CAPP概念框架及实用化系统的开发策略

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一、CAPP概念框架......



一、CAPP概念框架
根据多年来CAPP的研究开发成果可用下图所示的五维概念框架来刻画CAPP系统。五个尺度坐标反映了CAPP技术的不同侧面和研究发展方向，体

现CAPP的发展踪迹。

CAPP的五维概念框架图
按规划方法可将CAPP系统分成检索式、派生式、创成式、综合智能式。其中检索式是最早出现的规划方法，其规划能力取决于系统储存工艺的
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多少。派生式是按规划对象的相似性进行规划的，它的理论基础是成组技术。其规划能力取决于相似族的合理划分和相似族的覆盖能力。早期

的创成式系统是按决策树和决策表方法进行工艺决策的，随着专家系统技术的发展和完善，专家系统决策方法成为大多数创成式系统所采用的

决策方法，其规划能力取决于系统的知识获取能力、知识库的丰富程度和推理机的推理能力。综合智能式系统除了综合采用检索、派生方法和

各种智能技术进行工艺决策外，强调人在决策中的作用，它是一种人机协同决策系统，所以可以充分发挥人的作用，弥补各种智能技术的不足

，因此它的决策和规划能力是无限的。
按规划水平可分成宏观、详细和微观规划。不同的工艺规划水平是与企业生产规划的水平相协调一致的。企业生产规划可分为战略规划、战术

规划(生产计划)和作业规划，战略规划是企业级的，战术规划是生产部门级，作业规划是车间级的。工艺规划的宏观规划、详细规划和微观规

划分别与战略规划、战术规划和作业规划相对应。由于战略规划包括产品发展方向、生产规模、技术发展水平、新生产设施的兴建等，所以与

之对应的工艺宏观规划的重点在工艺能力规划，工艺宏观规划不需产生详细的加工工艺，只需根据待发展的产品和制造能力要求制订粗略的工

艺路线和制造资源需求计划，给出工艺评价结果。因此工艺宏观规划是工艺路线级的规划。工艺详细规划与战术规划相对应，企业战术规划形
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成的是企业生产计划，此时规划的对象和目标是具体的。战术规划建立在现有的资源(人、物、才)基础上。因此与之对应的工艺规划针对明确

的产品对象，有明确的规划目标，受确定的规划约束条件约束。此时工艺规划应产生能够指导车间生产的工艺计划，因此工艺详细规划是工序

级的。工艺微观规划与车间作业计划相对应，其规划程度取决于作业计划详细程度，此时往往需要制订详细的加工参数和技术要求，因此工艺

微观规划是工步级的规划。
按规划深度工艺规划分为静态、柔性和动态规划。静态规划基于静态资源，不考虑制造资源的负荷和变化，产生后一般不进行修改。柔性规划

则先不考虑制造资源的负荷、状态，离线进行粗规划，然后在生产中根据制造资源的变化情况再调整粗规划，形成适应当前生产状态和生产要

求的工艺计划。动态规划则是在零件制造过程中，完全根据制造系统动态状态进行规划。动态CAPP规划系统要求实时地获取制造系统的状态和

生产要求，以便其快速地生成工艺计划。因此动态规划要求制造系统有较高的自动化程度，系统的信息流必须顺畅、合理。
按规划期工艺规划分为短期规划、中期规划和长期规划。由于企业不同层次的生产规划有明显的规划期要求，因此工艺规划期与工艺规划水平

有着必然的联系。长期规划与工艺宏观规划相对应，中期规划与工艺详细规划相对应，而短期规划必然是作业层次的规划，与工艺微观规划相

对应。
按规划关联程度工艺规划分为独立、集成和并行规划。规划关联程度从信息流通与交互角度反映了工艺规划与制造系统中相关生产活动之间的

关系。独立规划就是不采用信息集成技术与其它生产活动系统(如CAD、PPS、MIS系统等)进行信息集成而进行的规划。集成规划则是采用信息

集成技术，使CAPP系统与CAD、CAM、MIS等系统进行信息集成，它强调了整个生产系统中各个信息枢纽、站点之间的信息联系与流通，使信息

流在不同的区段具有基本相同的流动速度，使各个信息枢纽和站点具有相匹配的处理速度与处理能力，同时建立了枢纽与站点之间相互访问的

机制。并行规划强调工艺规划与企业中相关规划与生产活动的协同。它建立在并行工程概念与技术基础上。并行工艺规划要求在正确的时间向

正确的地点发送规划结果信息，在正确的时间从正确的地点提取所需要的信息，同时建立在整个企业(系统)生产协同规划的机制上。
二、CAPP开发策略探讨
1.何时需要进行工艺规划
工艺规划作为企业生产规划中的一个环节，应服从于企业的整体生产规划活动。在企业生产中下列情况需要进行工艺规划或对原有工艺计划进

行修改、调整与维护：
1)企业进行战略规划。
2)企业进行战术规划或调整战术规划。
3)制订和调整作业计划。
4)采用先进制造工艺。
5)生产处于稳定时期。
2.当前CAPP开发中存在的问题
1)研究开发目标存在着较大偏差
(1)过分追求CAPP系统的自动化程度，忽视人在工艺决策中的作用。
(2)CAPP系统应用对象过于狭窄。
(3)重视工艺管理不够。
2)对CAPP的系统化、实用化、工程化研究重视不足
到目前为止，尽管各种新概念、新方法、新技术在CAPP系统的研究与开发中不断获得应用，但主要针对各种决策功能，始终缺乏对CAPP系统化

、实用化、工程化的研究，缺乏各种技术之间、技术与组织管理之间、人与技术之间的集成与协调，使得这些新技术、新概念所起的作用甚小

。由于对企业CAPP系统需求和功能要求了解不足，从纯科研角度去认
识和开发CAPP系统，导致CAPP的整体发展缺乏坚实的实践基础和动力。、
3)缺乏对CAPP的基础性技术研究
开发CAPP系统的基础是工艺设计的原理和方法。若忽视工艺设计基本原理和方法的研究，使得CAPP系统缺乏良好的理论和坚实的科学基础，难

于开发出高水平的CAPP系统。
3.当前CAPP系统的开发策略
1)鉴于企业战略规划的规划期较长，与之相应的工艺宏观规划的规划活动频度较低，所以CAPP系统的开发定位应主要服务于企业战术计划和作

业计划的制订及日常生产中的工艺维护和工艺服务。对企业战略规划的支持可通过在CAPP系统中设立相应的功能模块或子系统或将这部分功能