面向產品的CAPP智能化關鍵技術

根據CAPP的發展和企業對CAPP應用的需求,有必要建立全新的面向產品的CAPP方法論,使CAPP應用從以零組件為主體對象的局部應用走向以整個產品為對象的全面應用,實現企業產品工藝設計和管理的計算機化和信息化。

　　1　面向產品的CAPP方法論

　　面向產品的CAPP方法論的基本內容是,CAPP系統應是以產品工藝數據為中心的集工藝設計與信息管理為一體的交互式計算機應用系統,并逐步集成檢索、修訂、創成等多工藝決策混合技術及多人工智能技術,實現人機混合智能和人、技術與管理的集成,逐步和部分實現工藝設計與管理的自動化,從設計和管理等多方面提高工藝人員的工作效率,且在應用中不斷積累工藝設計人員的經驗。

　　1.1　CAPP系統首先應是交互式計算機應用系統

　　近年來,以自動化為惟一目標的CAPP研究開發狀況已經使人們對CAPP研究與開發現狀產生懷疑。Kiritsis[1]在回顧了CAPP專家系統的發展狀況后,對一個有效益的CAPP系統必需高度自動化這一目標感到懷疑。Luscombo和Toncich[2]在針對CNC機床進行的CAPP研究中,強調“輔助”而不是“自動化”。VanZeir等[3]提出了交互式工藝設計(interactiveprocessplanning)的概念,并開發了基于交互式的CAPP原型系統。Kamrani等[4]認為,CAPP是將工藝設計人員從許多工藝設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系統仍未開發出來,現有的CAPP系統不能成為企業的解決方案。

　　在以交互式為基礎的CAPP系統模式下,工藝人員是工藝決策的主體,系統采用檢索、修訂創成等多工藝決策混合技術及多人工智能技術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,而不是簡單地實現工藝決策全過程的自動化,更不應成為CAPP所要實現的惟一或主要目標。

　　1.2　產品工藝數據是CAPP系統的中心

　　產品工藝數據是產品數據的重要組成部分,也是企業生產信息的匯集處。從發展看,CAPP的主要功能應是保證產品工藝數據的完整性、一致性,實現企業產品工藝信息的集成與共享,而不應是孤立地編制零件工藝規程及輸出工藝卡片。反過來,零件工藝規程編制的功能應是生成產品的工藝數據,而工藝卡片是工藝數據的格式化表現形式,完全可由系統自動生成。

　　在此基礎上,CAPP也完全可自動完成各個層次(產品層、部件層、零件層)的工裝設備、材料、工藝關鍵件、外協外制件、工藝分配工時定額、輔助用料、關鍵工序等各類統計匯總功能,并自動生成匯總統計報表(明細表),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　產品工藝設計及管理的一體化

　　工藝管理功能應成為面向產品CAPP所要實現的重要功能。從信息系統角度看,企業工藝管理包括以下方面的內容:

　　(1)基礎工藝信息管理　相關的制造資源信息、各類工藝標準與規范等;

　　(2)產品工藝信息與文件管理　與產品直接相關的工藝信息及文件的管理;

　　(3)產品工藝設計流程管理　隨著CAPP的廣泛應用及PDM、VM、AM等先進制造技術的發展,基于PDM工作流(workflow)管理的敏捷企業工藝設計流程管理,將成為企業工藝設計與管理的重要方面。

　　在敏捷制造模式下,制造企業將實現產品開發的“全球化”,這需要產品工藝設計在動態異地資源約束的條件下,通過對制造資源進行快速配置,確定零部件制造的合作伙伴,優化產品制造過程,并對產品制造合作伙伴的工藝設計流程進行控制,從而縮短產品開發周期,降低產品開發成本,提高產品質量。產品工藝設計及管理一體化系統的建立與應用構成企業完整的工藝信息系統,并將成為企業實現敏捷制造的重要技術基礎。

　　以產品數據為中心,可建立面向產品CAPP基本信息模型,見圖1。

　　圖1 CAPP基本模型

　　對圖1中所涉及的幾個術語給出如下定義和說明:

　　零件　泛指構成產品的各種相對獨立單元,如機械加工件、裝配件、焊接件等。

　　零件工藝　泛指以模型化數據形式定義的機械加工、裝配、鈑金等各種零件加工工藝規程等。

　　加工元　主要用于機械加工工藝,是指以特征為核心的有關特征加工工序的相關信息所形成的實體。

　　2　CAPP智能化的基礎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。工藝過程設計是典型的復雜問題,所涉及的范圍十分廣泛,用到的信息量和知識量相當龐大。在實際的工藝設計中,所用到的知識是多方面的:

　　制造資源知識　有關機床設備、工藝裝備、材料等的知識。

　　制造對象知識　有關產品、零件、毛坯等的知識。

　　制造工藝知識　有關工藝方法、典型工藝、加工參數及各類相關的工程/工藝標準規范等的知識。

　　工藝決策知識　有關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、生產現場、工藝實例、工藝專家等。