【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 調(diào)發(fā) 展。從適用的范圍講在統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化工藝基礎(chǔ)上開發(fā)出適合一般企業(yè)工藝規(guī)程的 CAPP 系統(tǒng) ,包括二次開發(fā)的 CAPP 系統(tǒng)。從方式上講可以采 用部分人機(jī)協(xié)同工作、完全可視化。從工具化的思想出發(fā)開發(fā)零件信息描述工具、工藝決策工具、工藝文檔輸出工具、知識(shí)和數(shù)據(jù)的輸入工具、用戶界面構(gòu)造工具等 [5]。 M E S C A M E R PC A P PC A Q C A D C A F D設(shè) 備狀 況工 藝 規(guī) 程設(shè) 備 需 要工 裝 需 求質(zhì) 量需 求可 檢驗(yàn) 性評(píng) 價(jià)產(chǎn) 品工 藝反 饋產(chǎn) 品設(shè) 計(jì)信 息工 藝修 改信 息設(shè) 備 工 裝工 藝 參 數(shù)刀 位 文 件數(shù) 控 指 令工 藝 規(guī) 程設(shè) 備 需 求工 裝 需 求工 時(shí) 定 額生 產(chǎn)計(jì) 劃工 裝設(shè) 計(jì)需 求工 藝規(guī) 程上海理工大學(xué) 本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 以 PDM 為中心的集成框架 隨著產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理 (Product Data Management, PDM)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的深入，在PDM 平臺(tái)上開發(fā)面向整個(gè)產(chǎn)品的 CAPP，實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)和工藝信息管理一體化已成為一種趨勢(shì)。 以 PDM 的工程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為基礎(chǔ)，將 CAD、 CAPP、 CAM、 ERP 和 MES等應(yīng)用系統(tǒng)通過統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)集成起來，各應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)果均提交給 PDM 進(jìn)行統(tǒng)一管理 [6]。 PDM 可成為 CAPP 的入口， CAPP 的設(shè)計(jì)結(jié)果又可由 PDM進(jìn)行統(tǒng)一管理。實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)與管理、驗(yàn)證和與 ERP、 MES 之間的功能集成。系統(tǒng)之間不再進(jìn)行數(shù)據(jù)的直接傳送（即串行傳送）， 而是通過網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫與 PDM 進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享（即并行傳送）。 PDM 的數(shù)據(jù)倉庫中存儲(chǔ)與產(chǎn)品定義相關(guān)的各類信息，包括制造資源信息、工 藝知識(shí)、工藝數(shù)據(jù)和文檔等可以保證工藝知識(shí)、數(shù)據(jù)的一致性和完整性。實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造與生產(chǎn)管理的數(shù)據(jù)集成。 與制造執(zhí)行系統(tǒng) MES 的集成 制造執(zhí)行系統(tǒng) （ Manufacturing Execution System， MES） ， 是面向車間的生產(chǎn)過程管理與實(shí)時(shí)信息系統(tǒng)，填補(bǔ)了車間計(jì)劃管理與底層控制的“鴻溝”是車間信息化的核心 [7]。過去 CAPP 與 MES 是相互獨(dú)立完成的，車間生產(chǎn)時(shí)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)工藝計(jì)劃和車間作業(yè)存在沖突，使得這些工藝不得不進(jìn)行修改，從而造成了制造信息鏈和制造過程的中斷， 其最根本的原因就是缺少 CAPP 與 MES 之間信息與功能的集成。國內(nèi)學(xué)者針對(duì) CAPP 和 MES的集成問題進(jìn)行了大量的研究。張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帶來的問題求解的復(fù)雜性， 而且允許不同時(shí)間范圍的規(guī)劃與控制決策在不同功能層次上做出， 因此能更好地實(shí)現(xiàn) CAPP 與 MES 的分布式集成。王忠賓等基于并行工程理念，采用多代理技術(shù)，提出了一種智能 CAPP 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，基于 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)制造資源的動(dòng)態(tài)決策，提高了工藝計(jì)劃的可執(zhí)行性。這些研究對(duì)于解決 CAPP 和 MES的集成提供了有益的思路。 網(wǎng)絡(luò)協(xié)同化 面對(duì) 網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)時(shí)代制造環(huán)境的變化， 傳統(tǒng)的制造模式已不能與之相適應(yīng)，需要建立一種充分利用現(xiàn)有社會(huì)資源、快速響應(yīng)市場(chǎng)需求的網(wǎng)絡(luò)制造模式。實(shí)施網(wǎng)絡(luò)制造要有新的工藝設(shè)計(jì)理論及其應(yīng)用系統(tǒng)的支持，新的制造模式給 CAPP 系統(tǒng)提出了新的要求，因此，研究和開發(fā)適用于網(wǎng)絡(luò)制造環(huán)境下的 CAPP 系統(tǒng)是 CAPP 的重要發(fā)展方向之一。支持網(wǎng)絡(luò)化制造的協(xié)同工藝設(shè)計(jì)是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下企業(yè)和團(tuán)隊(duì)以并行協(xié)同的方式來進(jìn)行產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)，并對(duì)工藝設(shè)計(jì)過程交互數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的復(fù)雜活動(dòng)過程， 需要建立一個(gè)具有群體性、交互性、分布性和協(xié)作性的人機(jī)交互工作環(huán)境。在網(wǎng) 絡(luò)化協(xié)同工藝設(shè)計(jì)中應(yīng)解決三個(gè)關(guān)鍵問題：工藝設(shè)計(jì)任務(wù)的分解策略、協(xié)同工藝設(shè)計(jì)過程管理及制造資源的共享。 計(jì)算機(jī)輔助工藝庫建立 4 行業(yè)化 只有面向行業(yè)， CAPP 在企業(yè)才有生命力；只有解決了行業(yè)共性向題， CAPP 才能真正為企業(yè)帶來增值。要解決 CAPP 的行業(yè)化問題，則必須將 CAPP 平臺(tái)的通用性與行業(yè)工藝的特殊性結(jié)合起來，總結(jié)不同行業(yè)工藝設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，提取行業(yè)工藝知識(shí)，解決行業(yè)共性問題。盡管不同企業(yè) CAPP 應(yīng)用需求差別較大，但同一行業(yè)內(nèi)的產(chǎn)品工藝及設(shè)計(jì)管理模式具有較大的相似性，因此，有必要建立面向行業(yè)的 CAPP 應(yīng)用參考模型，具體 包括：工藝信息模、功能模型、資源模型、組織模型、過程模型等，并以此為基礎(chǔ)，提供面向行業(yè)的 CAPP 工藝解決方案。要做到向企業(yè)提供通用的 CAPP 應(yīng)用系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、基本工作流程和標(biāo)準(zhǔn)的用戶界面?？蓾M足各種不同產(chǎn)品類型和生產(chǎn)規(guī)模的企業(yè)、企業(yè)的不同部門 （ 如機(jī)加、裝配、飯金、焊接等所有工藝部門）對(duì)計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)和管理的基本需要，支持企業(yè)多層次、分階段的 CAPP 應(yīng)用及實(shí)現(xiàn)全部產(chǎn)品零部件的 CAPP。 研究目的與意義 傳統(tǒng)工藝設(shè)計(jì) CAPP 之前，工藝設(shè)計(jì)一般是根據(jù)工藝人員多年從事生產(chǎn)活動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)， 以手工的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。經(jīng)驗(yàn)是一種寶貴的知識(shí)財(cái)富，但經(jīng)驗(yàn)需要較長(zhǎng)時(shí)間的積累，而且由于每個(gè)工藝人員的經(jīng)驗(yàn)有限，習(xí)慣不同，對(duì)于同樣的零件由不同的工藝人員設(shè)計(jì)，會(huì)得出多種不同的工藝方案。并且，依靠個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)，用手工方式設(shè)計(jì)的工藝規(guī)程不可能反映出最先進(jìn)的加工方法和實(shí)現(xiàn)工藝規(guī)程的標(biāo)準(zhǔn)化、最優(yōu)化。 當(dāng)前的工藝設(shè)計(jì)過程存在著大量的勞動(dòng)浪費(fèi)。當(dāng)工廠上線一個(gè)產(chǎn)品時(shí)，針對(duì)產(chǎn)品所屬每個(gè)零件都要設(shè)計(jì)一個(gè)工藝規(guī)程，當(dāng)產(chǎn)品更新?lián)Q代時(shí)或者上線相似產(chǎn)品時(shí)，由于原有的零件的工藝規(guī)程要么不再使用，要么無從查找，工藝人員不能充分利用過去設(shè)計(jì)的工藝 規(guī)程，必須按照產(chǎn)品結(jié)構(gòu)對(duì)零件工藝重新設(shè)計(jì) [8]。 根據(jù)成組技術(shù)原理，各種機(jī)械產(chǎn)品的零件都在一定程度上具有相似性，因而它們的工藝規(guī)程都具有一定的相似性，所以并不是一個(gè)零件必須對(duì)應(yīng)有一個(gè)工藝規(guī)程。曾有人對(duì)某機(jī)床廠的工藝信息做過研究，發(fā)現(xiàn)用 377 個(gè)工藝規(guī)程能夠制造 425 種齒輪零件，應(yīng)用成組技術(shù)對(duì)齒輪和工藝規(guī)程進(jìn)行仔細(xì)分析后，發(fā)現(xiàn)可以只用 71 種標(biāo)準(zhǔn)（典型）工藝規(guī)程就可以生產(chǎn)出 425 種齒輪 [9]。統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，雖然投入生產(chǎn)的不同零件數(shù)不斷增加，但很多零件相似，真正不同工藝規(guī)程的增長(zhǎng)率在下降，曲線逐漸趨于水 平，如 圖 12 所示。從例子可知，生產(chǎn)的零件品種數(shù)與工藝規(guī)程數(shù)并不是簡(jiǎn)單線性關(guān)系。 上海理工大學(xué) 本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 圖 12 零件品種數(shù)與工藝規(guī)程數(shù)的關(guān)系圖 傳統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)過程不僅本身是一種資源浪費(fèi)，并直接影響產(chǎn)品的更新?lián)Q代、生產(chǎn)成本核算和企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，因此依賴于工藝人員生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的傳統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)已經(jīng)無法跟上現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)節(jié)奏。 企業(yè)信息化現(xiàn)狀 各種計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在企業(yè)的應(yīng)用著實(shí)使企業(yè)在很多方面的工作效率得到了顯著地提高。但隨著企業(yè)業(yè)務(wù)的不斷拓展，原有的應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn) 滿足不了企業(yè)需求，原來的操作流程和方法也暴露出了很多問題。產(chǎn)生這些問題的原因很多，如管理人員不夠重視、人員素質(zhì)不夠高、實(shí)施不到位、設(shè)計(jì)不合理、系統(tǒng)需求不明確、基礎(chǔ)設(shè)施落后或者制度不健全等。以上這些問題既嚴(yán)重影響了信息系統(tǒng)效能的發(fā)揮，也制約了企業(yè)進(jìn)一步的發(fā)展。歸納一下，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： (1) 各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)相互較為獨(dú)立，每個(gè)系統(tǒng)都有相應(yīng)的使用對(duì)象和服務(wù)范圍，缺乏各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的有效集成，無法跨部門、跨業(yè)務(wù)提供有效的數(shù)據(jù)支持 [10]。 (2) 盡管部分業(yè)務(wù)部門建立了自己的統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)，但是這些分析型系統(tǒng)與 相應(yīng)生產(chǎn)型系統(tǒng)耦合性較強(qiáng)，受到生產(chǎn)型系統(tǒng)影響較大，缺乏對(duì)全業(yè)務(wù)分析的支持。 (3) 各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)質(zhì)量較低。不同的人員由不同的接口輸入的數(shù)據(jù)，雖說都是按照企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范來執(zhí)行，但是難免會(huì)產(chǎn)生不一致的現(xiàn)象，并且產(chǎn)生大量的垃圾數(shù)據(jù)，這樣數(shù)據(jù)在各部門之間流通時(shí)，就需要專門的人員去協(xié)助其他部門去來解釋數(shù)據(jù)，從而達(dá)到各部門的協(xié)作，其實(shí)這部分協(xié)作完全可以通過數(shù)據(jù)的統(tǒng)一接口輸入來規(guī)避，使所有的部門使用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)達(dá)到最大程度的一致。 (4) 相同業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存在多個(gè)版本。例如，同一個(gè)產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)部門往往以設(shè)計(jì)圖紙上的名稱 ，并標(biāo)以準(zhǔn)確的圖號(hào)，但是由于銷售人員不習(xí)慣設(shè)計(jì)部門的表示方式，同時(shí)為了與客戶的溝通方便，而使用更加通俗更加簡(jiǎn)化的命名，這樣保存到銷售系統(tǒng)里面之后零件品種數(shù) 工藝規(guī)程數(shù) 實(shí)際工藝規(guī)程數(shù) 計(jì)算機(jī)輔助工藝庫建立 6 就會(huì)出現(xiàn)同一個(gè)產(chǎn)品信息無法匹配的問題。這種情況的出現(xiàn)，不僅浪費(fèi)了大量的溝通和維護(hù)成本，同時(shí)也給管理帶來不便 [11]。 某企業(yè)為國內(nèi)開發(fā)、生產(chǎn)離心機(jī)產(chǎn)品數(shù)量最多、規(guī)格最全的大型國有高新技術(shù)企業(yè)。隨著企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營規(guī)模的日益壯大以及日益劇烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，企業(yè)急需尋求一條適合當(dāng)前發(fā)展形勢(shì)的道路，信息化就成為了最為合適的選擇。企業(yè)當(dāng)前信息化的現(xiàn)狀是企業(yè)的計(jì)算機(jī)更多時(shí)候只是充當(dāng)一個(gè) 文字處理的工具，絕大多數(shù)業(yè)務(wù)都還是通過人工統(tǒng)計(jì)、上報(bào)、匯總等傳統(tǒng)方式，造成很嚴(yán)重的資源浪費(fèi)和信息反饋的滯后 [12]。 這種情況導(dǎo)致了該企業(yè)面臨如下問題：信息反饋的滯后使得各部門尤其是管理層對(duì)業(yè)務(wù)的把控較難，無法及時(shí)準(zhǔn)確地獲得數(shù)據(jù)，使企業(yè)無法適時(shí)、準(zhǔn)確、合理地做出有效決策；大量的手工數(shù)據(jù)在產(chǎn)生過程中容易出錯(cuò)，從而造成賬面數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)相差甚遠(yuǎn)。 由于該企業(yè)信息化基礎(chǔ)比較薄弱，在信息化的過程采取各個(gè)擊破，最終聯(lián)合為一體的傳統(tǒng)做法，這種做法的好處是實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單，在進(jìn)行的過程中會(huì)遇到較小的阻力，有益于項(xiàng)目的推進(jìn)；其缺 陷也非常明顯，相互之間的信息很難做到很好的溝通，從而導(dǎo)致信息資源的浪費(fèi)。所以就要求我們?cè)谛畔⒒跗谝鶕?jù)企業(yè)的現(xiàn)有水平從全局把握，制定出適用的總體架構(gòu)，然后根據(jù)企業(yè)流程和標(biāo)準(zhǔn)完善各模塊的功能應(yīng)用，最后實(shí)現(xiàn)管理系統(tǒng)的高度集成。 采用 CAPP 的意義和必要性 工藝設(shè)計(jì)是產(chǎn)品車間生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的第一步，也是連接研發(fā)中心產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生產(chǎn)車間生產(chǎn)制造的橋梁。工藝人員確定下來的工藝規(guī)程是進(jìn)行工裝設(shè)計(jì)制造和零件加工的主要指導(dǎo)文件，它對(duì)組織企業(yè)生產(chǎn)、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本、保證產(chǎn)品質(zhì)量、縮短生產(chǎn)周期及改善工人勞 動(dòng)條件等都有著直接的影響，因此是生產(chǎn)中的關(guān)鍵性基礎(chǔ)工作。 由于產(chǎn)品、制造環(huán)境的特殊性，導(dǎo)致 CAPP 很難實(shí)現(xiàn)通用化。在機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域，CAPP 可以說是發(fā)展最晚的一部分。但是通過近幾十年的理論研究和應(yīng)用，足以證明 CAPP 是提高企業(yè)工藝水平、推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步、增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段。 現(xiàn)今的制造業(yè)，需求趨于多樣化，產(chǎn)品更新周期縮短，因而工藝部門的任務(wù)正在成倍增加，而設(shè)計(jì)部門和制造部門的自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)極大的提高了效率，如果工藝設(shè)計(jì)工作仍采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，再加上有經(jīng)驗(yàn)的工藝人員的短缺，工藝設(shè)計(jì)不可避免地會(huì)淪為機(jī)械制造中的致命一環(huán) [13]。為此，必須尋找新的工藝設(shè)計(jì)方法，以代替以手工操作為代表的傳統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)，使得提高工藝設(shè)計(jì)的工作效率，減少設(shè)計(jì)的成本，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期等。 計(jì)算機(jī)技術(shù)在制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用，為工藝設(shè)計(jì)提供了得天獨(dú)厚的技術(shù)手段。 CAPP 不僅能實(shí)現(xiàn)工藝決策過程自動(dòng)化，還能通過建立包含工藝設(shè)計(jì)規(guī)則及方法的決策模型編制最優(yōu)的工藝設(shè)計(jì)方案。與傳統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)相比，采用 CAPP 的意義主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 上海理工大學(xué) 本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 (1) 減輕工藝設(shè)計(jì)工作量，縮短設(shè)計(jì)周期。 計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)可以最大程度地減少重復(fù)勞動(dòng)，而且針對(duì) 設(shè)計(jì)的修改、變更等能做出快速響應(yīng)，避免輸入錯(cuò)誤等不必要的失誤，能夠使工藝人員擺脫大量的繁瑣勞動(dòng)，將主要精力轉(zhuǎn)向新裝備、新技術(shù)、新產(chǎn)品和新工藝的研究與開發(fā)。 (2) 提高工藝設(shè)計(jì)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)工藝資源的再利用 由于 CAPP 采用了技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和優(yōu)化手段，因此可以編制出詳細(xì)、精確的工藝過程，減少了人為因素帶來的影響。 (3) 提高了工藝的標(biāo)準(zhǔn)化水平 由于設(shè)計(jì)過程中采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)源，保證了工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的一致性。工藝標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化有利于推廣先進(jìn)的工藝技術(shù)，從而進(jìn)一步提高產(chǎn)品的質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。 (4) 充 分實(shí)現(xiàn)信息共享和系統(tǒng)集成 信息的共享和集成是現(xiàn)代企業(yè)信息化建設(shè)發(fā)展的必然。要使 CAPP 的零件和工藝信息暢通并且不產(chǎn)生冗余，就必須實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)與產(chǎn)品管理系統(tǒng)的集成 [14]。 充分實(shí)現(xiàn)信息共享和系統(tǒng)集成 ，實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)過程控制和并行工程，有利于實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部和企業(yè)間制造資源的合理分配和利用。 本文組織結(jié)構(gòu) 本文對(duì)企業(yè)需求進(jìn)行了詳細(xì)分析，在集成思想的指導(dǎo)框架下，綜合運(yùn)用各種開發(fā)技術(shù)開發(fā)了本系統(tǒng)。 本文共分為七章，各章內(nèi)容安排如下： 第一章 緒論。本章首先介紹了課題的研究背景，對(duì)計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行了 概括性的描述，分析了傳統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)的弊端，闡述了研究與開發(fā)計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)的目的和意義。最后，對(duì)本文的主要內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行了介紹。 第二章 系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境介紹。本章首先介紹了計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)的工作原理和三種基本系統(tǒng)模式。了解有關(guān) CAPP 有基本的認(rèn)識(shí)。然后對(duì) B/S 和 C/S 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，結(jié)合企業(yè)的實(shí)際條件和需求，設(shè)計(jì)了本系統(tǒng)的 B/S 總體結(jié)構(gòu)。本章還依次介紹了 Tomcat 、 JSP、 SQLServer 和 JDBCODBC 橋的基本知識(shí)。 第三章 計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)。本章介紹 了 計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能 。討論了系統(tǒng)