1、1,數(shù)字化設計與制造,第五章 計算機輔助工藝規(guī)劃,2,內容提綱,第一節(jié) 概 述 第二節(jié) 計算機輔助工藝規(guī)劃技術 第三節(jié) 制造工藝信息系統(tǒng) 第四節(jié) CAPP系統(tǒng)應用,3,第一節(jié) 概述,一、產(chǎn)品工藝規(guī)劃及管理,工藝 將原材料或半成品加工成產(chǎn)品的工作、方法、技術等。 工藝規(guī)劃 優(yōu)化配置工藝資源，合理編排工藝規(guī)程的過程。 一般包括零件機械加工工藝設計和產(chǎn)品裝配工藝設計。,機械產(chǎn)品的類型雖然千差萬別，但其設計和制造過程卻大同小異。產(chǎn)品制造一般包括工藝規(guī)劃、生產(chǎn)計劃制訂、零件加工、部件和產(chǎn)品裝配、檢驗等主要環(huán)節(jié)。,4,第一節(jié) 概述,一、產(chǎn)品工藝規(guī)劃及管理,工藝規(guī)劃目標 定義實用的可操作的機械加工或產(chǎn)品裝配

2、過程 可用資源作為約束以確定成本和生產(chǎn)率,5,第一節(jié) 概述,機械加工工藝過程是指用機械加工方法逐步改變毛坯的狀態(tài)(形狀、尺寸和表面質量)，使之成為合格零件所進行的全部過程。把工藝過程按一定的格式用文件的形式固定下來，便成為工藝規(guī)程。它是生產(chǎn)人員應嚴格執(zhí)行的紀律性文件。 機械加工工藝設計就是依據(jù)產(chǎn)品裝配圖和零件圖及其技術要求、零件批量、設備工裝條件以及工人技術情況等，確定所采用的工藝過程，形成工藝規(guī)程。,一、產(chǎn)品工藝規(guī)劃及管理,1機械加工工藝設計,6,第一節(jié) 概述,機械加工工藝設計的步驟 (1)分析研究產(chǎn)品裝配圖和零件圖，進行工藝審查和分析; (2)設計毛坯或按材料標準確定型材尺寸; (3)擬訂

3、工藝路線; (4)確定各工序所采用的設備和工藝裝備(刀具、夾具、量具和輔助工具); (5)確定工序尺寸、技術要求和檢驗方法; (6)選擇切削用量; (7)確定工時定額; (8)填寫工藝文件; (9)零件數(shù)控加工程序編制。,一、產(chǎn)品工藝規(guī)劃及管理,1機械加工工藝設計,7,第一節(jié) 概述,機械產(chǎn)品是由零件、組件和部件組成的。零件是組成機器的基本單元，一般都是預先裝配成組件或部件后，才裝到機器上去，直接裝入機器的零件是不多的。組件是指幾個零件的組合，組件在機器中不具有完整的功能。部件是若干組件和零件的組合，部件在機器中要完成一定的、完整的功能。 按規(guī)定的技術要求，將零件、組件、部件進行配合和連接，使之

4、成為半成品或成品的工藝過程，稱為裝配工藝過程。將裝配工藝過程按一定格式編寫成工藝文件，就是裝配工藝規(guī)程。它是組織裝配工作、指導裝配作業(yè)的基本依據(jù)。,一、產(chǎn)品工藝規(guī)劃及管理,2產(chǎn)品裝配工藝設計,8,第一節(jié) 概述,產(chǎn)品裝配工藝設計，即裝配工藝規(guī)程制定的步驟： (1)產(chǎn)品分析; (2)確定裝配組織形式; (3)擬定裝配工藝過程; (4)編寫工藝規(guī)程;,一、產(chǎn)品工藝規(guī)劃及管理,2產(chǎn)品裝配工藝設計,9,第一節(jié) 概述,(1)產(chǎn)品分析 ()分析產(chǎn)品圖紙，掌握裝配技術要求及產(chǎn)品驗收標準。 ()對產(chǎn)品結構進行尺寸分析和工藝分析。尺寸分析是指裝配尺寸鏈的分析與計算，應對產(chǎn)品圖上裝配尺寸鏈及其精度要求進行驗算，并確

5、定達到裝配要求的工藝方法。工藝分析是指裝配結構工藝性分析，要確定產(chǎn)品結構是否便于裝拆和維修。 ()研究產(chǎn)品分解成裝配單元的方案，以便組織裝配工作的并行、流水線作業(yè)。裝配單元可分為零件、組件、部件和機器四種等級。,一、產(chǎn)品工藝規(guī)劃及管理,2產(chǎn)品裝配工藝設計,10,第一節(jié) 概述,(2)確定裝配組織形式：裝配組織形式分為固定式和移動式裝配兩種。 固定式裝配直接在地面上或裝配臺架上進行，工作地點不變； 移動式裝配的工作地點不固定。由小車或輸送帶等實現(xiàn)其移動。,一、產(chǎn)品工藝規(guī)劃及管理,組織形式的選擇主要取決于產(chǎn)品的尺寸、重量、復雜程度和生產(chǎn)批量。組織形式一經(jīng)選定，裝配方式、工作地布置等也相應確定。工序劃

6、分及工序內容的集中或分散等則直接受其影響。,2產(chǎn)品裝配工藝設計,11,第一節(jié) 概述,(3)擬定裝配工藝過程 ()根據(jù)產(chǎn)品結構及其裝配要求，確定裝配工作的具體內容。 ()確定裝配工藝方法、裝配設備及工具、夾具、量具等。專用裝配設備、工具及夾具要提出設計任務書。裝配參數(shù)可參照經(jīng)驗數(shù)據(jù)或經(jīng)試驗、計算確定。 ()確定裝配順序。各級裝配單元裝配時，要先確定一個基準件進入裝配，然后安排其他裝配單元裝入的先后次序。 ()確定工時定額與工人等級。 (4)編寫工藝規(guī)程,一、產(chǎn)品工藝規(guī)劃及管理,2產(chǎn)品裝配工藝設計,12,第一節(jié) 概述,一、產(chǎn)品工藝規(guī)劃及管理,13,第一節(jié) 概述,一、產(chǎn)品工藝規(guī)劃及管理,14,第一節(jié)

7、 概述,定義：工藝管理是指企業(yè)中對各項工藝工作的計劃、組織和控制等一系列管理活動。 主要內容： (1)產(chǎn)品工藝規(guī)劃工作的計劃制訂、組織、任務分配和控制； (2)各類工藝數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、匯總和報表編制； (3)工藝裝備設計和制造的計劃制訂、申請、審批和控制； (4)車間現(xiàn)場工藝問題的處理和控制； (5)工藝文件管理，如文件分類管理、版次管理、工藝文件更改管理等； (6)工藝標準、規(guī)范的制訂、控制和管理。,一、產(chǎn)品工藝規(guī)劃及管理,3工藝管理,15,內容提綱,第一節(jié) 概 述 第二節(jié) 計算機輔助工藝規(guī)劃技術 第三節(jié) 制造工藝信息系統(tǒng) 第四節(jié) CAPP系統(tǒng)應用,16,第二節(jié) 計算機輔助工藝規(guī)劃技術,是指利用

8、計算機技術進行工藝設計和編制工藝規(guī)程。計算機技術在工藝規(guī)劃中的輔助作用主要體現(xiàn)在交互處理、數(shù)值計算、圖形處理、邏輯決策、數(shù)據(jù)存儲與管理等方面。 從內容上說，CAPP應包括工藝規(guī)劃的全部工作。包括毛坯設計、加工方法選擇、工序設計、工藝路線制訂和工時計算等工作。其中，工序設計又涉及工裝設備選擇或設計、加工余量分配、切削用量選擇以及機床刀具選擇、工序圖卡生成等。,一、計算機輔助工藝規(guī)劃的概念,1定義,17,第二節(jié) 計算機輔助工藝規(guī)劃技術,(1)在設計對象上，所涉及的零件從回轉體零件、箱體類零件、支架類零件到復雜的飛機結構件等； (2)在涉及的工藝范圍上，從普通加工工藝到數(shù)控加工工藝，從機加工藝到裝配

9、工藝、鈑金工藝、熱表處理工藝、特種工藝、數(shù)控測量機檢測過程設計、試驗工藝等； (3)在系統(tǒng)設計上，從單一的修訂式或創(chuàng)成式模式，到應用專家系統(tǒng)等人工智能技術，并具有檢索、修訂、創(chuàng)成等多種決策功能的綜合智能化系統(tǒng)模式； (4)在系統(tǒng)應用上，從獨立的計算機輔助技術“孤島”，到滿足集成系統(tǒng)環(huán)境需求的集成化系統(tǒng)； (5)在系統(tǒng)開發(fā)上，從單純的學術性探索和技術驅動的原型系統(tǒng)開發(fā)，逐步走向以應用和效益驅動的實用化系統(tǒng)開發(fā)。,一、計算機輔助工藝規(guī)劃的概念,2主要內容,18,第二節(jié) 計算機輔助工藝規(guī)劃技術,綜觀CAPP的發(fā)展，可分為三個發(fā)展階段，即 基于自動化思想的修訂創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng); 基于計算機輔助的實用

10、化CAPP系統(tǒng); 面向企業(yè)信息化的制造工藝信息系統(tǒng)。,一、計算機輔助工藝規(guī)劃的概念,3發(fā)展階段,19,（1）基于自動化思想的修訂創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng) 20世紀90年代中期以前，人們在傳統(tǒng)的修訂式CAPP系統(tǒng)、創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)以及CAPP專家系統(tǒng)的開發(fā)研究中，都取得了一定成果。但由于以工藝決策自動化為唯一目標，以期在工藝設計上代替工藝人員的勞動，因而造成開發(fā)應用中的諸多問題。 例如，系統(tǒng)開發(fā)周期長、費用高、難度大；工藝人員在使用中需交互輸入大量的零件信息，煩瑣而又容易出錯，難以掌握系統(tǒng)的使用；系統(tǒng)功能和應用范圍局限性大，缺乏適應生產(chǎn)環(huán)境變化的靈活性和適用性，難以推廣應用。所以未能有效推進CAPP

11、的實用化。,一、計算機輔助工藝規(guī)劃的概念,3發(fā)展階段,第二節(jié) 計算機輔助工藝規(guī)劃技術,20,第二節(jié) 計算機輔助工藝規(guī)劃技術,（2）基于計算機輔助的實用化CAPP系統(tǒng) 為了解決以自動化為目標的修訂創(chuàng)成式CAPP應用存在的問題，許多企業(yè)基于文字、表格處理軟件或二維CAD軟件等通用軟件開發(fā)工藝卡片填寫系統(tǒng)。其中，多數(shù)系統(tǒng)只是基于簡單模板輸出工藝卡片，僅取得了有限的應用效果。但也有一些系統(tǒng)是企業(yè)在工藝標準化、規(guī)范化的基礎上花費大量人力、物力所開發(fā)出來的，且取得了很好的應用效果。 這類系統(tǒng)基本用文件形式進行存儲和管理忽視企業(yè)信息化中產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)的重要性，存在難以保證產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)準確性、一致性和難以實現(xiàn)工

12、藝信息集成的致命問題。,一、計算機輔助工藝規(guī)劃的概念,3發(fā)展階段,21,第二節(jié) 計算機輔助工藝規(guī)劃技術,（3）面向企業(yè)信息化的制造工藝信息系統(tǒng) 企業(yè)信息化的發(fā)展和應用對CAPP系統(tǒng)提出了進一步需求，不僅要求CAPP系統(tǒng)具有方便、快捷的計算機輔助工藝規(guī)程編制功能，而且更要求其具有快速有效的制造工藝信息及工藝工作流管理功能，實現(xiàn)產(chǎn)品工藝設計及管理一體化，建立企業(yè)完整的制造工藝信息系統(tǒng)。 一個企業(yè)中，完整的制造工藝信息系統(tǒng)以各專業(yè)工藝的計算機輔助設計為基礎，實現(xiàn)基礎工藝信息管理、面向制造的產(chǎn)品結構管理、材料定額編制、工藝分工與工藝設計流程管理、產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)綜合管理等工藝管理功能以及與CADCAMPD

13、MERP的集成和資源共享。,一、計算機輔助工藝規(guī)劃的概念,3發(fā)展階段,22,第二節(jié) 計算機輔助工藝規(guī)劃技術,傳統(tǒng)的CAPP系統(tǒng)通常包括三個基本組成部分，即 產(chǎn)品設計信息輸入 工藝決策 產(chǎn)品工藝信息輸出,二、CAPP系統(tǒng)的基本組成,23,第二節(jié) 計算機輔助工藝規(guī)劃技術,工藝規(guī)劃所需要的最原始信息是產(chǎn)品設計信息。對于機械加工工藝過程設計而言，這些最原始信息是指產(chǎn)品零件的結構形狀和技術要求。 表示產(chǎn)品零件和技術要求的方法有多種，如常用的工程圖紙和CAD系統(tǒng)中的零件模型。 工藝人員在進行工藝過程設計時，首先通過閱讀工程圖紙獲取有關工藝設計所需的產(chǎn)品設計信息。,二、CAPP系統(tǒng)的基本組成,1產(chǎn)品設計信息

14、輸入,24,第二節(jié) 計算機輔助工藝規(guī)劃技術,對于CAPP系統(tǒng)，必須將這些有關的產(chǎn)品設計信息轉換成系統(tǒng)所能“讀”懂的信息。 CAPP系統(tǒng)的信息輸入方法主要有兩種： 一種是人機交互輸入 另一種是直接從CAD系統(tǒng)讀取。,二、CAPP系統(tǒng)的基本組成,1產(chǎn)品設計信息輸入,25,第二節(jié) 計算機輔助工藝規(guī)劃技術,所謂工藝決策，是指根據(jù)產(chǎn)品零件設計信息，利用工藝知識和經(jīng)驗，參考具體的制造資源條件，確定產(chǎn)品的工藝過程。 總體來看，工藝決策要解決三種類型的問題： 選擇性問題，如加工方法選擇、工裝設備選擇等； 規(guī)劃性問題，加工序安排與排序、工步安排與排序等； 計算性問題，如工序尺寸計算等。,二、CAPP系統(tǒng)的基本組

15、成,2工藝決策,26,第二節(jié) 計算機輔助工藝規(guī)劃技術,對于計算性問題，可建立數(shù)學模型和算法加以解決；對于選擇性問題和規(guī)劃性問題，CAPP系統(tǒng)所采用的基本工藝決策方法有以下兩種： (1)修訂式方法(Variant Approach)：修訂式方法也稱派生式方法，其基本思路是將相似零件歸并成零件族，設計時檢索出相應零件族的標準工藝規(guī)程，并根據(jù)設計對象的具體特征加以修訂。 (2)生成式方法(GenerativeApproacL)：生成式方法也稱創(chuàng)成式方法，其基本思路是將人們設計工藝過程時的推理和決策方法轉換成計算機可以處理的決策邏輯、算法，在使用時由計算機程序采用內部的決策邏輯和算法，依據(jù)制造資源信息

16、，自動生成零件的工藝規(guī)程。,二、CAPP系統(tǒng)的基本組成,2工藝決策,27,第二節(jié) 計算機輔助工藝規(guī)劃技術,許多CAPP系統(tǒng)，往往綜合使用修訂式方法和生成式方法，所以也有人提出半創(chuàng)成式(Semi-Generative)方法的概念，并把這類系統(tǒng)稱為半創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)。 20世紀80年代至90年代初期，CAPP的研究與開發(fā)主要集中在專家系統(tǒng)(Expect System，ES)及人工智能(Artificial Intelligence，AI)技術的應用方面。雖然在CAPP中所采用的人工智能技術多種多樣，但基本是針對工藝決策問題，系統(tǒng)結構基本是按專家系統(tǒng)構造的，因此，這樣的系統(tǒng)常被稱為工藝決策專家系統(tǒng)

17、或CAPP專家系統(tǒng)。,二、CAPP系統(tǒng)的基本組成,2工藝決策,28,第二節(jié) 計算機輔助工藝規(guī)劃技術,通常人們要以工藝卡片形式表示產(chǎn)品工藝過程信息，如工藝過程卡、工序卡等，而且在一些卡片中，還包括工序簡圖。 在CADCAPPCAM集成系統(tǒng)中，CAPP需要向CAM提供數(shù)控編程所需的工藝參數(shù)文件；在集成環(huán)境下，CAPP需要通過數(shù)據(jù)庫存儲產(chǎn)品工藝過程信息，以實現(xiàn)信息共享。,二、CAPP系統(tǒng)的基本組成,3產(chǎn)品工藝信息輸出,29,第二節(jié) 計算機輔助工藝規(guī)劃技術,修訂式工藝決策的基本原理是利用零件的相似性，即相似的零件有相似的工藝過程；一個新零件的工藝規(guī)程，是通過檢索相似零件的工藝規(guī)程并加以篩選或編輯修改而

18、成的。 相似零件的集合稱為零件族。能被一個零件族使用的工藝規(guī)程稱為標準工藝規(guī)程或綜合工藝規(guī)程。標準工藝規(guī)程可看成是由一個包含該族內零件的所有形狀特征和工藝屬性的假想復合零件而編制的。根據(jù)實際生產(chǎn)的需要，標準工藝規(guī)程的復雜程度、完整程度各不相同，但至少應包括零件加工的工藝路線(加工工序序列)，并以族號作為關鍵字存儲在數(shù)據(jù)文件或數(shù)據(jù)庫中。 在標準工藝規(guī)程的基礎上，當對某個待編制工藝規(guī)程的零件進行編碼、劃歸到特定的零件族后，就可根據(jù)零件族號檢索出該族的標準工藝規(guī)程，然后加以修訂(包括篩選、編輯或修改)。 修訂過程可由程序以自動或交互方式進行。,三、修訂式（派生式） CAPP系統(tǒng),1修訂式工藝決策的原

19、理,30,第二節(jié) 計算機輔助工藝規(guī)劃技術,修訂式CAPP系統(tǒng)開發(fā)完成后，工藝人員就可以使用該系統(tǒng)為實際零件編制工藝規(guī)程。具體步驟如下： (1)按照采用的分類編碼系統(tǒng)，對實際零件進行編碼； (2)檢索該零件所在的零件族； (3)調出該零件族的標準工藝規(guī)程； (4)利用系統(tǒng)的交互式編輯界面，對標淮工藝規(guī)程進行篩選、編輯或修訂。有些系統(tǒng)則提供自動修訂的功能，但這需要補充輸入零件的一些具體信息。 (5)將修訂好的工藝規(guī)程存儲起來，并按給定的格式打印輸出。,三、修訂式CAPP系統(tǒng),2修訂式CAPP系統(tǒng)的應用,31,第二節(jié) 計算機輔助工藝規(guī)劃技術,修訂式CAPP系統(tǒng)的應用，不僅可以減輕工藝人員編制工藝規(guī)程

20、的工作，而且相似零件的工藝過程可達到一定程度上的一致性。此外，從技術上講，修訂式CAPP系統(tǒng)容易實現(xiàn)，因此，目前國內外實際應用的CAPP系統(tǒng)大都應用了修訂式技術。 但修訂式CAPP系統(tǒng)的使用者仍需具有經(jīng)驗的工藝人員，且標準工藝規(guī)程未考慮生產(chǎn)批量、生產(chǎn)技術、生產(chǎn)手段等因素。生產(chǎn)批量改變，生產(chǎn)技術和生產(chǎn)手段發(fā)展后，系統(tǒng)不易修改。因此，修訂式CAPP系統(tǒng)主要適用于零件族數(shù)較少，每族內零件項數(shù)較多，生產(chǎn)零件種類和批量相對穩(wěn)定的制造企業(yè)。,三、修訂式CAPP系統(tǒng),2修訂式CAPP系統(tǒng)的應用,32,第二節(jié) 計算機輔助工藝規(guī)劃技術,生成式方法的基本思路是，將人們設計工藝過程時用的推理和決策方法轉換成計算機可

21、以處理的決策模型、算法及程序代碼，從而依靠系統(tǒng)決策，自動生成零件的工藝過程。 生成式CAPP系統(tǒng)實際上是一種智能化程序，可以克服修訂式系統(tǒng)的固有缺點。但由于工藝過程設計問題的復雜性，目前尚沒有系統(tǒng)能做到所有的工藝決策都完全自動化，一些自動化程度較高的系統(tǒng)的某些工藝決策仍需有一定程度的人工干預。 從技術發(fā)展看，短期內也不一定能開發(fā)出功能完全、自動化程度很高的生成式系統(tǒng)。因此，人們把許多包含重要的決策邏輯，或者只有一部分工藝決策邏輯的CAPP系統(tǒng)也歸入生成式CAPP系統(tǒng)。為此，有人提出所謂半創(chuàng)成式系統(tǒng)或綜合式系統(tǒng)。,四、生成式（創(chuàng)成式）CAPP系統(tǒng),1生成式方法的原理,33,第二節(jié) 計算機輔助工藝

22、規(guī)劃技術,四、生成式CAPP系統(tǒng),1生成式方法的原理,34,第二節(jié) 計算機輔助工藝規(guī)劃技術,對于生成式CAPP系統(tǒng)，軟件設計的核心內容主要是各種工藝決策邏輯的表達和實現(xiàn)，即所謂工藝決策模型的建立。盡管工藝過程設計包括各種性質的決策，決策邏輯也很復雜，但表達方式卻有許多共同之處，可以用一定形式的軟件設計方法工具來表達和實現(xiàn)。常用的決策方法有決策表、決策樹等。,四、生成式CAPP系統(tǒng),2工藝決策方法,35,第二節(jié) 計算機輔助工藝規(guī)劃技術,是表達各種事件或屬性間復雜邏輯關系的形式化方法。 優(yōu)點： 可以明晰、準確、緊湊地表達復雜的邏輯關系； 易讀、易理解，可以方便地檢查遺漏及邏輯上的不一致； 易于轉換

23、成程序流程和代碼。,四、生成式CAPP系統(tǒng),2工藝決策方法,(1)決策表(Decision Table),36,第二節(jié) 計算機輔助工藝規(guī)劃技術,37,第二節(jié) 計算機輔助工藝規(guī)劃技術,決策樹由節(jié)點和邊構成，常用節(jié)點表示一次測試或一個動作，結論或擬采取的動作一般放在終端節(jié)點(葉節(jié)點)上；邊連接兩次測試。若測試條件滿足時，則沿邊向前傳遞，以實現(xiàn)邏輯與(AND)關系；若測試條件不滿足時，則轉向出發(fā)節(jié)點的另一條邊,以實現(xiàn)邏輯或(0R)的關系。所以，由決策樹的根節(jié)點到終端節(jié)點的一條路徑可以表示一條決策規(guī)則。 優(yōu)點： 決策樹表示簡單直觀，很容易將它轉換成邏輯流程圖，并用程序設計語言中的“IF(邏輯表達式)T

24、HENELSE”結構實現(xiàn)。,四、生成式CAPP系統(tǒng),2工藝決策方法,(2)決策樹(Decision Tree),38,第二節(jié) 計算機輔助工藝規(guī)劃技術,四、生成式CAPP系統(tǒng),2工藝決策方法,(2)決策樹(Decision Tree),39,第二節(jié) 計算機輔助工藝規(guī)劃技術,所謂專家系統(tǒng)，就是一種在特定領域內具有專家水平的計算機程序系統(tǒng)，它將人類專家的知識和經(jīng)驗以知識庫的形式存人計算機，并模擬人類專家解決問題的推理方式和思維過程，運用這些知識和經(jīng)驗對現(xiàn)實中的問題做出判斷和決策。從本質上看，專家系統(tǒng)提供了一種新型的程序設計方法，可以解決傳統(tǒng)的程序設計方法難以解決的問題。,四、生成式CAPP系統(tǒng),3工

25、藝決策專家系統(tǒng),專家系統(tǒng)定義,40,第二節(jié) 計算機輔助工藝規(guī)劃技術,四、生成式CAPP系統(tǒng),3工藝決策專家系統(tǒng),知識庫和推理機是專家系統(tǒng)的兩大主要組成部分。根據(jù)工藝知識，由推理機自動推理生成待加工零件的工藝過程方案。,專家系統(tǒng)組成,41,第二節(jié) 計算機輔助工藝規(guī)劃技術,四、生成式CAPP系統(tǒng),3工藝決策專家系統(tǒng),知識庫存儲從領域專家那里得到的關于某個領域的專門知識，它是專家系統(tǒng)的核心。 工藝決策知識是人們在工藝設計實踐中所積累的認識和經(jīng)驗的總結和概括。 工藝設計經(jīng)驗性強、技巧性高。由于工藝設計理論和工藝決策模型化技術仍不成熟，因此，工藝決策知識獲取更為困難。,專家系統(tǒng)組成知識庫,42,第二節(jié)

26、計算機輔助工藝規(guī)劃技術,四、生成式CAPP系統(tǒng),3工藝決策專家系統(tǒng),在專家系統(tǒng)中，推理以知識庫中已有知識為基礎，是一種基于知識的推理，其計算機程序實現(xiàn)構成推理機。 推理機控制并執(zhí)行對問題的求解。它根據(jù)已知事實，利用知識庫中的知識，按一定的推理方法和搜索策略進行推理，得到問題的答案或證實某一結論。,專家系統(tǒng)組成推理機,43,第二節(jié) 計算機輔助工藝規(guī)劃技術,四、生成式CAPP系統(tǒng),3工藝決策專家系統(tǒng),在工藝決策專家系統(tǒng)中，工藝知識存于知識庫中，當用它為產(chǎn)品(零件)設計工藝過程時，推理機從產(chǎn)品的設計信息(如零件特征信息)等原始事實出發(fā)，按某種策略在知識庫中搜尋相應的知識，從而得出中間結論(如選擇出特

27、征的加工方法)，然后再以這些結論為事實推出進一步的中間結論(如安排出工藝路線)，如此反復進行，直到推出最終結論，即產(chǎn)品的工藝過程。,專家系統(tǒng)組成推理機,44,第二節(jié) 計算機輔助工藝規(guī)劃技術,四、生成式CAPP系統(tǒng),3工藝決策專家系統(tǒng),(1)知識庫和推理機相分離，有利于系統(tǒng)維護； (2)系統(tǒng)的適應性好，并具有良好的開放性； (3)有利于追蹤系統(tǒng)的執(zhí)行過程，并對此做出合理解釋，使用戶確信系統(tǒng)所得出的結論； (4)系統(tǒng)決策的合理程度取決于系統(tǒng)所擁有的知識的數(shù)量和質量； (5)系統(tǒng)決策的效率取決于系統(tǒng)是否擁有合適的啟發(fā)式信息。,專家系統(tǒng)特點,45,內容提綱,第一節(jié) 概 述 第二節(jié) 計算機輔助工藝規(guī)劃技

28、術 第三節(jié) 制造工藝信息系統(tǒng) 第四節(jié) CAPP系統(tǒng)應用,46,第三節(jié) 制造工藝信息系統(tǒng),制造工藝信息是指在產(chǎn)品制造過程中產(chǎn)生的與工藝工作有關的數(shù)據(jù)和文件。 工藝數(shù)據(jù)是指結構化的工藝信息，一般存儲于關系型數(shù)據(jù)庫中。工藝文件是指導工人操作和用于生產(chǎn)與工藝管理等的各種法規(guī)性技術文件。 所謂制造工藝信息系統(tǒng)是以各專業(yè)工種的計算機輔助工藝規(guī)劃為基礎，并包括工藝信息管理和工藝工作流程管理的一體化信息系統(tǒng)。 制造工藝信息系統(tǒng)的應用不僅可以實現(xiàn)企業(yè)產(chǎn)品工藝設計和管理的計算機化和信息化，而且可以促進企業(yè)工藝的標準化與工藝管理的科學化、規(guī)范化，從而縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品的質量，降低產(chǎn)品成本。,47,第三節(jié)

29、制造工藝信息系統(tǒng),制造工藝信息系統(tǒng)是集成工藝過程設計、工藝信息管理和工藝工作流程控制的一體化系統(tǒng)，支持并保證企業(yè)的各項工藝工作按照規(guī)定的標準或規(guī)范有效進行。 工藝信息管理包括工藝數(shù)據(jù)管理和工藝文件管理，分別對產(chǎn)生的工藝數(shù)據(jù)和工藝文件進行有效的組織、管理、控制。 工藝工作流程管理對所有的工藝活動，如分工計劃制訂，工藝路線編制，車間工藝編制，工藝規(guī)程的定版、發(fā)放和更改等，均按規(guī)定流程進行控制。,一、制造工藝信息系統(tǒng)的體系結構,48,第三節(jié) 制造工藝信息系統(tǒng),制造企業(yè)對制造工藝信息系統(tǒng)的基本要求如下： (1)具有開放的體系結構：制造工藝信息系統(tǒng)是企業(yè)信息系統(tǒng)的重要組成部分，它要與其他系統(tǒng)發(fā)生聯(lián)系，實

30、現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，并滿足其他系統(tǒng)的多種要求。因此制造工藝信息系統(tǒng)應是一個能與其他系統(tǒng)集成的具有開放體系結構的系統(tǒng)，而不是一個獨立的封閉系統(tǒng)。 (2)實現(xiàn)工藝工作流程的管理：要實現(xiàn)工藝工作流程的高效管理，需要通過企業(yè)局域網(wǎng)，利用企業(yè)的各種信息資源，實現(xiàn)企業(yè)范圍內得到授權的人員來執(zhí)行相應的工藝設計與管理任務。此外，工藝工作流程應該是柔性的，即允許客戶根據(jù)需要定制、重定義與改進它們的業(yè)務過程。,一、制造工藝信息系統(tǒng)的體系結構,49,第三節(jié) 制造工藝信息系統(tǒng),(3)實現(xiàn)工藝工作的協(xié)同進行：工藝工作貫穿于產(chǎn)品制造的整個過程，涉及許多部門和眾多人員，因此在工藝設計和管理過程中，可能需要多個部門或多個人員共同參與

31、討論或處理一些問題。 (4)基于單一工藝數(shù)據(jù)源的工藝信息管理：為了保證工藝信息的正確性、一致性和安全性，必須建立單一的工藝數(shù)據(jù)源、以達到統(tǒng)一存儲和管理工藝信息、嚴格控制工藝工作流程的目的。,一、制造工藝信息系統(tǒng)的體系結構,50,第三節(jié) 制造工藝信息系統(tǒng),企業(yè)級工藝設計和管理由企業(yè)工藝部門完成，其主要任務有： (1)進行產(chǎn)品工藝性審查 。 (2)制訂產(chǎn)品工藝方案和計劃。 (3)劃分工藝路線，制訂工藝路線圖表，向各車間分派工藝任務。 (4)根據(jù)設計圖紙及工藝計劃表編制零件、外協(xié)件、成品、標準件、器材的工藝配套表，提供給生產(chǎn)部、供應部，作為配套領用的依據(jù)；根據(jù)設計圖紙及工藝計劃表編制黑色金屬、非金屬

32、、器材、成品、標準件的材料定額。 (5)對車間編制的工藝文檔進行會審和會簽，進行各類匯總統(tǒng)計，如材料定額和工時定額統(tǒng)計。 (6)根據(jù)車間提出的工裝需求，制訂工裝設計制造計劃。 (7)對產(chǎn)品圖、技術指導文件、工藝標準等文檔進行管理。 (8)通知、更改信息的發(fā)放等。,一、制造工藝信息系統(tǒng)的體系結構,在制造企業(yè)中，工藝設計和管理工作一般分為企業(yè)級和車間級兩級進行。,51,第三節(jié) 制造工藝信息系統(tǒng),車間級工藝設計和管理由車間工藝部門完成，其主要任務有: (1)零件圖紙的分析，工藝方案的制訂。 (2)零件毛坯設計。 (3)工藝規(guī)程編制，包括加工方法選擇、加工階段劃分、加工順序安排、設備和工藝裝備選擇、材

33、料定額編制、工時定額制訂等。 (4)專用工裝設計。,一、制造工藝信息系統(tǒng)的體系結構,52,第三節(jié) 制造工藝信息系統(tǒng),在企業(yè)信息技術的集成應用環(huán)境下，制造工藝信息系統(tǒng)在實現(xiàn)對工藝數(shù)據(jù)的全面管理的基礎上，還要保證CADCAPPCAM之間的信息共享與交換，并為質量信息系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)等提供大量工程和管理信息，實現(xiàn)全局性的信息集成與共享。從企業(yè)工藝信息管理的具體需求出發(fā)，按照企業(yè)當前的組織結構，制造工藝信息系統(tǒng)邏輯上應是兩級的結構：總工藝層和車間層。,一、制造工藝信息系統(tǒng)的體系結構,53,第三節(jié) 制造工藝信息系統(tǒng),工藝信息的組織是實現(xiàn)制造工藝信息系統(tǒng)的基礎。良好的工藝信息結構不僅利于工藝信息的處理、共

34、享和交換，而且方便管理和使用。 為了實現(xiàn)工藝信息的統(tǒng)一存儲和管理，保證工藝信息的正確性、一致性和安全性，必須建立單一的數(shù)據(jù)源。 單一工藝信息源必須基于制造工藝信息系統(tǒng)統(tǒng)一建立和維護，并提供統(tǒng)一的訪問接口。 單一工藝信息源是企業(yè)在正確的時間、正確的地點，以正確的方式為正確的人提供正確的工藝信息的基礎。,二、工藝信息的組織,54,第三節(jié) 制造工藝信息系統(tǒng),一個制造企業(yè)的業(yè)務活動那是圍繞產(chǎn)品進行的，而產(chǎn)品結構描述了一個產(chǎn)品所有的零件、組件、部件組成及其裝配關系，因此通常用產(chǎn)品結構來組織產(chǎn)品數(shù)據(jù)及與產(chǎn)品相關的數(shù)據(jù)。工藝信息與產(chǎn)品密切相關，可以認為是產(chǎn)品數(shù)據(jù)的一部分，因此用產(chǎn)品結構來組織工藝信息是非常自

35、然和合理的，它能夠使工藝信息具有良好的層次結構，便于工藝信息的查詢、管理和使用。,二、工藝信息的組織,55,第三節(jié) 制造工藝信息系統(tǒng),物料清單BOM是描述用于制造一個產(chǎn)品的所有的零件、組件、部件和原材料的表單，并給出了它們的類型、編號、數(shù)量及其裝配關系。 BOM與產(chǎn)品結構有著密切的關系。產(chǎn)品結構用樹形的方式表示了從產(chǎn)品最低層次一直到產(chǎn)品層的各個層次的零部件組成及其關系，而BOM是產(chǎn)品結構的一種表單形式。用戶可以根據(jù)不同需要由產(chǎn)品結構生成各種不同的BOM，例如，可以生成一個部件或幾個部件甚至整個產(chǎn)品的BOM。因此，BOM是產(chǎn)品信息的基礎和制造企業(yè)中最重要的信息之一。,三、物料清單,1基本概念,5

36、6,第三節(jié) 制造工藝信息系統(tǒng),在通常情況下，BOM是在產(chǎn)品設計階段形成的，然后并行或先后地由其他部門(如工藝規(guī)劃、生產(chǎn)、采購、成本核算、銷售等部門)進行相應補充、改變和使用，從而形成面向部門需求的不同的BOM。為了清楚地區(qū)分各個階段所使用的BOM，人們使用多種BOM概念，也稱為BOM視圖，如設計部門產(chǎn)生的工程BOM(Engineering BOM，EBOM)，工藝部門產(chǎn)生的制造BOM(Manufacturing BOM、MBOM)，等等。,三、物料清單,1基本概念,57,第三節(jié) 制造工藝信息系統(tǒng),三、物料清單,1基本概念,58,第三節(jié) 制造工藝信息系統(tǒng),三、物料清單,2BOM與信息系統(tǒng)的關系,

37、59,第三節(jié) 制造工藝信息系統(tǒng),EBOM面向功能描述組成一個產(chǎn)品的零件、組件、部件信息及其裝配關系。產(chǎn)品設計定型后就要發(fā)放工程設計數(shù)據(jù)，EBOM是其重要的組成部分，它是最初的BOM。 EBOM按產(chǎn)品結構樹組織數(shù)據(jù)，產(chǎn)品結構樹表達了產(chǎn)品按設計分離面劃分而生成的結構和零部件組成關系，所以，產(chǎn)品結構樹并不表示生產(chǎn)中的真正裝配過程。,三、物料清單,3EBOM,60,第三節(jié) 制造工藝信息系統(tǒng),三、物料清單,3EBOM,61,第三節(jié) 制造工藝信息系統(tǒng),工藝部門根據(jù)EBOM進行裝配工藝設計，確定裝配工裝需求，出于對工藝方面和生產(chǎn)過程的考慮，就需要對原設計的產(chǎn)品結構樹的結構關系和零組件隸屬層次進行一定程度的調

38、整和修改，形成面向制造的裝配工藝樹，它表示了生產(chǎn)中實際采用的裝配關系和安裝次序。 基于裝配工藝樹，工藝部門進行裝配工藝設計、零件制造工藝設計及工裝制造工藝設計，并加入相應的工藝信息，形成了按裝配工藝樹組織的MBOM。 MBOM是面向裝配的BOM，它以EBOM為基礎，主要反映在產(chǎn)品裝配過程中，參裝件按工藝流程劃分的先后安裝順序及其體現(xiàn)的父子關系。,三、物料清單,4MBOM,62,第三節(jié) 制造工藝信息系統(tǒng),在后續(xù)的制造過程中，制造部門應用MBOM安排作業(yè)計劃和組織生產(chǎn)，并加入各種制造數(shù)據(jù)，質量管理部門基于MBOM進行質量管理，并加入檢驗和驗收等質量信息，形成質量BOM(Quality BOM，QB

39、OM)；供應部門基于MBOM生成采購BOM，制訂供應計劃和采購計劃；財務部門則基于MBOM生成成本BOM(Costing BOM，CBOM)，進行成本該算和制定價格；等等。 顯然，在產(chǎn)品的整個制造過程中，會應用到各種BOM，各種BOM的信息也隨著制造過程的進展而不斷變化，但貫穿整個制造過程的主線是裝配工藝樹，因此就應當將裝配工藝樹作為組織制造信息和工藝信息的結構，即將MBOM作為單一工藝信息源。,三、物料清單,5其它BOM,63,第三節(jié) 制造工藝信息系統(tǒng),四、成組技術,機械產(chǎn)品中不同復雜程度零件分布規(guī)律,64,第三節(jié) 制造工藝信息系統(tǒng),四、成組技術,成組技術（Group technology,

40、 GT）是研究和利用有關事物的相似性，將相似的零件按一定的相似性準則分類編組，尋求解決這一組零件相對統(tǒng)一的最優(yōu)加工方案，從而使產(chǎn)品的設計和制造合理化,以取得最佳經(jīng)濟效益。,1成組技術的原理,相似性原理是成組技術的基本理論依據(jù)。零件的相似性包括設計相似性和制造相似性。,65,第三節(jié) 制造工藝信息系統(tǒng),四、成組技術,2零件的分類方法,視檢法 具有生產(chǎn)經(jīng)驗的技術人員通過對零件圖樣仔細閱讀和判斷，把具有某些特征屬性相似的零件歸結為一類。 生產(chǎn)流程分析法 是以零件生產(chǎn)流程及生產(chǎn)設備明細表等技術文件，通過對零件生產(chǎn)流程的分析，把工藝過程相近的，即使用同一組機床進行加工的零件歸結為一類。,66,第三節(jié) 制造

41、工藝信息系統(tǒng),四、成組技術,編碼分類法 將待分類的零件進行編碼，即將零件的有關設計，制造等方面的信息轉譯為代碼，(代碼可以是數(shù)字或數(shù)字、字母兼用)。由于零件特征等信息代碼化，就可以根據(jù)代碼對零件進行分類。,2零件的分類方法,67,第三節(jié) 制造工藝信息系統(tǒng),四、成組技術,3零件分類編碼系統(tǒng),分類把事物劃分成不同組的過程。 編碼對不同組的事物給予不同的代碼。 零件分類編碼抽象地反映零件名稱、功能、結構、形狀、工藝特性、精度等信息的代碼（符號）。 編碼法則對代碼代表的意義所作出的明確規(guī)定和說明。,相關概念,68,第三節(jié) 制造工藝信息系統(tǒng),四、成組技術,3零件分類編碼系統(tǒng),要求,成組技術的編碼，必須充

42、分反映機械零件的各種特征，這些特征包括：零件的結構和形狀、各組成表面的類別及配置關系、零件材料及熱處理、幾何尺寸、加工精度和表面質量。 代碼必須能唯一地區(qū)分產(chǎn)品零件族。,69,第三節(jié) 制造工藝信息系統(tǒng),四、成組技術,3零件分類編碼系統(tǒng),常用的分類編碼系統(tǒng),德國的OPITZ 荷蘭的MICLASS 日本的KK3 中國的JLBM1,70,第三節(jié) 制造工藝信息系統(tǒng),四、成組技術,3零件分類編碼系統(tǒng),常用的分類編碼系統(tǒng)OPITZ,是由德國亞琛工業(yè)大學的Opitz教授領導研制成功的。 基本結構 OPITZ代碼采用混合式代碼結構。由9位代碼組成，前5位為幾何碼（又稱主碼），分別代表零件的種類、基本形狀、回轉

43、表面加工、平面加工、輔助孔、輪齒、型面加工；后4位為輔助碼，分別代表主要尺寸（直徑或邊長）、材料類型、毛坯形狀、加工精度；每一個碼位有10個特征碼。,71,第三節(jié) 制造工藝信息系統(tǒng),四、成組技術,3零件分類編碼系統(tǒng),常用的分類編碼系統(tǒng)OPITZ,72,第三節(jié) 制造工藝信息系統(tǒng),四、成組技術,3零件分類編碼系統(tǒng),常用的分類編碼系統(tǒng)OPITZ,Opitz零件編碼系統(tǒng)生成的零件編碼,73,第三節(jié) 制造工藝信息系統(tǒng),四、成組技術,3零件分類編碼系統(tǒng),常用的分類編碼系統(tǒng)JLBM-1,這是“機械工業(yè)成組技術零件分類編碼系統(tǒng)”的漢語拼音縮寫。 1985年由我國機械電子工業(yè)部設計研究總院負責制訂。 也是采用混

44、合式代碼結構，基本上和OPITZ分類編碼系統(tǒng)相同。 為了彌補OPITZ分類編碼系統(tǒng)的不足，把 OPITZ分類編碼系統(tǒng)的輔助代碼予以擴展。,74,第三節(jié) 制造工藝信息系統(tǒng),四、成組技術,3零件分類編碼系統(tǒng),常用的分類編碼系統(tǒng)JLBM-1,JLBMl零件分類編碼系統(tǒng),75,內容提綱,第一節(jié) 概 述 第二節(jié) 計算機輔助工藝規(guī)劃技術 第三節(jié) 制造工藝信息系統(tǒng) 第四節(jié) CAPP系統(tǒng)應用,76,第四節(jié) CAPP系統(tǒng)應用,工藝規(guī)劃（包括NC） 工藝仿真 工藝合理性評價 工藝流程優(yōu)化,77,第四節(jié) CAPP系統(tǒng)應用,一、工藝規(guī)劃（包括NC）,提高標準化水平 格式標準化 內容標準化 提高設計的效率 減少重復錄入

45、 所見即所得的可視化環(huán)境 電子化手冊查詢,78,第四節(jié) CAPP系統(tǒng)應用,一、工藝規(guī)劃（包括NC）,提高數(shù)據(jù)發(fā)放的效率 快速打印 電子傳輸 XML傳輸 提高管理水平 集中安全管理 結構化管理 過程的管理,79,第四節(jié) CAPP系統(tǒng)應用,一、工藝規(guī)劃（包括NC）,采用XML格式向外協(xié)（或外包）單位傳遞工藝數(shù)據(jù),80,第四節(jié) CAPP系統(tǒng)應用,一、工藝規(guī)劃（包括NC）,工藝任務的自動分派,81,第四節(jié) CAPP系統(tǒng)應用,二、工藝仿真,仿真的作用 評價：工藝規(guī)劃的正確性與合理性 培訓：工藝人員、生產(chǎn)工人、用戶、維修人員等 應用領域 零件加工 產(chǎn)品裝配,82,第四節(jié) CAPP系統(tǒng)應用,二、工藝仿真,沖壓成型過程的計算機仿真 起皺的預測與