【正文】 特征編碼技術(shù))零件的信息描述是輸入的基礎(chǔ)，在CAPP系統(tǒng)中起著重要的作用，針對不同的零件和應(yīng)用環(huán)境，常用的零件信息描述方法有:(1)分類編碼描述法(GT代碼法)，其基本思路是預(yù)先制定一種GT代碼，然后用GT代碼對零件圖上的信息進行編碼，并將GT代碼輸入計算機，這種GT代碼所表達的是計算機能夠識別的。圖41是JLBM1系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖 412 CAPP系統(tǒng)中的零件信息模型CAPP系統(tǒng)對零件信息的需求有以下三方面: (1)總體信息，包括產(chǎn)品、零件的名稱、編號、毛坯的類型、材料、熱處理方法等。JLBM1系統(tǒng)的第一、二兩個碼位相互關(guān)聯(lián)，為零件的名稱類別碼、第一碼位為零件名稱類別粗分類，第二碼位為零件名稱類別細分類。　　我國企業(yè)在應(yīng)用成組技術(shù)時可用JLBM1零件分類編碼系統(tǒng)作為自己的分類編碼系統(tǒng)。而簡明、準(zhǔn)確地描述零件信息，以適合計算機的處理并與實際生產(chǎn)應(yīng)用相一致，是實現(xiàn)CAPP的前提條件，同時對于CAPP系統(tǒng)的輸出質(zhì)量和運行效率也具有決定性的影響。能夠?qū)崿F(xiàn)與CAD集成的零件信息描述方法有：基于成組技術(shù)的編碼描述、基于特征識別和基于特征技術(shù)的描述。系統(tǒng)采用VB進行程序編制便于進行可視化設(shè)計，實現(xiàn)“所見既所得”的交互式操作方式。SHZCAPP系統(tǒng)所涉及的關(guān)鍵技術(shù)主要包括:(1) 數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)；(2) 零件信息的描述及信息輸入機制一人機接口技術(shù)；(3)工藝決策方法及工藝編輯的相關(guān)技術(shù)；(4)工藝規(guī)程的輸出機制及管理技術(shù)；(5)系統(tǒng)整體的開發(fā)、運行、維護技術(shù)?？? 制 模 塊信息輸出模 塊工步設(shè)計模 塊工序設(shè)計模 塊工藝設(shè)計模 塊信息輸入模 塊系 統(tǒng) 維 護 模 塊圖33 完善功能的SHZCAPP系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)運行原理系統(tǒng)運行原理框圖如圖32。(5)工序設(shè)計模塊:生成工序卡。要實現(xiàn)第二階段完善的系統(tǒng)功能，CAPP系統(tǒng)構(gòu)成應(yīng)包括以下模塊(見圖33):(1)控制模塊:協(xié)調(diào)各模塊的運行，實現(xiàn)人機之間的信息交流，控制零件信息的獲取方式。(2)零件信息輸入模塊: 零件信息輸入方式采用人機交互輸入。(4)具有工藝卡檢查，實現(xiàn)人工修改的功能。拓展的功能要求在第一階段基本功能較好實現(xiàn)的基礎(chǔ)上，以方便用戶、突出實用為目的，對系統(tǒng)進行功能拓展(即高一級的開發(fā))，進而實現(xiàn)完善的功能要求。(4)具有工藝卡檢查、人工修改的功能。基本功能要求該階段重點考慮實現(xiàn)總體設(shè)計思想所必需的功能要求，在幾個關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)上進行研究和實踐，通過系統(tǒng)控制模塊的連接實現(xiàn)局部正常運轉(zhuǎn)，以檢驗關(guān)鍵技術(shù)的可行性和可靠性。同時，系統(tǒng)主要模塊的運行過程都設(shè)計有可選擇的交互功能，用戶可以根據(jù)本企業(yè)特點對數(shù)據(jù)庫記錄進行修改或增刪，也可把通過交互或決策得到的結(jié)果作為新記錄添加到數(shù)據(jù)庫中去，這樣一來系統(tǒng)就具有了學(xué)習(xí)功能，用戶經(jīng)過一段時間的使用就會使越來越多的記錄符合自己的需要，使系統(tǒng)最終成為操作方便的“用戶”系統(tǒng)。這樣即滿足了用戶當(dāng)前生產(chǎn)需要，又使系統(tǒng)得到不斷擴展、補充和提高。(3)工藝規(guī)程生成的多種模式:在系統(tǒng)中同時建立有標(biāo)準(zhǔn)工藝庫，模板工藝庫和工藝規(guī)則庫，其中工藝規(guī)則庫不僅為模板工藝的決策編輯提供“規(guī)則”，而且為標(biāo)準(zhǔn)工藝的修訂提供“規(guī)則”。當(dāng)用戶提供的零件設(shè)計資料為傳統(tǒng)圖紙資料或者是CAD文檔但工藝信息不清晰規(guī)范，此時我們就可以采用人機交互方式進行零件信息輸入。結(jié)合本課題的研究目標(biāo)，考慮CAPP系統(tǒng)開發(fā)要以先進性和實用性為最基本原則，綜合分析以上幾種開發(fā)模式的特點，本課題擬采用第四種模式進行系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計。此類CAPP是基于文件系統(tǒng)的CAD技術(shù)開發(fā)的，特別是自主CAD平臺軟件，文件格式采用了非標(biāo)準(zhǔn)的自定義格式，信息的交換存在嚴重的問題。作為商品化軟件，大部分商業(yè)軟件公司已放棄了此種開發(fā)模式。 這一類CAPP軟件已經(jīng)注意到CAPP需要以工藝數(shù)據(jù)為對象解決企業(yè)的工藝設(shè)計問題，而不應(yīng)該以卡片（一般的解決途徑是采用CAD技術(shù)，是一個文件系統(tǒng)）為基礎(chǔ)。因此，CAPP系統(tǒng)及其應(yīng)用開發(fā)技術(shù)在經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜、從低級到高級的發(fā)展之后，目前已經(jīng)形成了幾種典型的開發(fā)模式，如下我國CAPP技術(shù)發(fā)展歷程主要有以下四類：1．第一代產(chǎn)品：19821995期間基于智能化和專家系統(tǒng)思想開發(fā)的CAPP系統(tǒng) 此類CAPP系統(tǒng)片面強調(diào)工藝設(shè)計的自動化，但因工藝設(shè)計的特點決定了自動化的CAPP系統(tǒng)存在很大的局限性，無法滿足企業(yè)對通用CAPP系統(tǒng)平臺的需求。(3)能夠采用“所見既所得”的交互式操作方式，更符合先進的可視化設(shè)計風(fēng)格和習(xí)慣一可視性。312 應(yīng)用型CAPP系統(tǒng)的特點如前所述，CAPP系統(tǒng)的實施應(yīng)能提高工藝設(shè)計的質(zhì)量，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，并將工藝設(shè)計人員從大量繁瑣、重復(fù)的勞動中解放出來。(5)工步設(shè)計模塊: 決策并生成工步卡。結(jié)合其研究對象及其特點，CAPP系統(tǒng)的構(gòu)成一般包括以下基本部分(見圖):工藝數(shù)據(jù)庫模塊工藝路線設(shè)計模塊零件信息輸入工序設(shè)計模塊零件信息庫輸出模塊 工步設(shè)計模塊典型工藝文件庫圖31 CAPP系統(tǒng)的構(gòu)成(1) 工藝數(shù)據(jù)庫模塊: 為工藝過程卡的生成提供必要的工藝數(shù)據(jù)和計算結(jié)果。第三章．系統(tǒng)設(shè)計的總體方案本著先進、實用、高效，靈活的基本開發(fā)原則，以典型零件(齒輪類零件)為基本研究處理對象，從研究典型零件的加工工藝特征入手，采用基于數(shù)據(jù)庫的綜合開發(fā)工具模式，運用系列先進技術(shù)的交叉和綜合，深入分析和優(yōu)化CAPP的總體構(gòu)成及其關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，處理好適應(yīng)性與通用性的矛盾，旨在開發(fā)綜合式、模塊化和一定集成功能的實用型CAPP系統(tǒng)。這在零件信息描述和工藝決策兩個關(guān)鍵環(huán)節(jié)上體現(xiàn)的尤為突出。分別建立可操作的工藝模板和相對固定的標(biāo)準(zhǔn)工藝庫，通過對這些模板基于知識規(guī)則的操作，并通過修訂式和創(chuàng)成式工藝決策的有機綜合，實現(xiàn)典型零件工藝的綜合決策。因此，研究典型零件的加工工藝并以典型零件為基本對象設(shè)計CAPP即系統(tǒng)，一方面可以使要研究的工藝決策知識和規(guī)則比較簡化、規(guī)范便于計算機程序的實現(xiàn)。其中最關(guān)鍵的也是最難解決的問題是工藝決策方法及其相關(guān)技術(shù)如零件信息描述的研究。實際上適應(yīng)性和通用性這二者是矛盾的統(tǒng)一體，既相互關(guān)聯(lián)、又相互制約，通過關(guān)鍵技術(shù)的研究和宏觀、微觀開發(fā)策略的實施，可以有效地或在一定程度上解決這個問題，實現(xiàn)系統(tǒng)的適應(yīng)性、通用性兼具，實用性提高的目標(biāo)。而長期以來，CAPP的研究開發(fā)忽視了對工藝準(zhǔn)備活動所涉及的基礎(chǔ)任務(wù)、方法和數(shù)據(jù)的深入研究和探索，缺乏一種對工藝業(yè)務(wù)活動的整體把握，過多的局限于某些局部環(huán)節(jié)，從而造成開發(fā)、實施具體應(yīng)用系統(tǒng)的困難，也使新概念、新技術(shù)、新方法的采用一直缺乏應(yīng)用和理論基礎(chǔ)。所以可以說，目前的實用化CAPP是相對于傳統(tǒng)CAPP技術(shù)的一種螺旋式上升。162 CAPP的發(fā)展方向通過以上的分析，可以看出，目前CAPP技術(shù)的發(fā)展方向存在兩種趨勢：一種趨勢是，在原有CAPP的開發(fā)模式、體系結(jié)構(gòu)框架內(nèi)，結(jié)合現(xiàn)代計算機、信息等相關(guān)技術(shù)的進展，采用新的決策算法、發(fā)展新的功能，并已在并行、智能、分布、面向?qū)ο蟮确矫孢M行著有益的嘗試，這是一種技術(shù)趨勢。這種情況下的工藝設(shè)計過程是動態(tài)的，可以提供反饋功能；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有柔性，對于不同復(fù)雜程度或不同特點的生產(chǎn)環(huán)境可以采用不同形式的設(shè)計系統(tǒng)。此外，遺傳算法、模糊推理技術(shù)也在若干原型系統(tǒng)中得到采用。多年來專家系統(tǒng)技術(shù)不僅在創(chuàng)成式系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，而且在修訂式系統(tǒng)中也得到一定程度的應(yīng)用，比如基于實例的推理技術(shù)就是其一。2) CAPP與車間作業(yè)計劃的并行集成非線性工藝設(shè)計：通過產(chǎn)生被加工零件的多個具有不同優(yōu)先級的可供選擇的工藝方案，為車間調(diào)度提供一定程度的柔性；閉環(huán)工藝設(shè)計：通過接收車間資源信息的動態(tài)反饋，產(chǎn)生實時優(yōu)化的工藝方案； 分布式工藝設(shè)計：通過劃分階段，如預(yù)設(shè)計階段、詳細設(shè)計階段等，在不同的階段分別實現(xiàn)CAPP與車間作業(yè)計劃之間交互、協(xié)調(diào)、合作的工作方式，兩者之間并行集成。綜上所述，適應(yīng)于目前企業(yè)生產(chǎn)情況的CAPP系統(tǒng)應(yīng)具備如下特點：從設(shè)計、管理、集成等多方面解決企業(yè)的工藝設(shè)計問題；從工藝設(shè)計平臺（數(shù)據(jù)平臺）解決工藝設(shè)計問題，而不是圍繞工藝卡片（圖形平臺）；采用所見所得的交互式操作方式，符合Windows的使用風(fēng)格和習(xí)慣；能夠智能化地利用企業(yè)制造資源，解決工藝數(shù)據(jù)的利用和管理；采用開放的體系結(jié)構(gòu)，方便用戶進行二次開發(fā)；基于數(shù)據(jù)庫，能與其它系統(tǒng)集成，共享產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫和權(quán)限數(shù)據(jù)庫。誤區(qū)之四：要求各部門間數(shù)據(jù)的管理、傳輸、任務(wù)的分配等本應(yīng)由PDM完成的工作由CAPP系統(tǒng)完成。誤區(qū)之三：認為CAPP只是解決工藝卡片的填寫和生成，而不注重工藝數(shù)據(jù)的生成和管理。誤區(qū)之二：認為CAPP基于零件即可，而不必基于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。首先，工藝設(shè)計是一個典型的復(fù)雜問題，所涉及的因素是大量的，而且是錯綜復(fù)雜的，它涉及到零件信息、制造資源、工藝專家知識等眾多信息（數(shù)據(jù)）的組織和管理，它不僅涉及到單純的數(shù)值運算，也要處理圖象、字符、表格等復(fù)雜的數(shù)據(jù)，因此，CAPP系統(tǒng)的核心和難點都是數(shù)據(jù)的處理。此種設(shè)計方式也是利用計算機進行輔助工藝設(shè)計，因此，也可稱做CAPP，但此類CAPP所生成的工藝規(guī)程是以文本文件的形式存在的，工藝部門只生成文本文件，企業(yè)無法對工藝數(shù)據(jù)進行有效地管理。企業(yè)應(yīng)用CAPP系統(tǒng)最具代表性的情況有如下幾種：1. 大部分企業(yè)的工藝設(shè)計仍然采用手工設(shè)計的方式，CAPP的應(yīng)用仍是空白。此類CAPP系統(tǒng)的工藝數(shù)據(jù)是分散在各個工藝卡片當(dāng)中的，很難做到對工藝數(shù)據(jù)的集中管理。15 目前國內(nèi)企業(yè)應(yīng)用CAPP技術(shù)的現(xiàn)狀目前，國內(nèi)商品化的CAPP系統(tǒng)可分為以下幾種：1．使用Word、Excel、AutoCAD或再開發(fā)的CAPP系統(tǒng)。此類系統(tǒng)的出現(xiàn)，有些是由于研究開發(fā)者在多年的實踐中深深感受到上述問題的嚴重性和企業(yè)現(xiàn)代化需求的迫切性，才下決心在一定的時期重點開發(fā)以交互式為主的工程化、商品化軟件，同時也繼續(xù)將其在創(chuàng)成式和智能化方向上取得的成果與交互式軟件平臺相結(jié)合（如CAPPFramework系統(tǒng)）。這種缺乏從整個產(chǎn)品的角度研究CAPP的應(yīng)用和集成問題，而且忽視工藝管理功能的研究與開發(fā)，難以適用于企業(yè)中的大多數(shù)零件，更難以滿足先進制造系統(tǒng)對CAPP的應(yīng)用和發(fā)展需求，甚至在計算機應(yīng)用比較廣泛一些的企業(yè)中也會失去應(yīng)有的重要價值。開發(fā)出的系統(tǒng)功能和應(yīng)用范圍有限(局限性大)，缺乏適應(yīng)生產(chǎn)環(huán)境變化的靈活性和適用性。表現(xiàn)在：開發(fā)多，應(yīng)用少；開發(fā)投入多，應(yīng)用維護幾乎無投入；原型系統(tǒng)多，得到實際生產(chǎn)應(yīng)用的系統(tǒng)很少；商品系統(tǒng)較少，而且功能不足；同CAD、CAM、MIS、PDM等相關(guān)計算機輔助技術(shù)相比，差距相當(dāng)大。13 CAPP技術(shù)研究存在的問題131 CAPP技術(shù)當(dāng)前存在的問題迄今為止，國內(nèi)外在CAPP技術(shù)的研究與系統(tǒng)的開發(fā)上已投入大量的資金與力量，已開發(fā)出為數(shù)眾多的CAPP系統(tǒng)。在系統(tǒng)功能上，從獨立的計算機輔助技術(shù)孤島，到滿足集成系統(tǒng)環(huán)境需求的集成化系統(tǒng)；經(jīng)過二十多年的歷程，國內(nèi)外對CAPP技術(shù)已進行了大量的探討與研究，無論在研究的深度上和廣度上都不斷取得進展。 國內(nèi)最早開發(fā)的 CAPP系統(tǒng)是同濟大學(xué)的修訂式TOJICAP系統(tǒng)和西北工業(yè)大學(xué)的創(chuàng)成式CAOS系統(tǒng)，其完成的時間都在80年代初。近年來，隨著計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)、并行工程(CE)、智能制造系統(tǒng)(IMS)、虛擬制造系統(tǒng)(VMS)、敏捷制造(AM)等先進制造系統(tǒng)的發(fā)展，無論從廣度上還是從深度上，都對CAPP的發(fā)展提出了更新更高的要求。勞動與39。工藝過程設(shè)計是連接產(chǎn)品設(shè)計與制造的橋梁，是整個制造系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，對產(chǎn)品質(zhì)量和制造成本具有極為重要的影響。目前，計算機技術(shù)的應(yīng)用已深入到工廠企業(yè)的各個領(lǐng)域，在進行工藝設(shè)計時，如應(yīng)用計算機進行工藝的設(shè)計，必然大大提高工藝部門的工作效率、工作質(zhì)量，提高信息處理能力和企業(yè)各部門間信息的交流能力。這些工作的工作量很大，需要花費很長時間。因此，傳統(tǒng)的工藝設(shè)計要求工藝人員具有豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗。在美國，工藝設(shè)計人員一般年齡在40歲以上，并有豐富的生產(chǎn)車間工作經(jīng)驗；在英國，工藝工程師平均年齡為55歲。CAPP是連接CAD和CAM,實現(xiàn)CAD/CAM真正集成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)的重要技術(shù)基礎(chǔ)之一。AbstractThe CAPP(Computer Aided Process Planning ) design is a product processing method and manufacture process designing according to the given messages for products design. Usually, we think the functions of CAPP includes the semifinished materials design, processing methods choice, working procedure design, craft route formulation and manhour of fixed quantity putation, etc. Among them, work procedure design includes the attire clamp choice or design, processing remainder assignment, cutting remainder choice, the choice of machines, cutting tools and clamps, necessary working procedure chart production, etc. Technological design is one of the most important works in manufacture enterprise technology departm