浅析计算机辅助工艺设计
摘要：计算机辅助工艺设计(CAPP)是提高设计效率和工业生产率的理想工具，是联系CAD与('AM的纽带，也是实现计算机集成制造的关键因素之一。应用CAPP技术，可以使工艺人员从繁琐重复的事务中解放出来，迅速编制出完整而详尽的工艺文件，缩短生产准备周期，提高产品制造质量，进而缩短整个产品的生命周期。其全面系统的介绍了计算机辅助系统CAPP的发展历程、工作原理、CAPP系统的分类及其在研究开发中存在的问题与分析 ，在详细分析当前CAPP在焊接领域的应用现状的基础上，提出CAPP向集成化、智能化、网络化、通用化发展的趋势。
关键词: CAPP;发展;原理;分类;应用;趋势 中图分类号: TH1162 文献标志码：A
Simple analysis of aided process planning technology
Abstract：Abstract Computer-aided process programming (CAPP)is an ideal tool to reduce design time and to increase pro-ductivity. It is the link between CAD and CAM,and is an essential key for achieving CIM (Computer Integrated Manu-facture).Application of CAPP technology,can make the process of staff liberated from thetedious repetitive affairs，improving the quality of products,and shorten the product life cycle.It systematically introduced the development process 、working principle of CAPP and the problems and analysis existing in the research development, as well as theclassification of its system. Having analyzed the present application in welding it put forward the development trend of CAPP forits integratization, intelligentization and networkization.
Key words：CAPP; development ; principle; classification; analysis; development trends
前言
实现工业生产和管理计算机化，目前已经成为国内外工厂企业的重要任务和目标，成为提高工业生产率及产品质量，降低产品制造成本的巨大推动力，同时也成为决定企业能否在日益激烈的竞争中立于不败之地的关键因素之一。在工业生产中，新产品的开发和投产分为三个阶段:产品设计、产品工艺规划和产品制造。目前，这三个阶段都在不同程度上实现计算机化，相应地产生了计算机辅助设计(CAD、计算机辅助工艺设计(CAPP)和计算机辅助制造(CAM）[1]。在计算机集成制造(CIM)环境中，计算机辅助工艺设计是CAD和CAM之间 必不可少的联接[2]。在机械制造行业中，随着产品的不断更新换代，便有大量的工艺过程编制工作。传统的工艺过程编制是一种纯粹的手工劳动，不仅劳动量大、工作繁琐，而且编程 质量完全取决于技术人员的经验和知识水平，不同的人对同一零件所编制的工艺过程往往会大不相同，从而形成生产工艺的多样化，将给组织生产造成许多不便和生产费用的浪费。况且一个工艺师要经过长期的生产实践，才能具备加工设备、刀具、夹具、技术测量等方面的广泛知识，从而编制符合生产实际条件的工艺过程文件。
计算机辅助工艺过程编制(CAPP)系统的应用，不仅可以提高工艺规程的生成速度，短 生产准备周期，使广大工艺人员从繁琐和重复的劳动中解放出来，而且可以降低编制人员技 能水平，即经验较少的工艺人员也可借助于CAPP系统设计出高质量的工艺规程，促进了工 艺过程的规范化和标准化[3]。为此，自20世纪60年代以来，很多国家争相进行了CAPP的研究，开发了许多实用的系统，取得了诸多理论成果。
1 国内外 CAPP 研究综述与分析
CAPP 系统的研究和发展经历了较为漫长曲折的过程。自从 1965 年 Niebel 首次提出CAPP 思想，迄今 30 多年，CAPP 领域的研究得到了极大的发展，期间经历了检索式、派生式、创成式、混合式、专家系统、开发工具等不同的发展阶段，并涌现了一大批 CAPP 原型系统和商品化的 CAPP 系统。
早期的 CAPP 系统为检索式（Retrieval）系统。它事先将设计好的零件加工工艺规程存储在计算机中，在编制零件工艺规程时，根据零件图号或名称等检索出存有的工艺规程，获得工艺设计内容。这类 CAPP 系统自动决策能力差，但最易建立，简单实用，对于现行工艺规程比较稳定的企业比较实用。检索式 CAPP 系统主要用于已经标准化的工艺过程设计。
随着成组技术（GT）的推广应用，变异式或派生式 CAPP（Variant CAPP）系统得到了开发和应用。派生式 CAPP 系统以成组技术为基础，按零件结构和工艺的相似性，将零件划分为零件族，并给每一族的零件制定优化的加工方案和典型工艺过程。挪威早期推出的AUTOPROS系统， 美国麦克唐纳. 道格拉斯自动化公司与 CAM-I 开发的CAPP-CAM-I 系统，英国曼彻斯特大学开发的 AutoCAP 系统等都是典型的派生式 CAPP 系统。派生式 CAPP 系统实质上是根据零件编码检索出标准工艺，并在此基础上进行编辑修改，系统构建容易，有利于实现工艺设计的标准化和规格化，而且有较为成熟的理论基础（如成组技术等） ，故开发、 维护方便。 变异设计的思想与实际手工工艺设计的思路比较接近， 故此类系统比较实用，发展较快，取得了一定的经济效益。
70 年代中后期， 美国普渡大学的 Wysk 博士在其博士论文中首次提出了基于工艺决策逻辑与算法的创成式 CAPP（Generative CAPP）的概念，并开发出第一个创成式 CAPP 系统原型—APPAS（Automated Process Planning And Selection）系统，CAPP 的研究进入了一个新的阶段。创成式 CAPP 系统能根据输入的零件信息，通过逻辑推理、公式和算法等，作出工艺决策而自动地生成零件的工艺规程。 创成式 CAPP 系统是较为理想的系统模型， 但由于制造过程的离散性、产品的多样性、复杂性、制造环境的差异性、系统状态的模糊性、工艺设计本身的经验性等因素， 使得工艺过程的设计成为相当复杂的决策过程， 实现有一定适应面的、 工艺完全自动生成的创成式 CAPP 系统具有相当的难度， 已有的系统多是针对特定的零件类型（以回转体为主） 、特定的制造环境的专用系统。
鉴于创成式 CAPP 系统设计开发中的困难，随后研究人员提出了混合式 CAPP（Hybrid CAPP）系统，它融合了派生式和创成式两类 CAPP 系统的特点。混合式 CAPP 系统常采用派生的方法首先生成零件的典型加工顺序， 然后再根据零件信息， 采用逻辑推理决策的方法生成零件的工序内容， 最后再人机交互式地编辑修改工艺规程。 目前混合式的 CAPP 系统应用较为广泛。
进入 80 年代，研究人员探讨将人工智能（AI）技术、专家系统技术应用于 CAPP 系统中，促进了以知识基（knowledge-based）和智能化为特征的 CAPP 专家系统的研制。专家系统 CAPP 与创成式 CAPP 系统主要区别在于工艺设计过程的决策方式不同：创成式 CAPP是基于“逻辑算法+决策表”进行决策，专家系统 CAPP 则以“逻辑推理+知识”为核心，更强调工艺设计系统中工艺知识的表达、处理机制以及决策过程的自动化。1981 年法国的Descotte 等人开发的 GARI 系统是第一个利用人工智能技术开发的 CAPP 系统原型，该系统采用产生式规则来存储加工知识并可完成加工方法选择和工序排序工作。 目前已有数百
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