防爆電氣企業(yè)計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃
　　1．計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃(CAPP)概述
　　工藝規(guī)劃是進(jìn)行工裝設(shè)計(jì)制造和決定零件加工方法與加工路線的主要依據(jù)，在理論上承擔(dān)著將設(shè)計(jì)規(guī)范轉(zhuǎn)換為制造指令的任務(wù)。工藝設(shè)計(jì)必須分析和處理大量信息，既要考慮產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖上有關(guān)結(jié)構(gòu)形狀、尺寸公差、材料及熱處理以及批量等因素，又要了解加工制造中有關(guān)加工方法、加工設(shè)備、生產(chǎn)條件、加工成本及工時定額，甚至傳統(tǒng)習(xí)慣等信息。
　　傳統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)都是由人工進(jìn)行的，主要存在以下問題：①對工藝設(shè)計(jì)人員要求高(具有豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)、熟知防爆正壓柜企業(yè)的加工設(shè)備和加工方法、熟知與生產(chǎn)管理有關(guān)的各種規(guī)章制度等)，因此，工藝文件的合理性、可操作性以及編制時間的長短取決于工藝人員的經(jīng)驗(yàn)和熟練程度，導(dǎo)致工藝文件的設(shè)計(jì)周期和質(zhì)量不易保證。②工藝設(shè)計(jì)的工作量大，而且效率低。手工進(jìn)行工藝規(guī)程設(shè)計(jì)一般要經(jīng)過按零件設(shè)計(jì)工藝過程、填寫工藝卡片、校對、審核、描圖、曬圖、裝訂成冊等一系列煩瑣的工作。③無法有效利用CAD的圖形及數(shù)據(jù)，同時，所產(chǎn)生的工藝數(shù)據(jù)也不便于同其他部門進(jìn)行共享。④工藝設(shè)計(jì)需要處理大量的圖形信息和數(shù)據(jù)信息，由于數(shù)據(jù)繁多且分散，因此處理起來煩瑣、易出錯，難以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
　　計(jì)算機(jī)技術(shù)在工藝規(guī)劃中的應(yīng)用，使計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃(CAPP)應(yīng)運(yùn)而生。CAPP不僅可以大大提高工藝部門的工作效率、工作質(zhì)量，提高信息處理能力和防爆正壓柜企業(yè)各部門間信息的交流能力；還能縮短設(shè)計(jì)周期、減少編制工藝文件的工作量和產(chǎn)生錯誤的可能性，以及積累和繼承工藝人員的經(jīng)驗(yàn)；同時，作為CAD/CAM的橋梁，也為CIMS的實(shí)施打下基礎(chǔ)。
　　2．CAPP系統(tǒng)的分類
　　對CAPP的研究與開發(fā)始于20世紀(jì)60年代末，但是，同CAD、CAM相比，CAPP在應(yīng)用方面仍是薄弱環(huán)節(jié)。一方面，由工藝設(shè)計(jì)問題的復(fù)雜性和特殊性決定；另一方面，受 CAPP發(fā)展的大背景和指導(dǎo)思想影響。因此，盡管在國內(nèi)外CAPP研究中，各種新概念、新方法不斷涌現(xiàn)，但CAPP的發(fā)展缺乏堅(jiān)實(shí)的實(shí)踐基礎(chǔ)是公認(rèn)的事實(shí)。
　　目前，按照傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，CAPP可分為以下三類。
　　1)派生式CAPP系統(tǒng)
　　派生式(variant)CAPP的工作原理是：利用零件的結(jié)構(gòu)和工藝相似性，通過檢索和修改零件族主樣件的標(biāo)準(zhǔn)工藝而獲得當(dāng)前零件的工藝規(guī)程。在派生式CAPP的數(shù)據(jù)庫中存儲有各類標(biāo)準(zhǔn)工藝。從設(shè)計(jì)角度看，與常規(guī)工藝設(shè)計(jì)的類比設(shè)計(jì)相同，即用計(jì)算機(jī)模擬人工設(shè)計(jì)的方式，其繼承和應(yīng)用的是標(biāo)準(zhǔn)工藝。所以，本質(zhì)上講，這類系統(tǒng)是一種數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)。這就要求派生式系統(tǒng)必須有一定量的樣板(標(biāo)準(zhǔn))工藝文件，在已有工藝文件的基礎(chǔ)上修改編制生成新的工藝文件。根據(jù)零件信息的描述與輸入方法，派生式 CAPP系統(tǒng)又分為基于成組技術(shù)(GT)的派生式與基于特征(feature)的派生式。
　　2)創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)
　　創(chuàng)成式(generative)CAPP系統(tǒng)根據(jù)程序中反映的決策邏輯和制造工程數(shù)據(jù)信息生成加工工藝，這些信息主要是有關(guān)各種加工方法的加工能力和對象、各種設(shè)備及刀具的適用范圍等一系列基本知識。創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)中不存人任何工藝過程方案，它將工藝決策知識用決策表、決策樹或公理模型等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。在輸入當(dāng)前零件的有關(guān)信息后，系統(tǒng)可以模仿工藝人員的手工編制過程，利用決策邏輯和制造工程數(shù)據(jù)信息做出各種工藝決策。由于創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)需要擁有包含其所有工藝決策邏輯的知識庫，再加上工藝設(shè)計(jì)過程自身的多樣性及復(fù)雜性，因此，要實(shí)現(xiàn)能夠自動排序的完全創(chuàng)成式系統(tǒng)的難度很大，至今也沒有開發(fā)出完全創(chuàng)成式的CAPP系統(tǒng)。
　　3)綜合式CAPP系統(tǒng)
　　綜合式CAPP系統(tǒng)是根據(jù)技術(shù)發(fā)展及實(shí)際開發(fā)需求，將派生式、創(chuàng)成式與人工智能(AI)及專家系統(tǒng)(ES)技術(shù)結(jié)合在一起，綜合而成的系統(tǒng)。
　　從上述三種CAPP系統(tǒng)中工藝文件產(chǎn)生的方式可以看出，派生式系統(tǒng)必須有樣板文件，因此，它的適用范圍局限性很大，只能針對某些具有相似性的零件產(chǎn)生工藝文件。創(chuàng)成式系統(tǒng)雖然基于專家系統(tǒng)自動生成工藝文件，但需要輸入全面的零件信息，信息需求量極大，從工藝設(shè)計(jì)的特殊性及其個性化分析，這些知識的表達(dá)和推理無法很好地實(shí)現(xiàn)。而綜合式CAPP系統(tǒng)的自優(yōu)化和自完善功能差，目前還處于理論研究和簡單應(yīng)用的階段。
　　3．CAPP的關(guān)鍵技術(shù)
　　1)成組技術(shù)(group technology)
　　成組技術(shù)通過分類編碼系統(tǒng)把設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化和工藝標(biāo)準(zhǔn)化聯(lián)系起來，利用事物之間的繼承性和相似性，通過相應(yīng)的分類技術(shù)，達(dá)到把表面上零亂的事物各自歸并成組的目的。
　　實(shí)施成組技術(shù)的首要步驟是制定適合本防爆正壓柜企業(yè)使用的產(chǎn)品零件分類編碼系統(tǒng)。這樣，設(shè)計(jì)部門便可據(jù)此檢索同類零件的圖紙和其他設(shè)計(jì)信息或?qū)υ擃惲慵M(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化工作，工藝部門則可據(jù)此并結(jié)合生產(chǎn)流程分析而建立工藝相似零件組，制定標(biāo)準(zhǔn)工藝和相應(yīng)的生產(chǎn)單元。勞資部門可以據(jù)此制定和檢索同類相似零件的標(biāo)準(zhǔn)工時定額資料。財(cái)務(wù)部門可以據(jù)此核算和檢索同類相似零件的標(biāo)準(zhǔn)成本資料。
　　2)智能化技術(shù)
　　建立以交互式CAPP為基礎(chǔ)的制造工藝信息系統(tǒng)，并不排斥在CAPP智能化方向的努力。在建立豐富的工藝知識庫基礎(chǔ)上，應(yīng)用各種人工智能決策技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各階段各種有效的智能化在線輔助，仍是CAPP發(fā)展的重要目標(biāo)。在一個防爆正壓柜企業(yè)CAPP應(yīng)用的早期階段，交互式設(shè)計(jì)是主要的設(shè)計(jì)方式。隨著工藝數(shù)據(jù)與知識的大量積累，不僅交互式設(shè)計(jì)的效率將大大提高，更重要的是為各種智能決策功能的開發(fā)提供了很好的條件和基礎(chǔ)。
　　3)計(jì)算機(jī)輔助工藝標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化
　　CAPP的應(yīng)用將大大促進(jìn)工藝的標(biāo)準(zhǔn)化；反過來，工藝的標(biāo)準(zhǔn)化是提高CAPP應(yīng)用效果的重要方面，并將從根本上提高工藝設(shè)計(jì)的質(zhì)量。無論是早期的成組工藝，還是防爆正壓柜企業(yè)內(nèi)部開展的標(biāo)準(zhǔn)化工作，由于受計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)的限制，所以取得的實(shí)際效果有限。在面向產(chǎn)品的CAPP應(yīng)用模式下，工藝的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化可貫穿在CAPP的應(yīng)用過程中，并可開發(fā)工藝標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的計(jì)算機(jī)輔助工具軟件。
　　4)基于實(shí)例的相似工藝自動檢索
　　采用相似工藝檢索技術(shù)，不僅可大大減少工藝人員的工作強(qiáng)度和對有經(jīng)驗(yàn)工藝人員的依賴，而且會提高產(chǎn)品工藝的繼承性和重用性，促進(jìn)工藝的標(biāo)準(zhǔn)化。而在面向產(chǎn)品的CAPP應(yīng)用模式下，相似工藝的自動檢索是基于實(shí)例的相似工藝自動檢索。成組技術(shù)、基于實(shí)例(case-based)技術(shù)、模糊邏輯等是實(shí)現(xiàn)基于實(shí)例的相似工藝自動檢索的基礎(chǔ)。
　　5)工藝知識自動獲取
　　學(xué)習(xí)是智能的重要特征。機(jī)器學(xué)習(xí)是CAPP智能化的重要方面，國內(nèi)外在應(yīng)用 ANN(人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))等人工智能技術(shù)進(jìn)行工藝知識自動獲取方面做了許多的研究工作，但受訓(xùn)練樣本等的限制，存在一定的局限性。隨著CAPP的廣泛應(yīng)用，防爆正壓柜企業(yè)將積累豐富的產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)技術(shù)將為提高CAPP系統(tǒng)的智能化程度提供新的方法。
　　4．CAPP技術(shù)當(dāng)前存在的問題
　　總之，CAPP的研究、開發(fā)方向存在嚴(yán)重的偏差。從應(yīng)用角度看，已取得的實(shí)際效益和投入的力量很不相稱；國內(nèi)外的重點(diǎn)研究方向和當(dāng)前的實(shí)際需求相去甚遠(yuǎn)。表現(xiàn)在：開發(fā)多、應(yīng)用少；開發(fā)投入多，應(yīng)用維護(hù)幾乎無投入；原型系統(tǒng)多，得到實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用的系統(tǒng)較少；商品系統(tǒng)很少，而且功能不足。原因可初步概括為以下幾個方面。
　　1)并行化問題
　　設(shè)計(jì)和制造是串行進(jìn)行的，設(shè)計(jì)者、規(guī)劃者和制造者之間缺乏必要的通信聯(lián)系。
　　2)集成化問題
　　集成化問題具體表現(xiàn)在兩個方面：①商品化CAD系統(tǒng)的信息不能直接被CA．PP使用、增加了CAPP系統(tǒng)信息輸入的難度；②不同規(guī)劃系統(tǒng)之間相互獨(dú)立，不具備功能集成，不能滿足應(yīng)急生成的需要。
　　3)分布式規(guī)劃問題
　　分布式規(guī)劃問題表現(xiàn)在：①生產(chǎn)過程分散，通常涉及許多部門，缺乏統(tǒng)一的管理程序，協(xié)調(diào)組織困難；②目前已開發(fā)的大部分CAPP系統(tǒng)只能提供單一操作的規(guī)劃功能，麗不適合于多個加工過程。進(jìn)一步說，沒有一個CAPP系統(tǒng)是針對產(chǎn)品規(guī)劃進(jìn)行的。
　　4)柔性化問題
　　柔性化問題表現(xiàn)在：①不同的防爆正壓柜企業(yè)不同的工藝規(guī)劃要求，好的CAPP系統(tǒng)應(yīng)具有良好的適應(yīng)性；②由于產(chǎn)品工藝規(guī)劃問題的復(fù)雜性和制造環(huán)境的多變性，好的CAPP系統(tǒng)應(yīng)具有良好的穩(wěn)健性。
　　5)模型化問題
　　工藝規(guī)劃是一種層次化結(jié)構(gòu)，雖然不同的系統(tǒng)有所差別，但也存在一些共性。只有充分利用這些共性的模型化、結(jié)構(gòu)化特點(diǎn)，才能開發(fā)出充分協(xié)調(diào)局部約束的模塊化CAPP系統(tǒng)，使系統(tǒng)具有穩(wěn)健性。
　　6)動態(tài)規(guī)劃問題
　　當(dāng)前大多數(shù)CAPP系統(tǒng)都沒有考慮車間實(shí)時資源的動態(tài)反饋，使規(guī)劃由于防爆控制箱工廠的意外事故和資源瓶頸，影響預(yù)定規(guī)劃的順利執(zhí)行。
　　7)實(shí)用性問題
　　目前真正在工業(yè)界應(yīng)用的CAPP系統(tǒng)不多，而已經(jīng)達(dá)到實(shí)用化程度、對生產(chǎn)實(shí)踐起到重要作用的更少，其主要原因就是系統(tǒng)的實(shí)用性差。
　　5．CAPP的發(fā)展趨勢
　　為使CAPP系統(tǒng)的實(shí)用性、適應(yīng)性更強(qiáng)，CAPP除繼續(xù)沿著智能化、集成化、柔性化、并行化的方向發(fā)展，以及進(jìn)行通用模型、非傳統(tǒng)規(guī)劃等方面的研究外，網(wǎng)絡(luò)化的CAPP和敏捷制造動態(tài)聯(lián)盟下的CAPP是當(dāng)前CAPP的兩個重要發(fā)展趨勢。
　　1)網(wǎng)絡(luò)化的CAPP
　　網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢在于數(shù)據(jù)資源的共享?；赪eb的CAPP主要研究使用Internet技術(shù)和Web技術(shù)來實(shí)現(xiàn)工藝數(shù)據(jù)的查詢、管理以及工藝決策等?；诳蛻?服務(wù)器(C/S)體系結(jié)構(gòu)的分布式網(wǎng)絡(luò)CAPP的實(shí)際需求是協(xié)同工作、知識積累和快速復(fù)用的過程?？蛻舳送ㄟ^開放數(shù)據(jù)接口來實(shí)現(xiàn)用戶對各種數(shù)據(jù)的操作，麗服務(wù)器端利用開放服務(wù)器接口為用戶提供標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)多用戶并行訪問一個或多個數(shù)據(jù)庫的功能。
　　2)敏捷制造動態(tài)聯(lián)盟下的CAPP
　　分布性是CAPP系統(tǒng)實(shí)用化的關(guān)鍵。動態(tài)聯(lián)盟制造環(huán)境下的CAPP系統(tǒng)應(yīng)具備的特征包括：①CAPP系統(tǒng)是基于Internet/Intranet的應(yīng)用系統(tǒng)，具備統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的工藝設(shè)計(jì)平臺；②支持制造資源的動態(tài)重構(gòu)，并對資源數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)分析和管理，優(yōu)化系統(tǒng)配置；③面向產(chǎn)品生產(chǎn)過程的工藝設(shè)計(jì)，支持產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)的管理和分析，并能實(shí)現(xiàn)制造工序在各盟員制造單元之間的優(yōu)化配置；④支持分布式的工藝設(shè)計(jì)策略，實(shí)現(xiàn)多模式的工藝規(guī)劃方法。
　　敏捷制造環(huán)境下的CAPP系統(tǒng)應(yīng)具備重構(gòu)和運(yùn)行兩方面內(nèi)容。重構(gòu)模塊主要包含系統(tǒng)制造資源數(shù)據(jù)庫、工藝設(shè)計(jì)知識庫、輸入和輸出方式等內(nèi)容；運(yùn)行模塊則主要包含零件信息的描述和提取、工藝內(nèi)容設(shè)計(jì)、工藝內(nèi)容編輯、工序的優(yōu)化配置、工藝內(nèi)容的輸出與發(fā)布等內(nèi)容。