文档介绍：CAPP 基础知识及发展综述
n 前言
puter 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、逻辑判断和推理等的功能来制定
零件机械加工工艺过程。借助于 CAPP 系统,可以解决手工工艺设计效率低、一致性差、质
量不稳定、不易达到优化等问题。智能化的 CAPP 系统可以继承和学习工艺专家的经验和知
识,用于指导工艺设计,在一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,一直受到工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、管理信息的关键环节,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 puter Integrated Manufacturing System)的核心单元技术,
作用和意义重大。
n 国内外 CAPP 研究综述与分析
CAPP 系统的研究和发展经历了较为漫长曲折的过程。自从 1965 年 Niebel 首次提出
CAPP 思想,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、开发工具等不同的发展阶段,并涌现了一大批 CAPP 原型
系统和商品化的 CAPP 系统。
早期的 CAPP 系统为检索式(Retrieval)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(Variant CAPP)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,并给每一族的零件制定优化的加工方案和典型工艺过程。挪威早期推出的
AUTOPROS 系统,美国麦克唐纳. 道格拉斯自动化公司与 CAM-I 开发的 CAPP-CAM-I 系统,
英国曼彻斯特大学开发的 AutoCAP 系统等都是典型的派生式 CAPP 系统。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,系统构建容易,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,取得了一定的经济效益。
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,并开发出第一个创成式 CAPP 系统原
型—APPAS(Automated Process Planning And Selection)系统,CAPP 的研究进入了一个新
的阶段。创成式 CAPP 系统能根据输入的零件信息,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,实现有一定适应面
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,随后研究人员提出了混合式 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(AI)技术、专家系统技术应用于 CAPP 系统
中,促进了以知识基(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