0 概述

　　工藝過程設計是連接產品設計與制造的橋梁，是整個制造系統的重要環節，對產品質量和制造成本影響很大。應用計算機輔助工藝規程設計(CAPP：Computer Aided process planning)技術，可以使工藝人員從繁瑣重復的事務性工作中解脫出來，迅速編制出完整而詳盡的工藝規程，縮短生產準備周期，提高產品質量。

　　盡管CAPP技術經過多年的研究與應用，但由于工藝設計的極度復雜性，許多問題實際上還沒有得到真正解決。例如，目前在CAPP系統的智能性、實用性、通用性、集成性和柔性等方面明顯存在不足之處。此外，隨著先進制造技術的發展，無論從廣度上還是深度上，都對CAPP的發展提出了更新更高的要求。

　　針對上述問題，以及為了滿足關中地區制造企業對工藝設計的需求和滿足區域計算機集成制造系統(CIMS：Computer Integrated Manufacturing System)對CAPP系統的要求，本文提出了網絡化的CAPP系統。

　　網絡化的CAPP系統要滿足以下要求：

　　(1)具有開放的體系結構，支持軟件的自由擴展。

　　(2)利用組件技術封裝可重用的組件和連接件，實現工藝設計系統的快速重構。

　　(3)通過可重構技術的支持，可以實現CAPP軟件的多種方式的ASP(Application Service Provider：應用服務提供商)服務。

　　(4)利用成熟的面向對象分析與設計理論和技術，建立面向對象的、適用于快速協同工藝設計的集成系統軟件信息模型。

　　(5)具有統一的數據交換和共享接口，實現基于網絡的CAD/CAPP/CAM集成。

　　1 系統功能描述

　　網絡化的CAPP系統必須能夠支持數字化企業新型的工作模式，支持企業的網絡化、分布式、虛擬化的組織模式，使企業快速響應市場。因此，網絡化的CAPP系統是一個基于知識的綜合性網絡化協同工藝規劃系統，應具備以下功能：基于知識的綜合智能化工藝設計、工藝知識管理、工藝信息管理和基于組件的可重構工具集。

　　系統功能樹如圖l所示。

　　圖1 網絡化的CAPP系統功能樹

　　1.1 基于知識的綜合智能化工藝設計

　　基于知識的綜合智能化工藝設計面向復雜多變、分布異構的應用環境，進行多種類型工藝(如機加工藝、裝配工藝、鈑金工藝、焊接工藝、鍛造工藝、鑄造工藝、熱處理工藝等)的設計。綜合是指綜合運用交互式、檢索修訂式和創成式等進行工藝設計，取各方式之長;智能體現在工藝設計的全部或部分工作可由計算機自動完成。

　　1.2工藝知識管理

　　工藝知識管理是在對工藝知識的有效獲取、工藝知識的有效表示與有機組織的基礎上，提供工藝知識的錄入、檢索、共享、使用、一致性維護和安全性控制等管理功能，促進工藝知識的轉化與再利用，創造一個能讓工藝人員及其他技術人員迅速有效地掌握、學習工藝知識的環境。

　　1.3工藝信息管理

　　工藝信息管理的目標是實現工藝數據和各種工藝文件的有效管理，為工藝設計系統與相關系統的有機集成提供統一有效的產品工藝數據管理工具，以保證工藝數據的唯一性、實時性、有效性和安全性。

　　1.4組件管理器

　　實現通用組件、專用組件的定義及其管理，并通過調整組件的定制建立適用于特定的制造環境的CAPP系統，實現具體的應用和解決方案的重構。從而實現根據客戶的具體制造環境和不同需求，迅速重組出一個新的CAPP系統。

　　2 系統結構體系研究

　　網絡化的CAPP系統的體系結構如圖2所示。

　　圖2 網絡化的CAPP系統的體系結構

　　3 關鍵技術實現方案

　　針對當前CAPP系統所存在的問題，如CAPP系統在智能性、實用性、通用性、集成性和柔性等方面的不足之處，以及為了實現區域CIMS環境下的網絡化CAPP系統的目標，必須對以下關鍵技術進行研究。

　　(1)工藝知識獲取與管理技術。

　　研究內容包括工藝知識的系統化、規范化工具;工藝知識獲取工具;面向用戶的工藝信息建模;分布式工藝知識管理平臺構建等。

　　(2)基于知識的綜合智能化工藝設計。

　　研究內容包括基于知識的綜合智能化工藝設計技術與實現手段、多工藝方案的生成、制造資源約束下的工藝優選與優化等。

　　(3)網絡化協同工藝設計。

　　研究面向區域CIMS的基于網絡的工藝設計，包括產品總體工藝方案的協同制訂方式、基于知識的工藝設計和基于動態/可變制造資源配置的工藝設計等技術。

　　(4)產品工藝數據管理與集成技術。

　　研究內容包括產品設計BOM向產品制造BOM的轉換機制、工藝數據集成管理的唯一數據源方法、工藝信息的統計匯總工具、基于Web的工藝信息發布工具等。

　　(5)基于XML的制造數據集成技術。

　　研究內容包括制定基于XML的產品制造數據描述語言、產品制造數據的提取與封裝成基于XML的產品制造數據描述語言的工具、系統讀取基于XML的產品制造數據描述語言的接口工具等。

　　(6)基于組件的CAPP可重構技術。

　　研究內容包括開放式CAPP系統框架結構體系，利用UML對CAPP系統建模、分析和設計，以數據為中心組織與定義業務對象，CAPP系統的功能組件定義和開發。

　　根據網絡化的CAPP系統與PDM系統的關系分析，采用如下方案進行研究：

　　圖3 網絡化的CAPP系統與PDM系統的關系

　　(1)廣泛采用國內外先進的成熟技術和標準，建立開放的系統體系結構。結合CORBA/DCOM等組件支撐技術以及Agent技術，定義、組織、建立約束最小的可重用組件和連接件，為實現工藝設計系統的快速重構奠定基礎。

　　(2)系統分析已有的CAPP軟件和工藝信息管理軟件的體系結構，利用成熟的面向對象分析與設計理論和技術，建立面向對象的、適用于快速協同工藝設計的集成系統軟件體系結構模型。在現有制造工藝信息系統研究和集成開發技術與經驗的基礎上，采用PDM技術和CSCW技術，實現協同工藝設計、工藝數據管理與共享、工藝設計過程管理。

　　(3)在開放式制造系統環境中，工藝設計系統與其他系統之間的數據集成與共享是快速協同設計制造的關鍵內容。采用XML建立統一數據交換接口，能夠實現基于網絡的CAD/CAPP/CAM集成。

　　(4)在支持ASP服務方面，以區域CIMS的ASP服務平臺為基礎，以金葉西工大軟件股份有限公司具有自主版權的CAPPFramework軟件為主，進行ASP封裝，并通過可重構技術的支持，實現CAPP軟件的多種方式的ASP服務。

　　4 結束語

　　目前網絡化CAPP結構體系研究工作已經取得了很大的進展，在支持ASP服務方面，已經建立了面向機械制造企業的ASP應用服務平臺系統，并且已經通過了測試。隨著計算機技術的飛速發展，以及研究工作人員的不斷深入，相信網絡化CAPP系統將會更加完善，必將促進企業信息化的發展，特別的將會給中小企業帶來更大的利益。