面向產(chǎn)品的CAPP智能化關(guān)鍵技術(shù)

根據(jù)CAPP的發(fā)展和企業(yè)對CAPP應(yīng)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(yīng)用從以零組件為主體對象的局部應(yīng)用走向以整個產(chǎn)品為對象的全面應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)企業(yè)產(chǎn)品工藝設(shè)計和管理的計算機(jī)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(nèi)容是,CAPP系統(tǒng)應(yīng)是以產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)為中心的集工藝設(shè)計與信息管理為一體的交互式計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng),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(xiàn)人機(jī)混合智能和人、技術(shù)與管理的集成,逐步和部分實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計與管理的自動化,從設(shè)計和管理等多方面提高工藝人員的工作效率,且在應(yīng)用中不斷積累工藝設(shè)計人員的經(jīng)驗。

　　1.1　CAPP系統(tǒng)首先應(yīng)是交互式計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)

　　近年來,以自動化為惟一目標(biāo)的CAPP研究開發(fā)狀況已經(jīng)使人們對CAPP研究與開發(fā)現(xiàn)狀產(chǎn)生懷疑。Kiritsis[1]在回顧了CAPP專家系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r后,對一個有效益的CAPP系統(tǒng)必需高度自動化這一目標(biāo)感到懷疑。Luscombo和Toncich[2]在針對CNC機(jī)床進(jìn)行的CAPP研究中,強(qiáng)調(diào)“輔助”而不是“自動化”。VanZeir等[3]提出了交互式工藝設(shè)計(interactiveprocessplanning)的概念,并開發(fā)了基于交互式的CAPP原型系統(tǒng)。Kamrani等[4]認(rèn)為,CAPP是將工藝設(shè)計人員從許多工藝設(shè)計工作中解脫出來的一種工具,一個能代替熟練工藝人員的CAPP系統(tǒng)仍未開發(fā)出來,現(xiàn)有的CAPP系統(tǒng)不能成為企業(yè)的解決方案。

　　在以交互式為基礎(chǔ)的CAPP系統(tǒng)模式下,工藝人員是工藝決策的主體,系統(tǒng)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)將著眼于局部工藝決策功能的自動化,并作為從整體上提高工藝人員的工作效率的手段之一,而不是簡單地實(shí)現(xiàn)工藝決策全過程的自動化,更不應(yīng)成為CAPP所要實(shí)現(xiàn)的惟一或主要目標(biāo)。

　　1.2　產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)是CAPP系統(tǒng)的中心

　　產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)是產(chǎn)品數(shù)據(jù)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(yīng)是保證產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)的完整性、一致性,實(shí)現(xiàn)企業(yè)產(chǎn)品工藝信息的集成與共享,而不應(yīng)是孤立地編制零件工藝規(guī)程及輸出工藝卡片。反過來,零件工藝規(guī)程編制的功能應(yīng)是生成產(chǎn)品的工藝數(shù)據(jù),而工藝卡片是工藝數(shù)據(jù)的格式化表現(xiàn)形式,完全可由系統(tǒng)自動生成。

　　在此基礎(chǔ)上,CAPP也完全可自動完成各個層次(產(chǎn)品層、部件層、零件層)的工裝設(shè)備、材料、工藝關(guān)鍵件、外協(xié)外制件、工藝分配工時定額、輔助用料、關(guān)鍵工序等各類統(tǒng)計匯總功能,并自動生成匯總統(tǒng)計報表(明細(xì)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(shè)計及管理的一體化

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

　　(1)基礎(chǔ)工藝信息管理　相關(guān)的制造資源信息、各類工藝標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)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(shè)計流程管理　隨著CAPP的廣泛應(yīng)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(shè)計流程管理,將成為企業(yè)工藝設(shè)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(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)的“全球化”,這需要產(chǎn)品工藝設(shè)計在動態(tài)異地資源約束的條件下,通過對制造資源進(jìn)行快速配置,確定零部件制造的合作伙伴,優(yōu)化產(chǎn)品制造過程,并對產(chǎn)品制造合作伙伴的工藝設(shè)計流程進(jìn)行控制,從而縮短產(chǎn)品開發(fā)周期,降低產(chǎn)品開發(fā)成本,提高產(chǎn)品質(zhì)量。產(chǎn)品工藝設(shè)計及管理一體化系統(tǒng)的建立與應(yīng)用構(gòu)成企業(yè)完整的工藝信息系統(tǒng),并將成為企業(yè)實(shí)現(xiàn)敏捷制造的重要技術(shù)基礎(chǔ)。

　　以產(chǎn)品數(shù)據(jù)為中心,可建立面向產(chǎn)品CAPP基本信息模型,見圖1。

　　圖1 CAPP基本模型

　　對圖1中所涉及的幾個術(shù)語給出如下定義和說明:

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

　　零件工藝　泛指以模型化數(shù)據(jù)形式定義的機(jī)械加工、裝配、鈑金等各種零件加工工藝規(guī)程等。

　　加工元　主要用于機(jī)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(chǔ)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(chǔ)。工藝過程設(shè)計是典型的復(fù)雜問題,所涉及的范圍十分廣泛,用到的信息量和知識量相當(dāng)龐大。在實(shí)際的工藝設(shè)計中,所用到的知識是多方面的:

　　制造資源知識　有關(guān)機(jī)床設(shè)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(shù)及各類相關(guān)的工程/工藝標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等的知識。

　　工藝決策知識　有關(guān)工藝決策方法與過程等的知識。

　　這些知識的來源也是多方面,如書本手冊、生產(chǎn)現(xiàn)場、工藝實(shí)例、工藝專家等。