绿色集成制造系统中的CAPP浅析

发表时间：2007-8-8 林锋邵新宇喻道远李培根来源：万方数据

本文对绿色集成制造系统及CAPP系统的现状进行了分析，阐明了绿色集成制造系统对CAPP系统的要求，及如何对CAPP系统进行改进。

1 绿色集成制造系统

多年来，制造业创造了大量物资财富，为人类作出了巨大贡献。但是，制造业的负面影响也日益显现。资源、能源短缺，环境污染严重，直接威胁到人类的生存和发展。这表明，单纯追求经济效益的传统制造模式已不能适应可持续发展的要求。

绿色制造正是在这种情况下提出的。它要求从产品整个寿命周期中的概念设计、详细设计到生产制造、库存和运输、使用及废弃后的回收、重用或处理等各个阶段，综合考虑产品的环境影响因素，以最大限度地节约资源，减轻污染。

由绿色制造的概念可知，它涵盖了制造、环境、资源三大领域，贯穿产品生命周期的每一过程，融合了产品的社会效益、经济效益和环境效益，把企业、产品、用户更加紧密地联系在一起。因此，绿色制造是一个复杂的系统工程，绿色制造系统必定是一个集成制造系统。基于此，重庆大学的刘飞教授等提出了绿色集成制造系统的概念:绿色集成制造系统(Green Integrated Manufacturing System)是一种可持续发展的企业组织、管理和运行的新模式。它综合运用现代制造技术、信息技术、自动化技术、管理技术和环境技术，将企业各项活动中的人、技术、经营管理、物能资源和生态环境，以及信息流、物料流、能量流和资金流有机集成，并实现企业和生态环境整体优化，从而达到产品上市快、质量高、成本低、服务好、环境影响小，使企业赢得竞争，取得良好经济效益和社会效益。

2 绿色设计与绿色工艺

绿色集成制造系统综合了制造技术的最新成果，主要体现为“五绿”问题的集成，即绿色设计、绿色材料、绿色工艺、绿色包装和绿色处理。产品的绿色特性主要是由绿色设计决定的，但绿色材料的选用、绿色工艺、绿色包装和绿色处理也具有重要影响。其中，绿色工艺设计对制造阶段的绿色特性具有重要意义，是当前研究的重点。尤其对中国而言，完善的环境保障法律体系和废物回收体系尚不成熟，回收和回用报废产品较为困难，面向回收的设计、面向拆卸的设计等绿色设计方法实施起来还需要一个较长的过程。因此，采用绿色工艺设计，提高制造过程的绿色特性，对提高产品全生命周期的绿色特性更显重要。

3 绿色工艺设计的原则

由绿色制造系统的含义可得出绿色工艺设计的一些基本原则:

(1)资源消耗最少原则

通过合理选择工艺方案，尽可能减少加工过程的原材料消耗。

(2)能源消耗最少原则

尽量减少整个加工过程中的能源消耗，尤其是不可再生能源的消耗。

(3)环境污染最小原则

合理选用切削液、润滑液等，减少加工过程对自然环境的污染。

(4)劳动保护原则

尽量选用对劳动者身心健康损害较小的加工方法。

(5)经济性原则

在进行工艺设计时，应遵循以上原则。

4 CAPP的特点和现状

工艺编制一般有两种途径:一是由工艺人员根据工艺知识和经验手工编制，一是采用 CAPP系统编制。手工编制工艺的性能完全取决于工艺人员的技术水平，工艺标准化程度低，稳定性差，且不利于实现制造系统的集成。CAPP则建立在成组技术和人工智能技术的基础上，采用计算机自动生成工艺。采用 CAPP系统，可大大提高零件工艺的标准化程度和稳定性，减少工艺人员的重复劳动，便于实现信息的集成和共享。近年来，对CAPP系统的研究取得了很大的进展，主要表现在以下方面:

(1)分布式协同工作环境的实现

即实现分布环境下(多终端，异地)多CAPP用户协同工作。

(2)面向对象的方法的运用

采用面向对象方法，实现CAPP原型系统设计，以增强系统的灵活性和重用性。

(3)人工智能和神经网络的应用

采用人工智能和神经网络，实现工序、工步自动编排，切削参数优化选择。

(4)基于特征技术建立完善的信息模型

采用特征造型技术，使设计数据和制造数据相关联，从而实现CAD/CAPP/CAM一体化。

(5)与PDM的集成

建立在PDM基础上的CAPP系统，可更好地实现工艺过程的流程管理，实现多用户的协同工作。

(6)并行工程

实现产品设计和工艺设计并行进行，减少设计和制造过程中的反复，缩短交货期，降低成本。