淺談CAPP的發展現狀

任韶萱

摘 要：CAPP（Computer Aided Process Planning）即計算機輔助工藝過程設計，可以減少工藝設計過程的設計時間，同時使工藝過程設計更快速、優化和標準。CAPP所需要的設計信息包括設計零件種類、設計要求等是從CAD獲取，CAPP通過計算機輔助設計最終達到要求，將最終各種設計結果和信息從CAM輸出。我國CAPP的研究開發已經很多年了，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。

關鍵詞：CAPP 發展狀況 存在問題 人工智能

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

隨著科學技術進步和發展，機械制造業產品品種越來越繁多，人們對產品的需求量日益增多，因此工藝設計過程越來越復雜。而傳統的工藝設計由人工繪圖并詳細編制，一個產品一個設計，一個設計一個較長的設計周期，一個較長的設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，同時設計質量還未必滿足市場的需求。在這種情況下，為了減少工藝設計過程的設計時間，同時使工藝過程設計更快速、優化和標準，人們對CAPP的開發就變得十分必要。同時，CAPP所需要的設計信息包括設計零件種類、設計要求等是從CAD獲取，CAPP通過計算機輔助設計最終達到要求，將最終各種設計結果和信息從CAM輸出。可見，針對CAPP系統的開發是極其重要的。

1 CAPP國內外的發展狀況

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。但1976年美國的國際計算機輔助制造公司所推出的CAPP系統卻是世界上最著名、應用最廣泛的系統，成為CAPP系統發展的里程碑。隨之世界上有更多CAPP系統相繼推出，進而出現了變異型CAPP和創成型CAPP。隨著CAPP系統的廣泛應用，研究人員對CAPP的理論與方法進行了更加廣泛、深入的研究。美國的一些大學認為研究CAD與CAPP的集成是極其重要的，他們采用人工智能技術如神經網絡、機器學習、智能推理等，提供一個與CAPP系統集成的CAD環境，可以用來識別設計及生產零件的各種特征和各種幾何信息，他們的研究已取得成效。以色列的大學認為零件工藝規程的生成應該使用規則系統而不是專家系統，這樣效果更好。所不同的是，有些國家的大學則更注重于建模效應。

我國CAPP技術的研究明顯晚于先進西方國家，制造技術的落后，計算機發展的落后，智能技術的落后，先進理念的落后使這種狀態難以避免。20世紀80年代初期，在國家的支持與推動下，我國的CAPP技術剛剛開始。雖然同濟大學在1982年開發出我國第一個CAPP系統，但是也僅僅處于學習和初步研究階段。隨后，我國一些優秀的院校如北京工業大學、南京航空學院、西北工業大學改變落后觀念，提高科技創新進步的先進意識，積極努力地投入到CAPP系統的開發中，開發出了具有一定水準的CAPP系統，至此形成了中國CAPP系統的快速發展期。90年后隨著計算機輔助生產國際學術會議的召開和中華人民共和國機械行業標準計算機輔助工藝設計導則頒布，我國CAPP的發展水平開始有了進一步的發展并與國際接軌。

2 目前CAPP存在的問題和發展方向

2.1 存在的問題

（1）CAPP系統通常針對特定零件，不能夠適應復雜多樣的工藝產品，通用性差，不具備普遍性。

（2）CAPP系統運作時應實現人和計算機能夠很容易進行交流，獲取信息時間短、準確、簡單、快速，效率應明顯高于單純人工設計，可目前并未實現。

（3）CAPP系統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備。

（4）CAD、CAPP、CAM等計算機輔助系統沒形成一系列的系統工程，設計、工藝和制造都是單一的設計，單一的系統開發，單一的生產應用，它們之間無任何聯系，因此就出現了1+1小于2的情況，這不能顯示生產系統的集成的優勢。

（5）多數CAPP系統只有設計者知道其內部的知識的存儲方式，應用推理方式，選擇方案的優化方式，用戶根本無法知道也無處知道，因此用戶無法根據實際需要更改系統的一些既定規則，以適應自己的需要，這樣的系統不能適應客戶，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、并行性等方向發展。

（1）高效性。CAPP系統運作時應很容易實現人和計算機的交流，獲取信息準確、簡單、快速，效率應明顯高于單純人工設計。

（2）智能性。能夠處理復雜多樣的產品，更智能。

（3）系統性。形成一系列的CAD、CAPP、CAM等計算機輔助系統工程，設計、工藝和制造不再是單一的設計，單一的系統開發，單一的生產應用，它們之間有密切的聯系，顯示生產系統的集成的優勢。

（4）透明性。設計者應該讓用戶知道其CAPP系統的內部知識的存儲方式，應用推理方式，選擇方案的優化方式，用戶可根據實際需要更改系統的一些既定規則，以適應自己的需要，這樣的系統客戶才會歡迎。

（5）網絡化。可通過聯網，多家企業聯合開發，共同利用，節省人力物力。

3 CAPP支撐理論與技術的發展狀況

3.1 人工智能

人工智能AI（Artificial Intellegence）是美國的幾位學者在20世紀中期最先提出的。它是多學科的交叉學科，包括是計算機科學、哲學、數學、心理學、生物學、控制理論等。其基本目標就是使機器表現出人類的頭腦和思想，使機器代替人類思考和工作。人工智能應用極其廣泛，在語言語音的識別，機器學習方面、邏輯分析方面、和專家系統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。

3.2 專家系統

專家系統是可以超過人類專家的水平的系統。該系統具有大量專業知識，同時也具備人類專家的經驗，它根據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、優化，應用范圍廣泛，有利于提高生產效率，提高經濟效益。

目前，人們更加深入地研究開發專家系統。知識庫和推理機由單一發展為多樣，使其更符合專家的特質，同時人們還對專家系統的開發工具進行研究，使其根據需要應用于各個領域，具有廣泛性，便利性，通用性。當然，專家系統還存在不少有待解決的問題：知識的獲取和學習等。這些問題還有待進一步的研究。

4 結語

CAPP的發展是社會發展的需要，是科學技術進步的需要。CAPP發展到今天，已經進入到了成熟期，但是仍然存在諸多問題：知識庫知識的更新和完備，推理機制的優化和優先，系統的自我學習和完善。這些都是CAPP系統急待解決的問題，隨著科技的發展和人們對制造業的重視，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、并行化等方向發展。

參考文獻

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