0 概述

　　工藝過程設計是連接產(chǎn)品設計與制造的橋梁，是整個制造系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，對產(chǎn)品質量和制造成本影響很大。應用計算機輔助工藝規(guī)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(guī)程，縮短生產(chǎn)準備周期，提高產(chǎn)品質量。

　　盡管CAPP技術經(jīng)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(tǒng)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(fā)展，無論從廣度上還是深度上，都對CAPP的發(fā)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(qū)制造企業(yè)對工藝設計的需求和滿足區(qū)域計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS：Computer Integrated Manufacturing System)對CAPP系統(tǒng)的要求，本文提出了網(wǎng)絡化的CAPP系統(tǒng)。

　　網(wǎng)絡化的CAPP系統(tǒng)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(xiàn)工藝設計系統(tǒng)的快速重構。

　　(3)通過可重構技術的支持，可以實現(xiàn)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(xié)同工藝設計的集成系統(tǒng)軟件信息模型。

　　(5)具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換和共享接口，實現(xiàn)基于網(wǎng)絡的CAD/CAPP/CAM集成。

　　1 系統(tǒng)功能描述

　　網(wǎng)絡化的CAPP系統(tǒng)必須能夠支持數(shù)字化企業(yè)新型的工作模式，支持企業(yè)的網(wǎng)絡化、分布式、虛擬化的組織模式，使企業(yè)快速響應市場。因此，網(wǎng)絡化的CAPP系統(tǒng)是一個基于知識的綜合性網(wǎng)絡化協(xié)同工藝規(guī)劃系統(tǒng)，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(tǒng)功能樹如圖l所示。

　　圖1 網(wǎng)絡化的CAPP系統(tǒng)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(huán)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(chuàng)成式等進行工藝設計，取各方式之長;智能體現(xiàn)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(chuàng)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(huán)境。

　　1.3工藝信息管理

　　工藝信息管理的目標是實現(xiàn)工藝數(shù)據(jù)和各種工藝文件的有效管理，為工藝設計系統(tǒng)與相關系統(tǒng)的有機集成提供統(tǒng)一有效的產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)管理工具，以保證工藝數(shù)據(jù)的唯一性、實時性、有效性和安全性。

　　1.4組件管理器

　　實現(xiàn)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(huán)境的CAPP系統(tǒng)，實現(xiàn)具體的應用和解決方案的重構。從而實現(xiàn)根據(jù)客戶的具體制造環(huán)境和不同需求，迅速重組出一個新的CAPP系統(tǒng)。

　　2 系統(tǒng)結構體系研究

　　網(wǎng)絡化的CAPP系統(tǒng)的體系結構如圖2所示。

　　圖2 網(wǎng)絡化的CAPP系統(tǒng)的體系結構

　　3 關鍵技術實現(xiàn)方案

　　針對當前CAPP系統(tǒng)所存在的問題，如CAPP系統(tǒng)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(xiàn)區(qū)域CIMS環(huán)境下的網(wǎng)絡化CAPP系統(tǒng)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(nèi)容包括工藝知識的系統(tǒng)化、規(guī)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(nèi)容包括基于知識的綜合智能化工藝設計技術與實現(xiàn)手段、多工藝方案的生成、制造資源約束下的工藝優(yōu)選與優(yōu)化等。

　　(3)網(wǎng)絡化協(xié)同工藝設計。

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

　　(4)產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)管理與集成技術。

　　研究內(nèi)容包括產(chǎn)品設計BOM向產(chǎn)品制造BOM的轉換機制、工藝數(shù)據(jù)集成管理的唯一數(shù)據(jù)源方法、工藝信息的統(tǒng)計匯總工具、基于Web的工藝信息發(fā)布工具等。

　　(5)基于XML的制造數(shù)據(jù)集成技術。

　　研究內(nèi)容包括制定基于XML的產(chǎn)品制造數(shù)據(jù)描述語言、產(chǎn)品制造數(shù)據(jù)的提取與封裝成基于XML的產(chǎn)品制造數(shù)據(jù)描述語言的工具、系統(tǒng)讀取基于XML的產(chǎn)品制造數(shù)據(jù)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(nèi)容包括開放式CAPP系統(tǒng)框架結構體系，利用UML對CAPP系統(tǒng)建模、分析和設計，以數(shù)據(jù)為中心組織與定義業(yè)務對象，CAPP系統(tǒng)的功能組件定義和開發(fā)。

　　根據(jù)網(wǎng)絡化的CAPP系統(tǒng)與PDM系統(tǒng)的關系分析，采用如下方案進行研究：

　　圖3 網(wǎng)絡化的CAPP系統(tǒng)與PDM系統(tǒng)的關系

　　(1)廣泛采用國內(nèi)外先進的成熟技術和標準，建立開放的系統(tǒng)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(xiàn)工藝設計系統(tǒng)的快速重構奠定基礎。

　　(2)系統(tǒng)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(xié)同工藝設計的集成系統(tǒng)軟件體系結構模型。在現(xiàn)有制造工藝信息系統(tǒng)研究和集成開發(fā)技術與經(jīng)驗的基礎上，采用PDM技術和CSCW技術，實現(xiàn)協(xié)同工藝設計、工藝數(shù)據(jù)管理與共享、工藝設計過程管理。

　　(3)在開放式制造系統(tǒng)環(huán)境中，工藝設計系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)集成與共享是快速協(xié)同設計制造的關鍵內(nèi)容。采用XML建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換接口，能夠實現(xiàn)基于網(wǎng)絡的CAD/CAPP/CAM集成。

　　(4)在支持ASP服務方面，以區(qū)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(xiàn)CAPP軟件的多種方式的ASP服務。

　　4 結束語

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