CAPP技术的现状及研究分析
CAPP技术的现状及研究分析
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计算机辅助工艺规划（Computer Aided Process Planning，CAPP）是指利用计算机软硬件技术和支撑环境，利用计算机数值计算、逻辑判断和推理等功能，制定出 加工过程 部分。 使用CAPP系统，通过人机交互，根据制造信息完成相关参数计算并生成工艺路线，对于降低员工劳动强度、提高生产效率、提高产品标准化具有重要作用。 |
CAPP技术起源于1960年代。 1965 年，尼贝尔将计算机技术应用于工艺设计。 1969年，挪威正式推出世界上第一个CAPP系统AUTOPROS，并于1973年实现商业化。1976年，CAM-I推出了CAM-I的自动化工艺规划系统，这是CAPP发展史上的一个里程碑。 1985年，国际生产工程院（CIRP）在日本召开了CAPP研讨会，正式定义了CAPP的概念。 在接下来的几十年中，CAPP 技术发展迅速。 目前国内外使用的CAPP系统主要分为搜索
专家系统有四种类型：类型、衍生型、生成型和CAPP专家系统。 主要应用如下表所示。
| 类型 | 原则 | 应用领域 | 市场问题 |
|---|---|---|---|
| 搜索 | 基于集团技术组织，按编号提取标准流程的技术档案管理系统 |
轴类零件CAPP检索系统； 法国板材零件检索的CAPP系统 |
标准流程数量有限，流程灵活性差，不能适应当前制造业的发展趋势。 |
| 衍生 | 根据目标零件与数据库中零件几何形状和工艺相似度，推送相应的工艺知识。 | AUTOPROS系统、TOJICAP系统、WLCAPP系统、THCAPP-1系统等。 | 依赖历史数据，缺乏决策逻辑。 |
| 生成 | 使用逻辑算法基于流程规则库进行决策，使用决策表或决策树进行流程方法决策 | APPAS系统、CAPSY系统、BITCAPP系统。 | 规则库的建立需要人工定义，工作量大导致利用率低； 逻辑算法灵活性差，难以修改和扩展。 |
| 专业系统 | 基于启发式算法进行流程知识推理的决策 | MetCAPP系统 | 有效提高了CAPP系统的处理效率，但知识的表达和决策逻辑尚未完全成熟。 |
随着航空航天制造业的发展，对航天器零部件快速工艺设计的需求越来越大，专家系统逐渐成为研究热点。 主要研究内容为工艺知识的表达、决策规则库的自动建立和更新、工艺路线规划的智能化。
工艺知识是工艺设计的基础。 传统的过程知识通常用自然语言表达，结构较差，不利于计算机识别和处理。 因此，过程知识的结构程度直接影响CAPP系统的工作效率。 在过程知识表达方法的研究中，主要形成了以下方法，如下表所示。
| 付款方式 | 适用范围 | 优势 | 缺点 |
|---|---|---|---|
| 谓词逻辑表示 | 适用于描述过程数据等集体知识 | 逻辑完备的形式推理方法，基于约束推理的经典方法 | 不适合表达过程和启蒙知识； 缺乏组织原则，知识库大，推理效率低。 |
| 生产表达 | 加工方法选择、制造资源选择等决策规则。 | 接近人类思维方式，通俗易懂； 独立规则，易于更新； 结构清晰，有利于用户理解和学习专家知识。 |
接近人类思维方式，结构清晰，通俗易懂； 不能有效地描述复杂的知识。 |
| 语义网络表示 | 适用于描述复杂过程知识之间的联系 | 实体结构、属性和关联关系的直观表达类似于自然语言，有利于复杂系统的理解； | 不适合常规知识； 表达的范围是有限的。 一旦节点过多导致网络结构复杂，推理就难以进行。 本体表示适用于过程知识信息模型的描述 |
综上所述，目前CAPP系统存在的问题有：
- (1) 目前过程知识仍多以自然语言表达，结构较差，不利于计算机的识别和应用。 引入计算机辅助工艺设计，提高工艺设计效率，工艺知识的结构化表达是首先要解决的问题。
- (2)由于决策逻辑不成熟，规则库构建方法智能化程度低，限制了CAPP系统的发展，使现有系统无法适应“多类型、小批量” ”生产模式。
- (3)大部分CAPP系统对整体工艺路线的规划方法尚不成熟，仍依赖工艺人员手工准备，工艺设计效率低。 因此，如何建立结构化的工艺知识模型，实现决策规则库的自动构建和工艺路线的智能规划，是当前CAPP系统的主要发展方向。
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