CAPP技術(shù)在中國已經(jīng)走過了20多年的歷史，在業(yè)內(nèi)多方人士的共同努力下，已經(jīng)發(fā)展成為一個完備的計(jì)算機(jī)輔助開發(fā)工具，成為制造業(yè)信息化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

CAPP系統(tǒng)的應(yīng)用大大提高了企業(yè)工藝設(shè)計(jì)和管理能力，縮短了產(chǎn)品開發(fā)和制造周期，使企業(yè)的競爭力逐年提高。隨著信息技術(shù)和制造技術(shù)的發(fā)展，CAPP技術(shù)正向著集成化、智能化和分布化等趨勢發(fā)展。然而這些新技術(shù)通常應(yīng)用在新系統(tǒng)的研究和開發(fā)上，而對于那些使用CAPP多年的企業(yè)則不然。

不管何種理論或系統(tǒng)，在它的使用過程中都會存在這樣或那樣的問題。對于CAPP來講，在其應(yīng)用過程中也會給本身和企業(yè)帶來許多問題，這也是CAPP深化應(yīng)用進(jìn)程中所要解決的問題。

長期應(yīng)用CAPP的煩惱

1．產(chǎn)生的大量工作數(shù)據(jù)如何處理

CAPP系統(tǒng)是產(chǎn)品工藝過程的輔助設(shè)計(jì)工具，因此，對應(yīng)于同一種規(guī)格型號的產(chǎn)品，必然就會產(chǎn)生一套相對應(yīng)的工藝過程文檔資料。在制造業(yè)中，一般企業(yè)每年都有幾種到幾百種型號的產(chǎn)品在生產(chǎn)制造，有的甚至達(dá)到上千種型號（如汽車零配件行業(yè)）。所以，企業(yè)在應(yīng)用CAPP系統(tǒng)后必然會產(chǎn)生大量的工作數(shù)據(jù)。這些工作數(shù)據(jù)不可能僅作為簡單的備份做存檔處理，因?yàn)樗巧a(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和知識的積累，不應(yīng)把它閑置一旁。那么，如何處理這些數(shù)據(jù)是企業(yè)深化應(yīng)用CAPP的一個重要課題。

2．如何提高工藝設(shè)計(jì)人員的水平

CAPP系統(tǒng)的自動化處理能力不但降低了工藝設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)作積極性，而且使得工藝過程設(shè)計(jì)更加抽象。在工藝設(shè)計(jì)人員看來，CAPP系統(tǒng)就像黑箱工具，CAPP的自動化程度越高，這個黑箱就越大，他們所能了解的就越少，不利于他們的學(xué)習(xí)和提高。另外，CAPP系統(tǒng)的格式化，也降低了工藝人員的創(chuàng)新能力。許多企業(yè)在使用CAPP系統(tǒng)后，發(fā)現(xiàn)許多工藝人員的工藝設(shè)計(jì)水平?jīng)]有提高，甚至有所下降。

3．工藝人員流失

眾所周知，質(zhì)量是生產(chǎn)出來的，工藝過程決定著產(chǎn)品質(zhì)量，工藝過程規(guī)劃的重要性不言而喻。然而，在CAPP實(shí)施的過程中，卻出現(xiàn)了一種不好的現(xiàn)象，由于CAPP提高了工藝規(guī)劃的速度，從表面上看，企業(yè)出現(xiàn)了工藝人員的富余現(xiàn)象。致使企業(yè)認(rèn)為，應(yīng)該大量減少從事工藝工作的技術(shù)人員; 并且在總結(jié)CAPP實(shí)施時，以減少了多少名工藝人員作為CAPP的重要實(shí)施成果之一; 更有的企業(yè)認(rèn)為，工藝人員是一些“無足輕重”的“多余”人員，從而造成了大量從事工藝研究的技術(shù)人員轉(zhuǎn)向其他技術(shù)領(lǐng)域。

4．一些成熟工藝在CAPP的實(shí)施應(yīng)用中被丟棄

工藝不但來源于工藝技術(shù)人員的理論知識，更重要的是來源于生產(chǎn)過程中的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。經(jīng)驗(yàn)具有規(guī)律性，但不具備普適性，同時也可能違反一些常理（如很多經(jīng)驗(yàn)公式就不符合“量綱相容原理”）。由于CAPP本性要求工藝過程規(guī)劃程序的規(guī)范化和普適性，所以許多特殊的工藝不能很快地融入CAPP系統(tǒng)中，在CAPP應(yīng)用中形成了一種特殊的另類群體。而這些另類群體由于仍然靠經(jīng)驗(yàn)知識去完成，所以很多工藝工作人員為了逃避勞動而很少去問津，同時在企業(yè)加強(qiáng)CAPP應(yīng)用的要求下，慢慢就被輕易地丟棄了。

這不是一種個別現(xiàn)象，而是眾多實(shí)施CAPP系統(tǒng)的企業(yè)都經(jīng)歷的過程。在實(shí)施CAPP的最初，企業(yè)獲得了工藝設(shè)計(jì)速度的提高，但是在經(jīng)過幾年的應(yīng)用后卻發(fā)現(xiàn)，原先一些生產(chǎn)效率很高的工藝卻不復(fù)存在了。

5．工藝模式固定，沒有創(chuàng)新

在激烈的市場競爭中，企業(yè)要想立于不敗之地就必須不斷降低自己產(chǎn)品的制造成本，提高生產(chǎn)效率。在當(dāng)今降低制造成本的浪潮中，“降耗增效”是一種最有效的解決措施和現(xiàn)實(shí)方法，它要求的重點(diǎn)就是降低生產(chǎn)過程中的消耗。

如何在生產(chǎn)過程中降耗？很顯然，除了管理問題外，就是工藝改進(jìn)和創(chuàng)新的問題。工藝決定著生產(chǎn)效率和成本投入，工藝創(chuàng)新應(yīng)是企業(yè)永遠(yuǎn)追求的目標(biāo)之一。然而長期應(yīng)用CAPP系統(tǒng)卻造成了“軟件禁錮”和工藝人員的惰性，使得工藝革新和創(chuàng)造緩慢，從而使得企業(yè)的工藝模式長期固定，缺乏創(chuàng)新。

深化應(yīng)用CAPP的目標(biāo)

1．加強(qiáng)自動化，提高效率

提高效率是企業(yè)永遠(yuǎn)追求的目標(biāo)之一，CAPP的工作時間直接決定了產(chǎn)品或過程的準(zhǔn)備時間。要提高生產(chǎn)效率必然要縮短CAPP的工作時間，那么，必然要求CAPP的自動化程度提高。因此，加強(qiáng)自動化是深化應(yīng)用CAPP的一個必然的追求目標(biāo)。

2．將CAPP擴(kuò)展到其他復(fù)雜程度更高的產(chǎn)品

一般來講，在CAPP系統(tǒng)應(yīng)用之初，企業(yè)必然會挑選一些結(jié)構(gòu)簡單的產(chǎn)品來進(jìn)行CAPP處理，而對于那些復(fù)雜程度高的產(chǎn)品依然采取傳統(tǒng)的方式進(jìn)行工藝過程規(guī)劃。業(yè)界許多CAPP的成功案例基本上都是基于某種特定產(chǎn)品或產(chǎn)品的某一特定過程而言的，深化CAPP應(yīng)用必然要求將一些過程應(yīng)用的成果轉(zhuǎn)移到其他產(chǎn)品或過程上去。

3．解決工藝人員缺失和缺乏創(chuàng)新的問題

從前文可以看出，企業(yè)在長期應(yīng)用CAPP的過程中出現(xiàn)了工藝人員流失的現(xiàn)象，也出現(xiàn)了創(chuàng)新動力不足的問題，這是深化CAPP應(yīng)用中的一個不可回避的問題。工藝人員素質(zhì)的提高卻與CAPP系統(tǒng)的自動化是一對矛盾，此漲彼消。然而，深化CAPP應(yīng)用必然會帶來CAPP系統(tǒng)的自動化程度提高，因此工藝人員本身是深化CAPP應(yīng)用的一大障礙，這一問題的解決與否直接關(guān)系到深化應(yīng)用的成敗。

深化應(yīng)用CAPP的舉措

1．做好與其他系統(tǒng)的集成

集成不但是CAPP技術(shù)新的發(fā)展方向，也是解決舊系統(tǒng)中出現(xiàn)的問題和深化應(yīng)用的有效方法。筆者認(rèn)為，集成需要解決如下幾個問題:

（1）文件資料集成

早期的CAPP系統(tǒng)一般是單行系統(tǒng)，沒有與其他系統(tǒng)集成。它的輸入數(shù)據(jù)基本上來源于人工輸入的產(chǎn)品樣品或圖紙上的信息，輸出為設(shè)計(jì)好的工藝文件。工藝文件的保存一般包括兩種方式: 電子文件和紙張方式。

在國內(nèi)，電子格式的工藝文件無論是在文檔名稱，還是存放位置上，都普遍存在無規(guī)律的散亂現(xiàn)象，這是CAPP與其他系統(tǒng)進(jìn)行集成的一大障礙。例如: 不同型號產(chǎn)品需要同一類型工具，不同的工藝設(shè)計(jì)人員可能取相同或不同的文檔名稱。因此，在與其他系統(tǒng)進(jìn)行集成時必須解決這種文件資料的散亂現(xiàn)象。目前，解決這個問題的最有效的辦法之一就是采用成組技術(shù)“GT”來對文檔進(jìn)行命名管理。

文檔資料與其他系統(tǒng)進(jìn)行集成的第二個問題就是文件格式問題。早期的CAPP文檔基本上是與某一CAD系統(tǒng)相關(guān)的，可以通過制作接口插件（例如Active控件）的方式集成到其他系統(tǒng)。當(dāng)然，這種集成可能不具有實(shí)時性的特點(diǎn)。

（2）業(yè)務(wù)流程集成

CAPP的業(yè)務(wù)流程包括從工藝路線選取、工藝流程設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)等一直到工藝文件審批和發(fā)放的整個過程。與CAPP集成的系統(tǒng)一般為PDM/PLM系統(tǒng)，而PDM/PLM系統(tǒng)是一種功能強(qiáng)大的管理系統(tǒng)，因此將CAPP系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程集成到該系統(tǒng)是一個非常可取的方案。

這種集成有兩種方式，一是PDM/PLM完全管理CAPP系統(tǒng)，將其作為一個子系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)用; 另一種方式則是PDM/PLM僅作為一個流程管理器，CAPP系統(tǒng)是一個獨(dú)立的系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口將相關(guān)文檔數(shù)據(jù)傳送給PDM/PLM系統(tǒng)。

（3）管理方面集成

CAPP系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)的是工藝過程規(guī)劃，對于設(shè)計(jì)者和設(shè)計(jì)記錄的管理一般涉及得比較少。在當(dāng)今質(zhì)量管理的模式下，產(chǎn)品的可追溯性是一個相當(dāng)重要的質(zhì)量特性。在整個ISO9000質(zhì)量管理體系中無不貫穿著可追溯性。一句質(zhì)量界的俗語“沒有記錄就沒有發(fā)生”體現(xiàn)了可追溯性的重要性。

作為產(chǎn)品生產(chǎn)依據(jù)的工藝文件不可能拋開可追溯性這一重要的質(zhì)量要求。因此CAPP系統(tǒng)必須增加對設(shè)計(jì)者和設(shè)計(jì)記錄進(jìn)行管理的功能。目前，PDM/PLM系統(tǒng)具有用戶、版本等管理模塊，因此將CAPP系統(tǒng)集成到PDM/PLM系統(tǒng)中是解決CAPP系統(tǒng)管理問題比較理想的方法。

2．充分利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)

（1）現(xiàn)有數(shù)據(jù)是深化應(yīng)用CAPP的依據(jù)

深化應(yīng)用CAPP的一個非常重要的方面就是提高CAPP系統(tǒng)的自動化程度，擴(kuò)展CAPP系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。而長期應(yīng)用CAPP所積累的過程文檔則為此提供了堅(jiān)實(shí)的資料基礎(chǔ)。這是因?yàn)镃APP產(chǎn)生的文檔都是與某個產(chǎn)品相關(guān)的工藝文件資料，這對于提取產(chǎn)品的共同特征非常有利，資料越多可以提取到的相同特征就會越多，也更加符合工藝過程的實(shí)際情況，從而可以很方便地在CAPP中增加自動化處理的項(xiàng)目。因此，現(xiàn)有的大量的CAPP數(shù)據(jù)資料是深化應(yīng)用CAPP的重要依據(jù)。

（2）現(xiàn)有數(shù)據(jù)是建立產(chǎn)品平臺的依據(jù)

產(chǎn)品平臺技術(shù)已經(jīng)在汽車工業(yè)成功地實(shí)施了20多年，它節(jié)約了開發(fā)和制造成本，縮短了市場投放時間，已是當(dāng)今制造業(yè)中一項(xiàng)非常成功的技術(shù)。產(chǎn)品平臺技術(shù)的設(shè)計(jì)依據(jù)來源于產(chǎn)品的共同特征。這些共同特征不但體現(xiàn)了產(chǎn)品的相同架構(gòu)，而且也體現(xiàn)了制造成本極小化的特點(diǎn)。制造成本極小化的確定來源于生產(chǎn)實(shí)際的消耗分析，而生產(chǎn)實(shí)際消耗多少則在很大程度上取決于產(chǎn)品制造工藝。因此，大量CAPP數(shù)據(jù)資料為提取產(chǎn)品的成本極小化特征提供了方便。

（3）為市場開發(fā)提供依據(jù)

零配件企業(yè)在制造業(yè)中占據(jù)著非常大的比重。以一個汽車制造廠為例，它的配套企業(yè)（OEM）多達(dá)成百上千家。這些OEM廠商經(jīng)常面臨著對外報(bào)價的問題，而這些報(bào)價往往不是簡單的一個產(chǎn)品價格的問題，而是一個相當(dāng)復(fù)雜的報(bào)價事務(wù)。如: 三大汽車公司要求其供應(yīng)商的報(bào)價資料不單涉及制造成本、管理成本和利潤等項(xiàng)目，而且要將這些項(xiàng)目詳細(xì)量化到每一個制造工序。

可以說，這些報(bào)價要求已經(jīng)深入到了產(chǎn)品的制造過程。因?yàn)閳?bào)價期限較短，所以不可能在產(chǎn)品制定了工藝以后再進(jìn)行，為了滿足這種報(bào)價需求，應(yīng)當(dāng)采取類比的方式進(jìn)行。那么，這些長期積累的CAPP數(shù)據(jù)資料就派上了用場。有了這些數(shù)據(jù)就可以大大縮短報(bào)價周期，為市場開發(fā)提供便利。

3．加強(qiáng)分布式應(yīng)用

隨著競爭的日益激烈，市場對制造業(yè)的要求也越來越高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度逐年增快，企業(yè)的技術(shù)人員正面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，知識面的“企業(yè)局限性”使他們疲憊不堪，很難應(yīng)對這種競爭局面。

企業(yè)間、企業(yè)與研究機(jī)構(gòu)間的合作為解決這種難題提供了一個非常好的機(jī)遇。如何利用好企業(yè)外的“智力資源”已是目前許多企業(yè)面臨的一項(xiàng)重要課題。工藝規(guī)劃作為制造業(yè)中一項(xiàng)關(guān)鍵的技術(shù)工作，更具有利用這些外力的迫切性。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展使得人們足不出戶就可以與天下溝通。CAPP要想利用企業(yè)外資源就必須擴(kuò)展到網(wǎng)絡(luò)上，但是僅有網(wǎng)絡(luò)還不夠，還需要諸如協(xié)同處理和并行技術(shù)等才能實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程共享。

采用網(wǎng)絡(luò)，并利用協(xié)同技術(shù)，使用企業(yè)內(nèi)外兩種“智力資源”為企業(yè)服務(wù)，不但有利于企業(yè)吸取企業(yè)外部的精華，更重要的是，可以彌補(bǔ)企業(yè)工藝人員流失和缺乏創(chuàng)新能力的問題。

4．進(jìn)一步加強(qiáng)智能化

深化應(yīng)用CAPP必然涉及到CAPP的處理速度問題，只有加快其處理速度，才能更加有效地縮短產(chǎn)品制造準(zhǔn)備期，縮短市場投放時間。

提高CAPP的處理速度，顯然必須提高CAPP的自動化能力。而智能化是提高自動化能力的一項(xiàng)非常重要的手段。實(shí)際上，從最初基于邏輯的創(chuàng)成式系統(tǒng)到專家系統(tǒng)，人們對CAPP的智能技術(shù)進(jìn)行了大量研究。各種人工智能理論，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊理論、遺傳算法和Agent等技術(shù)開始在一些較晚期的CAPP系統(tǒng)中得到應(yīng)用，并取得了良好效果。對于以前的CAPP系統(tǒng)智能化拓展，同樣是提高CAPP自動化處理的有力辦法。

鏈接

CAPP研究狀況

1．CAPP在國外的發(fā)展及研究情況

CAPP的概念最早產(chǎn)生于20世紀(jì)60年代。1969年，挪威推出了世界上第一個CAPP系統(tǒng)——AUTOPROS（Automated Process Planning System），并于1973年正式推出商品化的AUTOPROS系統(tǒng)。1976年，美國計(jì)算機(jī)輔助制造國際組織（CAM-I）推出了具有促進(jìn)CAPP發(fā)展里程碑意義的CAM-I’S Automated Process Planning系統(tǒng)。

在CAPP出現(xiàn)的近40年時間里，經(jīng)歷了5個發(fā)展階段，分別是: 階段1—手工分類、標(biāo)準(zhǔn)化工藝過程規(guī)劃（Manual classification，standardized process plans）; 階段2—計(jì)算機(jī)維護(hù)的工藝過程規(guī)劃（Computer maintained process plans）; 階段3—派生式CAPP（Variant CAPP）; 階段4—創(chuàng)成式CAPP（Generative CAPP）和階段5—動態(tài)、創(chuàng)新式CAPP（Dynamic, generative CAPP）。

在CAPP產(chǎn)生以前，制造業(yè)為了實(shí)現(xiàn)工藝自動化，開始將工藝過程進(jìn)行分門別類，對各個過程進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，使得工藝過程規(guī)劃得到了提高。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，制造業(yè)開始使用計(jì)算機(jī)來維護(hù)和管理那些已經(jīng)過分類和標(biāo)準(zhǔn)化的工藝過程資料和數(shù)據(jù)，從而進(jìn)入了第二個發(fā)展階段。

隨著理論發(fā)展，CAPP進(jìn)入了階段3，產(chǎn)生了真正的CAPP系統(tǒng)—派生式系統(tǒng)。派生式系統(tǒng)由階段2（可稱為“檢索式CAPP”）發(fā)展而來，并形成了今天具有不同程度的修改、編輯和自動篩選功能的系統(tǒng)。

CAPP進(jìn)一步發(fā)展就進(jìn)入了階段4—創(chuàng)成式系統(tǒng)。1977年，Wysk在他的博士論文中首次提出了一個創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)—APPAS。理想的創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)，通過決策邏輯效仿人的思維，在無需人工干預(yù)的情況下自動生成工藝。

隨后CAPP的發(fā)展開始進(jìn)入了第5階段，該階段的特征是智能和動態(tài)。

自20世紀(jì)80年代以來，一些學(xué)者開始探索將人工智能技術(shù)應(yīng)用于CAPP系統(tǒng)的研究和開發(fā)，并成功地研制出了基于知識的CAPP系統(tǒng)、CAPP專家系統(tǒng)等智能化的CAPP系統(tǒng)。Van.Zeir G提出了交互式工藝設(shè)計(jì)（Interactive Process Planning）的概念，并開發(fā)了基于交互式的CAPP原型系統(tǒng)。

CAPP5個發(fā)展階段的技術(shù)并不局限于本階段的發(fā)展，而是從低級階段滲透到高級階段。我們按照工藝過程規(guī)劃生成的方法，可以將CAPP系統(tǒng)分為三個大類: 派生式、創(chuàng)成式和混合式。

2．國內(nèi)CAPP的發(fā)展及研究現(xiàn)狀

我國CAPP技術(shù)的研究開始于20世紀(jì)80年代。1982年，上海同濟(jì)大學(xué)正式推出了我國第一個CAPP系統(tǒng)—TOJICAP; 西北工業(yè)大學(xué)推出了我國第一個創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)—CAOS系統(tǒng)。在國家863/CIMS計(jì)劃的支持和推動下，在20世紀(jì)最后幾年里，我國的CAPP技術(shù)取得了很大的成績。

1996年，西北工業(yè)大學(xué)完成了國家863-CIMS重點(diǎn)推廣應(yīng)用工程“西飛公司XAC-CIMS工程子項(xiàng)目XAC-CAPP系統(tǒng)”開發(fā)。1997年，金葉西工大軟件公司提出“以交互式設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的綜合智能化、以產(chǎn)品數(shù)據(jù)為核心、工藝設(shè)計(jì)與管理一體化”的CAPP產(chǎn)品化概念與理論方法體系。

近幾年，國內(nèi)成功的CAPP系統(tǒng)有浙大大天公司的“GS-CAPP”、西北工業(yè)大學(xué)的“CAPPFramework”、天喻信息產(chǎn)業(yè)責(zé)任有限公司的“InteCAPP系統(tǒng)”、北京清華京渝天河軟件公司的“THCAPP”、華工科技產(chǎn)業(yè)股份有限公司的“開目CAPP”及上海SIPM公司的“SIPM-CAPP”等。