CAPP技術在中國已經走過了20多年的歷史，在業內多方人士的共同努力下，已經發展成為一個完備的計算機輔助開發工具，成為制造業信息化的關鍵環節。

CAPP系統的應用大大提高了企業工藝設計和管理能力，縮短了產品開發和制造周期，使企業的競爭力逐年提高。隨著信息技術和制造技術的發展，CAPP技術正向著集成化、智能化和分布化等趨勢發展。然而這些新技術通常應用在新系統的研究和開發上，而對于那些使用CAPP多年的企業則不然。

不管何種理論或系統，在它的使用過程中都會存在這樣或那樣的問題。對于CAPP來講，在其應用過程中也會給本身和企業帶來許多問題，這也是CAPP深化應用進程中所要解決的問題。

長期應用CAPP的煩惱

1．產生的大量工作數據如何處理

CAPP系統是產品工藝過程的輔助設計工具，因此，對應于同一種規格型號的產品，必然就會產生一套相對應的工藝過程文檔資料。在制造業中，一般企業每年都有幾種到幾百種型號的產品在生產制造，有的甚至達到上千種型號（如汽車零配件行業）。所以，企業在應用CAPP系統后必然會產生大量的工作數據。這些工作數據不可能僅作為簡單的備份做存檔處理，因為它是生產經驗和知識的積累，不應把它閑置一旁。那么，如何處理這些數據是企業深化應用CAPP的一個重要課題。

2．如何提高工藝設計人員的水平

CAPP系統的自動化處理能力不但降低了工藝設計人員的創作積極性，而且使得工藝過程設計更加抽象。在工藝設計人員看來，CAPP系統就像黑箱工具，CAPP的自動化程度越高，這個黑箱就越大，他們所能了解的就越少，不利于他們的學習和提高。另外，CAPP系統的格式化，也降低了工藝人員的創新能力。許多企業在使用CAPP系統后，發現許多工藝人員的工藝設計水平沒有提高，甚至有所下降。

3．工藝人員流失

眾所周知，質量是生產出來的，工藝過程決定著產品質量，工藝過程規劃的重要性不言而喻。然而，在CAPP實施的過程中，卻出現了一種不好的現象，由于CAPP提高了工藝規劃的速度，從表面上看，企業出現了工藝人員的富余現象。致使企業認為，應該大量減少從事工藝工作的技術人員; 并且在總結CAPP實施時，以減少了多少名工藝人員作為CAPP的重要實施成果之一; 更有的企業認為，工藝人員是一些“無足輕重”的“多余”人員，從而造成了大量從事工藝研究的技術人員轉向其他技術領域。

4．一些成熟工藝在CAPP的實施應用中被丟棄

工藝不但來源于工藝技術人員的理論知識，更重要的是來源于生產過程中的經驗總結。經驗具有規律性，但不具備普適性，同時也可能違反一些常理（如很多經驗公式就不符合“量綱相容原理”）。由于CAPP本性要求工藝過程規劃程序的規范化和普適性，所以許多特殊的工藝不能很快地融入CAPP系統中，在CAPP應用中形成了一種特殊的另類群體。而這些另類群體由于仍然靠經驗知識去完成，所以很多工藝工作人員為了逃避勞動而很少去問津，同時在企業加強CAPP應用的要求下，慢慢就被輕易地丟棄了。

這不是一種個別現象，而是眾多實施CAPP系統的企業都經歷的過程。在實施CAPP的最初，企業獲得了工藝設計速度的提高，但是在經過幾年的應用后卻發現，原先一些生產效率很高的工藝卻不復存在了。

5．工藝模式固定，沒有創新

在激烈的市場競爭中，企業要想立于不敗之地就必須不斷降低自己產品的制造成本，提高生產效率。在當今降低制造成本的浪潮中，“降耗增效”是一種最有效的解決措施和現實方法，它要求的重點就是降低生產過程中的消耗。

如何在生產過程中降耗？很顯然，除了管理問題外，就是工藝改進和創新的問題。工藝決定著生產效率和成本投入，工藝創新應是企業永遠追求的目標之一。然而長期應用CAPP系統卻造成了“軟件禁錮”和工藝人員的惰性，使得工藝革新和創造緩慢，從而使得企業的工藝模式長期固定，缺乏創新。

深化應用CAPP的目標

1．加強自動化，提高效率

提高效率是企業永遠追求的目標之一，CAPP的工作時間直接決定了產品或過程的準備時間。要提高生產效率必然要縮短CAPP的工作時間，那么，必然要求CAPP的自動化程度提高。因此，加強自動化是深化應用CAPP的一個必然的追求目標。

2．將CAPP擴展到其他復雜程度更高的產品

一般來講，在CAPP系統應用之初，企業必然會挑選一些結構簡單的產品來進行CAPP處理，而對于那些復雜程度高的產品依然采取傳統的方式進行工藝過程規劃。業界許多CAPP的成功案例基本上都是基于某種特定產品或產品的某一特定過程而言的，深化CAPP應用必然要求將一些過程應用的成果轉移到其他產品或過程上去。

3．解決工藝人員缺失和缺乏創新的問題

從前文可以看出，企業在長期應用CAPP的過程中出現了工藝人員流失的現象，也出現了創新動力不足的問題，這是深化CAPP應用中的一個不可回避的問題。工藝人員素質的提高卻與CAPP系統的自動化是一對矛盾，此漲彼消。然而，深化CAPP應用必然會帶來CAPP系統的自動化程度提高，因此工藝人員本身是深化CAPP應用的一大障礙，這一問題的解決與否直接關系到深化應用的成敗。

深化應用CAPP的舉措

1．做好與其他系統的集成

集成不但是CAPP技術新的發展方向，也是解決舊系統中出現的問題和深化應用的有效方法。筆者認為，集成需要解決如下幾個問題:

（1）文件資料集成

早期的CAPP系統一般是單行系統，沒有與其他系統集成。它的輸入數據基本上來源于人工輸入的產品樣品或圖紙上的信息，輸出為設計好的工藝文件。工藝文件的保存一般包括兩種方式: 電子文件和紙張方式。

在國內，電子格式的工藝文件無論是在文檔名稱，還是存放位置上，都普遍存在無規律的散亂現象，這是CAPP與其他系統進行集成的一大障礙。例如: 不同型號產品需要同一類型工具，不同的工藝設計人員可能取相同或不同的文檔名稱。因此，在與其他系統進行集成時必須解決這種文件資料的散亂現象。目前，解決這個問題的最有效的辦法之一就是采用成組技術“GT”來對文檔進行命名管理。

文檔資料與其他系統進行集成的第二個問題就是文件格式問題。早期的CAPP文檔基本上是與某一CAD系統相關的，可以通過制作接口插件（例如Active控件）的方式集成到其他系統。當然，這種集成可能不具有實時性的特點。

（2）業務流程集成

CAPP的業務流程包括從工藝路線選取、工藝流程設計、工藝設計等一直到工藝文件審批和發放的整個過程。與CAPP集成的系統一般為PDM/PLM系統，而PDM/PLM系統是一種功能強大的管理系統，因此將CAPP系統的業務流程集成到該系統是一個非常可取的方案。

這種集成有兩種方式，一是PDM/PLM完全管理CAPP系統，將其作為一個子系統進行調用; 另一種方式則是PDM/PLM僅作為一個流程管理器，CAPP系統是一個獨立的系統，通過數據轉換接口將相關文檔數據傳送給PDM/PLM系統。

（3）管理方面集成

CAPP系統強調的是工藝過程規劃，對于設計者和設計記錄的管理一般涉及得比較少。在當今質量管理的模式下，產品的可追溯性是一個相當重要的質量特性。在整個ISO9000質量管理體系中無不貫穿著可追溯性。一句質量界的俗語“沒有記錄就沒有發生”體現了可追溯性的重要性。

作為產品生產依據的工藝文件不可能拋開可追溯性這一重要的質量要求。因此CAPP系統必須增加對設計者和設計記錄進行管理的功能。目前，PDM/PLM系統具有用戶、版本等管理模塊，因此將CAPP系統集成到PDM/PLM系統中是解決CAPP系統管理問題比較理想的方法。

2．充分利用現有數據

（1）現有數據是深化應用CAPP的依據

深化應用CAPP的一個非常重要的方面就是提高CAPP系統的自動化程度，擴展CAPP系統的應用范圍。而長期應用CAPP所積累的過程文檔則為此提供了堅實的資料基礎。這是因為CAPP產生的文檔都是與某個產品相關的工藝文件資料，這對于提取產品的共同特征非常有利，資料越多可以提取到的相同特征就會越多，也更加符合工藝過程的實際情況，從而可以很方便地在CAPP中增加自動化處理的項目。因此，現有的大量的CAPP數據資料是深化應用CAPP的重要依據。

（2）現有數據是建立產品平臺的依據

產品平臺技術已經在汽車工業成功地實施了20多年，它節約了開發和制造成本，縮短了市場投放時間，已是當今制造業中一項非常成功的技術。產品平臺技術的設計依據來源于產品的共同特征。這些共同特征不但體現了產品的相同架構，而且也體現了制造成本極小化的特點。制造成本極小化的確定來源于生產實際的消耗分析，而生產實際消耗多少則在很大程度上取決于產品制造工藝。因此，大量CAPP數據資料為提取產品的成本極小化特征提供了方便。

（3）為市場開發提供依據

零配件企業在制造業中占據著非常大的比重。以一個汽車制造廠為例，它的配套企業（OEM）多達成百上千家。這些OEM廠商經常面臨著對外報價的問題，而這些報價往往不是簡單的一個產品價格的問題，而是一個相當復雜的報價事務。如: 三大汽車公司要求其供應商的報價資料不單涉及制造成本、管理成本和利潤等項目，而且要將這些項目詳細量化到每一個制造工序。

可以說，這些報價要求已經深入到了產品的制造過程。因為報價期限較短，所以不可能在產品制定了工藝以后再進行，為了滿足這種報價需求，應當采取類比的方式進行。那么，這些長期積累的CAPP數據資料就派上了用場。有了這些數據就可以大大縮短報價周期，為市場開發提供便利。

3．加強分布式應用

隨著競爭的日益激烈，市場對制造業的要求也越來越高，產品更新換代的速度逐年增快，企業的技術人員正面臨著前所未有的挑戰，知識面的“企業局限性”使他們疲憊不堪，很難應對這種競爭局面。

企業間、企業與研究機構間的合作為解決這種難題提供了一個非常好的機遇。如何利用好企業外的“智力資源”已是目前許多企業面臨的一項重要課題。工藝規劃作為制造業中一項關鍵的技術工作，更具有利用這些外力的迫切性。網絡技術的發展使得人們足不出戶就可以與天下溝通。CAPP要想利用企業外資源就必須擴展到網絡上，但是僅有網絡還不夠，還需要諸如協同處理和并行技術等才能實現，實現遠程共享。

采用網絡，并利用協同技術，使用企業內外兩種“智力資源”為企業服務，不但有利于企業吸取企業外部的精華，更重要的是，可以彌補企業工藝人員流失和缺乏創新能力的問題。

4．進一步加強智能化

深化應用CAPP必然涉及到CAPP的處理速度問題，只有加快其處理速度，才能更加有效地縮短產品制造準備期，縮短市場投放時間。

提高CAPP的處理速度，顯然必須提高CAPP的自動化能力。而智能化是提高自動化能力的一項非常重要的手段。實際上，從最初基于邏輯的創成式系統到專家系統，人們對CAPP的智能技術進行了大量研究。各種人工智能理論，如神經網絡、模糊理論、遺傳算法和Agent等技術開始在一些較晚期的CAPP系統中得到應用，并取得了良好效果。對于以前的CAPP系統智能化拓展，同樣是提高CAPP自動化處理的有力辦法。

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CAPP研究狀況

1．CAPP在國外的發展及研究情況

CAPP的概念最早產生于20世紀60年代。1969年，挪威推出了世界上第一個CAPP系統——AUTOPROS（Automated Process Planning System），并于1973年正式推出商品化的AUTOPROS系統。1976年，美國計算機輔助制造國際組織（CAM-I）推出了具有促進CAPP發展里程碑意義的CAM-I’S Automated Process Planning系統。

在CAPP出現的近40年時間里，經歷了5個發展階段，分別是: 階段1—手工分類、標準化工藝過程規劃（Manual classification，standardized process plans）; 階段2—計算機維護的工藝過程規劃（Computer maintained process plans）; 階段3—派生式CAPP（Variant CAPP）; 階段4—創成式CAPP（Generative CAPP）和階段5—動態、創新式CAPP（Dynamic, generative CAPP）。

在CAPP產生以前，制造業為了實現工藝自動化，開始將工藝過程進行分門別類，對各個過程進行標準化，使得工藝過程規劃得到了提高。

隨著計算機技術的發展，制造業開始使用計算機來維護和管理那些已經過分類和標準化的工藝過程資料和數據，從而進入了第二個發展階段。

隨著理論發展，CAPP進入了階段3，產生了真正的CAPP系統—派生式系統。派生式系統由階段2（可稱為“檢索式CAPP”）發展而來，并形成了今天具有不同程度的修改、編輯和自動篩選功能的系統。

CAPP進一步發展就進入了階段4—創成式系統。1977年，Wysk在他的博士論文中首次提出了一個創成式CAPP系統—APPAS。理想的創成式CAPP系統，通過決策邏輯效仿人的思維，在無需人工干預的情況下自動生成工藝。

隨后CAPP的發展開始進入了第5階段，該階段的特征是智能和動態。

自20世紀80年代以來，一些學者開始探索將人工智能技術應用于CAPP系統的研究和開發，并成功地研制出了基于知識的CAPP系統、CAPP專家系統等智能化的CAPP系統。Van.Zeir G提出了交互式工藝設計（Interactive Process Planning）的概念，并開發了基于交互式的CAPP原型系統。

CAPP5個發展階段的技術并不局限于本階段的發展，而是從低級階段滲透到高級階段。我們按照工藝過程規劃生成的方法，可以將CAPP系統分為三個大類: 派生式、創成式和混合式。

2．國內CAPP的發展及研究現狀

我國CAPP技術的研究開始于20世紀80年代。1982年，上海同濟大學正式推出了我國第一個CAPP系統—TOJICAP; 西北工業大學推出了我國第一個創成式CAPP系統—CAOS系統。在國家863/CIMS計劃的支持和推動下，在20世紀最后幾年里，我國的CAPP技術取得了很大的成績。

1996年，西北工業大學完成了國家863-CIMS重點推廣應用工程“西飛公司XAC-CIMS工程子項目XAC-CAPP系統”開發。1997年，金葉西工大軟件公司提出“以交互式設計為基礎的綜合智能化、以產品數據為核心、工藝設計與管理一體化”的CAPP產品化概念與理論方法體系。

近幾年，國內成功的CAPP系統有浙大大天公司的“GS-CAPP”、西北工業大學的“CAPPFramework”、天喻信息產業責任有限公司的“InteCAPP系統”、北京清華京渝天河軟件公司的“THCAPP”、華工科技產業股份有限公司的“開目CAPP”及上海SIPM公司的“SIPM-CAPP”等。