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浅谈CAPP的发展现状

2018/1/19    来源:互联网    作者:任韶萱      
关键字:CAPP  发展状况  存在问题  人工智能  
CAPP(Computer Aided Process Planning)即计算机辅助工艺过程设计,可以减少工艺设计过程的设计时间,同时使工艺过程设计更快速、优化和标准。CAPP所需要的设计信息包括设计零件种类、设计要求等是从CAD获取,CAPP通过计算机辅助设计最终达到要求,将最终各种设计结果和信息从CAM输出。我国CAPP的研究开发已经很多年了,也日趋成熟,但仍存在着人和机器对话的困难,效率也不算很高,而且有专用性强的缺点。

随着科学技术进步和发展,机械制造业产品品种越来越繁多,人们对产品的需求量日益增多,因此工艺设计过程越来越复杂。而传统的工艺设计由人工绘图并详细编制,一个产品一个设计,一个设计一个较长的设计周期,一个较长的设计周期至少一个成熟的工艺人员,劳动强度大,耗时长,耗尽人力物力,显然与大需求多变化的市场要求不能适应,同时设计质量还未必满足市场的需求。在这种情况下,为了减少工艺设计过程的设计时间,同时使工艺过程设计更快速、优化和标准,人们对CAPP的开发就变得十分必要。同时,CAPP所需要的设计信息包括设计零件种类、设计要求等是从CAD获取,CAPP通过计算机辅助设计最终达到要求,将最终各种设计结果和信息从CAM输出。可见,针对CAPP系统的开发是极其重要的。

1 CAPP国内外的发展状况

    挪威人在1965年率先提出了CAPP的概念,并且于1969年完成了世界第一个CAPP系统。但1976年美国的国际计算机辅助制造公司所推出的CAPP系统却是世界上最著名、应用最广泛的系统,成为CAPP系统发展的里程碑。随之世界上有更多CAPP系统相继推出,进而出现了变异型CAPP和创成型CAPP。随着CAPP系统的广泛应用,研究人员对CAPP的理论与方法进行了更加广泛、深入的研究。美国的一些大学认为研究CAD与CAPP的集成是极其重要的,他们采用人工智能技术如神经网络、机器学习、智能推理等,提供一个与CAPP系统集成的CAD环境,可以用来识别设计及生产零件的各种特征和各种几何信息,他们的研究已取得成效。以色列的大学认为零件工艺规程的生成应该使用规则系统而不是专家系统,这样效果更好。所不同的是,有些国家的大学则更注重于建模效应。

    我国CAPP技术的研究明显晚于先进西方国家,制造技术的落后,计算机发展的落后,智能技术的落后,先进理念的落后使这种状态难以避免。20世纪80年代初期,在国家的支持与推动下,我国的CAPP技术刚刚开始。虽然同济大学在1982年开发出我国第一个CAPP系统,但是也仅仅处于学习和初步研究阶段。随后,我国一些优秀的院校如北京工业大学、南京航空学院、西北工业大学改变落后观念,提高科技创新进步的先进意识,积极努力地投入到CAPP系统的开发中,开发出了具有一定水准的CAPP系统,至此形成了中国CAPP系统的快速发展期。90年后随着计算机辅助生产国际学术会议的召开和中华人民共和国机械行业标准计算机辅助工艺设计导则颁布,我国CAPP的发展水平开始有了进一步的发展并与国际接轨。

2 目前CAPP存在的问题和发展方向

2.1 存在的问题

    (1)CAPP系统通常针对特定零件,不能够适应复杂多样的工艺产品,通用性差,不具备普遍性。

    (2)CAPP系统运作时应实现人和计算机能够很容易进行交流,获取信息时间短、准确、简单、快速,效率应明显高于单纯人工设计,可目前并未实现。

    (3)CAPP系统需要的工艺知识量巨大,存储量巨大,需要耗费大量的人力物力准备。

    (4)CAD、CAPP、CAM等计算机辅助系统没形成一系列的系统工程,设计、工艺和制造都是单一的设计,单一的系统开发,单一的生产应用,它们之间无任何联系,因此就出现了1+1小于2的情况,这不能显示生产系统的集成的优势。

    (5)多数CAPP系统只有设计者知道其内部的知识的存储方式,应用推理方式,选择方案的优化方式,用户根本无法知道也无处知道,因此用户无法根据实际需要更改系统的一些既定规则,以适应自己的需要,这样的系统不能适应客户,客户是不会欢迎的。

2.2 CAPP研究方向

    CAPP的研究方向主要针对高效性、通用性、并行性等方向发展。

    (1)高效性。CAPP系统运作时应很容易实现人和计算机的交流,获取信息准确、简单、快速,效率应明显高于单纯人工设计。

    (2)智能性。能够处理复杂多样的产品,更智能。

    (3)系统性。形成一系列的CAD、CAPP、CAM等计算机辅助系统工程,设计、工艺和制造不再是单一的设计,单一的系统开发,单一的生产应用,它们之间有密切的联系,显示生产系统的集成的优势。

    (4)透明性。设计者应该让用户知道其CAPP系统的内部知识的存储方式,应用推理方式,选择方案的优化方式,用户可根据实际需要更改系统的一些既定规则,以适应自己的需要,这样的系统客户才会欢迎。

    (5)网络化。可通过联网,多家企业联合开发,共同利用,节省人力物力。

3 CAPP支撑理论与技术的发展状况

3.1 人工智能

    人工智能AI(Artificial Intel legence)是美国的几位学者在20世纪中期最先提出的。它是多学科的交叉学科,包括是计算机科学、哲学、数学、心理学、生物学、控制理论等。其基本目标就是使机器表现出人类的头脑和思想,使机器代替人类思考和工作。人工智能应用极其广泛,在语言语音的识别,机器学习方面、逻辑分析方面、和专家系统方面都取得了许多引人瞩目的成就。近年来,人工智能中较突出的成就是专家系统。

3.2 专家系统

    专家系统是可以超过人类专家的水平的系统。该系统具有大量专业知识,同时也具备人类专家的经验,它根据人类专家求解问题的思维过程,求解问题,从而达到最佳求解问题的效果。因其具备专家的知识和思维,所以知识全面,求解问题快速、优化,应用范围广泛,有利于提高生产效率,提高经济效益。

    目前,人们更加深入地研究开发专家系统。知识库和推理机由单一发展为多样,使其更符合专家的特质,同时人们还对专家系统的开发工具进行研究,使其根据需要应用于各个领域,具有广泛性,便利性,通用性。当然,专家系统还存在不少有待解决的问题:知识的获取和学习等。这些问题还有待进一步的研究。

4 结语

    CAPP的发展是社会发展的需要,是科学技术进步的需要。CAPP发展到今天,已经进入到了成熟期,但是仍然存在诸多问题:知识库知识的更新和完备,推理机制的优化和优先,系统的自我学习和完善。这些都是CAPP系统急待解决的问题,随着科技的发展和人们对制造业的重视,更多的科技工作者将投入更多的精力,未来CAPP将会向智能性、开放性、并行化等方向发展。

责任编辑:张纯子
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