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5 弛毛8 3 成工集团公司计算机辅助工艺设计与工艺资源管理系统的研制 专业 机械工程 工程硕士陈伦指导教师殷国富、陈伟 捅要 工艺过程设计是连接产品设计制造的桥梁，对产品质量和制造成本具有极 为重要的影响，同时作为产品工艺设计中的基础信息源，制造工艺资源在 c a d c a p p 系统集成中起着关键性的作用。建立分布式的制造工艺资源管理系 统的指导思想是利用计算机网络来对制造资源进行管理，实现制造资源数据共 享，使企业在整个生产活动中都使用相对一致的制造资源，提高工艺数据准确 率和一致性，适应计算机与网络技术在制造业中的应用和发展。 本文以我们与四川大学合作开发的“成都工程机械( 集团) 公司网络化c a p p 系统”项目为背景，参与了c a p p 系统的方案设计和开发工作，同时针对制造 工艺资源信息管理系统的实际需求，提出了建立制造工艺资源的分布式管理系 统的体系结构和实施方法。本文的主要成果如下： 1 从c i m s 环境下对c a p p 的需求出发，设计了c a p p 系统总体框架及 功能模型，论述了c a p p 与c a d 、p d m 系统集成的方法。 2 分析了在集成式c a p p 环境下建立分布式制造资源管理系统的意义， 详细阐述建立制造资源管理系统的技术原理和实施方法：提出了制造工艺资源 管理系统的功能要求和具体的实施方案，使成都工程机械( 集团) 有限公司日益 庞大的制造工艺资源数据得以有效地管理。 3 提出了基于分布式思想的制造工艺资源管理系统的体系结构、功能模 块及其作用。从工具化开发的角度完成了通用的制造资源管理平台，整个系统 操作简单方便，查找效率高，查询过程直观。 4 针对工程机械产品工艺设计的特点，开发成功由工艺设计、工艺资源 管理、工艺过程管理、工艺文档管理等功能集成的实用c a p p 工具系统。经过 近一年来的应用实践证明，系统功能满足了企业的需要，提高了工艺设计的效 率。 关键词：计算机辅助工艺设计制造工艺资源管理 s t u d yo nc a p ps y s t e ma n dp r o c e s sr e s o u r c e sm a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e mf o rc h e n g d uc o n s t r u c t i o nm a c h i n e r yg r o u pc o m p a n y m a j o r ：m e c h a n i c a le n g i n e e r i n g p o s t g r a d u a t es t u d e n t c h e nl u n s u p e r v i s o r sy i ng u o f u c h e nw e i a st h eb r i d g eo fd e s i g na n dm a n u f a c t u r i n g ，p r o c e s sp l a n n i n gi sv e r yi m p o r t a n t f o rp r o d u c te q u a l i t ya n dm a n u f a c t u r i n gc o s t b e i n gt h es o u r c eo fi n f o r m a t i o ni nt h e p r o c e s so fp r o d u c t ，t h ep r o c e s sr e s o u r c e so fm a n u f a c t u r i n gp l a y sak e yr o l ei nt h e i n t e g r a t e d c a d c a p ps y s t e m t h e o b j e c t o fd e v e l o p i n gp r o c e s sr e s o u r c e s m a n a g e m e n ts y s t e mb a s e do nn e t w o r kt e c h n o l o g yi s t os h a r ep r o c e s sr e s o u r c e s i n f o r m a t i o na n do f f e rr e l a t i v e l yc o h e r e n tp r o c e s sr e s o u r c e s i tc a ni m p r o v ep r o c e s s d a t a sv e r a c i t ya n dc o n s i s t e n c yi nw h o l ee n t e r p r i s e ，a n da d a p tt oc o m p u t e ra n d n e t w o r k sa p p l i c a t i o na n dd e v e l o p m e n ti nm a n u f a c t u r i n g b e i n ga s s o c i a t e dw i t ht h ep r o j e c t “c a p ps y s t e mi nn e t w o r kf o rc h e n g d u c o n s t r u c t i o nm a c h i n e r yg r o u pc o m p a n y w h i c hw ed e v e l o p e dw i t hs i c h u a n u n i v e r s i t y ，a u t h o rp a r t i c i p a t e di nt h ed e s i g na n dd e v e l o p m e n to fc a p ps y s t e m c o n f i g u r a t i o na n d a ni m p l e m e n t i n gs c h e m eo fd i s t r i b u t e dp r o c e s sr e s o u r c e s m a n a g e m e n ts y s t e mf o rm e c h a n i c a lm a n u f a c t u r i n gi sa l s op u tf o r w a r d t h i sp a p e r s m a i nc o n c l u s i o n sa r ea sf o l l o w s ： 1 i nv i e wo ft h er e q u i r e m e n t so fp r o c e s sp l a n n i n gi nc i me n v i r o n m e n t ，t h e f r a m e w o r ka n df u n c t i o nm o d e lo fc a p ps y s t e mi sd e s i g n e d t h ei n t e g r a t e dm e t h o d s b e t w e e nc a p pa n dc a d ，c a mi sd i s c u s s e d 2 t h i sp a p e rp r e s e n t st h em e a n i n go fb u i l d i n gd i s t r i b u t e dp r o c e s sm a n a g e m e n t i ni n t e g r a t i o nc a p p , p a r t i c u l a rs e tf o r t ht h et e c h n o l o g yp r i n c i p l ea n di m p l e m e n t m e t h o do fp r o c e s sr e s o u r c e sm a n a g e m e n ts y s t e m ，t h e np u t sf o r w a r dt h ef u n c t i o n n e e da n dc o n c r e t ei m p l e m e n ts c h e m e t h ep r o c e s sr e s o u r c e sm a n a g e m e n tc 趾 m a n a g et h ee n o r m o u si n c r e a s i n gp r o c e s sr e s o u r c e sd a t ao fc h e n g d uc o n s t r u c t i o n m a c h i n e r yg r o u pc o m p a n y 3 t h i sp a p e rp u t sf o r w a r dt h es y s t e ms t r u c t u r e ，f u n c t i o nm o d u l e sa n de f f e c to f p r o c e s s r e s o ) 1 l - c c s m a n a g e m e n ts y s t e mo nb a s i s o fd i s t r i b u t e d i d e a s 1 1 k m a n a g e m e n ts y s t e mr e a l i z e dt h ef u n c t i o ns u c ha sq u e r y , a d d ，d e l e t ea n dm o d i f i c a t i o n m a n i p u l a t i o na n ds oo i l t h es y s t e mh a st h ea d v a n t a g eo f s i m p l i c i t ya n dc o n v e n i e n c e i nm a n i p u l a t i o n ，h i 曲e f f i c i e n c yf o rl o o k u pa n dv i s u a lf o rq u e r yc o u r s e 4 a i m e da tc h a r a c t e ro fp r o c e s sp l a n n i n gf o rc o n s t r u c t i o nm a c h i n e r y , t h e i n t e g r a t e dc a p pt o o ls y s t e mc o m b i n e dw i t hp r o c e s sp l a n n i n g p m c e s sr e s o b r e e s m a n a g e m e n t , p r o c e s sm a n g e m e r i t ，p r o c e s sd o c u m e n t sm a n a g e m e n tw a ss u c c e s s f u l d e v e l o p e d i th a sb e e np r o v e dt ob es a t i s f i e dw i t hp r a c t i c a ln e e do f p r o c e s sp l a n n i n g , i n c r e a s ep r o c e s sp l a n n i n ge f f i c i e n c yf o ro n ey e a ra p p l i c a t i o n k e yw o r d s ：m a n u f a c t u r i n gp r o c e s sr e s o u r c e sm a n a g e m e n t ，c a p p 四川大学工程硕士论文 1 绪论 随着新世纪的来稿和科学技术的迅速发展，人类社会j e 开始走向知识经济 的新时代。在人类走向知识经济时代的进程中，快速发展的科学技术必将对经 济与社会的发展产生深刻影响，也必将对制造业的发展带来重大的变化，并把 制造业推进到一个崭新的发展阶段【6 1 。计算机和网络技术伴随集成制造、敏捷 制造等先进制造技术的出现，企业对信息集成的要求越来越强烈，计算机辅助 工艺设计( c o m p u t e ra i d e dp r o c e s sp l a n ，c a p p ) 系统除了与计算机辅助设计 ( c o m p u t e ra i d e dd e s i g n ，c a d ) 、计算机辅助制造( c o m p u t e r - a i d e d m a n u f a c t u r i n g ，c a m ) 集成外，还能够与制造自动化、管理信息系统以及质 量检测与控制系统集成，这种集成是统一在工程数据库上的集成。本章首先讨 论制造业信息化进展、c a p p 技术的发展概况与在先进制造模式中的作用以及 c a p p 系统的设计方法与在我翻韵应用现状，提出本文的背景、研究意义及所 需做的主要工作。 1 1 制造业信息化的进展 企业信息化是指将信息时代的企业文化、高新技术( 特别是信息技术) 、镑 理技术与企h k 业务有关的专业技术融合，使企业全生命周期备类活动中的人、 经营管理、技术业务，以及其价值流、信息流、物流达到集成优化，进而改善 企业的敏捷性、柔性、强壮性，提高企业在信息时代全球化市场中的竞争力【5 1 。 对制造企业信息化而言，它主要包括企业经营管理信息化、设计信息化和 制造信息化等方砥。其中，制造企业管理信息化是制造业企业信息化的重要组 成部分：它的技术可以包括办公自动化系统( o a ) 、管理信息系统( m i s ) 、制造 工艺资源计划与企业资源计：戈j i ( m r p n e r p ) 、全面质量管理( t q m ) 、项目管 理( p m ) 、供应连管理( s c m ) 、业务过程重组( b p r ) 、决策支持系统( d s s ) 、动 态企业建模( d e m ) 及电子商务f e e ) 等。酬 科学技术的综合，特别是信息技术与制造技术的融合是机械制造技术发展 的主要方向。2 0 世纪有许多重大科技成果，但任何一项技术对整个社会影响 都没有信息技术那么火。生产：过程包括物质流、能源流与信息流，其中信息流 是最活跃的。物质流与能源流在信息流指挥下运动。近年来机械制造技术最大 四川大学工程硕士论文 的变化是信息处理、信息流动的变化1 4 q 。 2 0 世纪8 0 年代以来、随着国有食业改革的深入、现代企业管理制度的试 行、企业尤其制造型企q k 的信息化建设方兴末艾。先是微型计算机应用于财务、 销售等部门、主要进行大量的统计、报表工作。随后，c a d 技术( 计算机辅助 没计) 逐步推7 。至9 0 年代、r c s ( 管理信息系统) 及c a s ( 砖算机集成制造系 统) 热兴起来。不少效益较好的企业纷纷投入相当数量的资金，或引进或开发 本企业的m i s c m i s 。9 0 年代以来，各种m r p ( 物料资源规划) 、m r p i i ( 舔i 造 工艺资源规划) ，e r p ( 企业资源规划) 软件又开始流行。 企业信息化建设是运用信息技术( i t ) 对企业的生产经营活动进行全方位改 造，充分开发、利用企j i t 的人、财、物资源以及企业内外信息资源进行生产经 营活动，降低生产和管理成本、提高经济效益的过程。 就目前技术水平而言，企业信息化建设主要由以下依次递进的技术层面构 成：c a d c a p p c a m c a e ( 简称“c a x ”) ；m i s 、p d m 、m r p i i ：c i m s e r p 。作为底层的c a x 是单元技术，是企业信息化建设的基础。中间层是 对各项单元技术的局部集成，最高层是对各项局部集成系统的再集成。 自上个随纪九十年代以来，以i n t e r n c t 为龙头的网络技术和数据库技术得 以飞速发展，互联网带来了电子商务( e b u s i n e s s ) ，电予商务带来了全新的制 造业信息化解决方案。 电子商务就是利用互联网来高效率地发展业务，以广+ 泛的联瞪来做生意。 电子商务的迅猛发展必然导致网l ：交易额猛增，进而形成“互联网经济”。电 子商务的? 商务”二字诬往给人以一种只是商贸年“交易的感觉，似乎与制造 业关系不大，其实不然。就制造业两苦，互联网所带来的电子商务为制造业提 供了个良好的企业信息化的机会跏。 过去3 0 年，制造业的很多企业为了提高蔓三产效率和促进产：品创新、引进 了不少c a x 软件、m 1 s 系统和e r p 系统。但大多数情况一i - ，其作用和由此产 生的效益往往是局部的，各个系统之问缺乏信息交流、其结果往往导致在企业 内部形成了定数量的信息孤岛。至于企业之间更大范闭的信息交流更是无从 淡起。许多软件系统应用于产品生命周期的各个环节之中，但是大多数之间又 彼此不兼容，信息无法顺利交流。大致说朱。p d m 和e r p 各羯占领了研发和 产供销的半壁江山，并形成了一定的助能熏叠。最近几年，这两个系统的集成 应用一直是个有难度但又相当时髦的课题。 制造业欲获得强有力的发展，计算机技术的应用必不可少，企业信息化首 四川大学工程硕士论文 当其冲，而企业信息化最重要的步骤莫过于企业增强自主开发能力和企业间实 施“优势互补”的战略联盟电：f 商务的出现是实现这目标的关键步骤， 它突破了企业内部的信息孤岛以迅速增强自主开发能力，也突破了企业之间的 信息孤岛，从而成为有利于“优势互补”的战略联盟。 电子商务的出现打破了横在客户与企业之间的产品研发与生产的铁幕，使 得传统的产品生命周期不再隐秘和难以触及，更促使制造j l k 应用软件技术有了 质的飞跃。第三代电子商务概念的出现，催生了基于w e b 的c a x 技术、p d m 技术以及其他相关技术，也使得面向产品全生命周期的“归一化”企业信息 化解决方案成为可能。有关的技术有“电子协同设计自动化( ed e s i g n a u t o m a t i o n ) ”、以及p d m 技术的横向扩展“协同产品商务c p c ( c o u a b o r a t i v ep r o d u c tc o m m e r c e ) ”等等【8 】。 总之，制造业信息化的目的是应用现代信息技术解决企业生产经营活动中 人工难以办到或人工效率低的企业产鼹质景效益问题，更好地发挥人的作用， 最火限度地发展社会生产力和企业市场竞争能力。现代信息技术能用于辅助企 业进行产品开发、市场营销和企业管理等切生产经营活动，其应用系统和支 撑系统，如c a d c a m 、车间自动化( f a ) 、企业资源管理系统( e g o ) 、电子商 务( e c ) 以及网络和数据库等等是制造业信息化的基础。制造业信息化的内容深 入发展方向是：信息集成( c i m s ) 一p d m 一并行工程( 过程集成) 一虚拟制造供应 链一企业动态联盟 1 2 1 1 2c a p p 技术概况 1 2 1c a p p 的基本概念与发展概况 计算机辅助t 艺过程设计( c o m p u t e ra i d e dp r o c e s sp l a n n i n g ) ，即c a p p ， 通常指机械产品零件制造工艺过程的计算机辅助设计与文档编制。传统上的 c a p p 是狭义的，它主要面向零件的机械加工工艺的设讲，而且常常是车间一 级的后来逐步扩充到各种专业的工艺过程设计乃至工艺信息管理( 1 1 。 计算机辅助 二艺设计的基本原理正是基于人工设计- 的过程及需要解决的问 题而提出的：首先，产品零件的数据信息应能利用，并建立零件信息的数据库； 其次，工艺人员的工艺经验、工艺知识能够得到充分的利用和共享：第三，制 造工艺资源、工艺参数等以适当的形式建立制造工艺资源和工艺参数库；第四， 充分利用标准( 典型) 工艺生成新的工艺文件。 四川大学工程硕士论文 工艺过程设计足连接产品设计与制造的桥梁，足整个制造系统中的熏要环 节，对产品质量和制造成本影响较大。应用c a p p 技术、可以使工艺人员从 繁琐重复的事务性工作叶，解脱出来、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开发周期。c a p p 可 以从根本一t 改变工艺过程设计的“个体”劳动与“手王”劳动性质，提高工 艺设计质景并为制定先进合理的工时定额、改善企业管理提供科学依据；同 时还可以逐步实现工艺过程设计的自动化及工艺过程的规范化、标准化与优化 l 计算机辅助工艺过程设计是连接c a d 与c a m 的桥梁，是许多先进制造 系统的技术基础之，是仓业信息化的个重要组成部分，其研究开发工作一 直在国内外蓬勃发展，而朋逐渐引起越来越多的人们的重视。近年来，随着计 算机集成制造系统( c o m p u t e ri n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n gs y s t e m ：c i m s ) 、智能 制造系统( i n t e l l i g e n tm a n u f a c t u r i n gs y s t e m ： i m s l 、并行工程( c o n c u r r e n t e n g i n e e r i n g ：c e ) 、虚拟制造系统( v i m m lm a n u f a c t u r i n gs y s t e m ：v m s ) 、敏捷 制造( a g i l em a n u f a c t u r i n g ：a m ) 等先进制造系统的发展无论从广度上还是 从深度上，都对c a p p 的发展提出了更新更高的要求。 c a p p 的开发、研制是从上个世纪六。f 年代末开始的，在制造自动化领域， c a p p 的发展相对c a d 和c a m 而苦是最迟的部分。世界l ：最早研究c a p p 的幽家是挪威，始于】9 6 9 年，并于1 9 6 9 年正式推出世界上第个c a p p 系 统a u t o p r o s ；1 9 7 3 年正式推出商品化的a u t o p r o s 系统。在c a p p 发展 史上具有里程碑意义的是c a m i 于1 9 7 6 年推出的c a m i sa u t o m a t e d p r o c e s sp l a n n i n g 系统。取其字首的第个字母，称为c a p p 系统。日前对c a p p 这个缩写法虽然还有不问的解释，但把c a p p 称为计算机辅助工艺设计已经 成为公认的释义。 从六。卜年代末到目前三1 卜多年间，先后j l ：5 现了在设计方式l ：不同的几类系 统，具体钠：检索式：派生式( v a r i a n t ) ，亦称变异式、修订式、样件式等： 生成式( g e n e ：c a tj v e ) ，亦称创成式：综合式等。派生式系统已从单纯的检索 式发展成为今天具有不问程度的修改、编辑和自动筛选功能的系统，融合了部 分创成式的原理和方法。创成式系统的研究与开发始予7 0 年代中期，而且很 快得到普遍重视，被认为是最有前途的方法。近年来，这两类系统都在发展巾 不断改进提高和相互渗透，而且在传统软件技术( 如传统的过程性结构和判定 树、判定表等决策形式) 继续应用的情况f ，从8 0 年代开始探索将人工智能 四川大学工程硕士论文 ( a s t i f i c i a i n t e l l i g e e c e ，a i ) 、专家系统( e x p e r ts y s t e m ，e s ) 等技术 应用于c a p p 系统的研究和开发，研制成功了所渭基于知识的( k n o w l e d g e b a s e d ) 创成式c a p p 系统或c a p p 专家系统。近，l 年来，有人将人工神经元网 络技术、模糊推理以及基于实例的推理等用于c a p p 中，也有人提出了c a p p 系 统建造工具的思路，并进行了卓有成效的实践。还有人将传统派生法、传统创 成法与人工智能结合在一起，综合它们的优点，构造了所谓的混合式( h y b r i d ) c a p p 系统。 2 1 世纪，人类将迈向一个对知识资源的占有、配嚣、生产、分配和消费 的知识经济时代。知识经济对制造业的影响表现在：第一，对产品和消费观念 的改变：第二，产品设计和制造过程的数字化和智能化：第三，经营和制造活 动的全球化。随着市场的日趋激烈和顾客对产品多样化的要求越来越高，对市 场的快速响应是关系到制造业生存的重要问题，因此提高产品设计的质量和效 率并经济地生产出产品就具有特别重要的意义。产品的开发活动足一个需要营 销、设计、铝造相互协调综合的活动。工艺过程设计是产品设计和制造之问的 桥梁，计算机辅助工艺设计( c a p p ：c o m p u t e ra i d e dp r o c e s sp l a n n i n g ) 在 c a d c a p p ，c a m 、p d m ( 产品数据管理) 、e r p ( 企业资源计划) 等技术集成 中有着熏要的地位和作用2 】。 1 2 2c a p p 在先进制造模式中的作用与地位 在现代制造企业中，工艺规程作为一种指导性技术文件对企业生产的雁常 运转起着至关重要的作用，它的基本任务是将产品或零件的设计信息转换成加 工指令。计算机辅助工艺设计是以计算机及其软件为辅助工具，帮助工艺设计 人员把零件的设计信息转换成加工指令的先进工艺设计手段，是连接c a d 与c a m 的纽带与桥梁，是生产管理调度部门的信息来源之一。c a p p 系统应具有以下 功能：产品零件信息描述与输入：检索标准工艺文件；选择加工路线：选择机 床、刀具、夹具、量具等；选择装夹方式和定位表面；优化选择切削用量；确 定工时定额和加工费用：确定工序尺寸和公差：确定毛坯类型：绘制工序图及 编制工艺文件：对有关丁艺数据进行统计；对工艺文件进行管理。因而c a p p 在先进制造模式中占有相当熏要的作用f l “。 ( 1 ) c i m s 中的c a p p 系统 c a p p 作为c i m s 的主要功能组成部分。是传递和处理各种制造信息的中枢。 四川大学工程硕士论文 从信息集成的角度出发对c a p p 系统有了新的要求： 能够自动获取c a d 系统产：生的产品数据；能够产生数控程序；能够产生可 放生产计划系统直接接受的工艺规程数据和工艺资源清单( 刀具清单、机床清 单、工装模具清单、工时汇总等) ；能够产生可被质量控制系统直接接受的工 艺规程数据和检验标准。 目前，在c i m s 的实施过程中比较强调信息集成的一面，但这并不意味着 单纯地将现有的单元技术集成起来。因为单元技术的发展大多哭考虑解决本领 城内的问题，还没有也无法从全局优化的角度出发去考虑问题。在c i m s 的实 施过程中首先遇到的足异构环境下信息的集成多样化的硬件、软件平台和缺 乏统规范的应用软件和数据形式是集成工作的巨大障碍。多年的实践和探 索，使人们越来越清醒地认识到解决这些问题的关键不只是技术，而且必须涉 及到企业的组织、体制及人等重要因素。随着并行思想在现代制造技术中的应 用。人们逐渐认识到必须在信息集成的基础上从全局优化的观点出发，在c i m s 的各功能组成之间实现双向的信息交换，以达到各功能之间的相互协调和优 化。这样ic a p p 在憨个j 虹品生命周期中所担负的信息集成和功能协调的重要 作用将更加显著。 ( 2 ) 基于p d m 技术的面向产品的c a p p 系统 面向产品的c a p p 的基本内容是：c a p p 系统应是以产品工艺数据为中心的 集工艺设计与信息管理为一体的交互式计算机应用框架系统；满足产品制造全 球化、网络化和虚拟企业分布式防同工作的需求。因此，c a p p 应用框架系统 是以产品工艺数据为基础，以交互式工艺设计为主的多模式方法，以工艺卡片 格式编辑器为工具，面向产品实现工艺设计与管理计算机化、信息化的c a p p 应用开发模式。 由于p d m 系统对产品信息的管理充分体现了面向对象的思想，为集成化、 工具化c a p p 系统的研制提供了熏要的技术方法。 基于p d m 技术的c a p p 通用平台的特点：p d m 技术能够按照工艺设计的规 程，维护和跟踪产品数据的变化过程，为c a p i ，系统的运行提供维护和跟踪工 程数据的实用方法。同时，在c i m s 环境下。以p d m 作为集成化c a p p 系统框架， 既有利于工艺设计方法和工艺文档数据管理机制的有效实施，又为c a p p 与 c a d 、c a m 、m i s 等系统的集成提供了通用的环境乎念，使c a p p 系统在c i m s 环 境下向集成化、工具化和实用化方向发展。 ( 3 ) 基于w e b 技术的网络化c a p p 系统开发平台 - 6 一 四川大学工程硕士论文 在现代制造业中，产品工艺设计一般是由不同部门、不同职责的工艺人 员来共同完成的，具有多层次性、多阶段性和连续性等特点。产品工艺设计一 般包括，“品工艺设计及产品工艺管理。产品工艺设计工作量大，重复劳动多， 对工艺数据的统计汇总等产品工艺信息管理工作效率、准确性低因此从企业 管理的角度来看，产品工艺信息管理在企业中也是十分重要的。 集成环境f 面向产鼎的c a p p 应是“一个以整个产品为应用对象，基于b s ( c s ) 模式，以产品的二 艺数据为中心的集工艺过程设计、工艺信息管理为 一体的交互式计算机应用系统，并通过融合检索、修订、创成等多工艺模式技 术，以及适当的人工智能技术和计算机系统集成技术逐步和部分实现工艺设 计和管理自动化，从而提高工艺人员的工作效率并在应用中不断积累工艺设计 人员的经验和知识，实现企业产品工艺设计和管理的计算机化和信息化”。 网络化c a p p 系统运行在企业内部局域网络环境下，采用客户机服务器 ( c 1 i e n t s e r v e r ) 的体系结构，服务器端的网络数据库采用微软的s q l s e r v e r ，操作系统选用w i n d o w sn t ，客户端操作系统采用w i n 2 0 0 0 。 客，、端【： ：j 产品数据输入及维护，工艺数据输入及维护、工艺设计、工艺 输出、工艺明纲表自动生成、制造工艺资源维护、系统集成化、通用报表定义 等功能模块组成。由于系统运行于网络环境一卜，应允许多个用户同时进行工艺 设计。 服务器端主要实现网络数据库的管理和s q l 查询，主要包括：( 1 ) 产品 数据库，主要用于存储产品的总体信息、产u i ：u 1b 叫表信息；( 2 ) 工艺数据库， 用于存储零部件加工工艺过程、加工工序和工步、装配工艺、焊接工艺等工艺 数据信息；( 3 ) 工艺资源库，用于存储机床、工艺装备、刀具、量具、材料等 制造工艺资源数据；( 4 ) 系统资源库，存储企业名称、用户定义、工艺词典、 系统运行参数等信息：e r p 接口数据库用于输出库存、生产、采购、外协、固 定资产等e r p 功能模块用到的数据信息，通过e r p 接口数据库可以实现同e r p 内部子系统的集成r l 。 1 2 3c a p p 的应用现状及存在的问题 c a p p 作为c i m s 的关键技术，在制造业自动化的推动下产生和发展，已 经历了从派生式、创成式到两者相结合的混合方式几个阶段的发展。广泛采用 了成组技术、系统工程技术、数据库技术以及人工智能和专家系统等技术，使 系统的功能逐步扩大，自动化、智能化、集成化的程度逐步提高。 四川大学工程硕士论文 第一代产品：1 9 8 2 - - 1 9 9 5 年，基于智能化和专家系统思想了下发的c a p p 系统。强调工艺设计的自动化，忽略人在工艺决策中的作用。近年来，国内外 学者开始强调“辅助( a i d ) ”而不是“自动化”。 第二二代产品：1 9 9 5 年歪目i l l s ，基于低端数据库( f o x p r o ) j r 发的c a p p 系统。 该系统所处理和生成的数据必须都是基于数据库的，但因技术所限，很难做到 “所见所得”，不是交互式设计方式。工艺卡片的生成是卣程序来完成或是在 c a d 中生成，系统的实用性差。 第三代产品：1 9 9 6 年至目前，基于a u t o c a d 或自主图形平台开发的c a p p 系统。采带c a d 技术，1 ：发了一些c a p p 系统它解决了实用性简题，但忽视 了工艺是以相关的数据为对象的，而不是以卡片( 图形数据) 为对象的。此类 c a p p 是基于文件系统c a d 技术开发的，特别是自主c a d 平台软件，文件格 式采用了非标准的自定义格式，信息的交换存在严重的问题。工艺文件作为图 肜信息保存描述的足工艺文件的图形拓扑关系，其数据足分散在各个卡片中 的，很难集中铃理，且它的集成和开发必须依赖自身的系统。 第四代产品：1 9 9 8 年至目前，完全基于数据库，采用交互式设计方式、 注重数据的管理与集成的综合式平台类c a p 系统。此类系统集串了第二、第 三两代系统的优点，是公认的最佳开发模式，同时满足了特定企业、特定专业 的智能化专家系统的二次开发需要。c a p p 系统的全部数据都存储在数据库 中；所有的数据库的结构都是开放的：可与其它系统进行数据和文档级的集成； 可多层次使用和管理工艺数据；叫满足用户不同专业的特殊要求：可输出满足 用户要求的各种工艺b o m ，供企业生产、计划、调度、财务等部门使用；“所 见所得”操作界面，符合工艺设计人员工作习惯。 目前c a p p 系统的研究剐开发中仍存在许多有待解决的问题。如大多数实 用的系统功能和应用范围小，系统的开发处于低水平的重复。一1 些最基本的工 程问题如零件信息描述和输入、决策逻辑的汇集、模型化及算法化、各种制造 工程数据库的建立和维护等问题还没订很好地解决。这魑都束缚了c a p p 技 术的发展，不能满足制造业自动化的需要。当前c a p p 的研究和丌发面临着 智能化、集成化、以及探索新途径解决纂本工程问题等方面的课题。 迄今为止，幽内外在c a p p 技术研究与系统开发已投入大量的资会与人 力，已开发出为数众多的c a p p 系统。在所开发的c a p p 系统r i ，有些系统 已得到实际应用，少数己商品化。但总的来看，c a p p 的研究、开发方向存在 严熏的偏差。从应用角度看，已取得的实际效益和投入的力露很不相称；国内 s _ 四川大学工程硕士论文 外的熏点研究方向和当前的实际需求相去甚远。表现在：开发多，应用少；开 发投入多，应用维护几乎无投入：原型系统多，得到实际生产：应用的系统较少； 商熙系统很少，而且功能不足：同c a d 、c a m 、m i s ( m m a a g c m e n ti n f o r m a t i o n s y s t e m ，管理信息系统) 、p d m 等相关计算机辅助技术相比，差距相当大。 c a p p 是联系产品设计和制造的重要桥梁。由于工艺致计是一个与制造环 境、制造工艺资源相关皮大针对性强的课题，因此与c a d 、c a m 相比，计算 祝在这领域的应用遇到了较大的网难。又由于二 艺设计工作是一项复杂的工 艺人员智能活动，经验性强，涉及面广，与经验性的思维相关，又受到现场加 工环境的限制，因此，通用化、智能化的c a p p 系统还停留在理论研究上。国 内外开发的c a p p 系统仍然以甩掉工艺人员的笔为目标，并不能真正适应制造 企业工艺设计与工艺管理f f _ i 结合的需要。在c a d 、c m 技术发展口趋成熟的今 天，c a p p 技术却相对滞后。这种状况不仅与c a p p 在c i 骼中所处的地位极不 相称，丽且也成为c i m s 技术发展的一个“瓶颈”。近十几年来，国内外学者 在这一领域进行了深入广泛的研究，并在理论体系和实际虚用方面都取得了较 大的进展。但从总体而言，开发出来的c a p p 系统大多为原型系统，尚没有象 a u t oc a d 、s o l i d e d g e 等通用软件流行。与c a d 、c a m 相比，c a p p 仍然是相对 的薄弱环节。 1 2 4 现代c a p p 的发展方向 纵观先进制造技术与先进制造系统的发展，我们可以看到，未来的制造是 基】_ = 集成化和智能乜的敏捷制造私“全球化”、“网络化”制造未来韵产品 是基于信息和知识的产品，丽c a p p 的智能化、集成化和，。泛应用是实现产品 工艺过程信息化的前提，是实现产品设计与产品制造全过程集成的关键性环节 之一。从我国先进制造技术发展战略和国情出发，c a p p 的发展应在符合新技 术发展趋势的前提下，从系统化角度对面向产品( 以整个产晶为对象) 的c a p p 集成化( 包含工艺信息篱理) 、智能化、工程化技术进行深入研究：并应更加强 调市场需求，在工程化、商品化软件开发方面投入足够的力量，把c a p p 技术 的研究、开发推向新阶段。我们认为，c a p p 系统应向以下方向发展： ( 1 ) 工艺数据的格式化是现代队p p 要重点解决的问题之一。 工艺卡片是工艺人员日常工作的主要对象、c a w 软件很容易定位为工艺 卡片的生成t 具，然而企业真正关心的是工艺卡片上反映的工艺数据，工艺卡 片只是工岂设计人员要表达的工艺数据的格式化载体或称表现形式。工艺数据 四川大学工程硕士论文 的格式化是现代c a p p 要熏点解决的问题之一。 数据、格式、卡片作为组成工艺数据格式的三个组成部分，构成c a p p 系 统数据库结构的三类系统袭。这种c a p p 软件的设计方法为c a p p 软件的平台化 奠定了坚实的基础，其好处主要有以下几个方面： 为氽业的信息化建设提供了完备的、统的工艺数据库接口，保证不 同专业的工艺设计结果存放在相同结构的数据库中保证整个企业的工艺数据 能被其他信息系统( p d m 、e r p 等) 方便和准确地查询。 工艺卡片中所填写的任何工艺数据都能明确地表达具体的含义，卡片 中的数据不是无序的、分散的文字或图形，因此c 矗p p 系统能够为工艺人员在 工艺设计工作中提供智能化的在线工艺资源数据辅助、标准化的单元工艺复用 以及典型工艺的生成和利用，l 矧对也为各种c a p p ：争家系统提供了数据结构基 础。 卡片和工艺数据从根本上得到了分离，保证了企业的工艺数据在企业 的工艺标准更新后仍能有效地利用。从软件本身保证了工艺设计工作的连续性 和继承性。 ( 2 ) 现代c a p p 系统是一种要求构建在一碧巾标准对象模型基础上的模块化 工艺系统 现代c a p p 系统是一种工艺设计的工作平台，它需要用一种通用的对蒙模 型来抽象c a p p 的数据结构，并且这种模型能提供一种简单的方式用于软件模 块之问相互操作，以此来提供方便软件功能的扩充、软件功能修改以及二次开 发手段。 国际上现有的标准主要有：o m g 的c o r b a 、a p i p i e 的o p e n d o c 和i b m 所支 持的s o m ( s y s t e mo b j e c tm o d e l ) 、m i c r o s o f t 的c o m 、c o m 十、d c o m 。根据技 术的深度和j 。度要求，c a p p 系统一般可以采用c o r b a 或d c o m 。 ( 3 ) 现代c a p p 系统是一个集成的、完整的分布式网络应用系统 1 二艺设计工作的实际需求是协同工作，知识积累，快速复用。企业信息化 建设要求c a w 系统能集中地安全进行数据维护，及时地、动态地提供最新的 工艺设计成果，也要求c a p p 系统能与p d m 、e r p 系统方便、紧密地集成。首先 实现各工艺部门内部的工艺信息共享及工艺设计与管理的，体化，并逐步实现 与p d m 、m r p i i e r p 等相关系统对产品工艺信息的全面集成和与产品设计、工 艺设计、生，计划调度的全过程集成。 四川大学工程硕士论文 ( 4 ) c a p p 系统是一个表格处理、文字处理、图形处理、数据库访问结合 技术应用的复杂系统 c a p p 系统不能满足工艺设计人员的工作习惯，直阻碍着c a p p 系统的推 广，所以c a p p 软件必须是人性化的，完全“所见即所得”的，符合软件通用 操作规则的交互界面。在以交互式为基础的工艺系统模式下，工艺人员是工艺 决策的主体。 c a p p 应是种框架系统，它应包含适用于不同环境、不同需求的基本功 能，而用户的特定工艺数据、工艺知识和文件格式将在系统提供的各种帮助下 逐步定义和添加，还可以根据用户的特殊需求进行特定功能的定制和二次开 发。系统将根据使用中积累的数据和知识，渐进式地逐步采用检索、修订或创 成等一种以上的人机混合决策功能，并向多种人机混合决策技术及多智能体 ( m u l t i a g e n t ) 技术方向发展。c a p p 将作为从整体上提高工艺人员工作效率 的手段之一，而不是简单地实现工艺决策全过程的自动化，更不应将自动化作 为c a p p 所要实现的唯一或主要目标。 ( 5 ) 建立完善的工艺系统工芑信息管理 从企业管理角度来看，工装设备、材料及辅料、外协件、工时定额等各类 统计汇总功能，各种产品各个阶段不同版本的工艺文件和工装、工具文件的归 档与更改等产品工艺管理工作，占有十分熏要的地位。有的企业工艺数据的汇 总、计算、抄写等重复性劳动占工作量的5 0 6 0 ，加上各种工艺基础数 据的生成与文档管理，则工艺管理工作占全部工作量的8 0 左右。工艺人员 的很大部分时间用于工艺数据豹汇总统计、重复填写等工作上，不仅效率低， 而且很难保证工艺信息及文件的准确性、致性。因此，工艺信息管理也应该 是总体 二艺的重要组