【文章內(nèi)容簡介】 CAPP的信息集成，即廣泛實現(xiàn)工藝信息的共享； b) 工藝設計的數(shù)據(jù)化是 CAPP信息集成的前提； c) 開放式、分布式網(wǎng)絡和工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是 CAPP信息集成的支撐環(huán)境 。 CAPP集成化應用層次 CAPP的集成與應用應從以零組件為主體對象的局部集成和應用走向以整個產(chǎn)品為對象的全面集成與應用，CAPP的集成化應是一個多層次、分階段的漸進發(fā)展過程，即： a) 基于特征的 CAD/CAPP/CAM集成應用； b) CAD/CAPP/EDM/PDM/MRPII集成應用； c) 產(chǎn)品設計 /工藝設計 /生產(chǎn)計劃調(diào)度全過程集成應用。 基于特征的 CAD/CAPP/CAM集成技術 一個完整的零件特征信息模型可分為三層：零件層、特征層、幾何層。 CAD/CAPP/CAM集成的關鍵是建立完整的零件特征信息模型。 目前，建立一個零件的特征信息模型有三種方法：自動特征識別；特征設計；交互式特征定義。 CAD/CAPP/CAM 集成的原則 9 圖 2 CAPP 信息流向圖 在總體設計的指導下，以工程數(shù)據(jù)庫為核心，以圖形系統(tǒng)和網(wǎng)絡軟件為支撐，用現(xiàn)代化計算機接口的方法，把各個應用軟件連接成為一個有機的整體；使之互相支持，互相調(diào)用，信息共同占有，數(shù)據(jù)共同享用，以發(fā)揮出單項應用軟件所達不到的整體效益，使應用成果能作綜合性的優(yōu)化處理，得出經(jīng)濟上最合理、技術上最先進的最優(yōu)化方案和設計。 系統(tǒng)集成的具體原則 是： a) 各子系統(tǒng)間信息流必須暢通無阻，相互間能達到數(shù)據(jù)共享和交換，并保證安全、可靠。 b) 各子系統(tǒng)必須滿足該工程領域中 CAD/CAPP/CAM 應用的要求，軟件不應重復，信息不應冗余。 c) 應充分利用原有的軟件、硬件及用戶熟悉的操作方式，但又應盡量使用當前的新技術。 d) 各子系統(tǒng)應用軟件集成宜在新一代軟件平臺上進行。 e) 各子系統(tǒng)應用軟件的集成不是現(xiàn)有軟件的簡單堆積，而應是在該行業(yè)、該領域的 CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)的總體設計的指導下，按照系統(tǒng)工程的原則和軟件工程的方法來進行優(yōu)選、改造和集成。 f) 集成系統(tǒng)能覆蓋產(chǎn)品的設計和制造 的主要領域，應有統(tǒng)一的用戶界面和盡可能統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模式，并應獲得用戶的良好反映。 g) 為使各子系統(tǒng)有條不紊地投入運行，必須設計完備的執(zhí)行控制程序，對集成系統(tǒng)進行組織和控制。 h) 應選擇良好的圖形和網(wǎng)絡支撐環(huán)境，盡量選用當前的國際標準。 i) 集成應符合工程化和使用化要求。 CIMS 集成環(huán)境下 CAPP的特點 在 CIMS環(huán)境下， CAPP與 CIMS中其它系系統(tǒng)的信息流向，如圖 2所示。 CAPP接受來自 CAD的產(chǎn)品幾何、結構、材料信息以及精度、粗糙度等工藝信息，作為 CAPP的原始輸入，同時向 CAD反饋產(chǎn)品的結構工 藝性評價： CAPP向 CAM提供零件加工所需的設備、工裝、切削參數(shù)、裝夾參數(shù)以及反映零件切削過程的刀具軌跡文件，并接收 CAM反饋的工藝修改意見； CAPP向工裝 CAD提供工藝規(guī)程文件和工裝設計任務書； CAPP 向 MIS(管理信息系統(tǒng) )提供工藝路線、設備、工裝、工時、材料定額等信息，并接受 MIS 發(fā)出的技術準備計劃、原材料庫存、刀夾量具狀況、設備變更等信息； CAPP向 MAS(制造自動化系統(tǒng) )提供各種工藝規(guī)程文件和夾具、刀具等信息，并接受由 MAS 反饋的刀具使用報告和工藝修改意見； CAPP 向CAQ(質保證系統(tǒng) )提供工序、 設備、工裝等工藝數(shù)據(jù)，以生成質量控制計劃和質量檢測規(guī)程，同時接收 CAQ反饋控制數(shù)據(jù)，用以修改工藝規(guī)程。由此可見， CAPP對于保證 CIMS中信息流的暢通，從而實現(xiàn)真正意義上的集成是至關重要的。 集成向傳統(tǒng)的 CAPP提出了挑戰(zhàn)，它要求 CAPP系境應具有一些新的特點： a) CIMS環(huán)境下的 CAPP應是一個可供集成的系統(tǒng)。 b) CIMS環(huán)境下的 CAPP應是一個閉環(huán)系統(tǒng)。 10 c) CIMS環(huán)境下的 CAPP應具有創(chuàng)成能力，至少是創(chuàng)成和變異共存的系統(tǒng)。 d) CIMS 環(huán)境下的 CAPP 應是一個具有開放性的系統(tǒng)。 5 CAPP智能化 在現(xiàn)代機械制造企業(yè)中，企業(yè)的采購、生產(chǎn)、資源配置、計劃調(diào)度、質量保證部門甚至人力資源部門、財務部門等都緊緊圍繞工藝規(guī)劃這個核心。作為聯(lián)結 CAD 與 CAM 橋梁和紐帶的 CAPP系統(tǒng)不僅是 PDM、 MIS 等系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)來源之一，也是 CIM 系統(tǒng)中產(chǎn)品設計制造和生產(chǎn)經(jīng)營管理實現(xiàn)信息集成的關鍵環(huán)節(jié)。因此，開發(fā)完善的面向產(chǎn)品數(shù)據(jù)的智能化 CAPP系統(tǒng)已成為日益迫切的任務。 CAPP智能化的基礎 建立豐富的工藝知識庫 制造資源知識：有關機床設備、工藝裝備、材料等方面的知識； 制造對象知 識：有關產(chǎn)品、零件、毛坯等方面的知識； 制造工藝知識：有關工藝方法、典型工藝、加工參數(shù)及各類相關的工程 /工藝標準規(guī)范等方面的知識； 決策知識：有關工藝決策方法與過程等方面的知識。 注 知識來源：書本手冊、生產(chǎn)現(xiàn)場、工藝實例、工藝專家等。 智能化 CAPP關鍵技術 — 工藝數(shù)據(jù)和工藝知識 工藝數(shù)據(jù)可以分為靜態(tài)與動態(tài)兩大類。靜態(tài)工藝數(shù)據(jù)是指工藝設計手冊中已經(jīng)標準化和規(guī)范化了的工藝數(shù)據(jù)，另外還有標準工藝規(guī)范。動態(tài)工藝數(shù)據(jù)是指在工藝規(guī)劃過程中所產(chǎn)生的有關信 息，包括中間過程數(shù)據(jù)、零件圖形數(shù)據(jù)、工序圖形數(shù)據(jù)、中間工藝規(guī)程以及 NC代碼等等。 工藝知識分為選擇性規(guī)則與決策性規(guī)則兩大類。選擇性規(guī)則包括：加工方法選擇規(guī)則、基準選擇規(guī)則、設備與工超前享受選擇規(guī)則、切削用量選擇規(guī)則、余量選擇規(guī)則、毛胚選擇規(guī)則等等。決策性規(guī)則包括：加工方法排序規(guī)則、實例或樣件篩選規(guī)則、工藝規(guī)程修正規(guī)劃、工序圖生成規(guī)則、工序尺寸標注規(guī)則等。 工藝數(shù)據(jù)的管理既能夠定義并描述結構化定長數(shù)據(jù)又能夠定義并描述非結構化變長數(shù)據(jù)；由于工藝數(shù)據(jù)常涉及多對多聯(lián)系的數(shù)據(jù)，因此要求能夠定義、描述、并操作復雜數(shù)據(jù) 模型；由于工藝規(guī)劃中動態(tài)數(shù)據(jù)庫模式動態(tài)變化，因此要求能夠支持動態(tài)數(shù)據(jù)模式的操作；網(wǎng)上運計算機集成制造過程中，工藝設計必須與 CAD系統(tǒng)、 CAM系統(tǒng)等之間相互交換數(shù)據(jù)，因此要求能夠具備網(wǎng)絡操作能力，支持分布式環(huán)境下的數(shù)據(jù)操作。 智能化 CAPP系統(tǒng)結構見圖 3： 圖 3智能化 CAPP系統(tǒng)結構圖 11 6 數(shù)據(jù)管理 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理 PDM（ Product Data Management） PDM是 以軟件技術為基礎，以產(chǎn)品為核心，實現(xiàn)對產(chǎn)品相關的數(shù)據(jù)、過程、資源一體化集成管理 技術。 PDM技術是在 CAD技術的發(fā)展與需求的直接促動下而出現(xiàn)的。目前， PDM已經(jīng)漸漸發(fā)展成為一種企業(yè)信息管理的集成平臺，不僅可以管理所有和產(chǎn)品相關的數(shù)據(jù)，而且可以管理所有和產(chǎn)品相關的過程。 PDM系統(tǒng)管理的企業(yè)數(shù)據(jù)主要包括兩大類：文檔和 BOM 數(shù)據(jù)。文檔主要以 CAD 系統(tǒng)產(chǎn)生的電子圖檔為主。而 BOM 作為企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)的數(shù)據(jù)組織核心，貫穿了產(chǎn)品的整個生命周期，設計部門通過 BOM 獲取所有零件的及其相互間的結構信息，生產(chǎn)部門使用 BOM 來決定零件或最終產(chǎn)品的制造方法，管理部門通過 BOM 決定主生產(chǎn)計劃，確定物料凈需求 量等。因此，對于 PDM系統(tǒng)來說，如何保證 BOM信息的正確性是至關重要的。 CAD系統(tǒng)是 BOM的源頭， CAD系統(tǒng)內(nèi)部包含了 BOM所需的基本信息，如產(chǎn)品結構、材料、重量、體積等。因此， PDM系統(tǒng)在管理 CAD系統(tǒng)產(chǎn)生的圖檔的同時，如何實現(xiàn) CAD系統(tǒng)和 PDM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)一致，是一個非常值得研究的問題。 在集成系統(tǒng)中， PDM的主要作用是為工程數(shù)據(jù)管理與工作流程的自動化管理提供統(tǒng)一的支持環(huán)境，并以它為集成框架，支持不同的軟硬件系統(tǒng)的集成和分布數(shù)據(jù)的透明訪問，來滿足不同企業(yè)、不同部門用戶的不同需求。 現(xiàn)代 PDM的特點： a) 通用性。 b) 開放性。 c)可擴展性。 d) 安全性。 PDM集成框架層在該體系結構中處于核心地位，主要作用是： a) 提供與產(chǎn)品相關信息的版本及權限控制； b) 提供與產(chǎn)品相關信息的統(tǒng)一管理； c) 提供對各應用工具的封裝； d) 提供工作流或過程管理。 工程數(shù)據(jù)管理 EDM（ Engineering Data Management） EDM 相比其它數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)有以下特點 [4]： a) 用戶及其權限管理、項目管理及過程管理； b) 屬性管理及文件的關聯(lián)聚集、數(shù)據(jù)集中控制和訪問管理； c) 總控及管理信息查詢、消息收發(fā)管理； d) 產(chǎn) 品配置管理及產(chǎn)品結構瀏覽。 EDM系統(tǒng)是全面服務于總控環(huán)境下，面向 CE的 Client/Server 結構工程管理總控技術的支撐平臺。 面向 EDM總控的 CAPP體系結構 〔 5〕 EDM對產(chǎn)品開發(fā)制造過程中產(chǎn)生的結果數(shù)據(jù)采用集中控制的方法，這不僅形成高一層的總控功能，而且通過總控的共享環(huán)境對下層子系統(tǒng)提供了信息集成支撐。其數(shù)據(jù)的控制見圖 4所示。 這里，本地存貯空間和 EDM 控制下的存儲池間數(shù)據(jù)以文件形式往來移動，使文件受控于 EDM 或從 EDM 解 12 控出來。 圖 4 基于 EDM的數(shù)據(jù)控制流 基于 EDM的 CAPP系統(tǒng)功能組成 通過分析，面向 EDM 總控的 CAPP是實施產(chǎn)品并行設計時對 CAPP系統(tǒng)的技術需求，應具有以下特點： a) 模塊（指 CAPP的子功能）足夠細化。 b) 適應 CE需要的信息饋送機制。 模塊具有強大的以不完全設計信息進行工藝可行性分析和工藝合理性評價的能力。所有這些都使得面向CE的模塊設計復雜化、困難化，然而亦同時使其成為面向 CE的 CAPP系統(tǒng)的關鍵所在。 面向 EDM的 CAPP具有如圖 5所示的結構。從圖 5中可看出： a) 納入 EDM下的 CAPP不再為一個孤立的工藝設計模塊 /系統(tǒng)，而成為產(chǎn)品開發(fā)總體環(huán)境下的一個有機產(chǎn)品 信息 數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)提交審批 版本控制與數(shù)據(jù)反饋 數(shù)據(jù)發(fā)放 CAD CAPP CAM 圖 5 基于 EDM的 CAPP系統(tǒng)功能組成圖 13 組成。 b) 接受 EDM的總控使得 CAPP歸入并行工程的集成環(huán)境。 c) 項目管理機制采用 EDM的管理機制作為其直接面向應用的功能的主要部分。 d) 用戶管理。進行登錄和注銷管理，實現(xiàn)