面向并行工程的集成化智能化CAPP方法及关键技术
时间：2022-06-30 阅读：243
随着21世纪的到来，经济竞争已成为世界各国竞争的一个焦点和世界发展的重要推动力，而各类制造业竞争的核心主要集中在以知识为基础的新产品上。并行工程(CE)和虚拟制造(Virtual Manufacturing，简称VM)正是新一代*制造技术领域的重要组成部分，它对于企业加速新产品的开发具有十分重要的意义。
并行工程以CIMS的信息技术为基础，通过组成多学科产品开发队伍、改进产品开发流程、利用各种DFX(面向某一领域的设计)工具等手段。使产品在开发的早期阶段就能考虑到下游的各种因素，以达到提高产品质量、降低成本、缩短开发周期的目的。并行工程的一个焦点是在信息和功能的层次上实现产品详细设计和制造过程设计的集成。制造过程设计包括面向制造的设计(DFM、CAPP、CAM)及其后置处理(产生数控代码)、计算机辅助工装夹具设计(CAFD)和制造过程仿真(Manufacturing Process Simulation，简称MPS)等，其中CAPP是制造过程设计的核心。
本文针对CECAPP应具备的新特点：如工作进程应在CE产品开发过程动态模型的控制下与上下游功能模块协同作业；在设计领域与CAD、CAFD、CAM等进行信息和功能集成；与制造系统的生产计划与调度系统(PPS)进行信息和功能的集成等，就CAPP系统走向工程化、集成化和智能化的几个关键方法和技术进行讨论。
二、系统体系结构
1．CECAPP系统应具备的特点
并行设计系统不能依靠现存CAD和CAPP系统的简单叠加而形成，因为后者是一种基于串行模式，且其设计工作在各自领域内相对独立的开发活动。由于没有考虑彼此之间的交互建模，结果使得产品设计的效率变低，产品开发成本提高。
CECAPP系统与CAD之间的信息交互应是动态的、双向的：一方面，CAPP应在设计的早期阶段对设计方案作出可制造性评价，并向CAD提供参考意见；另一方面，借助制造工艺和制造资源功能的柔性，CAPP应能对同一设计对象生成多种工艺方案，以适应动态变化的制造环境并接受反馈意见重选工艺方案；此外，CECAPP应是一种人机交互、协同决策的系统，即CAPP应在各子过程间为人工决策提供机会，并向用户报告可能的决策结果，使用户可视化地参与设计以实现全局优化，从而保证工艺决策的决速性、准确性、实用性。总之，CECAPP应是动态的、分步渐进式的工艺设计，是柔性的、人机协同开放式的工艺设计。
最后，为实现工程化、实用化，CECAPP系统还应具备通用的系统框架和灵活的组织方式，以便用户根据自己的需要组织系统的功能模块以形成应用软件；应具有较高的适应性和灵活性以使用户在工艺设计过程中自行定义设计所需的决策逻辑模型、工艺知识、数据结构、工艺表格、工艺文档排版格式、接口文件格式等；工艺决策方法应包括检索式、派生式、创成式以及实例基和知识基推理决策等多种形式，用户可根据自己的需要选用不同的决策方式。
2．CECAPP系统的体系结构及其外部关系
图1描述的是CECAPP功能体系及其在并行工程环境下与其它功能模块的关系。可以看出，无论从信息还是功能的角度来出发。工艺设计都是并行工程的核心环节之一。
三、CECAPP集成化应用的关键技术
CECAPP集成化是全面实现企业产品工艺设计和管理的计算机化与信息化，并逐步实现与PDM、MIS等系统对产品工艺信息的全面集成和产品设计、工艺设计、生产计划调度的全过程的集成。鉴于CAPP集成化应用分层次、分阶段的渐进发展特性，这一过程可分为面向产品工艺数据共享的CAPP信息集成、面向数控加工类零件的CAD/CAPP/CAM集成以及面向产品设计/工艺设计/生产计划与调度全过程集成等三个层次。
1．面向产品工艺数据共享的信息集成机制
作为产品数据的重要组成部分，产品工艺数据是企业生产信息的交汇点。并行工程强调产品设计及其相关活动的信息集成与功能集成，即强调产品开发过程上、下游活动的协调与并行。而产品在生命周期的不同过程所涉及的数据及其要求不尽相同，因此需要一个抽象的、中性的、能够满足各于系统要求的统一信息表达与交换机制来实现不同过程间的信息传输与交换。采用集成产品建模技术所形成的全局产品数据模型可以解决这一问题。
集成产品建模方法如图2所示。以Pro/E软件的特征造型功能为支撑建立产品特征库，借助Pro/Develop工具进行特征信息的提取与匹配，根据CAD特征造型系统提供的产品特征信息及STEP应用协议CE—AP，在STEP—DT工具的支持下，通过实例化的操作将其映射成STEP中性文件，为DFM和CAPP等下游系统提供中性数据交换文件。由此模型形成的零件信息具有动态性、一致性、完整性，能够满足CECAPP的新要求。