本文根據(jù)capp的發(fā)展，通過分析當(dāng)前制造業(yè)企業(yè)在capp應(yīng)用中存在的不足和問題，探討工業(yè)化后的capp技術(shù)的發(fā)展趨勢和主要的技術(shù)突破方向。
一、capp發(fā)展簡述
自從1965年niebel提出capp思想，迄今30多年，capp領(lǐng)域的研究得到了極大的發(fā)展，期間經(jīng)歷了檢索式、派生式、創(chuàng)成式、混合式、專家系統(tǒng)、工具系統(tǒng)等不同的發(fā)展階段，并涌現(xiàn)了一大批capp原型系統(tǒng)和商品化的capp系統(tǒng)。
在capp工具系統(tǒng)出現(xiàn)以前，capp的目標(biāo)一直是開發(fā)代替工藝人員的自動化系統(tǒng)，而不是輔助系統(tǒng)，即強(qiáng)調(diào)工藝設(shè)計的自動化和智能化。但由于工藝設(shè)計領(lǐng)域的個性化、復(fù)雜性，工藝設(shè)計理論多是一些指導(dǎo)性原則、經(jīng)驗(yàn)和技巧，因此讓計算機(jī)*替代工藝人員進(jìn)行工藝設(shè)計的愿望是良好的，但研究和實(shí)踐證明非常困難，能夠部分得到應(yīng)用的至多是一些針對特定行業(yè)、特定企業(yè)甚至是特定零件的capp系統(tǒng)，還沒有能夠真正大規(guī)模推廣應(yīng)用的實(shí)用的capp系統(tǒng)。
在總結(jié)以往經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的基礎(chǔ)上， 開目公司在國內(nèi)提出了capp工具化的思想：capp是將工藝人員從許多工藝設(shè)計工作中解脫出來的一種工具；自動化不是capp*的目標(biāo)；實(shí)現(xiàn)capp系統(tǒng)的以人為本的宜人化的操作、的工藝編制手段、工藝信息自動統(tǒng)計匯總、與cad/erp/pdm系統(tǒng)的信息集成、具有良好的開放性與集成性是工具化 capp系統(tǒng)研究和推廣應(yīng)用的主要目標(biāo)。
工具化capp的思想在商業(yè)上獲得了極大的成功，使得capp真正從實(shí)驗(yàn)室走向了市場和企業(yè)。借助于工具化的capp系統(tǒng)，上千家的企業(yè)實(shí)現(xiàn)了工藝設(shè)計效率的提升，促進(jìn)了工藝標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了與企業(yè)其它應(yīng)用系統(tǒng)cad/pdm/erp等的集成，有力地促進(jìn)了企業(yè)信息化建設(shè)。
工具化capp以后，capp如何發(fā)展？在探討這個問題之前，不妨分析一下目前capp應(yīng)用中存在的不足和問題。
二、當(dāng)前capp應(yīng)用中存在的不足與問題
1、應(yīng)用范圍偏窄。
目前絕大多數(shù)企業(yè)，capp的應(yīng)用集中在機(jī)械加工工藝的設(shè)計，capp在企業(yè)的應(yīng)用缺乏應(yīng)有的廣度。實(shí)際上，產(chǎn)品在整個生命周期內(nèi)的工藝設(shè)計通常涉及到產(chǎn)品裝配工藝、機(jī)械加工工藝、鍛造工藝、鈑金沖壓工藝、焊接工藝、熱表處理工藝、毛坯制造工藝等各類工藝設(shè)計。capp應(yīng)用應(yīng)從以零組件為主體對象的局部應(yīng)用走向以整個產(chǎn)品為對象的全生命周期的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品工藝設(shè)計與管理的一體化，建立企業(yè)級的工藝信息系統(tǒng)。
2、應(yīng)用水平偏淺。
目前絕大部分企業(yè)capp的應(yīng)用停留在工藝卡片的編輯、工藝信息的統(tǒng)計匯總、工藝流程和權(quán)限的管理與控制方面，有效地提高了工藝設(shè)計的效率和標(biāo)準(zhǔn)化水平，這是capp應(yīng)用的基礎(chǔ)。但capp應(yīng)用的深度還不夠，還不能有效地總結(jié)行業(yè)工藝 “設(shè)計經(jīng)驗(yàn)”和“設(shè)計知識”，從根本上解決企業(yè)有經(jīng)驗(yàn)的工藝師匱乏的問題。目前通用的capp 系統(tǒng)還無法實(shí)現(xiàn)對工藝知識的總結(jié)、積累和應(yīng)用，如何提高capp系統(tǒng)的知識水平，實(shí)現(xiàn)capp的有限智能，是企業(yè)關(guān)心的問題，也是capp軟件廠商需要考慮的問題。解決了工藝設(shè)計效率、標(biāo)準(zhǔn)化、集成的問題，下一步如何幫助企業(yè)總結(jié)工藝知識和經(jīng)驗(yàn)是capp應(yīng)用的關(guān)鍵。
3、基于三維cad的工藝設(shè)計與管理。
隨著三維cad在國內(nèi)制造業(yè)的廣泛推廣應(yīng)用，三維cad在不遠(yuǎn)的將來會成為我國企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計的主流設(shè)計工具。隨著設(shè)計手段的變革，工藝設(shè)計跟著需要變革。工藝如何和三維cad進(jìn)行集成，工藝如何基于三維cad進(jìn)行加工工藝設(shè)計和裝配工藝設(shè)計等等，目前在很多企業(yè)都有迫切的需求。現(xiàn)階段，capp的應(yīng)用基本上基于二維cad進(jìn)行，與三維cad的集成應(yīng)用還處于起步階段，有待研究和突破。
4、capp系統(tǒng)與其它應(yīng)用系統(tǒng)的集成。
工藝是設(shè)計和制造的橋梁，工藝的數(shù)據(jù)是產(chǎn)品全生命周期中zui重要的數(shù)據(jù)之一，工藝數(shù)據(jù)同時是企業(yè)編排生產(chǎn)計劃、制定采購計劃、生產(chǎn)調(diào)度的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在企業(yè)的整個產(chǎn)品開發(fā)及生產(chǎn)中起著重要的作用。capp需要與企業(yè)的各種應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行集成，包括cad/pdm/erp/mes等等。由于不少企業(yè)cad、 capp、erp的應(yīng)用是分階段、不同時期應(yīng)用的，目前還存在著信息的孤島，工藝數(shù)據(jù)的價值還沒有得到有效的發(fā)揮和利用。
5、capp與pdm中的管理功能的沖突。
近年來，隨著capp功能不斷擴(kuò)展，一些capp系統(tǒng)逐漸增加了工藝管理的內(nèi)容，包括權(quán)限管理、流程管理、更改管理，并在工藝部門得到了一些應(yīng)用。隨著企業(yè)pdm的實(shí)施推廣應(yīng)用，隨之帶來的不可忽視的問題是：capp自身的管理功能和pdm的管理功能發(fā)生了沖突。商品化的pdm系統(tǒng)本身提供了完善的角色權(quán)限管理、流程管理、任務(wù)管理等功能，因此capp的工藝管理功能已經(jīng)與pdm中管理功能發(fā)生了沖突和矛盾，不僅造成了企業(yè)集成上的困惑，也造成了企業(yè)在信息化過程中的重復(fù)投資。
三、capp的發(fā)展趨勢
縱觀capp發(fā)展的歷程，可以看到capp的研究和應(yīng)用始終圍繞著兩方面的需要而展開：一是不斷完善自身在應(yīng)用中出現(xiàn)的不足；二是不斷滿足新的技術(shù)、制造模式對其提出的新的要求。因此，未來capp的發(fā)展，將在應(yīng)用范圍、應(yīng)用的深度和水平等方面進(jìn)行拓展，表現(xiàn)為以下的發(fā)展趨勢：
1、面向產(chǎn)品全生命周期的capp系統(tǒng)。 capp的數(shù)據(jù)是產(chǎn)品數(shù)據(jù)的重要組成部分，capp與pdm/plm的集成是關(guān)鍵?；趐dm/plm支持產(chǎn)品全生命周期的capp系統(tǒng)將是重要的發(fā)展方向。
2、基于知識的capp系統(tǒng)。 capp目前已經(jīng)很好的解決了工藝設(shè)計效率和標(biāo)準(zhǔn)化的問題，下一步如何有效地總結(jié)、沉淀企業(yè)的工藝設(shè)計知識，提高capp的知識水平，將會是capp應(yīng)用和發(fā)展的重要方向。
3、基于三維cad的capp系統(tǒng)。隨著企業(yè)三維cad的普及應(yīng)用，工藝如何支持基于三維cad的應(yīng)用，特別是基于三維cad的裝配工藝設(shè)計正成為企業(yè)需求的熱點(diǎn)。科技部在“十五”863現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)技術(shù)主題，將“基于三維cad的capp”專門立項(xiàng)研究和推廣?？梢灶A(yù)見，基于三維cad的capp系統(tǒng)將成為研究的熱點(diǎn)。國內(nèi) 開目 、金葉等幾家軟件公司正在進(jìn)行研究，并且 開目 公司目前已經(jīng)推出了原型的應(yīng)用系統(tǒng)。
4、基于平臺技術(shù)、可重構(gòu)式的capp系統(tǒng)。開放性是衡量capp的一個重要的因素。工藝的個性很強(qiáng)，同時企業(yè)的工藝需求可能會有變化，capp必須能夠持續(xù)滿足客戶的個性化和變化的需求。基于平臺技術(shù)、具有二次開發(fā)功能、可重構(gòu)的capp系統(tǒng)將是重要的發(fā)展方向。
四、capp深化應(yīng)用的內(nèi)容及解決方案
根據(jù)上述分析的capp發(fā)展趨勢，開目公司提出了capp深化應(yīng)用的內(nèi)容及相應(yīng)的解決方案。解決方案內(nèi)容包括：
1、基于知識的capp系統(tǒng)--參數(shù)化工藝設(shè)計平臺?；谥R的capp系統(tǒng)，解決了企業(yè)工藝知識的積累、優(yōu)化的問題，極大的提高了工藝設(shè)計的效率和水平，確保了工藝設(shè)計的質(zhì)量?；谥R的capp系統(tǒng)，在上海鍋爐廠有限公司得到了成功的應(yīng)用。
2、基于三維cad的加工工藝設(shè)計系統(tǒng)。提供基于三維cad的加工工藝設(shè)計工具，可以基于3d模型定義加工工藝特征（孔、外圓、鍵槽、中心孔等），自動獲取加工特征信息，可以基于特征加工知識進(jìn)行輔助工藝決策，可以建立3d工藝裝備庫（機(jī)床、卡盤、*、定位銷、支撐釘?shù)龋梢陨?d工序簡圖，實(shí)現(xiàn)可視化的工藝裝夾規(guī)劃等。
3、基于三維cad的可視化裝配工藝設(shè)計。提供可視化的裝配工藝設(shè)計工具。可以自動獲取三維裝配結(jié)構(gòu)信息，可以可視化的零部件的裝配路徑和先后順序，可以生成三維裝配工序爆炸圖，裝配工序設(shè)計時，可以裝配工裝、工具信息，可以進(jìn)行裝配過程的實(shí)體仿真。仿真過程可以為整個裝配過程或某一道工序的裝配過程。
4、工藝執(zhí)行系統(tǒng)。工藝執(zhí)行系統(tǒng)是capp深化應(yīng)用的重要內(nèi)容，是充分利用和提升capp數(shù)據(jù)的重要途徑和方法，拓展了capp應(yīng)用的廣度和深度。工藝執(zhí)行系統(tǒng)主要包括3個方面的內(nèi)容：工藝執(zhí)行規(guī)劃和管理、工藝執(zhí)行質(zhì)量管理和工藝執(zhí)行過程管理。
5、基于平臺技術(shù)、可重構(gòu)的capp系統(tǒng)?；趇de（集成開發(fā)平臺）和idp（集成數(shù)據(jù)庫平臺），可以實(shí)現(xiàn)capp各種層次的二次開發(fā)功能，充分滿足工藝個性化需求，適應(yīng)企業(yè)發(fā)展變化的需求。借助于平臺技術(shù)，可以自定義界面，可加入任何標(biāo)準(zhǔn)的windows控件，用戶可編寫c++或vb格式的腳本程序等。可以在capp平臺上，開發(fā)的capp系統(tǒng)。通過平臺技術(shù)，已經(jīng)開發(fā)了的鍛件capp系統(tǒng)。
上述capp技術(shù)和發(fā)展方向，分別得到了“十五”國家863課題專項(xiàng)支持，目前已開發(fā)出原型系統(tǒng)。idp（集成數(shù)據(jù)庫平臺）獲得了“十五”國家863課題專項(xiàng)支持。