CAPP技术发展趋势中存在的问题及解决方案

1 CAPP研究现状及发展趋势

从20世纪60年代末,人们就开始了对CAPP理论与应用的研究,最早研究CAPP技术的国家有挪威和前苏联等。在CAPP发展史上具有历程碑意义的是设在美国的国际标准性组织CAM-I于1976年开发的CAPP系统。按照工艺决策方式,可以将CAPP系统划分为两大类:修订式(派生式)CAPP系统和创成式CAPP系统。30多年以来,国内外对CAPP技术进行了大量的探讨与研究到实施,CAPP系统针对对象从早期的针对某一类特定零件,如回转体、箱体类、支架类零件扩展到各个类别的零部件。从零部件为主体的局部应用扩展到以整个产品为对象的全面应用。以柔性制造系统、计算机集成制造系统、并行工程、智能制造系统、虚拟制造、敏捷制造为代表的先进制造理论及系统的发展,以三维实体造型技术的CAD、PDM(产品数据管理)、ERP(企业资源计划)、CRM(客户关系管理)、MES(制造执行系统)、CAM(计算及辅助工程)为代表的产品设计、制造、经营管理单元的发展与成熟,无论从深度上还是广度上,都对CAPP的功能、所处的位置提出了更新更高的要求,促成了现代意义上的CAPP理论体系的形成。而以人工神经网路、模糊集合论、遗传算法为代表的人工智能技术,互联网技术、计算机软硬件理论与技术的发展,都为现代CAPP系统的建立提供了坚实的基础。CAPP技术未来将朝着集成化与并行化、网络化、智能化、工具化、体系结构分布式、构件化的方向发展。

2 CAPP中存在问题

综合分析CAPP技术的研究历史与现状,可以归纳出CAPP技术中存在如下主要问题,这些问题制约着CAPP向更广、更深、商品化、实用化的方向发展。

2.1 通用性和专用性之间的矛盾

通用性和专用性之间的矛盾是阻碍CAPP大规模推广应用的首要问题。此问题的实质是同一企业自身工艺环境的动态变化性、不同企业间工艺环境及工艺类型的差异性的综合外在表现。量身定制的专用化CAPP系统的优点是能够很好的满足企业当前工艺需求,在企业的工艺准备过程中较好的发挥作用。然而其缺点却也是明显的,对于企业来说,专用的化的CAPP不能适应企业工艺环境的变化,无法使制造型企业从容面对瞬息完变的市场(敏捷制造),不仅制约了企业的发展,也造成了企业IT投资的浪费。CAPP框架/工具系统的优点是适用面广、开放性好、大大缩短了CAPP系统的开发周期,客户化也较好的满足了企业的个性化需求。然而,由于CAPP的基本框架、基本功能、基本流程已经被固化在框架中,平台的可伸缩性有限,仍无法适应企业工艺环境的较大变化,且客户化开发和实施的工作量还很大。

2.2 体系结构与制造模式的矛盾

当前市场环境呈现快速、多变、以客户为中心的特点,机械产品需求正朝着多品种、小批量、制造过程离散、产品换代频繁、生产周期短的特点。在这种背景下,敏捷制造(Agile Manufacturing)、并行工程(Concurrent Engineering)、协同制造等先进制造技术被提出并得到了广泛应用。动态联盟/虚拟企业作为一种新的现代企业发展模式是这些先进制造技术的现实体现,较好的适应了当前的市场环境。CAPP作为实现制造业信息化、数字化的支撑技术之一,应该能够适应新的制造模式的需求,进一步促进制造业的发展。

3 本文提出的解决方案

针对上节分析得出的问题,本文认为可以从提高CAPP系统的复用性、改善CAPP系统体系结构角度来加以解决。具体可以落实到两个方面来展开研究：一是研究工艺设计问题域自身的通用基础理论、技术和数据;二是将当前先进的计算机软件、硬件及网络通性技术运用于CAPP系统的设计与开发中。

CAPP通用基础理论研究方面,西北工业大学CAPP与制造工程软件研究所做了大量的深入研究与实践,其提出的面向产品的CAPP方法论、CAPP信息建模体系、面向对象的工艺知识库等理论为CAPP向工程化、实用化的发展做出了巨大的贡献。软件技术方面,面向对象技术、构件技术、框架、中间件,以及以系统化、工程化的软件复用思想为代表的领域工程、应用工程,及由其发展而来的软件产品线技术为解决CAPP系统发展中存在的问题提供了软件实现基础。在吸收借鉴已有CAPP基础理论的研究成果基础上,将系统化、工程化的软件复用理论与技术运用到CAPP中,展开对CAPP产品线的研究,提高CAPP系统的RSS(Reconfigurable、Resuable、Scalable)特性,以期解决CAPP通用性与专用的问题;通过建立基于J2EE开源框架的B/S软件产品线技术平台框架,为CAPP系统支持跨地域的协同工艺设计、敏捷制造等先进制造技术,动态联盟/虚拟企业的组织形式提供技术支持。

参考文献

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