基于CAPP技術的智能工藝設計模型

黃鑫茂

新一代信息技術正在加速制造業智能制造發展，3C電子行業面臨小批量多品種、市場變化快及大規模定制等難題，必須要加入智能制造創新行列。本文通過追溯CAPP技術發展歷程，總結功能框架，構建了現代CAPP系統技術體系，以此指導電子產品智能化工藝設計的發展方向。

【關鍵詞】3C電裝 智能制造 現代CAPP系統

CAPP是通過向計算機輸入被加工零件的幾何信息（圖形）和工藝信息（材料、熱處理、批量等），由計算機自動輸出零件的工藝路線和工序內容等工藝文件的過程。CAPP的支撐技術是信息建模技術、工藝設計自動化和產品數據交換標準。隨著MID產品設計技術的發展及多品種小批量生產的要求，特別是CAD/CAM系統向集成化、智能化方向發展，傳統的工藝設計方法已遠遠不能滿足要求，基于于這種背景下，本文通過對現代CAPP技術體系的探討，構建智能工藝設計模型。

1 CAPP發展歷程

從20世紀80年代以來，國內外在CAPP技術的研究與系統的開發上已投入大量的資金與力量，在智能化決策及與其它應用系統的集成化方面提出了許多技術方案，并已開發出為數眾多的CAPP系統。當前CAPP發展和應用的主流是采用結構化數據，工藝管理易于實現，能夠保證產品工藝數據準確性、一致性和進行工藝信息集成，實現了工藝設計與工藝管理一體化、工藝信息的數字化和集成化，體現了企業信息化技術及現代先進制思想。

2 CAPP功能模塊

基于傳統CAPP系統，本文定義工藝智能開發模型基本功能體系為：

（1）工藝智能設計與管理，基礎產品工藝數據管理及開發；

（2）工藝協同設計，實現基于知識的跨平臺的多工藝部門/人員的協同工藝設計；

（3）工藝智能管理功能，與企業信息化系統深度集成，對工藝過程各項數據進行針對性挖掘；

（4）工藝知識庫工程，建立工藝知識大數據庫，運用先進算法進行設計智能優化與調整；

（5）制造資源管理功能；

（6）智慧決策，提供可視化決策分析系統，便于管理層統部署協調；

（7）系統管理功能，基本權限分配。

3 系統技術路線

3.1 智能傳感技術

智能無線傳感網絡具有快速部署、自組織成網、較強的抗毀和協同工作能力等優點，能夠實時地感知和采集網絡監測區域內的環境或監測對象的相關信息，并對信息進行協作處理和網絡傳送。

3.2 云計算技術

由云端系統實現軟硬件資源和信息共享，利用互聯技術提升信息存儲、加工、共享和分配的效率。

3.3 大數據處理技術

基于智能傳感系統，將工廠所有生產數據，包括產品數據、生命價值數據、以及工藝數據進行結構化深度挖掘，以此指導智能生產經營活動。

3.4 物聯網技術

是一個基于互聯網、傳統電信網等信息承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現互聯互通的網絡。通過物聯網技術的應用，智能制造系統的設計可以更加開放地考慮智能制造系統內部之間及其與外部環境的溝通和協作。

4 工藝編碼信息系統

編碼信息系統作為智能工藝設計模型一個非常重要的環節，為工藝人員提供交互式的特征庫，基本設計原理是通過建立“工藝模型”，快速實現工藝產品的幾何設計制圖。“工藝模型”具備三層架構分別是：

（1）加工面特征庫，定義加工面的基本特征信息；

（2）非加工面特征庫，定義非加工面的輪廓信息；

（3）零件總體特征庫，涵蓋了知識庫累積的共性基本特性。

本模型采用了多個子模型相互引用的方式，將零件的形狀信息和加工要求信息完整而有機地結合起來。形成零件編碼系統的基礎。

5 智能工藝設計模型系統分析

5.1 工具化和工程化

智能工藝設計系統強調工具化和工程化，以此提高企業的通用性。將整體系統分解為多個相對獨立的工具進行開發，面向制造和管理環境做系統二次開發，并將各專項子系統集成在一個統一平臺上。

5.2 集成化和網絡化

智能工藝設計系統實現CAD/CAPP/CAM的全面集成，設計數據雙向信息交換與傳送；實現與生產計劃、調度系統的有效集成；建立與質量控制系統的內在聯系。

5.3 知識化和智能化

基于復合智能系統、專家系統、人工神經網絡技術和模糊推理技術的發展和應用，智能設計系統可以進行各種層次的自學習和自適應，具有一定的智能性。

5.4 柔性化和規范化

現代CAPP系統以交互式設計為基礎，體現柔性設計；以工藝知識庫為核心，向產品實現工藝設計與管理的柔性化。

5.5 交互式和漸進式

現代CAPP智能工藝設計面向工藝設計人員提供基于工藝知識和判斷的交互式輸入輸出界面，同時為企業管理層提供可視化管理平臺，本系統是漸進式地推進智能制造的發展進程。

6 結束語

本文回顧CAPP的發展歷程，提出基于傳統系統的7大功能模塊體系。分析了編碼信息系統的重要作用，同時指出現代CAPP智能工藝設計系統應朝工具化、工程化、集成化、網絡化、知識化、智能化、柔性化、規范化、交互式和漸進式等方面進一步發展，以使企業信息化建設的基礎打得更堅實、更牢靠。

參考文獻

[1]李美芳.CAE技術及其發展趨勢[J].制造業信息化，2005（04）.

[2]許建新，孔憲光等.知識基綜合智能化工藝設計技術研究[J].西北工業大學學報，2002，20（01）：132-136.

作者單位

湖南長城計算機系統有限公司 湖南省株洲市 412000