài)聯(lián)盟企業(yè)。制造環(huán)境和制造過程的敏捷性問題是敏捷制造的重要組成部分。2. 重構(gòu)能力：能實(shí)現(xiàn)快速重組重構(gòu)，增強(qiáng)對新產(chǎn)品開發(fā)的快速響應(yīng)能力。2. 制造環(huán)境與整個制造企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)制造環(huán)境與企業(yè)中工程設(shè)計(jì)、管理信息系統(tǒng)等各子系統(tǒng)的集成。n 制造虛擬化制造虛擬化主要指虛擬制造，又稱擬實(shí)制造。所謂智能制造系統(tǒng)是一種由智能機(jī)器和人類專家共同組成的人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，它在制造過程中能進(jìn)行智能活動，諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等。167。這種協(xié)調(diào)也許是跨越時間和空間的，并且通常要比人規(guī)劃中所涉及的問題復(fù)雜的多。由于產(chǎn)品工藝規(guī)劃問題的復(fù)雜性和制造環(huán)境的多變性，好的 CAPP系統(tǒng)應(yīng)具有良好的穩(wěn)健性。企業(yè)為適應(yīng)市場瞬息多變的要求，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)準(zhǔn)備周期是極其關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。因此，CAPP不能是簡單的在卡片填寫方式上用計(jì)算機(jī)代替手工，而必須通過應(yīng)用CAPP系統(tǒng)提高工藝設(shè)計(jì)的優(yōu)化、標(biāo)準(zhǔn)化水平（標(biāo)準(zhǔn)化不僅僅是文件格式的標(biāo)準(zhǔn)化，也是內(nèi)容的標(biāo)準(zhǔn)化），以指導(dǎo)生產(chǎn)過程與生產(chǎn)管理，獲得良好的效果，包括實(shí)施ERP、JIT、CIMS等的應(yīng)用效果，使企業(yè)經(jīng)營進(jìn)入良性循環(huán)的軌道。4． 在應(yīng)用CAPP工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)的同時，開展工藝信息管理系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用。2． 工具化 為了能使CAPP系統(tǒng)在企業(yè)中更好的推廣應(yīng)用，CAPP系統(tǒng)應(yīng)提供更好的開發(fā)模式。也可以將開發(fā)平臺提供給用戶，使用戶可以進(jìn)行CAPP系統(tǒng)的二次開發(fā)，在開發(fā)平臺上構(gòu)造符合用戶需要的CAPP系統(tǒng)。 論文研究背景和意義本論文來源于國家863/CIMS重大專項(xiàng)課題，基于制造資源優(yōu)化配置的制造過程管理系統(tǒng)。CAPP作為CIMS的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在實(shí)際應(yīng)用中還存在不少問題。在集成環(huán)境下，工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)要與許多其它系統(tǒng)發(fā)生聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，其他系統(tǒng)對工藝信息的要求也是多種多樣的。綜上所述，一套實(shí)用的集成化、智能化的CAPP系統(tǒng)，既要能滿足企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)需要，又要能應(yīng)用現(xiàn)有的先進(jìn)的信息化技術(shù)。作者在成組技術(shù)零件描述法的基礎(chǔ)上，結(jié)合企業(yè)的實(shí)際情況，提出了自己的零件信息模型。本文以基于制造資源優(yōu)化配置的制造過程管理系統(tǒng)為背景，研究了在Internet環(huán)境下，利用XML實(shí)現(xiàn)CAPP與其它單元技術(shù)之間的信息集成方式。傳統(tǒng)模式的CAPP系統(tǒng)功能上主要強(qiáng)調(diào)工藝編制過程所用到的功能的實(shí)現(xiàn)，例如工藝卡片模板的定義，工藝文檔的生成和打印，各種輸入的快捷性和方便性等，從體系結(jié)構(gòu)來講，傳統(tǒng)模式的CAPP一般都是兩層結(jié)構(gòu)或者一層結(jié)構(gòu)。2． 傳統(tǒng)模式的CAPP系統(tǒng)沒有考慮到車間資源的實(shí)時情況。3． 傳統(tǒng)模式的CAPP系統(tǒng)一般是局限企業(yè)內(nèi)部，編制的工藝規(guī)程也是基于本企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)和局部的制造資源。5． 傳統(tǒng)模式的CAPP系統(tǒng)一般是單機(jī)版或者客戶/服務(wù)器版，這樣的體系結(jié)構(gòu)也限制了CAPP對于Internet的強(qiáng)大的功能與無限的網(wǎng)絡(luò)資源的利用。167。企業(yè)接到產(chǎn)品訂單，項(xiàng)目管理系統(tǒng)根據(jù)產(chǎn)品交貨期制定產(chǎn)品的各段任務(wù)的起始結(jié)束時間，確定產(chǎn)品各個制造環(huán)節(jié)的時間界限，同時CAPP系統(tǒng)接收CAD或者項(xiàng)目管理系統(tǒng)輸入的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息，然后根據(jù)制造資源庫的資源配置，找出最佳的工藝分工路線，然后編制詳細(xì)的工藝規(guī)程，將詳細(xì)的工藝信息傳遞給CAM系統(tǒng)進(jìn)行加工仿真，CAM將仿真信息反饋給CAPP系統(tǒng)以便于CAPP調(diào)整詳細(xì)工藝路線，最后將工藝信息傳遞給MES(Manufacturing Execution System)。圖21是基于資源的集成制造系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖。從系統(tǒng)級別來看，CAPP系統(tǒng)既獨(dú)立運(yùn)行，又和其他系統(tǒng)協(xié)同工作，共同完成制造任務(wù)。 基于知識的網(wǎng)絡(luò)化工藝規(guī)劃系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)總體框架根據(jù)實(shí)際需求以及基于知識的網(wǎng)絡(luò)化工藝規(guī)劃系統(tǒng)的總體目標(biāo)，將系統(tǒng)劃分為工藝知識管理、網(wǎng)絡(luò)化工藝路線規(guī)劃、綜合智能化工藝設(shè)計(jì)和產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)管理四個子系統(tǒng)。工藝知識管理子系統(tǒng)主要包括以下功能模塊：n 信息建模管理；n 典型工藝管理；n 過程模型管理；n 工藝資源管理。同時，如何與其他系統(tǒng)集成也是本系統(tǒng)研究的一部分?；谥R的綜合智能化工藝設(shè)計(jì)子系統(tǒng)包括以下功能模塊：n 材料定額編制；n 工藝任務(wù)分配；n 工藝集成設(shè)計(jì)；n 工藝審批處理。 B/S和C/S混合模式的CAPP系統(tǒng)框架和實(shí)現(xiàn) C/S與B/S模式的構(gòu)成與數(shù)據(jù)處理方式C/S是由客戶機(jī)和服務(wù)器合作完成的二層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)平臺模式。在B/S模式中，客戶端的標(biāo)準(zhǔn)配置是瀏覽器，如Microsoft Internet Explorer(IE)，業(yè)務(wù)功能處理模塊從C/S代碼中徹底分離出來，由獨(dú)立的應(yīng)用服務(wù)器處理，Web服務(wù)器成為應(yīng)用服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)處理方式，數(shù)據(jù)處理仍然由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器（Database Server）處理。因此，在CIMS環(huán)境下，面向不同用戶對象、不同任務(wù)的CAPP子系統(tǒng)，應(yīng)該利用C/S模式和B/S模式各自的特點(diǎn)，構(gòu)成混合模式，平衡數(shù)據(jù)流量，從而在實(shí)現(xiàn)CAPP系統(tǒng)功能的同時，最大可能的優(yōu)化系統(tǒng)的性能。而工藝知識管理、綜合智能化工藝設(shè)計(jì)和產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)管理三個子系統(tǒng)因?yàn)椴惶枰獜耐獠烤W(wǎng)絡(luò)接收反饋信息，即使有需求也可以通過網(wǎng)絡(luò)化工藝規(guī)劃系統(tǒng)這個中介和外部網(wǎng)絡(luò)交互，所以可以采用傳統(tǒng)的C/S模式。第三章 系統(tǒng)零件信息建模167。零件信息描述的關(guān)鍵問題是完整的描述零件信息的同時，還要考慮到后續(xù)的工藝設(shè)計(jì)的過程，以便于根據(jù)零件信息智能化的進(jìn)行工藝決策。零件設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)在滿足零件功能要求的前提下進(jìn)行交叉設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品既能滿足指定的功能，又具有經(jīng)濟(jì)上的可制造性；n 該零件信息模型應(yīng)該遵循企業(yè)中組織生產(chǎn)制造的習(xí)慣，方便企業(yè)的應(yīng)用。以此作為各部門分享公共數(shù)據(jù)庫中所有產(chǎn)品零件信息的統(tǒng)一檢索手段。 成組技術(shù)基本原理成組技術(shù)的核心原理是把尺寸、形狀、工藝相近似的零件組成一個零件組，按零件組制訂工藝進(jìn)行生產(chǎn)制造，這樣就擴(kuò)大了批量，減少了品種，便于采用高效率大生產(chǎn)方法，從而提高了勞動生產(chǎn)率。成組技術(shù)是柔性制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)。⑵ KK3系統(tǒng)KK3系統(tǒng)是由日本通產(chǎn)省機(jī)械技術(shù)研究所提出草案，再經(jīng)過日本機(jī)械振興協(xié)會成組技術(shù)研究會下屬的零件分類編碼系統(tǒng)分會修改而成，是一個供大型企業(yè)使用的十進(jìn)制21位代碼的混合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。JLBM1系統(tǒng)是一個15位碼的混合結(jié)構(gòu)分類編碼系統(tǒng)。167。示意圖可見圖31。因?yàn)橹圃炱髽I(yè)的生產(chǎn)流程以及企業(yè)管理的模式都很相似，所以在大部分企業(yè)中，對于零件的管理信息的描述大體相近。以下是一個例子：零件名稱：內(nèi)六角螺釘所屬產(chǎn)品：航空杯注射模數(shù)量：8件號：33頁次：25規(guī)格：M12x50標(biāo)準(zhǔn)：GB7085來源：標(biāo)準(zhǔn)件 零件主干信息描述顧名思義，零件主干信息就是這個零件信息模型的主要部分，零件的主干信息對于零件的工藝設(shè)計(jì)以及制造加工的流程與方式起決定性的影響。這樣也便于系統(tǒng)在企業(yè)中的實(shí)施。零件的主干信息由毛坯、材料信息、工藝信息和幾何信息三部分組成，詳細(xì)信息見圖32。零件的幾何信息包括零件的尺寸、重量以及零件類別。 零件特征信息描述在基于知識的網(wǎng)絡(luò)化工藝規(guī)劃系統(tǒng)中，零件的特征信息描述不是零件信息的主要部分，本文講的特征是指零件的形狀特征。在系統(tǒng)中，一個零件的特征信息包含兩方面，一是單個特征的描述信息，二是特征之間的約束關(guān)系。2．特征間的約束關(guān)系 特征間約束關(guān)系包括兩個方面：方位約束和從屬約束。CAPP經(jīng)過簡單用戶化（初步實(shí)施）后便可投入應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)化?；谥R的網(wǎng)絡(luò)化工藝規(guī)劃系統(tǒng)的底層數(shù)據(jù)庫用SQL Server2000，在數(shù)據(jù)庫中總共用了4個表實(shí)現(xiàn)對零件信息的管理。操作tbl_PartAttrs 表（增加、刪除、編輯）觸發(fā)存儲過程tbl_PartInfo表數(shù)據(jù)備份tbl_PartInfo表結(jié)構(gòu)更改tbl_PartInfo表數(shù)據(jù)恢復(fù)原來的零件主干信息模型新的零件主干信息模型圖34 零件信息模型更改實(shí)現(xiàn)流程基本信息約束在零件主干信息模型中，有一部分信息屬于基本信息，不允許刪除，這就是基本信息約束。在基于知識的網(wǎng)絡(luò)化工藝規(guī)劃系統(tǒng)中，成組技術(shù)的原理貫穿始終。 零件信息模型和邏輯制造單元的關(guān)系邏輯制造單元的詳細(xì)描述可以參考第四章，本小節(jié)主要是簡單介紹了零件信息模型在邏輯制造單元的兩個方面的應(yīng)用。這樣可以減少工藝員手工查詢的麻煩。所以一條知識的具體形式如下：零件族描述邏輯制造單元有序組合圖36 邏輯加工路線選擇知識結(jié)構(gòu)前提結(jié)論另一個重要的環(huán)節(jié)就是如何根據(jù)零件信息匹配知識庫中的知識，這是一個比較復(fù)雜的過程。最后介紹了可定制的零件信息模型的實(shí)現(xiàn)方法以及在基于知識的網(wǎng)絡(luò)化工藝規(guī)劃系統(tǒng)中，零件信息模型和邏輯制造單元、邏輯加工路線選擇的知識之間的關(guān)