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CAPP的发展和基于PDM的CAPP系统

本文首先介绍了CAPP的发展和现状，总结了PDM作为CIMS信息集成平台的特点。简单介绍了如何利用PDM平台的强大功能，实现基于PDM的CAPP系统，并实现工艺设计过程控制和并行工程。最后介绍了基于PDM集成了CAD、CAM和CAPP系统的大致框架。

1、CAPP的发展和现状

第一代产品：1982~1985年期间，基于智能化和专家系统开发的CAPP系统。片面强调工艺自动化，而忽视人在工艺过程决策中的作用。近年来，国内外学者开始强调“辅助（Aid）而不是“自动化（Automatic）”。

第二代产品：1995-目前，基于低端数据库（FoxPro等）开发的CAPP系统。这种CAPP系统说处理的数据和生成的数据必须都是基于数据库的，但因为开发技术所限，很难做到“所见所得”，不是交互式设计方式。工艺卡片的生成是由程序来完成或是在CAD中声称，系统的实用性很差。

第三代产品：1996-目前，基于AutoCAD或自主图形平台开发的CAPP系统，采用CAD技术开发了一些CAPP，它解决了实用性问题，但却忽视了最根本的问题：工艺是以相关的数据为对象的，而不是以卡片（图形数据）为对象的。此类CAPP是基于文件系统CAD技术开发的，特别自主CAD平台汽车部件扭矩检测知识软件，文件格式采用了非标准的自定义格式，信息的交换存在严重的问题。工艺文件作为图形信息保存，描述的是工艺文件的图形拓扑关系，其数据是分散在各个卡片中的，很难集中管理，且它的集成和开发必须依赖自身的系统。实际上已成为企业信息化这两种同属拉力实验机建设的障碍。

第四代产品：1998-目前，安全基于数据库，采用交互式设计方式、注重数据的管理与集成的综合式平台类CAPP系统。此类系统集中了第二、第三两代系统的优点，是国内外CAPP学者公认的的最佳开发模式，，同时末足了特定企业、特定专业的智能化专家系统的二次开发的需要。CAPP系统的全部数据都是存储在数据库中；所有的数据库的结构都是开放的；可以其他系统进行数据和文档级的集成；可多层次使用和管理工艺数据；可满足不同用户不同专业的特殊要求；可输出满足用户要求的各种工艺BOM，供企业的生产、计划、调度、财务等部门使用；“所见所得”的操作界面，更符合工艺设计人员工作习惯。

2、PDM平台的特点

PDM（Product Data Management产品数据管理的简称）是一门管理所有产品相关信息和过程的技术。它以络和分布式数据库技术为支持，采用面向对象的建模方法，能够管理产品全生命周期内的所有数据和所有产品的相关过程，提供了一个企业范围内的产品开发和制造的并行化的协作环境。一般来说，PDM系统都具有数据仓打开回油阀库、文档管理、工作流/过程管理、产品结构与配置、应用程序封装与集成等主要功能，其强大的功能为开发适应并行工程的CAPP系统提供了有力的支持。它具有聚氨酯的生物稳定性和力学表现也得以改良以下特点：

（1）开放性

PDM技术一络和分布式数据库技术为基础，在保证产品数据源的单一性、产品数据的安全性和完整性的前提下，通过中性接口，提供了对各种异构计算机环境的支持，同时又通过面向对象的方法为用户定制或二次开发提供了开发工具或接口，且有良好的开放性。CAPP系统可以利用PDM开发工具透明的访问各异构环境下的数据，既满足了CIMS中复杂环境对开放性的要求，有减轻了开发难度，缩短了开发周期。

（2）集成性

作为CIMS信息集成平台，PDM系统能够方便地实现对各种应用程序的封装或集成，在不同层次上支持，各种应用系统之间或者应用系统与PDM系统之间的信息交流，不仅能够实现信息集成，还能实现功能集成和过程集成。由于共享一个统一的数据仓库，CAPP和其他的系统之间的数据交换可以不再依赖于开发专用接口，只需要针对共享数据库操作即可。而且由于PDM对关系数据库进行了面向对象的封装，CAPP可以用直接操作产品对象的方式出去数据。产品设计BOM可以直接在数据仓库中通过遍历CAD系统产生的产品结构树获得，并通过单一数据对工艺视图的映射形成工艺BOM，以供工艺设计和生产管理之用。

（3）对企业用户组织和工作流成的支持

过程管理是PDM的特点，企业功能的实现就是围绕着各类信息的各种过程的启动和进行。PDM提供了对企业中最常见得发放和工程更改过程的支持，也允许用户自定义过程，以实现对企业过程的灵活重组。利用用户组织功能功能可以组建工艺设计人员小组，结合工作流程功能可以分配工艺设计任务、协调工作进度，实现简单的项目管理，还可以支持组内工艺设计结果的审批，从而严格工艺设计程序、及时反馈解决设计制造中的问题，加快设计节奏，提高设计质量。

（4）对并行工程的支持 并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关过程的系统方法，实质上是一个合作、协调信息及时交流与反馈的过程。它强调基于信息集成基础上的功能集成和过程集成，组建产品开发团队，对产品开发过程进行有效的监控和协调，以及各单元之间信息的及时交流与反馈。

PDM的上述特点实际上已经构建了一个满足并行工程各单元信息交流需求的协作环境。通过并行化工作流程可以实现工艺人员之间、工艺人员和其他部门人员之间的并行工作，唯一的共享仓库提供了信息预发布的基础，从而能够对产品设计做出决策和工艺评价以及实现于其他系统之间的快速信息交流。

3、基于PDM的CAPP系统的实现

实用性是评价一个CAPP系统性能的第一要素，同时，在减轻工艺人员劳动强度，提高工艺设计质量的基础上，融合先进的计算机技术和管理思想，减少开发工作量，提高软件生命力，是CAPP系统设计的目标，也是切合我国企业实际情况，满足企业需求的可行之道。一般来说，由于现有的PDM技术还未形成统一的标准，各厂家提供的系统互不兼容，CAPP系统的开发有着强烈的针对性，在一种PDM平台上开发的软件不能向其他平台直接移植。但是可以在模块化和软件重用的思想指导下，借鉴CAPP开发工具的设计方法，将CAPP的构件分为通用模快、半通用模块、专用模块，以减少重复劳动、缩短开发时间、增加软件实用性。通用模加快淘汰落后装置;依托现有资源优势和产业基础块不依赖于具体的PDM软件，如报表设计与输出。半通用模块是指模块的分解与PDM无关，只是由于各PDM软件平台提供的实现形式不同而导致的语句级上的差别，如工艺数据库的构造和管理。专用模块则完全依赖于PDM的具体实现，如工作流程的实现。

通用模块可以独立开发，反复使用，它实际上是一种工具，完全能在一种定型结构的基础上不断完善，形成商品化软件，同时提供客户化功能，在企业中实施时可以根据企业的实际情况定制。半通用模块可以在伪语言级进行开发，形成总体上较为固定的结构，根据具体的PDM平台进行填充和修改，也可以提供对主流PDM软件的各种接口或编译工具。专用模块则需要深入体会各类PDM软件的特点，充分发挥其优势。

另一方面，实践表明无论是检索式、派生式、综合式第1份报导表明还是创成式，单一模式的CAPP已经不能满足企业的要求。企业众多品种的产品往往在工艺成熟度、工艺习惯以及工艺成果的积累上都不太一致，在CAPP覆盖面扩大的要求下不能一刀切。将企为保证实验数据的精度业中各种产品分成几大类，根据给类的工艺特点和设计要求，结合CAPP各模式的特长，开发集成化的系统则表较可行。

4、基于PDM的CAD/CAM/CAPP集成系统框架

基于PDM的CAD/CAM/CAPP系统也是以络技术和数据库为支持框架形成的。这一体系结构以PDM系统为核心，共分5层：计算机操作系统层、络数据库层、PDM集成框架层、应用层、用户界面层。最底层为操作系统层，可支持异构的计算机系统，包括不同的计算机和操作系统。络数据库层提供分布式计算机环境中数据通讯服务与数据管理能力。应用层是CAD/CAM/CAPP集成系统层。PDM集成框架底层与络数据库集成，上层与CAD/CAM/CAPP集成，成为整个系统的核心层。而CAD/CAM/CAPP的集成是整个系统的关键，主要完成产品的设计、工艺规划的生成、数控加工的仿真以及数控代码的生成。

参考文献：

[1] 高耀军. 天河TH-CAPP,中国企业信息化建设的基石. 机械设计与制造. 2000,10:73

[2] 孙知信,等.基于PDM的CAD/CAPP、CAM集成. 计算机工程及应用. 1999,12:

[3] 许常鑫,等.基于PDM的CAPP技术. 制造技术与机床. 2000,4: