论计算机辅助工艺设计的现状及发展趋势

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计算机辅助工艺过程设计(Computer Aided Process Planning，简称CAPP)是指借助于计算机软硬件技术和支撑环境，利用计算机进行数值计算 、逻辑判定和推理等的功能来制定零件机械加工工艺过程¤助于CAPP系统 可以解决手工工艺设计效率低、-致性差 、质量不稳定、不易达到优化等问题。智能化的cAPP系统可以继续学习工艺专家的经验和知识 ，用于指导工艺设计，在-定程度上可以弥补技术熟练、具有丰富生产经验的工艺专家普遍存在不足的缺憾。所以CAPP自诞生以来，-直受到产业界和学术界的广泛重视，CIRP、ASME等的重要学术会议均把CAPP研究作为重要的议题。CAPP是将产品设计信息转换为各种加工制造 、治理信息的关键环节，是连接CAD、CAM的桥梁，是制造业企业信息化建设的信息中枢，是支撑 CIMS(Computer Integrat-ed Manufacturing System)的核心单元技术，作用和意义重大。

-、国内外CAPP的发展及现状自从1965年Niebel首次提出CAPP思想 ，80年代初期在国内开始，迄今 30多年 ，CAPP领域的研究得到了极大的发展 ，期间经历了检索式 、派生式、创成式、混合式、专家系统、工具系统等不同的发展阶段，并涌现了-大批 CAPP原型系统和商品化的CAPP系统。

早期的CAPP系统为检索式(Retrieva1)系统。它事先将设计好的零件加工工艺规程存储在计算机中，在编制零件工艺规程时，根据零件图号或名称等检索出存有的工艺规程，获得工艺设计内容。这类CAPP系统 自动决策能力差，但最易建立 ，简单实用，对于现行工艺规程比较稳定的企业 比较实用。检索式CAPP系统主要用于已经标准化的工艺过程设计。

随着成组技术(GT)的推广应用 ，变异式或派生式 CAPP(VariantCAPP)系统得到了开发和应用。派生式CAPP系统以成组技术为基础，按零件结构和工艺的相似性，将零件划分为零件族 ，并给每-族的零件制定优化的加工方案和典型工艺过程。派生式CAPP系统实质上是根据零件编码检索出标准工艺，并在此基础上进行编辑修改，系统构建简易，有利于实现工艺设计的标准化和规格化，而且有较为成熟的理论基础(如成组技术等)，故开发、维护方便。变异设计的思想与实际手工工艺设计的思路比较接近，故此类系统比较实用，发展较快，取得了-定的经济效益。

70年代中后期，美国普渡大学的wysk博士在其博士论文中首次提出了基于工艺决策逻辑与算法的创成式 CAPP(Generative CAPP)的概念，并开发出第-个创成式CAPP系统原型-APPAs(Automated Pro-ces$PlanningAnd Selection)系统，CAPP的研究进入了-个新的阶段。

创成式CAPP系统能根据输进的零件信息，通过逻辑推理、公式和算法等，作出工艺决策而自动地生成零件的工艺规程。创成式 CAPP系统是较为理想的系统模型，但由于制造过程的离散性 、产品的多样性 、复杂性、制造环境的差异性、系统状态的模糊性、工艺设计本身的经验性等因素，使得工艺过程的设计成为相当复杂的决策过程，实现有-定适应面的、工艺完全 自动生成的创成式CAPP系统具有相当的难度，已有的系统多是针对特定的零件类型(以回转体为主)、特定的制造环境的专用系统。

鉴于创成式CAPP系统设计开发中的困难，随后研究职员提出了混合式CAPP(Hybrid CAPP)系统，它融合了派生式和创成式两类CAPP系统的特点。混合式CAPP系统常采用派生的方法首先生成零件的典型加工顺序，然后再根据零件信息，采用逻辑推理决策的方法生成零件的工序内容 ，最后再人机交互式地编辑修改工艺规程。 目前混合式的CAPP系统应用较为广泛。

进入80年代，研究人员探讨将人工智能(A1)技术、专家系统技术应用于CAPP系统中，促进了以知识基础(knowledge-based)和智能化为特征的CAPP专家系统的研制。专家系统CAPP与创成式CAPP系统主要区别在于工艺设计过程的决策方式不同：创成式CAPP是基于逻辑算法决策表”进行决策，专家系统 CAPP则以逻辑推理知识”为核心，更夸大工艺设计系统中工艺知识的表达、处理机制以及决策过程的自动化。1981年法国的Descotte等人开发的GARI系统是第-个利用人工智能技术开发的CAPP系统原型，该系统采用产生式规则来存储加工知识并可完成加工方法选择和工序排序工作。目前已有数百套专家系统CAPP问世，其中较为著名的是 日本东京大学开发的TOM系统，英国UMIST大学开发的XCUT系统以及扩充后的XPLAN系统等。

8O年代中后期 ，随着CIM概念的提出和CIMS在制造领域的推广应用，面向新的制造环境的集成化、智能化以及功能更完备的CAPP系统成为新的研究热门，涌现出了集成化的CAPP系统，如德国阿亨产业大学Eversheim教授等开发的 AUTOTAP系统 ；美国普渡大学的 H.P。

wang与 Wysk在 CADCAM和APPAS系统的基础上 ，经扩充推出的TIPPS(Totaly Integrated Process Planning System1系统以及清华大学开发的THCAPP系统等都是早期集成化CAPP系统的典范。

90年代，随着产品设计方式的改进、企业生产环境的变化以及计算机技术的进步与发展，CAPP系统体系结构、功能、领域适应性、扩充维护性 、实用性等方面成为新的研究热门。例如基于并行环境 的CAPP、可重构式CAPP系统、CAPP系统开发工具、面向对象的CAPP系统、CAPP与PPS集成均成为 CAPP体系结构研究的热门。人工神经网络(ANN)技术、模糊综合评判方法、基因算法等理论和方法也已应用于CAPP的知识表达和工艺决策中。与此同时，CAPP系统的研究对象也从传统的回转体、箱体类零件扩大到焊接、铸造、冲压等领域中，极大地丰富了CAPP的研究内涵。

我国对CAPP的理论研究和系统开发固然起步较晚，但发展很快 ，出现了大量的学术性和实用性的各类 CAPP系统。国内高校例如同济、清华 、北航、南航 、华中科大、西安交大、上夯大、西北工大等在CAPP的研究和开发方面起步较早 ，取得了卓有成效的成果，对我国CAPP的研究、普及和推广应用起到了很好的推动作用。比较有代表性的CAPP系统有 TOJICAPP、THCAPP、BHCAPP、BITCAPP、NHCAPP、XJDCAPP、HUST RCAP等。

在90年代中后期，国内几家从事制造业软件开发与系统集成服务的公司在消化吸收CAPP研究成果的基础上，并结合我国企业的实际需求，陆续推出了不少商品化的CAPP系统，代表性的有开目CAPP、天河CAPP、思普 CAPP、金叶CAPP、大天 CAPP、艾克斯特CAPP、天喻CAPP等，并分别在企业得到了不同程度的应用。据不完全统计，目前我国自行研制开发的不同类型的CAPP系统已达100余套。国内CAPP研究的深进程度、覆盖面和发展水平假如保守地说还没有超过国外，则至少也已处于并驾齐驱的阶段。

二、当前CAPP应用中存在的不足与问题l、应用范围偏窄目前绝大多数企业 ，CAPP的应用集中在机械加工工艺的设计，CAPP在企业的应用缺乏应有的广度。实际上 ，产品在整个生命周期内的工艺设计通常涉及到产品装配工艺 、机械加工工艺 、锻造工艺、钣金冲压工艺、焊接工艺 、热表处理工艺 、毛坯制造工艺等各类工艺设计。

CAPP应用应从以零组件为主体对象的局部应用走向以整个产品为对象的全生命周期的应用，实现产品工艺设计与管理的-体化，建立企业级的工艺信息系统。

2、应用水平偏浅目前绝大部分企业CAPP的应用停留在工艺卡片的编辑、工艺信息的统计汇总、工艺流程和权限的管理与控制方面，有效地提高了工艺设计的效率和标准化水平，这是CAPP应用的基矗但 CAPP应用的深度还不够，还不能有效地总结行业工艺设计经验”和设计知识”，从根本上解决企业有经验的工艺师匮乏的问题。目前通用的CAPP系统还无法实现对工艺知识的总结、积累和应用，如何提高CAPP系统的知识水平，实现CAPP的有限智能，是企业关心的问题 ，也是CAPP软件厂商需要考虑的问题♀决了工艺设计效率、标准化、集成的问题，下-步如何帮助企业总结工艺知识和经验是 CAPP应用的关键。

3、基于三维CAD的工艺设计与管理随着三维 CAD在国内制造业的广泛推广应用，三维CAD在不远的将来会成为我国企业产品设计的主流设计工具。随着设计手段的变革 ，工艺设计跟着需要变革。工艺如何和三维CAD进行集成，工艺如何基于三维CAD进行加工工艺设计和装配工艺设计等等，目前在很多企业都有迫切的需求。现阶段，CAPP的应用基本上基于二维CAD进行，与三维CAD的集成应用还处于起步阶段，有待研究和突破。

4、CAPP系统与其它应用系统的集成工艺是设计和制造的桥梁，工艺的数据是产品全生命周期中最重要的数据之-，工艺数据同时是企业编排生产计划、制定采购计划、生产调度的重要基础数据，在企业的整个产品开发及生产中起着重要的作用 。CAPP需要与企业的各种应用系统进行集成，包括 CAD/PDM/ERP/MES等等。由于不少企业CAD、CAPP、ERP的应用是分阶段、不同时期应用的，目前还存在着信息的孤岛，工艺数据的价值还没有得到有效的发挥和利用。

5、CAPP与PDM中的管理功能的冲突近年来 ，随着CAPP功能不断扩展 ，-些CAPP系统逐渐增加了工艺管理的内容，包括权限管理 、流程管理、更改管理 ，并在工艺部门得到了-些应用。随着企业PDM的实施推广应用，随之带来的不可忽视的问题是：CAPP自身的管理功能和PDM的管理功能发生了冲突。商品化的PDM系统本身提供了完善的角色权限管理、 (下转第152页)科技信窟浅谈坝代学校傩胄硇主要功链沈阳建筑大学 黄玺新 于天博[摘 要]现代学校体育功能是多方面的，但还应有主次功能，不能无限扩大功能的外延。本文通过文献资料、查档调查等研究方法提 出现代学校体育的主要功能。

[关键词]学校体育 体育观 目标功能教育要为社会主义现代化建设服务，必须与生产劳动相结合√育既是现时的，又是未来的事业，它具有前瞻性。因此，教育工作既要从现实抓起，又要有超前意识，要着眼于未来。作为指导教育工作的理论研究，必须具有-定的前瞻陛，否则将失去其指导意义。体育作为教育的内容、手段、方法和途径，在未来的社会中将起到什么作用，这是国内外学者共同关心的问题。他们为此做了大量的研究 ，出现了许多新的学术观点，诸如体质教育、技能教育、能力教育、碧育、快乐体育、主动体育、竞技体育、真义体育和终身体育等。其中影响较大的是终身体育与快乐体育。无论哪-种观点，最后都必须通过体育的功能来产生具体的效益。我们认为：在探讨现代学校体育功能时，应从体育的指导思想、目标上加以确定。

1993年在全国学校体育理论青年学者学术研讨会”上，学者们对现代中国学校体育的指导思想、目标和功能进行了研讨。有些问题基本上达到了共识，在体育指导思想方面主要有两种观点：(-)终身体育观。其理由为必要性，即是现代社会和教育发展的需要 ，可以预见 ，体育在人类未来成长中，特别是克服社会发展对人的不利影响方面，将越发起到重要作用；可行性 ，即学凶段是终身体育的-个环节，它的任务是为学生将毕业进入社会后的社会体育打下良好基础，具体讲就是培养对体育的良好态度、兴趣和习惯以及学生在生活中进行运动的能力，这个要求对现阶段的学校体育是可行的。

(二)教体育人观。其理由为学校体育的本质功能是以增强体质为主线的。学刑育的根本目的是育人，体育理所当然地将体质和育人有机地结合起来，这也是体育与教育不可分割的原因。我们认为：教育和学校体育在考虑社会需要的同时，必须重视人的身心发展，为学生在德、智、体诸方面得到充分全面发展提供机会。

两种主要指导思想为制定近远期目标提供了依据，我国学者赵立先生在专家问卷调查”的基础上，将我国新时期学校体育目标进行了分类(表略)。

从分类数字看 ，三类 目标是有序的：体质领先，心理居中，社会在后，体质和心理的健全发展是为走向社会服务的，这-点是没有疑问的。在确立现代中国学校体育目标时，主要有两点认识：(- )四大目标。即身心发展 目标教育 目标社会目标生活 目标。其内涵依次为：指增强体质和发展心理品质等；指德 、智在体育中的功能体现；指社会责任、交往、人际关系和适应社会能力及个性发展等；指对体育良好态度的建立 、降的生活方式以及正确生活价值观的培养等。这种观点以大教育理论为依据，主张多功能综合利用，以适应将来社会对人才的多方面要求。

(二)三大目标。即增强体质目标心理发展 目标教育 目标 ，这种观点同教学大纲的目标体系要求相-致。对四大目标体系持不同意见有两条，即目标过多不利于操作，主要目标不突出。

我们认为：这两种 目标体系并无多大差异，其本质是-致的，只是条 目多少罢了。随着社会的发展和人们观念的改变，未来学校体育目标与现在的相比，在排序上肯定会有较大的变化 ，这种变化是渐地的，主要来 自人们对体育的需求。目标的确立又为学校体育功能的发展起到了定向”作用，应该说未来学校体育的功能向着多方面发展，诸如健身、教育、文化传递、竞技、娱乐、情感发展 、美育、降生活和个体社会化等，但还应有主次功能，不能无限扩大功能的外延。因此，有的学者认为：研究现代学校体育的功能，首先应界定时间和课题范围，如果把时间仅界定在现在至2030年，主要是指基刺育中的学刑育，那么，必须考虑学校体育与学刑育的关系。学校体育是学刑育系统中的支系统，它必须为实现学刑育总目标服务并承担 自己的职责，我们认为这是符合规律的。学校体育功能究竟能不能泛化，回答是否定的，因为泛化的结果是形成多重点，多重点就等于没有重点。如果把学校体育界定在学刑育的大系统之下，其功能主要应包括下列四项：1.健身育心功能。即增强学生体质 ，促进学生身体机能的降发展；培养学生良好的心理素质和较强的适应能力或应变能力。

2.教育功能。即让学生在学校体育教学活动中，养成群体意识 、协作意识；培养学生良好的道德品质、思想素质和吃苦精神、竞技意识。

3.文化传递功能。即让学生获得-些基本的技能和掌握-些基础体育知识和体育文化知识，使学生掌握初步的锻炼身体的技能与方法，以利于学生进入社会较好地利用闲暇时间自我娱乐和欣赏现代体育运动。

4.陶冶功能。即让学生通过学校体育教学活动得到体育的乐趣，养成体育锻炼的习惯。

综上所述 ，现代社会是经济高速发展的社会，其动力来自于各国对教育投资的增多与受教育人数的增加；现代社会各行业对人的标准要求越来越高，其中降的身体是-切才能”的物质基础，更加得到人们的重视 ；现代社会学校体育的功能在多样化的基础上，仍然突出其主要功能。

(上接第 150页) 流程管理、任务管理等功能，因此CAPP的工艺管理功能已经与PDM中管理功能发生了冲突和矛盾，不仅造成了企业集成上的困惑，也造成了企业在信息化过程中的重复投资。

三、CAPP研究发展的趋势伴随着对制造业的国民经济基石地位和作用的重新熟悉，制造业受到了前所未有的重视 ，正经历着巨大的变革。-些新的制造技术、产品设计制造模式以及生产组织形式相继提出并得到了不同程度的应用实施。这些不断发展的新的制造技术、制造模式以及生产组织形式对CAPP提出了更高的要求，赋予了它新的内涵。纵观CAPP发展的历程，可以看到CAPP的研究和应用始终围绕着两方面的需要而展开：-是不断完善自身在应用中出现的不足；二是不断满足新的技术、制造模式对其提出的新的要求。因此 ，未来CAPP的发展，将在应用范围、应用的深度和水平等方面进行拓展，表现为以下的发展趋势：1、面向产品全生命周期的CAPP系统。CAPP的数据是产品数据的重要组成部分，CAPP与PDM/PLM的集成是关键。基于PDM/PLM支持产品全生命周期的CAPP系统将是重要的发展方向。

2、基于知识的CAPP系统。 CAPP目前已经很好的解决了工艺设计效率和标准化的问题，下-步如何有效地总结、沉淀企业的工艺设计知识，提高CAPP的知识水平，将会是CAPP应用和发展的重要方向。

3、基于三维CAD的CAPP瞎ひ杖绾沃С只?谌?