CAPP(Computer Aided Process Planning)是指借助于計算機軟硬件技術和支撐環(huán)境，利用計算機進行數(shù)值計算、邏輯判斷和推理等的功能來制定零件機械加工工藝過程。相對于傳統(tǒng)的手工工藝設計來說，利用CAPP系統(tǒng)可以解決手工工藝設計效率低、一致性差、質量不穩(wěn)定、不易達到優(yōu)化等問題。在機械行業(yè)的發(fā)展過程中起到越來越重要的作用。

　　1 發(fā)展歷史

　　計算機輔助工藝系統(tǒng)是相對于傳統(tǒng)的手工工藝設計來說的。在傳統(tǒng)工藝設計中，由于工藝方法的靈活性以及加工設備、工裝等的隨機性，往往以工藝設計人員經(jīng)驗為主，進行工藝路線、工藝規(guī)程等工藝文件的設計。但是傳統(tǒng)工藝設計也有很大的不足之處，如由人工編制，勞動強度大、效率低、且因人而異;經(jīng)驗性很強;工藝設計優(yōu)化、標準化較差。

　　計算機輔助工藝設計CAPP(Computer-Aided Process Planning)是在計算機廣泛應用到社會上各行各業(yè)的情況下，更重要的是為了適應市場多變、快變及需求多樣化而發(fā)展起來的一種機械制造企業(yè)的應用系統(tǒng)。它的開發(fā)、研制是從60年代末開始的，在制造自動化領域，CAPP的發(fā)展是最遲的部分。它源于成組技術(GT)在工藝設計中的應用，目前已是計算機輔助制造與計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)的一個組成部分。隨著機械制造生產(chǎn)技術的發(fā)展和當今市場對多品種、小批量生產(chǎn)的要求，特別是CAD/CAM系統(tǒng)向集成化、網(wǎng)絡化、可視化方向發(fā)展，計算機輔助工藝設計也就日益成為人們所重視。

　　2 發(fā)展現(xiàn)狀

　　(1) CAPP系統(tǒng)最基本的應用

　　CAPP系統(tǒng)最開始就是為了工藝設計而產(chǎn)生的，現(xiàn)在應用最為廣泛的就是各類零件的工藝卡片、工序圖的自動生成。

　　工序圖的繪制是CAPP中的一個關鍵組成部分，也是正確實施CAPP設計結果的重要手段之一。利用系統(tǒng)自動生成工序圖是有它意義的，這樣可以降低產(chǎn)品的成本，改善品質，而且提高了尺寸的精度，有效的保證零件的性能。

　　繪制工序圖的過程實際上是一個從零件圖反推至其毛坯的過程。工序圖的自動生成有很多優(yōu)點和方便之處：1)工序圖的生成過程是由復雜到簡單，設計的自由度減少，給工程師處理帶來了很大的方便;2)對于計算機來說，零件的復雜程度是跟其沒有關系的，因此計算機可以生成任意復雜形狀的工序圖，并能充分滿足工藝圖動態(tài)變化的要求。

　　(2) CAPP與CAD、CAM系統(tǒng)的結合

　　CAPP是連接設計和制造的橋梁，也就是計算機輔助設計(CAD)和計算機輔助制造(CAM)之間連接的通道，但傳統(tǒng)的工藝設計過多地關注計算方法的研究，對工藝設計的流程管理重視不夠。新的生產(chǎn)模式對工藝流程管理提出了新的要求，迫切要求建立適當?shù)墓に嚵鞒蹋皶r、正確地堆工藝設計過程進行有效的管理和控制。

　　而CAPP系統(tǒng)能彌補現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)中存在的一些問題。CAD與CAPP共享一個統(tǒng)一的零件信息模型，避免了設計過程與加工過程中信息的二次輸入，同時可以方便地借助CAD產(chǎn)品的繪圖環(huán)境自動生成工序圖。同時在向CAM系統(tǒng)中輸入的時候，由于數(shù)據(jù)的一致性，也省去了很多中間原本復雜的轉換過程，使得整個系統(tǒng)成為一個有機的整體，從而能夠提高工作效率，同時避免中間由于數(shù)據(jù)變換產(chǎn)生的誤差。

　　(3) 跟多種工具相結合的CAPP系統(tǒng)

　　現(xiàn)在與其他相關工具軟件相結合的CAPP系統(tǒng)在企業(yè)中的應用也相當廣泛。

　　例如，某公司利用以VB、SQL、AutoCAD作為工具進行曲軸的CAD/CAPP系統(tǒng)的研究和實用系統(tǒng)開發(fā)，實現(xiàn)軸類零件圖形的快速繪制和加工工序的自動生成及工藝信息的管理，提高工作效率。

　　這對于迅捷制造來說是很有現(xiàn)實意義的，小型公司加工零件，同類的零件很多，可能每個批次之間參數(shù)稍有不同，這樣可以借助這個方法來生產(chǎn)。因為大部分的零件以及加工零件的時候的所需要的工序步驟都是類似的，加工零件的時候，可以調用之前的案例庫，很大程度上節(jié)省設計時間，并且節(jié)省成本。

　　(4) 與神經(jīng)網(wǎng)絡專家系統(tǒng)和XML相結合的協(xié)同CAPP

　　神經(jīng)網(wǎng)絡是由大量簡單的處理單元廣泛連接組成的人工網(wǎng)絡，各處理單元間通過連接器聯(lián)系在一起，這些單元是模仿大腦中的神經(jīng)細胞(神經(jīng)元)設計成的，用來模擬大腦神經(jīng)系統(tǒng)的結構和功能，它是一種信息處理系統(tǒng)。

　　機械加工工藝模型化是CAPP的基礎，傳統(tǒng)的CAPP系統(tǒng)在工藝信息表達上沒有統(tǒng)一的標準，難與其他系統(tǒng)集成或交換數(shù)據(jù)，因此，尋找一種既能描述結構化數(shù)據(jù)，也能描述非結構化數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式非常重要。近年來發(fā)展成熟的XML結構簡單、高效可擴充、開放性好，符合工藝信息的特點，因此筆者采用具有層次結構的XML描述工藝信息，用標準的SMLshema將工藝信息映射成工藝XML文檔，以便不同企業(yè)間通過Internet交換工藝信息。

　　基于神經(jīng)網(wǎng)絡專家系統(tǒng)的CAPP開發(fā)平臺構架

　　從上圖可以看出，將神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)應用于CAPP系統(tǒng)開發(fā)工具中，有利于克服基于傳統(tǒng)專家系統(tǒng)的CAPP系統(tǒng)存在的問題使CAPP系統(tǒng)具有自學習、自組織與自適應及容錯能力。建立這個系統(tǒng)能夠為工藝人員提供良好的交互式工藝設計平臺和友好的輔助環(huán)境，充分利用基于符號推理的專家系統(tǒng)和基于模式處理的神經(jīng)網(wǎng)絡的各自優(yōu)點。

　　3 發(fā)展前景及展望

　　(1) CAPP系統(tǒng)繼續(xù)向小的零件級方向發(fā)展

　　計算機輔助系統(tǒng)最初的應用目的就是為了降低工程師手動編寫工藝卡片的繁瑣、重復的勞動而設計的。

　　在計算機技術日益完善的今天，更加有必要把工程師從這項任務中解脫出來，而隨著計算機智能的發(fā)展，計算機能夠更加智能的完成這項任務。

　　(2) CAPP系統(tǒng)向大的系統(tǒng)級方向發(fā)展

　　CAPP不僅是CAD和CAM聯(lián)系的橋梁和紐帶，對企業(yè)敏捷制造、智能制造、并行制造也具有重要的作用。CAPP經(jīng)過多年的發(fā)展，在系統(tǒng)的結構、決策方法方面取得了很大突破，但由于CAPP涉及問題的復雜性及對環(huán)境的依賴性，使得CAPP系統(tǒng)的通用性和實用性很差。近年來，數(shù)字化制造技術的發(fā)展，要求CAPP系統(tǒng)能支持遠程設計、協(xié)同設計。因此，網(wǎng)絡化、智能化成為了CAPP發(fā)展的趨勢。

　　(3) 跟多種應用相結合的應用

　　隨著信息產(chǎn)業(yè)的興起，網(wǎng)絡技術和人工智能的不斷發(fā)展為企業(yè)提供了一個廣闊的發(fā)展空間，將XM L技術、神經(jīng)網(wǎng)絡與Web技術結合，建立分布式、智能化協(xié)同CAPP系統(tǒng)，打破了傳統(tǒng)CAPP系統(tǒng)的單一性構成，多技術的成功應用為CAPP的發(fā)展指明了一條道路。其原型系統(tǒng)縮短了設計周期，提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益和競爭力，有著廣闊的應用前景。