1 CAPP研究現狀及發展趨勢
從20世紀60年代末,人們就開始了對CAPP理論與應用的研究,最早研究CAPP技術的國家有挪威和前蘇聯等。在CAPP發展史上具有歷程碑意義的是設在美國的國際標準性組織CAM-I于1976年開發的CAPP系統。按照工藝決策方式,可以將CAPP系統劃分為兩大類:修訂式(派生式)CAPP系統和創成式CAPP系統。30多年以來,國內外對CAPP技術進行了大量的探討與研究到實施,CAPP系統針對對象從早期的針對某一類特定零件,如回轉體、箱體類、支架類零件擴展到各個類別的零部件。從零部件為主體的局部應用擴展到以整個產品為對象的全面應用。以柔性制造系統、計算機集成制造系統、并行工程、智能制造系統、虛擬制造、敏捷制造為代表的先進制造理論及系統的發展,以三維實體造型技術的CAD、PDM(產品數據管理)、ERP(企業資源計劃)、CRM(客戶關系管理)、MES(制造執行系統)、CAM(計算及輔助工程)為代表的產品設計、制造、經營管理單元的發展與成熟,無論從深度上還是廣度上,都對CAPP的功能、所處的位置提出了更新更高的要求,促成了現代意義上的CAPP理論體系的形成。而以人工神經網路、模糊集合論、遺傳算法為代表的人工智能技術,互聯網技術、計算機軟硬件理論與技術的發展,都為現代CAPP系統的建立提供了堅實的基礎。CAPP技術未來將朝著集成化與并行化、網絡化、智能化、工具化、體系結構分布式、構件化的方向發展。
2 CAPP中存在問題
綜合分析CAPP技術的研究歷史與現狀,可以歸納出CAPP技術中存在如下主要問題,這些問題制約著CAPP向更廣、更深、商品化、實用化的方向發展。
2.1 通用性和專用性之間的矛盾
通用性和專用性之間的矛盾是阻礙CAPP大規模推廣應用的首要問題。此問題的實質是同一企業自身工藝環境的動態變化性、不同企業間工藝環境及工藝類型的差異性的綜合外在表現。量身定制的專用化CAPP系統的優點是能夠很好的滿足企業當前工藝需求,在企業的工藝準備過程中較好的發揮作用。然而其缺點卻也是明顯的,對于企業來說,專用的化的CAPP不能適應企業工藝環境的變化,無法使制造型企業從容面對瞬息完變的市場(敏捷制造),不僅制約了企業的發展,也造成了企業IT投資的浪費。CAPP框架/工具系統的優點是適用面廣、開放性好、大大縮短了CAPP系統的開發周期,客戶化也較好的滿足了企業的個性化需求。然而,由于CAPP的基本框架、基本功能、基本流程已經被固化在框架中,平臺的可伸縮性有限,仍無法適應企業工藝環境的較大變化,且客戶化開發和實施的工作量還很大。
2.2 體系結構與制造模式的矛盾
當前市場環境呈現快速、多變、以客戶為中心的特點,機械產品需求正朝著多品種、小批量、制造過程離散、產品換代頻繁、生產周期短的特點。在這種背景下,敏捷制造(Agile Manufacturing)、并行工程(Concurrent Engineering)、協同制造等先進制造技術被提出并得到了廣泛應用。動態聯盟/虛擬企業作為一種新的現代企業發展模式是這些先進制造技術的現實體現,較好的適應了當前的市場環境。CAPP作為實現制造業信息化、數字化的支撐技術之一,應該能夠適應新的制造模式的需求,進一步促進制造業的發展。
3 本文提出的解決方案
針對上節分析得出的問題,本文認為可以從提高CAPP系統的復用性、改善CAPP系統體系結構角度來加以解決。具體可以落實到兩個方面來展開研究:一是研究工藝設計問題域自身的通用基礎理論、技術和數據;二是將當前先進的計算機軟件、硬件及網絡通性技術運用于CAPP系統的設計與開發中。
CAPP通用基礎理論研究方面,西北工業大學CAPP與制造工程軟件研究所做了大量的深入研究與實踐,其提出的面向產品的CAPP方法論、CAPP信息建模體系、面向對象的工藝知識庫等理論為CAPP向工程化、實用化的發展做出了巨大的貢獻。軟件技術方面,面向對象技術、構件技術、框架、中間件,以及以系統化、工程化的軟件復用思想為代表的領域工程、應用工程,及由其發展而來的軟件產品線技術為解決CAPP系統發展中存在的問題提供了軟件實現基礎。在吸收借鑒已有CAPP基礎理論的研究成果基礎上,將系統化、工程化的軟件復用理論與技術運用到CAPP中,展開對CAPP產品線的研究,提高CAPP系統的RSS(Reconfigurable、Resuable、Scalable)特性,以期解決CAPP通用性與專用的問題;通過建立基于J2EE開源框架的B/S軟件產品線技術平臺框架,為CAPP系統支持跨地域的協同工藝設計、敏捷制造等先進制造技術,動態聯盟/虛擬企業的組織形式提供技術支持。
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