0 概述

　　工藝過程設(shè)計(jì)是連接產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的橋梁，是整個(gè)制造系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和制造成本影響很大。應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)(CAPP：Computer Aided process planning)技術(shù)，可以使工藝人員從繁瑣重復(fù)的事務(wù)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(zhǔn)備周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

　　盡管CAPP技術(shù)經(jīng)過多年的研究與應(yīng)用，但由于工藝設(shè)計(jì)的極度復(fù)雜性，許多問題實(shí)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(shí)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(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，無論從廣度上還是深度上，都對(duì)CAPP的發(fā)展提出了更新更高的要求。

　　針對(duì)上述問題，以及為了滿足關(guān)中地區(qū)制造企業(yè)對(duì)工藝設(shè)計(jì)的需求和滿足區(qū)域計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS：Computer Integrated Manufacturing System)對(duì)CAPP系統(tǒng)的要求，本文提出了網(wǎng)絡(luò)化的CAPP系統(tǒng)。

　　網(wǎng)絡(luò)化的CAPP系統(tǒng)要滿足以下要求：

　　(1)具有開放的體系結(jié)構(gòu)，支持軟件的自由擴(kuò)展。

　　(2)利用組件技術(shù)封裝可重用的組件和連接件，實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)的快速重構(gòu)。

　　(3)通過可重構(gòu)技術(shù)的支持，可以實(shí)現(xiàn)CAPP軟件的多種方式的ASP(Application Service Provider：應(yīng)用服務(wù)提供商)服務(wù)。

　　(4)利用成熟的面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計(jì)理論和技術(shù)，建立面向?qū)ο蟮摹⑦m用于快速協(xié)同工藝設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAPP/CAM集成。

　　1 系統(tǒng)功能描述

　　網(wǎng)絡(luò)化的CAPP系統(tǒng)必須能夠支持?jǐn)?shù)字化企業(yè)新型的工作模式，支持企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化、分布式、虛擬化的組織模式，使企業(yè)快速響應(yīng)市場。因此，網(wǎng)絡(luò)化的CAPP系統(tǒng)是一個(gè)基于知識(shí)的綜合性網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同工藝規(guī)劃系統(tǒng)，應(yīng)具備以下功能：基于知識(shí)的綜合智能化工藝設(shè)計(jì)、工藝知識(shí)管理、工藝信息管理和基于組件的可重構(gòu)工具集。

　　系統(tǒng)功能樹如圖l所示。

　　圖1 網(wǎng)絡(luò)化的CAPP系統(tǒng)功能樹

　　1.1 基于知識(shí)的綜合智能化工藝設(shè)計(jì)

　　基于知識(shí)的綜合智能化工藝設(shè)計(jì)面向復(fù)雜多變、分布異構(gòu)的應(yīng)用環(huán)境，進(jìn)行多種類型工藝(如機(jī)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(shè)計(jì)。綜合是指綜合運(yùn)用交互式、檢索修訂式和創(chuàng)成式等進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，取各方式之長;智能體現(xiàn)在工藝設(shè)計(jì)的全部或部分工作可由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成。

　　1.2工藝知識(shí)管理

　　工藝知識(shí)管理是在對(duì)工藝知識(shí)的有效獲取、工藝知識(shí)的有效表示與有機(jī)組織的基礎(chǔ)上，提供工藝知識(shí)的錄入、檢索、共享、使用、一致性維護(hù)和安全性控制等管理功能，促進(jìn)工藝知識(shí)的轉(zhuǎn)化與再利用，創(chuàng)造一個(gè)能讓工藝人員及其他技術(shù)人員迅速有效地掌握、學(xué)習(xí)工藝知識(shí)的環(huán)境。

　　1.3工藝信息管理

　　工藝信息管理的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)工藝數(shù)據(jù)和各種工藝文件的有效管理，為工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)與相關(guān)系統(tǒng)的有機(jī)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(shí)時(shí)性、有效性和安全性。

　　1.4組件管理器

　　實(shí)現(xiàn)通用組件、專用組件的定義及其管理，并通過調(diào)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(shí)現(xiàn)具體的應(yīng)用和解決方案的重構(gòu)。從而實(shí)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(gè)新的CAPP系統(tǒng)。

　　2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系研究

　　網(wǎng)絡(luò)化的CAPP系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

　　圖2 網(wǎng)絡(luò)化的CAPP系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

　　3 關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案

　　針對(duì)當(dāng)前CAPP系統(tǒng)所存在的問題，如CAPP系統(tǒng)在智能性、實(shí)用性、通用性、集成性和柔性等方面的不足之處，以及為了實(shí)現(xiàn)區(qū)域CIMS環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)化CAPP系統(tǒng)的目標(biāo)，必須對(duì)以下關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。

　　(1)工藝知識(shí)獲取與管理技術(shù)。

　　研究內(nèi)容包括工藝知識(shí)的系統(tǒng)化、規(guī)范化工具;工藝知識(shí)獲取工具;面向用戶的工藝信息建模;分布式工藝知識(shí)管理平臺(tái)構(gòu)建等。

　　(2)基于知識(shí)的綜合智能化工藝設(shè)計(jì)。

　　研究內(nèi)容包括基于知識(shí)的綜合智能化工藝設(shè)計(jì)技術(shù)與實(shí)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(luò)化協(xié)同工藝設(shè)計(jì)。

　　研究面向區(qū)域CIMS的基于網(wǎng)絡(luò)的工藝設(shè)計(jì)，包括產(chǎn)品總體工藝方案的協(xié)同制訂方式、基于知識(shí)的工藝設(shè)計(jì)和基于動(dòng)態(tài)/可變制造資源配置的工藝設(shè)計(jì)等技術(shù)。

　　(4)產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)管理與集成技術(shù)。

　　研究內(nèi)容包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)BOM向產(chǎn)品制造BOM的轉(zhuǎn)換機(jī)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(jì)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(shù)。

　　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(gòu)技術(shù)。

　　研究內(nèi)容包括開放式CAPP系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)體系，利用UML對(duì)CAPP系統(tǒng)建模、分析和設(shè)計(jì)，以數(shù)據(jù)為中心組織與定義業(yè)務(wù)對(duì)象，CAPP系統(tǒng)的功能組件定義和開發(fā)。

　　根據(jù)網(wǎng)絡(luò)化的CAPP系統(tǒng)與PDM系統(tǒng)的關(guān)系分析，采用如下方案進(jìn)行研究：

　　圖3 網(wǎng)絡(luò)化的CAPP系統(tǒng)與PDM系統(tǒng)的關(guān)系

　　(1)廣泛采用國內(nèi)外先進(jìn)的成熟技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，建立開放的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。結(jié)合CORBA/DCOM等組件支撐技術(shù)以及Agent技術(shù)，定義、組織、建立約束最小的可重用組件和連接件，為實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)的快速重構(gòu)奠定基礎(chǔ)。

　　(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(jié)構(gòu)，利用成熟的面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計(jì)理論和技術(shù)，建立面向?qū)ο蟮摹⑦m用于快速協(xié)同工藝設(shè)計(jì)的集成系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)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(shù)與經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用PDM技術(shù)和CSCW技術(shù)，實(shí)現(xiàn)協(xié)同工藝設(shè)計(jì)、工藝數(shù)據(jù)管理與共享、工藝設(shè)計(jì)過程管理。

　　(3)在開放式制造系統(tǒng)環(huán)境中，工藝設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)制造的關(guān)鍵內(nèi)容。采用XML建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換接口，能夠?qū)崿F(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAPP/CAM集成。

　　(4)在支持ASP服務(wù)方面，以區(qū)域CIMS的ASP服務(wù)平臺(tái)為基礎(chǔ)，以金葉西工大軟件股份有限公司具有自主版權(quán)的CAPPFramework軟件為主，進(jìn)行ASP封裝，并通過可重構(gòu)技術(shù)的支持，實(shí)現(xiàn)CAPP軟件的多種方式的ASP服務(wù)。

　　4 結(jié)束語

　　目前網(wǎng)絡(luò)化CAPP結(jié)構(gòu)體系研究工作已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，在支持ASP服務(wù)方面，已經(jīng)建立了面向機(jī)械制造企業(yè)的ASP應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)，并且已經(jīng)通過了測試。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，以及研究工作人員的不斷深入，相信網(wǎng)絡(luò)化CAPP系統(tǒng)將會(huì)更加完善，必將促進(jìn)企業(yè)信息化的發(fā)展，特別的將會(huì)給中小企業(yè)帶來更大的利益。