基于CAPP技術(shù)的智能工藝設(shè)計模型

黃鑫茂

新一代信息技術(shù)正在加速制造業(yè)智能制造發(fā)展，3C電子行業(yè)面臨小批量多品種、市場變化快及大規(guī)模定制等難題，必須要加入智能制造創(chuàng)新行列。本文通過追溯CAPP技術(shù)發(fā)展歷程，總結(jié)功能框架，構(gòu)建了現(xiàn)代CAPP系統(tǒng)技術(shù)體系，以此指導(dǎo)電子產(chǎn)品智能化工藝設(shè)計的發(fā)展方向。

【關(guān)鍵詞】3C電裝 智能制造 現(xiàn)代CAPP系統(tǒng)

CAPP是通過向計算機(jī)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(jī)自動輸出零件的工藝路線和工序內(nèi)容等工藝文件的過程。CAPP的支撐技術(shù)是信息建模技術(shù)、工藝設(shè)計自動化和產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)。隨著MID產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)的發(fā)展及多品種小批量生產(chǎn)的要求，特別是CAD/CAM系統(tǒng)向集成化、智能化方向發(fā)展，傳統(tǒng)的工藝設(shè)計方法已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求，基于于這種背景下，本文通過對現(xiàn)代CAPP技術(shù)體系的探討，構(gòu)建智能工藝設(shè)計模型。

1 CAPP發(fā)展歷程

從20世紀(jì)80年代以來，國內(nèi)外在CAPP技術(shù)的研究與系統(tǒng)的開發(fā)上已投入大量的資金與力量，在智能化決策及與其它應(yīng)用系統(tǒng)的集成化方面提出了許多技術(shù)方案，并已開發(fā)出為數(shù)眾多的CAPP系統(tǒng)。當(dāng)前CAPP發(fā)展和應(yīng)用的主流是采用結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，工藝管理易于實現(xiàn)，能夠保證產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、一致性和進(jìn)行工藝信息集成，實現(xiàn)了工藝設(shè)計與工藝管理一體化、工藝信息的數(shù)字化和集成化，體現(xiàn)了企業(yè)信息化技術(shù)及現(xiàn)代先進(jìn)制思想。

2 CAPP功能模塊

基于傳統(tǒng)CAPP系統(tǒng)，本文定義工藝智能開發(fā)模型基本功能體系為：

（1）工藝智能設(shè)計與管理，基礎(chǔ)產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)管理及開發(fā)；

（2）工藝協(xié)同設(shè)計，實現(xiàn)基于知識的跨平臺的多工藝部門/人員的協(xié)同工藝設(shè)計；

（3）工藝智能管理功能，與企業(yè)信息化系統(tǒng)深度集成，對工藝過程各項數(shù)據(jù)進(jìn)行針對性挖掘；

（4）工藝知識庫工程，建立工藝知識大數(shù)據(jù)庫，運用先進(jìn)算法進(jìn)行設(shè)計智能優(yōu)化與調(diào)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(tǒng)，便于管理層統(tǒng)部署協(xié)調(diào)；

（7）系統(tǒng)管理功能，基本權(quán)限分配。

3 系統(tǒng)技術(shù)路線

3.1 智能傳感技術(shù)

智能無線傳感網(wǎng)絡(luò)具有快速部署、自組織成網(wǎng)、較強(qiáng)的抗毀和協(xié)同工作能力等優(yōu)點，能夠?qū)崟r地感知和采集網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的環(huán)境或監(jiān)測對象的相關(guān)信息，并對信息進(jìn)行協(xié)作處理和網(wǎng)絡(luò)傳送。

3.2 云計算技術(shù)

由云端系統(tǒng)實現(xiàn)軟硬件資源和信息共享，利用互聯(lián)技術(shù)提升信息存儲、加工、共享和分配的效率。

3.3 大數(shù)據(jù)處理技術(shù)

基于智能傳感系統(tǒng)，將工廠所有生產(chǎn)數(shù)據(jù)，包括產(chǎn)品數(shù)據(jù)、生命價值數(shù)據(jù)、以及工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化深度挖掘，以此指導(dǎo)智能生產(chǎn)經(jīng)營活動。

3.4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

是一個基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)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(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，智能制造系統(tǒng)的設(shè)計可以更加開放地考慮智能制造系統(tǒng)內(nèi)部之間及其與外部環(huán)境的溝通和協(xié)作。

4 工藝編碼信息系統(tǒng)

編碼信息系統(tǒng)作為智能工藝設(shè)計模型一個非常重要的環(huán)節(jié)，為工藝人員提供交互式的特征庫，基本設(shè)計原理是通過建立“工藝模型”，快速實現(xiàn)工藝產(chǎn)品的幾何設(shè)計制圖。“工藝模型”具備三層架構(gòu)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(jī)地結(jié)合起來。形成零件編碼系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

5 智能工藝設(shè)計模型系統(tǒng)分析

5.1 工具化和工程化

智能工藝設(shè)計系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)工具化和工程化，以此提高企業(yè)的通用性。將整體系統(tǒng)分解為多個相對獨立的工具進(jìn)行開發(fā)，面向制造和管理環(huán)境做系統(tǒng)二次開發(fā)，并將各專項子系統(tǒng)集成在一個統(tǒng)一平臺上。

5.2 集成化和網(wǎng)絡(luò)化

智能工藝設(shè)計系統(tǒng)實現(xiàn)CAD/CAPP/CAM的全面集成，設(shè)計數(shù)據(jù)雙向信息交換與傳送；實現(xiàn)與生產(chǎn)計劃、調(diào)度系統(tǒng)的有效集成；建立與質(zhì)量控制系統(tǒng)的內(nèi)在聯(lián)系。

5.3 知識化和智能化

基于復(fù)合智能系統(tǒng)、專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和模糊推理技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，智能設(shè)計系統(tǒng)可以進(jìn)行各種層次的自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)，具有一定的智能性。

5.4 柔性化和規(guī)范化

現(xiàn)代CAPP系統(tǒng)以交互式設(shè)計為基礎(chǔ)，體現(xiàn)柔性設(shè)計；以工藝知識庫為核心，向產(chǎn)品實現(xiàn)工藝設(shè)計與管理的柔性化。

5.5 交互式和漸進(jìn)式

現(xiàn)代CAPP智能工藝設(shè)計面向工藝設(shè)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(yè)管理層提供可視化管理平臺，本系統(tǒng)是漸進(jìn)式地推進(jìn)智能制造的發(fā)展進(jìn)程。

6 結(jié)束語

本文回顧C(jī)APP的發(fā)展歷程，提出基于傳統(tǒng)系統(tǒng)的7大功能模塊體系。分析了編碼信息系統(tǒng)的重要作用，同時指出現(xiàn)代CAPP智能工藝設(shè)計系統(tǒng)應(yīng)朝工具化、工程化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化、知識化、智能化、柔性化、規(guī)范化、交互式和漸進(jìn)式等方面進(jìn)一步發(fā)展，以使企業(yè)信息化建設(shè)的基礎(chǔ)打得更堅實、更牢靠。

參考文獻(xiàn)

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作者單位

湖南長城計算機(jī)系統(tǒng)有限公司 湖南省株洲市 412000