基于CAPP技术的智能工艺设计模型

黄鑫茂

新一代信息技术正在加速制造业智能制造发展，3C电子行业面临小批量多品种、市场变化快及大规模定制等难题，必须要加入智能制造创新行列。本文通过追溯CAPP技术发展历程，总结功能框架，构建了现代CAPP系统技术体系，以此指导电子产品智能化工艺设计的发展方向。

【关键词】3C电装 智能制造 现代CAPP系统

CAPP是通过向计算机输入被加工零件的几何信息（图形）和工艺信息（材料、热处理、批量等），由计算机自动输出零件的工艺路线和工序内容等工艺文件的过程。CAPP的支撑技术是信息建模技术、工艺设计自动化和产品数据交换标准。随着MID产品设计技术的发展及多品种小批量生产的要求，特别是CAD/CAM系统向集成化、智能化方向发展，传统的工艺设计方法已远远不能满足要求，基于于这种背景下，本文通过对现代CAPP技术体系的探讨，构建智能工艺设计模型。

1 CAPP发展历程

从20世纪80年代以来，国内外在CAPP技术的研究与系统的开发上已投入大量的资金与力量，在智能化决策及与其它应用系统的集成化方面提出了许多技术方案，并已开发出为数众多的CAPP系统。当前CAPP发展和应用的主流是采用结构化数据，工艺管理易于实现，能够保证产品工艺数据准确性、一致性和进行工艺信息集成，实现了工艺设计与工艺管理一体化、工艺信息的数字化和集成化，体现了企业信息化技术及现代先进制思想。

2 CAPP功能模块

基于傳统CAPP系统，本文定义工艺智能开发模型基本功能体系为：

（1）工艺智能设计与管理，基础产品工艺数据管理及开发；

（2）工艺协同设计，实现基于知识的跨平台的多工艺部门/人员的协同工艺设计；

（3）工艺智能管理功能，与企业信息化系统深度集成，对工艺过程各项数据进行针对性挖掘；

（4）工艺知识库工程，建立工艺知识大数据库，运用先进算法进行设计智能优化与调整；

（5）制造资源管理功能；

（6）智慧决策，提供可视化决策分析系统，便于管理层统部署协调；

（7）系统管理功能，基本权限分配。

3 系统技术路线

3.1 智能传感技术

智能无线传感网络具有快速部署、自组织成网、较强的抗毁和协同工作能力等优点，能够实时地感知和采集网络监测区域内的环境或监测对象的相关信息，并对信息进行协作处理和网络传送。

3.2 云计算技术

由云端系统实现软硬件资源和信息共享，利用互联技术提升信息存储、加工、共享和分配的效率。

3.3 大数据处理技术

基于智能传感系统，将工厂所有生产数据，包括产品数据、生命价值数据、以及工艺数据进行结构化深度挖掘，以此指导智能生产经营活动。

3.4 物联网技术

是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。通过物联网技术的应用，智能制造系统的设计可以更加开放地考虑智能制造系统内部之间及其与外部环境的沟通和协作。

4 工艺编码信息系统

编码信息系统作为智能工艺设计模型一个非常重要的环节，为工艺人员提供交互式的特征库，基本设计原理是通过建立“工艺模型”，快速实现工艺产品的几何设计制图。“工艺模型”具备三层架构分别是：

（1）加工面特征库，定义加工面的基本特征信息；

（2）非加工面特征库，定义非加工面的轮廓信息；

（3）零件总体特征库，涵盖了知识库累积的共性基本特性。

本模型采用了多个子模型相互引用的方式，将零件的形状信息和加工要求信息完整而有机地结合起来。形成零件编码系统的基础。

5 智能工艺设计模型系统分析

5.1 工具化和工程化

智能工艺设计系统强调工具化和工程化，以此提高企业的通用性。将整体系统分解为多个相对独立的工具进行开发，面向制造和管理环境做系统二次开发，并将各专项子系统集成在一个统一平台上。

5.2 集成化和网络化

智能工艺设计系统实现CAD/CAPP/CAM的全面集成，设计数据双向信息交换与传送；实现与生产计划、调度系统的有效集成；建立与质量控制系统的内在联系。

5.3 知识化和智能化

基于复合智能系统、专家系统、人工神经网络技术和模糊推理技术的发展和应用，智能设计系统可以进行各种层次的自学习和自适应，具有一定的智能性。

5.4 柔性化和规范化

现代CAPP系统以交互式设计为基础，体现柔性设计；以工艺知识库为核心，向产品实现工艺设计与管理的柔性化。

5.5 交互式和渐进式

现代CAPP智能工艺设计面向工艺设计人员提供基于工艺知识和判断的交互式输入输出界面，同时为企业管理层提供可视化管理平台，本系统是渐进式地推进智能制造的发展进程。

6 结束语

本文回顾CAPP的发展历程，提出基于传统系统的7大功能模块体系。分析了编码信息系统的重要作用，同时指出现代CAPP智能工艺设计系统应朝工具化、工程化、集成化、网络化、知识化、智能化、柔性化、规范化、交互式和渐进式等方面进一步发展，以使企业信息化建设的基础打得更坚实、更牢靠。

参考文献

[1]李美芳.CAE技术及其发展趋势[J].制造业信息化，2005（04）.

[2]许建新，孔宪光等.知识基综合智能化工艺设计技术研究[J].西北工业大学学报，2002，20（01）：132-136.

作者单位

湖南长城计算机系统有限公司 湖南省株洲市 412000