淺談CAPP的發(fā)展現(xiàn)狀

任韶萱

摘 要：CAPP（Computer Aided Process Planning）即計算機輔助工藝過程設(shè)計，可以減少工藝設(shè)計過程的設(shè)計時間，同時使工藝過程設(shè)計更快速、優(yōu)化和標(biāo)準(zhǔn)。CAPP所需要的設(shè)計信息包括設(shè)計零件種類、設(shè)計要求等是從CAD獲取，CAPP通過計算機輔助設(shè)計最終達到要求，將最終各種設(shè)計結(jié)果和信息從CAM輸出。我國CAPP的研究開發(fā)已經(jīng)很多年了，也日趨成熟，但仍存在著人和機器對話的困難，效率也不算很高，而且有專用性強的缺點。

關(guān)鍵詞：CAPP 發(fā)展?fàn)顩r 存在問題 人工智能

中圖分類號：TP39 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）07（b）-0006-02

隨著科學(xué)技術(shù)進步和發(fā)展，機械制造業(yè)產(chǎn)品品種越來越繁多，人們對產(chǎn)品的需求量日益增多，因此工藝設(shè)計過程越來越復(fù)雜。而傳統(tǒng)的工藝設(shè)計由人工繪圖并詳細(xì)編制，一個產(chǎn)品一個設(shè)計，一個設(shè)計一個較長的設(shè)計周期，一個較長的設(shè)計周期至少一個成熟的工藝人員，勞動強度大，耗時長，耗盡人力物力，顯然與大需求多變化的市場要求不能適應(yīng)，同時設(shè)計質(zhì)量還未必滿足市場的需求。在這種情況下，為了減少工藝設(shè)計過程的設(shè)計時間，同時使工藝過程設(shè)計更快速、優(yōu)化和標(biāo)準(zhǔn)，人們對CAPP的開發(fā)就變得十分必要。同時，CAPP所需要的設(shè)計信息包括設(shè)計零件種類、設(shè)計要求等是從CAD獲取，CAPP通過計算機輔助設(shè)計最終達到要求，將最終各種設(shè)計結(jié)果和信息從CAM輸出?？梢?，針對CAPP系統(tǒng)的開發(fā)是極其重要的。

1 CAPP國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r

挪威人在1965年率先提出了CAPP的概念，并且于1969年完成了世界第一個CAPP系統(tǒng)。但1976年美國的國際計算機輔助制造公司所推出的CAPP系統(tǒng)卻是世界上最著名、應(yīng)用最廣泛的系統(tǒng)，成為CAPP系統(tǒng)發(fā)展的里程碑。隨之世界上有更多CAPP系統(tǒng)相繼推出，進而出現(xiàn)了變異型CAPP和創(chuàng)成型CAPP。隨著CAPP系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，研究人員對CAPP的理論與方法進行了更加廣泛、深入的研究。美國的一些大學(xué)認(rèn)為研究CAD與CAPP的集成是極其重要的，他們采用人工智能技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機器學(xué)習(xí)、智能推理等，提供一個與CAPP系統(tǒng)集成的CAD環(huán)境，可以用來識別設(shè)計及生產(chǎn)零件的各種特征和各種幾何信息，他們的研究已取得成效。以色列的大學(xué)認(rèn)為零件工藝規(guī)程的生成應(yīng)該使用規(guī)則系統(tǒng)而不是專家系統(tǒng)，這樣效果更好。所不同的是，有些國家的大學(xué)則更注重于建模效應(yīng)。

我國CAPP技術(shù)的研究明顯晚于先進西方國家，制造技術(shù)的落后，計算機發(fā)展的落后，智能技術(shù)的落后，先進理念的落后使這種狀態(tài)難以避免。20世紀(jì)80年代初期，在國家的支持與推動下，我國的CAPP技術(shù)剛剛開始。雖然同濟大學(xué)在1982年開發(fā)出我國第一個CAPP系統(tǒng)，但是也僅僅處于學(xué)習(xí)和初步研究階段。隨后，我國一些優(yōu)秀的院校如北京工業(yè)大學(xué)、南京航空學(xué)院、西北工業(yè)大學(xué)改變落后觀念，提高科技創(chuàng)新進步的先進意識，積極努力地投入到CAPP系統(tǒng)的開發(fā)中，開發(fā)出了具有一定水準(zhǔn)的CAPP系統(tǒng)，至此形成了中國CAPP系統(tǒng)的快速發(fā)展期。90年后隨著計算機輔助生產(chǎn)國際學(xué)術(shù)會議的召開和中華人民共和國機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)計算機輔助工藝設(shè)計導(dǎo)則頒布，我國CAPP的發(fā)展水平開始有了進一步的發(fā)展并與國際接軌。

2 目前CAPP存在的問題和發(fā)展方向

2.1 存在的問題

（1）CAPP系統(tǒng)通常針對特定零件，不能夠適應(yīng)復(fù)雜多樣的工藝產(chǎn)品，通用性差，不具備普遍性。

（2）CAPP系統(tǒng)運作時應(yīng)實現(xiàn)人和計算機能夠很容易進行交流，獲取信息時間短、準(zhǔn)確、簡單、快速，效率應(yīng)明顯高于單純?nèi)斯ぴO(shè)計，可目前并未實現(xiàn)。

（3）CAPP系統(tǒng)需要的工藝知識量巨大，存儲量巨大，需要耗費大量的人力物力準(zhǔn)備。

（4）CAD、CAPP、CAM等計算機輔助系統(tǒng)沒形成一系列的系統(tǒng)工程，設(shè)計、工藝和制造都是單一的設(shè)計，單一的系統(tǒng)開發(fā)，單一的生產(chǎn)應(yīng)用，它們之間無任何聯(lián)系，因此就出現(xiàn)了1+1小于2的情況，這不能顯示生產(chǎn)系統(tǒng)的集成的優(yōu)勢。

（5）多數(shù)CAPP系統(tǒng)只有設(shè)計者知道其內(nèi)部的知識的存儲方式，應(yīng)用推理方式，選擇方案的優(yōu)化方式，用戶根本無法知道也無處知道，因此用戶無法根據(jù)實際需要更改系統(tǒng)的一些既定規(guī)則，以適應(yīng)自己的需要，這樣的系統(tǒng)不能適應(yīng)客戶，客戶是不會歡迎的。

2.2 CAPP研究方向

CAPP的研究方向主要針對高效性、通用性、并行性等方向發(fā)展。

（1）高效性。CAPP系統(tǒng)運作時應(yīng)很容易實現(xiàn)人和計算機的交流，獲取信息準(zhǔn)確、簡單、快速，效率應(yīng)明顯高于單純?nèi)斯ぴO(shè)計。

（2）智能性。能夠處理復(fù)雜多樣的產(chǎn)品，更智能。

（3）系統(tǒng)性。形成一系列的CAD、CAPP、CAM等計算機輔助系統(tǒng)工程，設(shè)計、工藝和制造不再是單一的設(shè)計，單一的系統(tǒng)開發(fā)，單一的生產(chǎn)應(yīng)用，它們之間有密切的聯(lián)系，顯示生產(chǎn)系統(tǒng)的集成的優(yōu)勢。

（4）透明性。設(shè)計者應(yīng)該讓用戶知道其CAPP系統(tǒng)的內(nèi)部知識的存儲方式，應(yīng)用推理方式，選擇方案的優(yōu)化方式，用戶可根據(jù)實際需要更改系統(tǒng)的一些既定規(guī)則，以適應(yīng)自己的需要，這樣的系統(tǒng)客戶才會歡迎。

（5）網(wǎng)絡(luò)化?？赏ㄟ^聯(lián)網(wǎng)，多家企業(yè)聯(lián)合開發(fā)，共同利用，節(jié)省人力物力。

3 CAPP支撐理論與技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r

3.1 人工智能

人工智能AI（Artificial Intellegence）是美國的幾位學(xué)者在20世紀(jì)中期最先提出的。它是多學(xué)科的交叉學(xué)科，包括是計算機科學(xué)、哲學(xué)、數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生物學(xué)、控制理論等。其基本目標(biāo)就是使機器表現(xiàn)出人類的頭腦和思想，使機器代替人類思考和工作。人工智能應(yīng)用極其廣泛，在語言語音的識別，機器學(xué)習(xí)方面、邏輯分析方面、和專家系統(tǒng)方面都取得了許多引人矚目的成就。近年來，人工智能中較突出的成就是專家系統(tǒng)。

3.2 專家系統(tǒng)

專家系統(tǒng)是可以超過人類專家的水平的系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有大量專業(yè)知識，同時也具備人類專家的經(jīng)驗，它根據(jù)人類專家求解問題的思維過程，求解問題，從而達到最佳求解問題的效果。因其具備專家的知識和思維，所以知識全面，求解問題快速、優(yōu)化，應(yīng)用范圍廣泛，有利于提高生產(chǎn)效率，提高經(jīng)濟效益。

目前，人們更加深入地研究開發(fā)專家系統(tǒng)。知識庫和推理機由單一發(fā)展為多樣，使其更符合專家的特質(zhì)，同時人們還對專家系統(tǒng)的開發(fā)工具進行研究，使其根據(jù)需要應(yīng)用于各個領(lǐng)域，具有廣泛性，便利性，通用性。當(dāng)然，專家系統(tǒng)還存在不少有待解決的問題：知識的獲取和學(xué)習(xí)等。這些問題還有待進一步的研究。

4 結(jié)語

CAPP的發(fā)展是社會發(fā)展的需要，是科學(xué)技術(shù)進步的需要。CAPP發(fā)展到今天，已經(jīng)進入到了成熟期，但是仍然存在諸多問題：知識庫知識的更新和完備，推理機制的優(yōu)化和優(yōu)先，系統(tǒng)的自我學(xué)習(xí)和完善。這些都是CAPP系統(tǒng)急待解決的問題，隨著科技的發(fā)展和人們對制造業(yè)的重視，更多的科技工作者將投入更多的精力，未來CAPP將會向智能性、開放性、并行化等方向發(fā)展。

參考文獻

[1] 戴同.CAD/CAPP/CAM基本教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，1997.

[2] 王志勇.CAPP建模與柔性工藝表示方法的研究[D].燕京大學(xué)，2001.

[3] 王士杰，周健.CAPP系統(tǒng)設(shè)計理論及應(yīng)用[M].沈陽：東北大學(xué)出版社，1999.

[4] 王永慶.人工智能原理與方法[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，1999.

[5] 劉燁，程光耀，翟乃軍.小軸類零件CAD/CAPP/CAM信息集成系統(tǒng)模型[J].北京印刷學(xué)院學(xué)報，2015（2）：52-56.endprint