CAPP(Computer Aided Process Planning)是指借助于計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)和支撐環(huán)境，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算、邏輯判斷和推理等的功能來(lái)制定零件機(jī)械加工工藝過(guò)程。相對(duì)于傳統(tǒng)的手工工藝設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，利用CAPP系統(tǒng)可以解決手工工藝設(shè)計(jì)效率低、一致性差、質(zhì)量不穩(wěn)定、不易達(dá)到優(yōu)化等問(wèn)題。在機(jī)械行業(yè)的發(fā)展過(guò)程中起到越來(lái)越重要的作用。

　　1 發(fā)展歷史

　　計(jì)算機(jī)輔助工藝系統(tǒng)是相對(duì)于傳統(tǒng)的手工工藝設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)的。在傳統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)中，由于工藝方法的靈活性以及加工設(shè)備、工裝等的隨機(jī)性，往往以工藝設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)為主，進(jìn)行工藝路線、工藝規(guī)程等工藝文件的設(shè)計(jì)。但是傳統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)也有很大的不足之處，如由人工編制，勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、且因人而異;經(jīng)驗(yàn)性很強(qiáng);工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化、標(biāo)準(zhǔn)化較差。

　　計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)CAPP(Computer-Aided Process Planning)是在計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用到社會(huì)上各行各業(yè)的情況下，更重要的是為了適應(yīng)市場(chǎng)多變、快變及需求多樣化而發(fā)展起來(lái)的一種機(jī)械制造企業(yè)的應(yīng)用系統(tǒng)。它的開發(fā)、研制是從60年代末開始的，在制造自動(dòng)化領(lǐng)域，CAPP的發(fā)展是最遲的部分。它源于成組技術(shù)(GT)在工藝設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，目前已是計(jì)算機(jī)輔助制造與計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)的一個(gè)組成部分。隨著機(jī)械制造生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和當(dāng)今市場(chǎng)對(duì)多品種、小批量生產(chǎn)的要求，特別是CAD/CAM系統(tǒng)向集成化、網(wǎng)絡(luò)化、可視化方向發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)也就日益成為人們所重視。

　　2 發(fā)展現(xiàn)狀

　　(1) CAPP系統(tǒng)最基本的應(yīng)用

　　CAPP系統(tǒng)最開始就是為了工藝設(shè)計(jì)而產(chǎn)生的，現(xiàn)在應(yīng)用最為廣泛的就是各類零件的工藝卡片、工序圖的自動(dòng)生成。

　　工序圖的繪制是CAPP中的一個(gè)關(guān)鍵組成部分，也是正確實(shí)施CAPP設(shè)計(jì)結(jié)果的重要手段之一。利用系統(tǒng)自動(dòng)生成工序圖是有它意義的，這樣可以降低產(chǎn)品的成本，改善品質(zhì)，而且提高了尺寸的精度，有效的保證零件的性能。

　　繪制工序圖的過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)從零件圖反推至其毛坯的過(guò)程。工序圖的自動(dòng)生成有很多優(yōu)點(diǎn)和方便之處：1)工序圖的生成過(guò)程是由復(fù)雜到簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)的自由度減少，給工程師處理帶來(lái)了很大的方便;2)對(duì)于計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，零件的復(fù)雜程度是跟其沒(méi)有關(guān)系的，因此計(jì)算機(jī)可以生成任意復(fù)雜形狀的工序圖，并能充分滿足工藝圖動(dòng)態(tài)變化的要求。

　　(2) CAPP與CAD、CAM系統(tǒng)的結(jié)合

　　CAPP是連接設(shè)計(jì)和制造的橋梁，也就是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)和計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)之間連接的通道，但傳統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)過(guò)多地關(guān)注計(jì)算方法的研究，對(duì)工藝設(shè)計(jì)的流程管理重視不夠。新的生產(chǎn)模式對(duì)工藝流程管理提出了新的要求，迫切要求建立適當(dāng)?shù)墓に嚵鞒蹋皶r(shí)、正確地堆工藝設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行有效的管理和控制。

　　而CAPP系統(tǒng)能彌補(bǔ)現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)中存在的一些問(wèn)題。CAD與CAPP共享一個(gè)統(tǒng)一的零件信息模型，避免了設(shè)計(jì)過(guò)程與加工過(guò)程中信息的二次輸入，同時(shí)可以方便地借助CAD產(chǎn)品的繪圖環(huán)境自動(dòng)生成工序圖。同時(shí)在向CAM系統(tǒng)中輸入的時(shí)候，由于數(shù)據(jù)的一致性，也省去了很多中間原本復(fù)雜的轉(zhuǎn)換過(guò)程，使得整個(gè)系統(tǒng)成為一個(gè)有機(jī)的整體，從而能夠提高工作效率，同時(shí)避免中間由于數(shù)據(jù)變換產(chǎn)生的誤差。

　　(3) 跟多種工具相結(jié)合的CAPP系統(tǒng)

　　現(xiàn)在與其他相關(guān)工具軟件相結(jié)合的CAPP系統(tǒng)在企業(yè)中的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛。

　　例如，某公司利用以VB、SQL、AutoCAD作為工具進(jìn)行曲軸的CAD/CAPP系統(tǒng)的研究和實(shí)用系統(tǒng)開發(fā)，實(shí)現(xiàn)軸類零件圖形的快速繪制和加工工序的自動(dòng)生成及工藝信息的管理，提高工作效率。

　　這對(duì)于迅捷制造來(lái)說(shuō)是很有現(xiàn)實(shí)意義的，小型公司加工零件，同類的零件很多，可能每個(gè)批次之間參數(shù)稍有不同，這樣可以借助這個(gè)方法來(lái)生產(chǎn)。因?yàn)榇蟛糠值牧慵约凹庸ち慵臅r(shí)候的所需要的工序步驟都是類似的，加工零件的時(shí)候，可以調(diào)用之前的案例庫(kù)，很大程度上節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間，并且節(jié)省成本。

　　(4) 與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)和XML相結(jié)合的協(xié)同CAPP

　　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由大量簡(jiǎn)單的處理單元廣泛連接組成的人工網(wǎng)絡(luò)，各處理單元間通過(guò)連接器聯(lián)系在一起，這些單元是模仿大腦中的神經(jīng)細(xì)胞(神經(jīng)元)設(shè)計(jì)成的，用來(lái)模擬大腦神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，它是一種信息處理系統(tǒng)。

　　機(jī)械加工工藝模型化是CAPP的基礎(chǔ)，傳統(tǒng)的CAPP系統(tǒng)在工藝信息表達(dá)上沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，難與其他系統(tǒng)集成或交換數(shù)據(jù)，因此，尋找一種既能描述結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，也能描述非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式非常重要。近年來(lái)發(fā)展成熟的XML結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高效可擴(kuò)充、開放性好，符合工藝信息的特點(diǎn)，因此筆者采用具有層次結(jié)構(gòu)的XML描述工藝信息，用標(biāo)準(zhǔn)的SMLshema將工藝信息映射成工藝XML文檔，以便不同企業(yè)間通過(guò)Internet交換工藝信息。

　　基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)的CAPP開發(fā)平臺(tái)構(gòu)架

　　從上圖可以看出，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用于CAPP系統(tǒng)開發(fā)工具中，有利于克服基于傳統(tǒng)專家系統(tǒng)的CAPP系統(tǒng)存在的問(wèn)題使CAPP系統(tǒng)具有自學(xué)習(xí)、自組織與自適應(yīng)及容錯(cuò)能力。建立這個(gè)系統(tǒng)能夠?yàn)楣に嚾藛T提供良好的交互式工藝設(shè)計(jì)平臺(tái)和友好的輔助環(huán)境，充分利用基于符號(hào)推理的專家系統(tǒng)和基于模式處理的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的各自優(yōu)點(diǎn)。

　　3 發(fā)展前景及展望

　　(1) CAPP系統(tǒng)繼續(xù)向小的零件級(jí)方向發(fā)展

　　計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)最初的應(yīng)用目的就是為了降低工程師手動(dòng)編寫工藝卡片的繁瑣、重復(fù)的勞動(dòng)而設(shè)計(jì)的。

　　在計(jì)算機(jī)技術(shù)日益完善的今天，更加有必要把工程師從這項(xiàng)任務(wù)中解脫出來(lái)，而隨著計(jì)算機(jī)智能的發(fā)展，計(jì)算機(jī)能夠更加智能的完成這項(xiàng)任務(wù)。

　　(2) CAPP系統(tǒng)向大的系統(tǒng)級(jí)方向發(fā)展

　　CAPP不僅是CAD和CAM聯(lián)系的橋梁和紐帶，對(duì)企業(yè)敏捷制造、智能制造、并行制造也具有重要的作用。CAPP經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、決策方法方面取得了很大突破，但由于CAPP涉及問(wèn)題的復(fù)雜性及對(duì)環(huán)境的依賴性，使得CAPP系統(tǒng)的通用性和實(shí)用性很差。近年來(lái)，數(shù)字化制造技術(shù)的發(fā)展，要求CAPP系統(tǒng)能支持遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)、協(xié)同設(shè)計(jì)。因此，網(wǎng)絡(luò)化、智能化成為了CAPP發(fā)展的趨勢(shì)。

　　(3) 跟多種應(yīng)用相結(jié)合的應(yīng)用

　　隨著信息產(chǎn)業(yè)的興起，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能的不斷發(fā)展為企業(yè)提供了一個(gè)廣闊的發(fā)展空間，將XM L技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與Web技術(shù)結(jié)合，建立分布式、智能化協(xié)同CAPP系統(tǒng)，打破了傳統(tǒng)CAPP系統(tǒng)的單一性構(gòu)成，多技術(shù)的成功應(yīng)用為CAPP的發(fā)展指明了一條道路。其原型系統(tǒng)縮短了設(shè)計(jì)周期，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和競(jìng)爭(zhēng)力，有著廣闊的應(yīng)用前景。