CAPP技術的現狀及研究分析
CAPP技術的現狀及研究分析
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計算機輔助工藝規劃（Computer Aided Process Planning，CAPP）是指利用計算機軟硬件技術和支撐環境，利用計算機數值計算、邏輯判斷和推理等功能，制定 加工過程 部分。 使用CAPP系統，通過人機交互，根據製造信息完成相關參數計算並生成工藝路線，對於降低員工勞動強度、提高生產效率、提高產品標準化具有重要作用。 |
CAPP技術起源於1960年代。 1965 年，尼貝爾將計算機技術應用於工藝設計。 1969年，挪威正式推出世界上第一個CAPP系統AUTOPROS，並於1973年實現商業化。1976年，CAM-I推出了CAM-I的自動化工藝規劃系統，這是CAPP發展史上的一個里程碑。 1985年，國際生產工程院（CIRP）在日本召開了CAPP研討會，正式定義了CAPP的概念。 在接下來的幾十年中，CAPP 技術發展迅速。 目前國內外使用的CAPP系統主要分為搜索
專家系統有四種類型：類型、衍生型、生成型和CAPP專家系統。 主要應用如下表所示。
| 類型 | 原則 | 應用 | 問題 |
|---|---|---|---|
| 檢索 | 基於集團技術組織，按編號提取標準流程的技術檔案管理系統 |
軸類零件CAPP檢索系統； 法國板材零件檢索的CAPP系統 |
標準流程數量有限，流程靈活性差，不能適應當前製造業的發展趨勢。 |
| 衍生 | 根據目標零件與數據庫中零件幾何形狀和工藝相似度，推送相應的工藝知識。 | AUTOPROS系統、TOJICAP系統、WLCAPP系統、THCAPP-1系統等。 | 依賴歷史數據，缺乏決策邏輯。 |
| 生成的 | 使用邏輯算法基於流程規則庫進行決策，使用決策表或決策樹進行流程方法決策 | APPAS系統、CAPSY系統、BITCAPP系統。 | 規則庫的建立需要人工定義，工作量大導致利用率低； 邏輯算法靈活性差，難以修改和擴展。 |
| 專業系統 | 基於啟發式算法進行流程知識推理的決策 | MetCAPP系統 | 有效提高了CAPP系統的處理效率，但知識的表達和決策邏輯尚未完全成熟。 |
隨著航空航天製造業的發展，對航天器零部件快速工藝設計的需求越來越大，專家系統逐漸成為研究熱點。 主要研究內容為工藝知識的表達、決策規則庫的自動建立和更新、工藝路線規劃的智能化。
工藝知識是工藝設計的基礎。 傳統的過程知識通常用自然語言表達，結構較差，不利於計算機識別和處理。 因此，過程知識的結構程度直接影響CAPP系統的工作效率。 在過程知識表達方法的研究中，主要形成了以下方法，如下表所示。
| 選項 | 適用範圍 | 優點 | 缺點 |
|---|---|---|---|
| 謂詞邏輯表示 | 適用於描述過程數據等集體知識 | 邏輯完備的形式推理方法，基於約束推理的經典方法 | 不適合表達過程和啟蒙知識； 缺乏組織原則，知識庫大，推理效率低。 |
| 生產表達 | 加工方法選擇、製造資源選擇等決策規則。 | 接近人類思維方式，通俗易懂； 獨立規則，易於更新； 結構清晰，有利於用戶理解和學習專家知識。 |
接近人類思維方式，結構清晰，通俗易懂； 不能有效地描述複雜的知識。 |
| 語義網絡表示 | 適用於描述複雜過程知識之間的聯繫 | 實體結構、屬性和關聯關係的直觀表達類似於自然語言，有利於復雜系統的理解； | 不適合常規知識； 表達的範圍是有限的。 一旦節點過多導致網絡結構複雜，推理就難以進行。 本體表示適用於過程知識信息模型的描述 |
綜上所述，目前CAPP系統存在的問題有：
- (1) 目前過程知識仍多以自然語言表達，結構較差，不利於計算機的識別和應用。 引入計算機輔助工藝設計，提高工藝設計效率，工藝知識的結構化表達是首先要解決的問題。
- (2)由於決策邏輯不成熟，規則庫構建方法智能化程度低，限制了CAPP系統的發展，使現有系統無法適應“多類型、小批量” ”生產模式。
- (3)大部分CAPP系統對整體工藝路線的規劃方法尚不成熟，仍依賴工藝人員手工準備，工藝設計效率低。 因此，如何建立結構化的工藝知識模型，實現決策規則庫的自動構建和工藝路線的智能規劃，是當前CAPP系統的主要發展方向。
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