面向產(chǎn)品的CAPP智能化關(guān)鍵技術(shù)

根據CAPP的發(fā)展和企業(yè)對CAPP應用的需求,有必要建立全新的面向產(chǎn)品的CAPP方法論,使CAPP應用從以零組件為主體對象的局部應用走向以整個(gè)產(chǎn)品為對象的全面應用,實(shí)現企業(yè)產(chǎn)品工藝設計和管理的計算機化和信息化。

　　1　面向產(chǎn)品的CAPP方法論

　　面向產(chǎn)品的CAPP方法論的基本內容是,CAPP系統應是以產(chǎn)品工藝數據為中心的集工藝設計與信息管理為一體的交互式計算機應用系統,并逐步集成檢索、修訂、創(chuàng )成等多工藝決策混合技術(shù)及多人工智能技術(shù),實(shí)現人機混合智能和人、技術(shù)與管理的集成,逐步和部分實(shí)現工藝設計與管理的自動(dòng)化,從設計和管理等多方面提高工藝人員的工作效率,且在應用中不斷積累工藝設計人員的經(jīng)驗。

　　1.1　CAPP系統首先應是交互式計算機應用系統

　　近年來(lái),以自動(dòng)化為惟一目標的CAPP研究開(kāi)發(fā)狀況已經(jīng)使人們對CAPP研究與開(kāi)發(fā)現狀產(chǎn)生懷疑。Kiritsis[1]在回顧了CAPP專(zhuān)家系統的發(fā)展狀況后,對一個(gè)有效益的CAPP系統必需高度自動(dòng)化這一目標感到懷疑。Luscombo和Toncich[2]在針對CNC機床進(jìn)行的CAPP研究中,強調“輔助”而不是“自動(dòng)化”。VanZeir等[3]提出了交互式工藝設計(interactiveprocessplanning)的概念,并開(kāi)發(fā)了基于交互式的CAPP原型系統。Kamrani等[4]認為,CAPP是將工藝設計人員從許多工藝設計工作中解脫出來(lái)的一種工具,一個(gè)能代替熟練工藝人員的CAPP系統仍未開(kāi)發(fā)出來(lái),現有的CAPP系統不能成為企業(yè)的解決方案。

　　在以交互式為基礎的CAPP系統模式下,工藝人員是工藝決策的主體,系統采用檢索、修訂創(chuàng )成等多工藝決策混合技術(shù)及多人工智能技術(shù)將著(zhù)眼于局部工藝決策功能的自動(dòng)化,并作為從整體上提高工藝人員的工作效率的手段之一,而不是簡(jiǎn)單地實(shí)現工藝決策全過(guò)程的自動(dòng)化,更不應成為CAPP所要實(shí)現的惟一或主要目標。

　　1.2　產(chǎn)品工藝數據是CAPP系統的中心

　　產(chǎn)品工藝數據是產(chǎn)品數據的重要組成部分,也是企業(yè)生產(chǎn)信息的匯集處。從發(fā)展看,CAPP的主要功能應是保證產(chǎn)品工藝數據的完整性、一致性,實(shí)現企業(yè)產(chǎn)品工藝信息的集成與共享,而不應是孤立地編制零件工藝規程及輸出工藝卡片。反過(guò)來(lái),零件工藝規程編制的功能應是生成產(chǎn)品的工藝數據,而工藝卡片是工藝數據的格式化表現形式,完全可由系統自動(dòng)生成。

　　在此基礎上,CAPP也完全可自動(dòng)完成各個(gè)層次(產(chǎn)品層、部件層、零件層)的工裝設備、材料、工藝關(guān)鍵件、外協(xié)外制件、工藝分配工時(shí)定額、輔助用料、關(guān)鍵工序等各類(lèi)統計匯總功能,并自動(dòng)生成匯總統計報表(明細表),這樣不僅可以極大地提高工藝文件的編制效率,而且可最大限度地減少不必要的人為失誤。

　　1.3　產(chǎn)品工藝設計及管理的一體化

　　工藝管理功能應成為面向產(chǎn)品CAPP所要實(shí)現的重要功能。從信息系統角度看,企業(yè)工藝管理包括以下方面的內容:

　　(1)基礎工藝信息管理　相關(guān)的制造資源信息、各類(lèi)工藝標準與規范等;

　　(2)產(chǎn)品工藝信息與文件管理　與產(chǎn)品直接相關(guān)的工藝信息及文件的管理;

　　(3)產(chǎn)品工藝設計流程管理　隨著(zhù)CAPP的廣泛應用及PDM、VM、AM等先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展,基于PDM工作流(workflow)管理的敏捷企業(yè)工藝設計流程管理,將成為企業(yè)工藝設計與管理的重要方面。

　　在敏捷制造模式下,制造企業(yè)將實(shí)現產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的“全球化”,這需要產(chǎn)品工藝設計在動(dòng)態(tài)異地資源約束的條件下,通過(guò)對制造資源進(jìn)行快速配置,確定零部件制造的合作伙伴,優(yōu)化產(chǎn)品制造過(guò)程,并對產(chǎn)品制造合作伙伴的工藝設計流程進(jìn)行控制,從而縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期,降低產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本,提高產(chǎn)品質(zhì)量。產(chǎn)品工藝設計及管理一體化系統的建立與應用構成企業(yè)完整的工藝信息系統,并將成為企業(yè)實(shí)現敏捷制造的重要技術(shù)基礎。

　　以產(chǎn)品數據為中心,可建立面向產(chǎn)品CAPP基本信息模型,見(jiàn)圖1。

　　圖1 CAPP基本模型

　　對圖1中所涉及的幾個(gè)術(shù)語(yǔ)給出如下定義和說(shuō)明:

　　零件　泛指構成產(chǎn)品的各種相對獨立單元,如機械加工件、裝配件、焊接件等。

　　零件工藝　泛指以模型化數據形式定義的機械加工、裝配、鈑金等各種零件加工工藝規程等。

　　加工元　主要用于機械加工工藝,是指以特征為核心的有關(guān)特征加工工序的相關(guān)信息所形成的實(shí)體。

　　2　CAPP智能化的基礎是建立豐富的工藝知識庫

　　智能是知識與智力的總和,其中知識是一切智能行為的基礎。工藝過(guò)程設計是典型的復雜問(wèn)題,所涉及的范圍十分廣泛,用到的信息量和知識量相當龐大。在實(shí)際的工藝設計中,所用到的知識是多方面的:

　　制造資源知識　有關(guān)機床設備、工藝裝備、材料等的知識。

　　制造對象知識　有關(guān)產(chǎn)品、零件、毛坯等的知識。

　　制造工藝知識　有關(guān)工藝方法、典型工藝、加工參數及各類(lèi)相關(guān)的工程/工藝標準規范等的知識。

　　工藝決策知識　有關(guān)工藝決策方法與過(guò)程等的知識。

　　這些知識的來(lái)源也是多方面,如書(shū)本手冊、生產(chǎn)現場(chǎng)、工藝實(shí)例、工藝專(zhuān)家等。