CAD/CAM技术 任课教师：飞行器制造工程系 课程性质：一级学科基础课 课程编号： 课程学时：32（1－10周） 课程学分：2

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1 CAD/CAM技术 任课教师：飞行器制造工程系 课程性质：一级学科基础课 课程编号：071305 课程学时：32（1－10周） 课程学分：2
各位领导、各位专家下午好。我是武汉开目信息技术有限责任公司董事长，同时，同时，我也是华中科技大学机械学院的博士生导师。今天，很高兴有这样一个机会，来到我国飞机制造骨干企业－西安飞机制造公司，与大家一齐研讨CAPP技术。我长期从事制造业信息化研究工作，带领我的团队开展了10多年的相关实际活动，积累了一些制造业信息化技术与实施的心得，在此，我希望能通过这次研讨，对大家的工作有所帮助。 我知道，在座的各位既是业务部门的领导或技术领导，又是再读博士，工作加学习非常辛苦。从工作需要的角度讲，你们可能比较希望能对CAPP技术有一个宏观的了解，因此，在今天上午的技术研讨中，我将首先从CAPP的概念演化开始讲述，逐步地将CAPP的发展历史、关键技术、应用需求以及发展现状组织（串）成一个完整的部分，希望大家听完我的讲座后，能对CAPP技术的有一个初步的、宏观的认识，而这些认识对今后西飞的信息化工作的推进能有所帮助，我将不虚此行。 任课教师：飞行器制造工程系 课程性质：一级学科基础课 课程编号：071305 课程学时：32（1－10周） 课程学分：2

2 计算机辅助工艺规划 Computer Aided Process Planning
第六讲 计算机辅助工艺规划 Computer Aided Process Planning 各位领导、各位专家下午好。我是武汉开目信息技术有限责任公司董事长，同时，同时，我也是华中科技大学机械学院的博士生导师。今天，很高兴有这样一个机会，来到我国飞机制造骨干企业－西安飞机制造公司，与大家一齐研讨CAPP技术。我长期从事制造业信息化研究工作，带领我的团队开展了10多年的相关实际活动，积累了一些制造业信息化技术与实施的心得，在此，我希望能通过这次研讨，对大家的工作有所帮助。 我知道，在座的各位既是业务部门的领导或技术领导，又是再读博士，工作加学习非常辛苦。从工作需要的角度讲，你们可能比较希望能对CAPP技术有一个宏观的了解，因此，在今天上午的技术研讨中，我将首先从CAPP的概念演化开始讲述，逐步地将CAPP的发展历史、关键技术、应用需求以及发展现状组织（串）成一个完整的部分，希望大家听完我的讲座后，能对CAPP技术的有一个初步的、宏观的认识，而这些认识对今后西飞的信息化工作的推进能有所帮助，我将不虚此行。 主讲人 刘继红 工学博士/教授博导 北京航空航天大学 机械工程及自动化学院飞行器制造工程系

3 提纲 CAPP概述 CAPP发展 CAPP关键技术 CAPP应用 软件及提供商 本PPT的思路：
①CAPP概述：主线是CAPP的内涵在拓展，应用在交融。具体表现在：从工艺规划的概念扩展，引出CAPP的定义也拓展，CAPP在制造业企业信息化中的地位，可以看出CAPP的应用在与CAD、CAM、CAE、MES、ERP、PDM等交融。 ②CAPP发展：主线是发展历程没有解决的问题，在现状中解决了，但现状又没有解决发展历程中的问题，因此展望未来的发展方向是能同时解决历史和现状中都没能解决的问题。发展历程从派生式、创成式到专家系统进行介绍，其落脚点是没有得到大范围的推广，以此过渡到现状部分，开目为首的提出工具化CAPP，其在商业上成功了，但没有实现创成和专家系统的目标，她还只算派生式的范畴。为实现创成和专家系统的目标，同时又能在商业上成功，能够推广应用，提出了下一代CAPP的发展方向：四个方面，基于知识的CAPP系统、基于三维CAD的CAPP系统、面向产品全生命周期的CAPP系统、基于平台技术可重构式的CAPP系统。这实际上吻合了概述中谈到的应用交融性。在发展趋势中，详细阐述其中的技术，围绕开目已有的成果、同时展示开目下一步将要做的技术是重点。这部分要结合西飞关注的内容：标准化与信息化、可视化装配、以工艺结构为线索的数据与过程的管理等。 ③CAPP关键技术：综合历程、现状和为了CAPP发展中所涉及到的关键技术，比如，成组技术（GT）、数据库技术等，将这些关键技术分布到各种类型的CAPP系统中，不过多展开。 ④CAPP应用：从工艺规划、工艺仿真、工艺合理性评价、工艺流转规划等四个方面进行展开，重点介绍工艺规划和工艺仿真方面的内容，而且体现与概述中提到的交融性方面的应用。应用部分介绍两个案例，一个是上海大众的，另一个就是上锅的应用。 ⑤软件提供商：列出国内的CAPP软件厂商，但不过多介绍，主要介绍国外的CAPP软件的功能。这也体现出CAPP的交融性。

4 提纲 CAPP概述 CAPP发展 CAPP关键技术 CAPP应用 软件及提供商

5 CAPP概述 CAPP含义 CAPP与制造业信息化 CAPP的交融性
首先，我们先来讨论CAPP的基本内容。这部分内容包括三个方面：（1）首先是CAPP的含义。实际上，CAPP的定义是随着CAPP不断满足实际应用需求的发展而变化的，我们可以说，CAPP的内涵是变化的，不是一成不变的。因此，有必要首先对CAPP的内涵进行定义。（2）进而，我们要讨论CAPP与制造业信息化的关系，确定CAPP在整个企业信息化体系中的地位和作用。（3）还需要总结出CAPP的一些技术特性。通过了解这些特性，有利于我们对CAPP在制造业信息化体系进行统一规划，满足企业不断增长的企业信息化需求，保证软件系统有足够的柔性。

6 工艺&工艺规划 工艺 工艺规划 工艺规划目标 将原材料或半成品加工成产品的工作、方法、技术等。 优化配置工艺资源，合理编排工艺过程。
定义实用的可操作的加工过程 可用资源作为约束以确定成本和生产率 首先，这里有三个概念需要特别明确一下。 工艺，顾名思义，它是关于加工的技艺；它涉及了人、机、料、活动等诸多因素，是制造型企业存在和发展的关键和核心，因为，有些工厂没有设计能力还可以生存，但是，如果没有这种必须的加工技艺，那时这样的制造厂肯定是无法生存的。 工艺规划则是将工艺活动中涉及到的人、机、料、活动有机地组织起来，形成一组有序的制造活动，通过完成这些活动，就可以达到生产的目的。 工艺规划的目的有效地将工艺资源组织成一个优化的方案，实现将成本、效率、制造的方便性综合为一个最佳方案。 粗加工工序 精加工工序 质改工序 表面工序 毛坯 成品

7 CAPP的含义 早期的CAPP的含义是指将计算机技术应用到制造活动中，辅助工艺员完成工艺过程规划。这种规划方法可以是自动式（创成式）、半自动式（半创成式）、样件式，应用这样的技术，从一般意义上来说，除了可以提高工艺规划的质量，减轻工艺员的劳动负荷，提高工艺创新的能力外，还可以达到规范工艺文档、提高企业工艺标准化水平的目的。 随着应用需要的变化，CAPP的含义扩展为计算机辅助产品规划。其内容在原有的基础上，向制造过程的两端扩展，即向上扩展为生产规划最佳化、作业计划最佳化，以及向下扩展为形成有效的NC控制指令。 其中，生产规划和作业计划不再局限于工艺流程的活动定义，还涉及到车间机床的布局、物料的运输规划、物料的存储规划等与生产相关的多个方面。 计算机辅助工艺规划（Computer Aided Process Planning）是借助计算机对待加工零件的设计信息和工艺信息进行处理，自动或半自动地产生零件加工工艺路线和工序内容的技术。 CAPP技术一般完成毛坯设计、加工方法选择、工序设计、工艺路线制订和工时计算等工作。其中，工序设计又涉及工装设备选择或设计、加工余量分配、切削用量选择以及机床刀具选择、工序图卡生成等。

8 CAPP的含义 狭义CAPP 广义CAPP Computer Aided Process Planning 计算机辅助工艺规划
Computer Aided Production Planning 计算机辅助产品规划 早期的CAPP的含义是指将计算机技术应用到制造活动中，辅助工艺员完成工艺过程规划。这种规划方法可以是自动式（创成式）、半自动式（半创成式）、样件式，应用这样的技术，从一般意义上来说，除了可以提高工艺规划的质量，减轻工艺员的劳动负荷，提高工艺创新的能力外，还可以达到规范工艺文档、提高企业工艺标准化水平的目的。 随着应用需要的变化，CAPP的含义扩展为计算机辅助产品规划。其内容在原有的基础上，向制造过程的两端扩展，即向上扩展为生产规划最佳化、作业计划最佳化，以及向下扩展为形成有效的NC控制指令。 其中，生产规划和作业计划不再局限于工艺流程的活动定义，还涉及到车间机床的布局、物料的运输规划、物料的存储规划等与生产相关的多个方面。

9 CAPP系统的基本结构 CAPP系统的控制和管理 工艺规程生成 零件信息输入 工艺文件输出 工艺数据库知识库
随着应用需要的变化，CAPP的含义扩展为计算机辅助产品规划。其内容在原有的基础上，向制造过程的两端扩展，即向上扩展为生产规划最佳化、作业计划最佳化，以及向下扩展为形成有效的NC控制指令。 其中，生产规划和作业计划不再局限于工艺流程的活动定义，还涉及到车间机床的布局、物料的运输规划、物料的存储规划等与生产相关的多个方面。

10 CAPP的信息需求 CAPP系统 产品信息 工艺信息 工具信息 形状 公差 表面粗糙度 材料 热处理 产品结构 特征 加工方法 工艺过程规则
切削参数 计算公式 工作规程 标准值 工艺计划 工艺信息 加工系统 加工单元 机床 工具 量具 测量机 夹具 工具信息 早期的CAPP的含义是指将计算机技术应用到制造活动中，辅助工艺员完成工艺过程规划。这种规划方法可以是自动式（创成式）、半自动式（半创成式）、样件式，应用这样的技术，从一般意义上来说，除了可以提高工艺规划的质量，减轻工艺员的劳动负荷，提高工艺创新的能力外，还可以达到规范工艺文档、提高企业工艺标准化水平的目的。 随着应用需要的变化，CAPP的含义扩展为计算机辅助产品规划。其内容在原有的基础上，向制造过程的两端扩展，即向上扩展为生产规划最佳化、作业计划最佳化，以及向下扩展为形成有效的NC控制指令。 其中，生产规划和作业计划不再局限于工艺流程的活动定义，还涉及到车间机床的布局、物料的运输规划、物料的存储规划等与生产相关的多个方面。

11 CAPP的桥梁作用 CAPP是制造业信息化三大拼图的纽带 MES ERP PDM CAPP CAM SCM CAD OA CRM CAE
CAQ TCMS SCM CRM OA CAD CAM CAE CAT PDM MES CAPP 我们了解了CAPP的定义后，接下来，我们将讨论CAPP技术在制造业信息化的地位和发挥的作用。 这副图描绘了制造企业可能应用到的单元系统。左上角为以设计为主的计算机应用系统，例如，CAD, CAM, CAT等；右上角是以生产管理和经营管理为主的应用系统，例如，SCM，OA等。最下面的一块是最近刚发展起来的MES－车间制造执行系统，它包括三个主要功能子集：车间生产作业计划编制、生产调度、生产过程质量管理。 从业务关系和数据的流动看，这三大块内容可以由CAPP系统作为桥梁。首先，以PDM或PLM为平台的设计系统，需要将制造数据输出至以ERP为平台的生产管理系统，工艺规划中涉及的人、机、料、活动均需要作为生产的导入数据；其次，设计管理系统还需要将工艺规划中工序的数据信息导入到MES系统，用于帮助车间自动建立生产台帐，以及建立零件制造质量管理计划；以ERP为平台的生产管理系统还是需要以CAPP的数据为桥梁，建立企业生产管理系统与车间底层管理系统的信息交流。 由此，我们从这个图片中可以得到这样一个道理：企业的信息化活动是围绕数据开展的，包括数据的产生、数据的维护和数据的利用。在这些活动中，由以处理工艺信息数据的活动为主。这样，由于CAPP是产生制造数据的数据源头，因此，CAPP在制造业信息框架中起着一个提供数据连接桥梁的作用，具有重要的地位。

12 工艺规划的特点及研究CAPP面临的困难（1）
…… 加工方法与顺序 产品及零件结构 工艺评价 材料 精度要求等 工艺规程设计 机床及刀具 夹具与基准面 检验方法与仪器 工序图设计 图形输入信息获取 图形输入信息描述 工序图生成自动化 工艺管理 工艺标准化 工艺信息管理 工艺流程 工艺资源管理 公差与切削用量 材料定额 工时定额 冷加工 热处理 装配 机械科学与技术 材料科学与技术 图形学 管理科学与技术 信息科学与技术 根据前面的分析，我们可以知道CAPP在企业信息化中具有重要的地位，有充分的理由将CAPP应用实施好。为此，接下来，我们需要分析一下，要应用好CAPP，首先需要解决哪些面临的问题。 首先，要应用好CAPP，就要解决好系统如何支持广泛的工艺知识管理。工艺内容庞杂，主要表现在：工艺工种包括冷加工、热处理、焊接、装配等多种工艺，工艺内容包括工艺评价、工艺规程设计、工序图设计、工艺管理等众多诸多内容。 其次，工艺知识的复杂性还表现在CAPP除与机械科学与技术、材料科学与技术有关外，还与管理科学与技术、信息科学与技术、图形学、仿真学等学科有关，是典型的多学科交叉的研究领域。

13 工艺规划的特点及研究CAPP面临的困难（1）
Cutting Milling Hole- making Broaching Turning Planning End-milling Face-milling Side-milling Slab-milling Finish-milling Semi-finish-milling Rough-milling Hole-starting Core-making Hole-improving Spot-drilling Center-drilling Twist-drilling End-drilling Gun-drilling Spade-drilling Precision-boring Honing Grinding Reaming Boring Counter-boring End-milling-peripheral End-milling-slotting 工艺规划涉及的范围广、内容多，CAPP是典型的多学科交叉的研究领域 根据前面的分析，我们可以知道CAPP在企业信息化中具有重要的地位，有充分的理由将CAPP应用实施好。为此，接下来，我们需要分析一下，要应用好CAPP，首先需要解决哪些面临的问题。 首先，要应用好CAPP，就要解决好系统如何支持广泛的工艺知识管理。工艺内容庞杂，主要表现在：工艺工种包括冷加工、热处理、焊接、装配等多种工艺，工艺内容包括工艺评价、工艺规程设计、工序图设计、工艺管理等众多诸多内容。 其次，工艺知识的复杂性还表现在CAPP除与机械科学与技术、材料科学与技术有关外，还与管理科学与技术、信息科学与技术、图形学、仿真学等学科有关，是典型的多学科交叉的研究领域。

14 工艺规划的特点及研究CAPP面临的困难（1）
从工艺文件的数量来看工艺设计“范围广、内容多”的特点 产品设计 1张零件图 工艺设计 工艺流程图 工艺路线表 毛坯制造工艺 工艺过程卡 铸造工艺 锻造工艺 焊接工艺 冲压工艺 热处理工艺 其中若干项 工序卡10 工序卡20 …… 工时定额表 材料定额表 工装设计图 工装工艺 中华人民共和国机械制造行业标准 产品设计文件32种（JB/T ~2000 ）； 工艺文件57种（JB/T ~1998 ） 国外统计设计文件与工艺文件之比在（1:5）－ （1:10）以上 工艺内容的繁杂性还表现在工艺文件的数量繁多。 根据我国机械制造行业标准JB/T ~2000标准，产品设计文件32种；JB/T ~1998标准中，工艺文件57种。 从统计数据来看，设计文件与工艺文件之比在（1:5）～（1:10）以上。

15 工艺规划的特点及研究CAPP面临的困难（2）
工艺规划是个性化很强的工作 产品类型 制造装备 组织结构 工作流程 工艺设计对象及制造环境不同 CAPP开发与 推广困难 实施 工作量大 难以和其他系统集成 开发周期长 系统 升级困难 难以兼顾通用性及功能强大 难以实现 工艺设计标准化 难以建立统一的工艺信息模型 难以建立统一的工艺管理模式 难以按照统一的 流程进行工艺设计 另外，工艺规划是个性化很强的工作，这使得CAPP的开发与推广比较困难。 工艺个性化体现在工艺设计对象、制造环境、组织结构、工作流程各不相同。正因为有这么多的不同，才导致难以实现工艺设计的标准化，难以建立统一的工艺信息模型，难以建立统一的工艺管理模式，难以按照统一的流程进行工艺设计。

16 工艺规划的特点及研究CAPP面临的困难（3）
工艺规划是诸多制造活动的交汇点 另外，工艺规划是诸多制造活动的交汇点。比如： 依据产品设计提供产品信息，作工艺性评价； 给采购部门提供外购件、外协件明细； 给生产计划提供MBOM、工艺辅料等； 依据车间制造提供的制造资源，工艺规划向车间制造提供工艺路线、工艺方法； 依据工艺规划提供的工时定额、材料定额等信息，成本管理制定成本目标； 依据质量管理提供的质量标准，工艺规划提供检验方法； 根据销售管理提供的客户订单工艺要求，工艺规划提供可选配置产品。 小结： CAPP开发与推广的难度除了以上谈到的，“工艺规划涉及的范围广、内容多，个性化极强，是诸多制造活动的交汇点’以往，CAPP与CAD、CAE、PDM、ERP、MES等软件和系统存在交融性，这些也为CAPP的研发增加了难度。

17 工艺规划的特点及研究CAPP面临的困难（4）
CAPP与众多软件和系统的交融，一方面是由于工艺规划是诸多制造活动的交汇点引起的外，还与工艺规划的应用面的逐步深入有密切关系。比如工艺仿真，就需借助三维CAD、CAE等技术来完成。下面将逐个说明。

18 小结 CAPP是制造企业信息化的枢纽，对生产组织、产品质量、生产率、产品成本、生产周期等都有极大影响。
工艺规划的范围广、内容多，个性化很强，是诸多制造活动的交汇点，所以CAPP是多学科交叉的研究领域，而且与CAD、CAE、PDM、ERP、MES等诸多软件和系统存在交融。 小结： CAPP是制造企业信息化的枢纽。 工艺规划的范围广、内容多，个性化很强，是诸多制造活动的交汇点，所以CAPP是多学科交叉的研究领域，而且与CAD、CAE、PDM、ERP、MES等诸多软件和系统存在交融。

19 提纲 CAPP概述 CAPP发展 CAPP关键技术 CAPP应用 软件及提供商 CAPP发展部分的思路：
发展历程：派生、创成、专家系统。用一个图表示发展历程。到专家系统时，其之后会怎么、该怎么发展，在很长一段时间内，是一个困惑。 现状：开目提出了工具化系统，得到了很大程度上的成功，而且国内涌现出了很多工具化的CAPP系统，在市场推广方面获得了成功，但没有实现CAPP最初的目标，即尽量少输入，能自动生成。工具化系统容易推广是因为其基本构成为：对工艺设计与工艺管理都提供一些辅助工具，简化了设计和管理。介绍工艺设计、工艺管理的实现方式。 未来：工具化系统在商业上获得了成功，但没有实现CAPP最初的目标，随着与CAPP交融技术的发展，CAPP的下一步将向四个方向发展：四个方面，基于知识的CAPP系统、基于三维CAD的CAPP系统、面向产品全生命周期的CAPP系统、基于平台技术可重构式的CAPP系统。 基于知识的CAPP系统，将介绍知识的表达、积累、使用，以及参数化CAPP、工艺资源、公式管理等。 基于三维CAD的CAPP系统，将介绍三维的加工工艺和装配工艺方面的内容。 面向产品全生命周期的CAPP系统，将从介绍各种BOM的衍变，围绕BOM为线索，CAPP如何与PDM/PLM集成。 基于平台技术可重构的CAPP系统，将从平台技术、二次开发技术、行业应用等方面介绍可重构的关键。

20 CAPP发展 CAPP发展历史 CAPP近况 CAPP发展趋势

21 CAPP发展历史 CAPP系统的研究和发展经历了较为漫长曲折的过程。自从1965年挪威的Niebel首次提出CAPP思想，迄今近40年，CAPP领域的研究得到了极大的发展，期间经历了检索式、派生式、创成式、专家系统等不同的发展阶段。 任何一件商品，其发展的过程都是由其需求引导并促进的，CAPP也不例外，下面从CAPP的需求、各自的技术特点介绍派生、创成、专家系统的基本情况。

22 CAPP发展历史 体系结构 1965 1997 工具化 ？ 专家系统 创成式 派生式 检索式 法国的Descotte等人开发的GARI系统
？ 工具化 挪威AUTOPROS系统 美国MD公司与CAM-I开发的CAPP-CAM-I系统 英国曼彻斯特大学开发AutoCAP系统 美国普渡大学Wysk博士开发的APPAS系统 法国的Descotte等人开发的GARI系统 日本东京大学开发的TOM系统 英国UMIST大学开发的XCUT系统 CAPP系统的研究和发展经历了较为漫长曲折的过程。自从1965年挪威的Niebel首次提出CAPP思想，迄今近40年，CAPP领域的研究得到了极大的发展，期间经历了检索式、派生式、创成式、专家系统等不同的发展阶段。 任何一件商品，其发展的过程都是由其需求引导并促进的，CAPP也不例外，下面从CAPP的需求、各自的技术特点介绍派生、创成、专家系统的基本情况。

23 派生式（Variant）CAPP 调用与待加工零件同类的零件的标准工艺过程方案，由人工编辑得到新的工艺过程方案 零件图等数据 人机对话
方案库 零件图等数据 人机对话 生成工艺方案 零件特征识别与编码 调入相应的 标准工艺方案 相应零件组？ 编辑 工艺方案 产生背景： 在同质化年代，到竞争的后期，价格是主要因素之一，为降低成本，成组技术（GT）得到积极地推广应用。以成组技术为基础，按零件结构和工艺的相似性，将零件划分为零件族，并给每一族的零件制定优化的加工方案和典型工艺过程。这就是派生式CAPP。 技术特点： 实质上是根据零件编码检索出标准工艺，并在此基础上进行编辑修改，系统构建容易，有利于实现工艺设计的标准化和规格化，而且有较为成熟的理论基础（如成组技术等），故开发、维护方便。变异设计的思想与实际手工工艺设计的思路比较接近，故此类系统比较实用，发展较快，取得了一定的经济效益。 适用场景： 零件的结构和工艺具有较高的相似性，可以总结出每一类零件的加工方案和典型工艺过程的企业比较适用。 代表产品： 挪威早期推出的AUTOPROS系统，美国麦克唐纳.道格拉斯自动化公司与CAM-I开发的CAPP-CAM-I系统，英国曼彻斯特大学开发的AutoCAP系统等都是典型的派生式CAPP系统。 调用与待加工零件同类的零件的标准工艺过程方案，由人工编辑得到新的工艺过程方案

24 派生式（Variant）CAPP 产生背景 技术特点 1959年苏联提出，欧洲发展的成组技术 不包含工艺决策逻辑与规则 事先建立标准工艺
根据零件编码检索出标准工艺 需要手工编辑修改 产生背景： 在同质化年代，到竞争的后期，价格是主要因素之一，为降低成本，成组技术（GT）得到积极地推广应用。以成组技术为基础，按零件结构和工艺的相似性，将零件划分为零件族，并给每一族的零件制定优化的加工方案和典型工艺过程。这就是派生式CAPP。 技术特点： 实质上是根据零件编码检索出标准工艺，并在此基础上进行编辑修改，系统构建容易，有利于实现工艺设计的标准化和规格化，而且有较为成熟的理论基础（如成组技术等），故开发、维护方便。变异设计的思想与实际手工工艺设计的思路比较接近，故此类系统比较实用，发展较快，取得了一定的经济效益。 适用场景： 零件的结构和工艺具有较高的相似性，可以总结出每一类零件的加工方案和典型工艺过程的企业比较适用。 代表产品： 挪威早期推出的AUTOPROS系统，美国麦克唐纳.道格拉斯自动化公司与CAM-I开发的CAPP-CAM-I系统，英国曼彻斯特大学开发的AutoCAP系统等都是典型的派生式CAPP系统。

25 派生式（Variant）CAPP 适用场景 代表系统 零件的结构和工艺具有较高的相似性 挪威1969年推出的AUTOPROS系统
美国麦克唐纳.道格拉斯自动化公司与CAM-I开发的CAPP-CAM-I系统 英国曼彻斯特大学开发的AutoCAP系统

26 创成式（Generative）CAPP 根据加工能力知识库和工艺数据库中加工工艺信息和各种工艺决策逻辑，自动生成待加工零件的工艺过程方案
零件图 工艺方案生成 零件几何及 工艺信息描述 工艺决策 逻辑程序库 CAD数据库 工艺方案 半精加工 <E级 >E级 不精车 L/D>45 L/D<45 余量5mm 余量4mm 产生背景： 70年代中后期，美国普渡大学的Wysk博士在其博士论文中首次提出了基于工艺决策逻辑与算法的创成式CAPP（Generative CAPP）的概念，并开发出第一个创成式CAPP系统原型—APPAS（Automated Process Planning And Selection）系统，CAPP的研究进入了一个新的阶段。 技术特点： 创成式CAPP系统能根据输入的零件信息，通过逻辑推理、公式和算法等，作出工艺决策而自动地生成零件的工艺规程。创成式CAPP系统是较为理想的系统模型，但由于制造过程的离散性、产品的多样性、复杂性、制造环境的差异性、系统状态的模糊性、工艺设计本身的经验性等因素，使得工艺过程的设计成为相当复杂的决策过程，实现有一定适应面的、工艺完全自动生成的创成式CAPP系统具有相当的难度，已有的系统多是针对特定的零件类型（以回转体为主）、特定的制造环境的专用系统。 适用场景： 是针对特定的零件类型（以回转体为主）、特定的制造环境的专用系统 代表产品： 美国普渡大学的Wysk博士开发出第一个创成式CAPP系统原型—APPAS（Automated Process Planning And Selection）系统。

27 创成式（Generative）CAPP 产生背景 技术特点 Wysk博士提出基于工艺决策逻辑与算法的创成式CAPP
自动地生成零件的工艺规程。 针对特定的零件类型、特定的制造环境的专用系统。 完整准确的零件信息描述和大量知识。 产生背景： 70年代中后期，美国普渡大学的Wysk博士在其博士论文中首次提出了基于工艺决策逻辑与算法的创成式CAPP（Generative CAPP）的概念，并开发出第一个创成式CAPP系统原型—APPAS（Automated Process Planning And Selection）系统，CAPP的研究进入了一个新的阶段。 技术特点： 创成式CAPP系统能根据输入的零件信息，通过逻辑推理、公式和算法等，作出工艺决策而自动地生成零件的工艺规程。创成式CAPP系统是较为理想的系统模型，但由于制造过程的离散性、产品的多样性、复杂性、制造环境的差异性、系统状态的模糊性、工艺设计本身的经验性等因素，使得工艺过程的设计成为相当复杂的决策过程，实现有一定适应面的、工艺完全自动生成的创成式CAPP系统具有相当的难度，已有的系统多是针对特定的零件类型（以回转体为主）、特定的制造环境的专用系统。 适用场景： 是针对特定的零件类型（以回转体为主）、特定的制造环境的专用系统 代表产品： 美国普渡大学的Wysk博士开发出第一个创成式CAPP系统原型—APPAS（Automated Process Planning And Selection）系统。

28 创成式（Generative）CAPP 适用场景 代表系统 特定的零件类型（以回转体为主） 特定的制造环境
美国普渡大学的Wysk博士开发出第一个创成式CAPP系统原型—APPAS（Automated Process Planning And Selection）系统。

29 专家系统CAPP 根据工艺知识，由推理机自动推理生成待加工零件的工艺过程方案 工艺专家 信息输入 推理机 工艺 知识库 工艺方案 知识获取
产生背景： 进入80年代，研究人员探讨将人工智能（AI）技术、专家系统技术应用于CAPP系统中，促进了以知识基（knowledge-based）和智能化为特征的CAPP专家系统的研制。专家系统CAPP与创成式CAPP系统主要区别在于工艺设计过程的决策方式不同：创成式CAPP是基于“逻辑算法+决策表”进行决策，专家系统CAPP则以“逻辑推理+知识”为核心，更强调工艺设计系统中工艺知识的表达、处理机制以及决策过程的自动化。 技术特点： 以“逻辑推理+知识”为核心，更强调工艺设计系统中工艺知识的表达、处理机制以及决策过程的自动化。 适用场景： 对于工艺方案和工艺过程能抽取出计算机能识别的处理逻辑、工艺知识，由计算机完成决策过程。 代表产品： 1981年法国的Descotte等人开发的GARI系统是第一个利用人工智能技术开发的CAPP系统原型，该系统采用产生式规则来存储加工知识并可完成加工方法选择和工序排序工作。目前已有数百套专家系统CAPP问世，其中较为著名的是日本东京大学开发的TOM系统，英国UMIST大学开发的XCUT系统以及扩充后的XPLAN系统等。 知识获取 工艺专家

30 专家系统CAPP 产生背景 技术特点 人工智能（AI）技术 专家系统技术
以“逻辑推理＋知识”为核心，注重工艺知识的表达、处理机制以及决策过程的自动化 产生背景： 进入80年代，研究人员探讨将人工智能（AI）技术、专家系统技术应用于CAPP系统中，促进了以知识基（knowledge-based）和智能化为特征的CAPP专家系统的研制。专家系统CAPP与创成式CAPP系统主要区别在于工艺设计过程的决策方式不同：创成式CAPP是基于“逻辑算法+决策表”进行决策，专家系统CAPP则以“逻辑推理+知识”为核心，更强调工艺设计系统中工艺知识的表达、处理机制以及决策过程的自动化。 技术特点： 以“逻辑推理+知识”为核心，更强调工艺设计系统中工艺知识的表达、处理机制以及决策过程的自动化。 适用场景： 对于工艺方案和工艺过程能抽取出计算机能识别的处理逻辑、工艺知识，由计算机完成决策过程。 代表产品： 1981年法国的Descotte等人开发的GARI系统是第一个利用人工智能技术开发的CAPP系统原型，该系统采用产生式规则来存储加工知识并可完成加工方法选择和工序排序工作。目前已有数百套专家系统CAPP问世，其中较为著名的是日本东京大学开发的TOM系统，英国UMIST大学开发的XCUT系统以及扩充后的XPLAN系统等。

31 专家系统CAPP 适用场景 代表系统 能抽取出计算机能识别的处理逻辑、工艺知识，由计算机完成决策过程。
1981年法国的Descotte等人开发的GARI系统 日本东京大学开发的TOM系统 英国UMIST大学开发的XCUT系统

32 CAPP发展近况 以实现工艺设计的计算机化为目标或强调CAPP应用中计算机的辅助作用的实用化（工具化）CAPP系统成为热点。一类是基于通用软件的工艺卡片填写系统；一类是基于结构化数据的CAPP系统。 专家系统 ？ 体系结构 1997 工具化 CAPP系统经历了派生、创成、专家系统等不同阶段的发展，尽管这些系统有各自的特点，但都面临一个问题－－难以推广应用。因此CAPP发展到专家系统时，其之后会怎么、该怎么发展，在很长一段时间内，一直是一个困惑。 【按一下键盘，弹出工具化】 在以开目为首CAPP软件厂商率先提出工具化思想，使得基于工具化的商品化CAPP系统得到蓬勃发展，并在商业上获得巨大成功。

33 工具化系统 特征 自动生成－辅助编辑 固化工艺的个性化－可定制工艺的个性化 代替人－充分发挥人的作用 无需管理－对数据及过程全面管理
独立系统－与其它系统集成 与创成、专家系统相比，工具化系统的特征有： 第一点，注重辅助编辑，在创成、专家系统中，追求自动生成，由于零件类型、制造环境千差万别，所以很难开发出具有普遍适用意义的CAPP系统来。开目在对CAD进行分析发现，CAD能快速普及应用的主要原因是先突出了“甩图板”的作用，那么CAPP为什么不能首先突出其“甩钢笔”的作用呢，因此提出CAPP首先要解决传统手工编制工艺卡片的问题。 第二点，工艺的个性化通过可视化的工具来定制。在以往的CAPP系统中，由于CAPP系统的复杂性限制，一般只针对某种特殊的零件类型和制造环境，很难考虑其通用性。而在工具化CAPP系统中，提供了工艺规程类型、工艺卡片的格式、工艺资源、工艺计算的公式、工艺的审批流程等定义工具，通过这些可视化定义工具，就可以将企业的个性化完全植入CAPP系统中。 第三点，人在工艺规划过程中具有重要作用，工艺规划的质量完全由人的经验、知识和责任感等决定。而像专家系统的目的就是让电脑代替人完成工艺规划。 第四点，注重对数据和过程的全面管理，在创成、专家系统中，可以利用规则来保证结果的正确性，在工具化CAPP系统中，由于充分发挥了人的作用，为提高工艺的标准化水平，在提高效率的同时保证质量，就必须强化对数据以及数据产生的过程的管理。 第五点，由于工具化CAPP系统诞生得比较玩，而且工艺规划是诸多制造活动的交汇点，因此必须考虑与CAD、PDM、ERP等系统的集成。 关于工具化系统的特征，下面将重点介绍CAPP发展和集成两个方面。

34 CAPP发展趋势 体系结构 1997 平台可重构 PLM 三维CAD ? 知识 工具化 专家系统
CAPP系统经历了派生、创成、专家系统，到工具化系统，这些系统都只是解决了CAPP要解决问题中的部分，特别是工具化CAPP系统在商业上获得了巨大的成功，但没有实现创成和专家系统的目标，那么CAPP下一步将怎么发展呢？ 【按一下键盘，弹出CAPP发展趋势】 工具化系统在商业上获得了成功，但没有实现CAPP最初的目标，随着与CAPP交融技术的发展，CAPP的下一步将向四个方向发展：四个方面，基于知识的CAPP系统、基于三维CAD的CAPP系统、面向产品全生命周期的CAPP系统、基于平台技术可重构式的CAPP系统。 基于知识的CAPP系统，将介绍知识的表达、积累、使用，以及参数化CAPP、工艺资源、公式管理等。 基于三维CAD的CAPP系统，将介绍三维的加工工艺和装配工艺方面的内容。 面向产品全生命周期的CAPP系统，将从介绍各种BOM的衍变，围绕BOM为线索，CAPP如何与PDM/PLM集成。 基于平台技术可重构的CAPP系统，将从平台技术、二次开发技术、行业应用等方面介绍可重构的关键。

35 小结 CAPP经过了派生、创成、专家系统、工具化系统等阶段探索，始终围绕智能化（自动化）与实用化（易于推广）的目标不断发展。
CAPP将向基于知识的CAPP、基于三维CAD的CAPP、面向产品全生命周期的CAPP、基于平台技术和可重构式的CAPP等方向发展。

36 提纲 CAPP概述 CAPP发展 CAPP关键技术 CAPP应用 软件及提供商 CAPP关键技术主要从四个方面进行介绍，主要包括：
标准化技术：STEP、XML等 先进制造技术：成组技术、并行工程、面向“X”的设计、虚拟制造、人工智能、专家系统 支撑环境技术：计算机网络通信技术、信息安全技术、集成产品数据库技术 软件开发技术：软件工程、CMM、自动化测试技术

37 CAPP关键技术 标准化技术 制造信息表达与处理技术 集成技术 支撑环境技术 软件开发技术

38 标准化技术 制造技术标准 产品数据表达与交换标准STEP（ISO10303） 零件库标准（ISO13584）
标准化技术包括制造技术标准、计算机和网络技术标准、服务标准、质量管理标准四个方面。 制造技术标准主要包括CAPP与制造技术直接有关的标准，如产品数据表达与交换标准STEP（ISO10303）、零件库标准（ISO13584）、EDI运作标准UN/EDIFACT（ISO9735）、数字化制造过程与管理数据集成标准（ISO15531）等。

39 标准化技术 STEP 目标 组成 STandard for Exchange of Product model data
定义产品信息模型和标准支持信息交换 组成 产品信息建模语言EXPRESS 数据模型或格式 STEP数据获取接口 STEP物理文件 标准化技术包括制造技术标准、计算机和网络技术标准、服务标准、质量管理标准四个方面。 制造技术标准主要包括CAPP与制造技术直接有关的标准，如产品数据表达与交换标准STEP（ISO10303）、零件库标准（ISO13584）、EDI运作标准UN/EDIFACT（ISO9735）、数字化制造过程与管理数据集成标准（ISO15531）等。

40 标准化技术 计算机和网络技术标准 产品数据与管理数据表达标准
XML，PDML，UML，CXML，EDXML，SVG，EDI，UDDI，SOAP，WSDL，DOM，SAX（simple API for XML）等 集成平台标准 DCOM/IIOP，CORBA，WEB SERVICES，GRID SERVICES，GLOBUS，J2EE，SERVLETS，EJB，JSP，JDBC等 因特网标准 IPV4，IPV6，HTTP等 计算机和网络技术标准主要包括CAPP系统平台和各功能构件在功能规划、系统设计、平台开发和系统接口等方面需要遵循的标准和规范，使系统平台与各个功能构件之间以及与集成平台之间能安全、可靠地进行无缝集成。 关于计算机和网络技术标准很多，这里不作全面介绍，下面只介绍IPV6、XML、Web Server等部分内容。

41 制造信息表达与处理技术 成组技术 特征技术 人工智能技术 BOM技术 生命周期设计技术 ……
今天，成组技术、并行工程、面向装配的设计、面向制造的设计、人工智能等先进制造技术已经得到越来越多的应用。在派生式CAPP系统就充分发挥了成组技术的作用，在创成式、专家系统中应用了人工智能、专家系统的技术，在工具化CAPP系统中应用了并行工程的思想，在今后的CAPP系统中，还将综合应用这些先进制造技术。

42 Drawing interpretation
接受不同设计信息的CAPP CAD Process Planner CAM Drawing interpretation Variant planning Interactive part programming 2D Drafting Numerical Control Automatic drawing interpretation Generative planning 2D Drafting Automatic part programming Geometric reasoning Expert planner No human decision 3D Solid Model Automatic part programming Canned/Automatic cutter path cycle Feature refinement Geometric reasoning Generative planning Seq dictated by design Feature-based Solid Model

43 成组技术（Group technology, GT）
零件复杂程度 零件出现频数 今天，成组技术、并行工程、面向装配的设计、面向制造的设计、人工智能等先进制造技术已经得到越来越多的应用。在派生式CAPP系统就充分发挥了成组技术的作用，在创成式、专家系统中应用了人工智能、专家系统的技术，在工具化CAPP系统中应用了并行工程的思想，在今后的CAPP系统中，还将综合应用这些先进制造技术。 20～25% 70% 5～10% 标准件 相似件 复杂件 机械产品中不同复杂程度零件分布规律

44 成组技术（Group technology, GT）
Group Technology is the realization that many problems are similar, and that by grouping similar problems, a single solution can be found to a set of problems thus saving time and effort. 今天，成组技术、并行工程、面向装配的设计、面向制造的设计、人工智能等先进制造技术已经得到越来越多的应用。在派生式CAPP系统就充分发挥了成组技术的作用，在创成式、专家系统中应用了人工智能、专家系统的技术，在工具化CAPP系统中应用了并行工程的思想，在今后的CAPP系统中，还将综合应用这些先进制造技术。 GT is a manufacturing philosophy that justifies small and medium-size batch production by capitalizing on design and/or manufacturing similarities among component parts.

45 成组技术（Group technology, GT）
基本原理：对相似的零件进行识别和分类分组分族，其共同点和相似点可以充分运用于相似的零件，解决其相关问题。 所谓形状相似的零件，其工艺也相似。 零件的相似性：设计相似性和制造相似性。 今天，成组技术、并行工程、面向装配的设计、面向制造的设计、人工智能等先进制造技术已经得到越来越多的应用。在派生式CAPP系统就充分发挥了成组技术的作用，在创成式、专家系统中应用了人工智能、专家系统的技术，在工具化CAPP系统中应用了并行工程的思想，在今后的CAPP系统中，还将综合应用这些先进制造技术。 结构相似零件组 工艺相似零件组

46 成组技术（Group technology, GT）
零件分类编码系统 德国的OPITZ（参看下页） 荷兰的MICLASS 日本的KK－3 中国的JLBM－1 今天，成组技术、并行工程、面向装配的设计、面向制造的设计、人工智能等先进制造技术已经得到越来越多的应用。在派生式CAPP系统就充分发挥了成组技术的作用，在创成式、专家系统中应用了人工智能、专家系统的技术，在工具化CAPP系统中应用了并行工程的思想，在今后的CAPP系统中，还将综合应用这些先进制造技术。 零件分类编码系统类型 面向零件设计特征的分类编码系统 面向零件制造特征的分类编码系统 面向零件设计和制造特征的分类编码系统

47 成组技术（Group technology, GT）
德国Aache工业大学Opitz教授开发的编码系统 L/D<0.5 <L/D<3 L/D>3 L/D<2带变异 L/D>2带变异 特殊件 板状零件 杆状零件 块状零件 特殊件 回转体类零件 非回转体类零件 1 • 9 外部 形状 主 内部 回转加工 主要孔 平面加工 辅助加工 主要尺寸 材料及热处理 毛坯原始形状 精度 I III II VIII IV V VII VI IX 零件类别码 形状及加工码 辅助码 今天，成组技术、并行工程、面向装配的设计、面向制造的设计、人工智能等先进制造技术已经得到越来越多的应用。在派生式CAPP系统就充分发挥了成组技术的作用，在创成式、专家系统中应用了人工智能、专家系统的技术，在工具化CAPP系统中应用了并行工程的思想，在今后的CAPP系统中，还将综合应用这些先进制造技术。

48 成组技术（Group technology, GT）
KK－3编码系统 今天，成组技术、并行工程、面向装配的设计、面向制造的设计、人工智能等先进制造技术已经得到越来越多的应用。在派生式CAPP系统就充分发挥了成组技术的作用，在创成式、专家系统中应用了人工智能、专家系统的技术，在工具化CAPP系统中应用了并行工程的思想，在今后的CAPP系统中，还将综合应用这些先进制造技术。

49 成组技术（Group technology, GT）
JLBM-1 分类编码系统 名称类别粗分类 1 2 3 4 5 6 7 8 9 回转类零件 非 轮盘类 环套类 销杆轴 齿轮类 异形件 专用件 杆条类 板块类 座架类 箱体类 名称类别细分类 盘盖 防护盖 法兰盘 带轮 手轮 离合器 分度盘 滚轮 活塞 其它 回转类零件的形状及加工码 外部形状加工 基本形状 功能要素 内部形状加工 平面曲面加工 外平面 内平面 辅助孔成形刻线 辅助码 材 料 毛坯原始形状 热处理 主要尺寸 精度 直径或宽度 长度 非回转类零件形状及加工码 今天，成组技术、并行工程、面向装配的设计、面向制造的设计、人工智能等先进制造技术已经得到越来越多的应用。在派生式CAPP系统就充分发挥了成组技术的作用，在创成式、专家系统中应用了人工智能、专家系统的技术，在工具化CAPP系统中应用了并行工程的思想，在今后的CAPP系统中，还将综合应用这些先进制造技术。

50 基于三维CAD模型的CAPP技术 基于三维CAD模型的CAPP方法首先从零件三维几何模型中识别制造特征；再结合工程知识，将特征映射为相应的工艺操作（工步）；在特征关系和生产纲领的约束下将工艺操作划分到不同的工装，分配资源，设计装夹，并将同一工装中的工艺操作串化；根据工具的使用，进一步将工艺操作串划分子串，对每一子串规划工具路径，并结合工艺参数（如速度、深度和进给量等）将路径转化为代码程序。其中，制造特征及其类型、关系和参数扮演了重要角色，不仅是几何推理中的基本元素，也是构造工艺知识库的基础。 通常基于三维模型的CAPP方法作为创成式方法来产生新的工艺过程，但通过特征参数化零件模型之间特征类型和结构关系的匹配，形成参数化零件族，同样支持变异式的工艺规划。 今天，成组技术、并行工程、面向装配的设计、面向制造的设计、人工智能等先进制造技术已经得到越来越多的应用。在派生式CAPP系统就充分发挥了成组技术的作用，在创成式、专家系统中应用了人工智能、专家系统的技术，在工具化CAPP系统中应用了并行工程的思想，在今后的CAPP系统中，还将综合应用这些先进制造技术。

51 特征的定义 特征是产品具有特定工程 语义和特定形状的部分区 域，例如零件上的一个螺 孔，一个倒角等。具有下 列性质:
零件或工件表面的一部分; 该部分表面同时是一个基本形体的表面的一部分,此基本形体称为特征体; 具有工程意义,例如代表某种常用(或固定)的设计功能或制造方法; 具有固定的定义方法和属性参数,并且这些属性参数与相关的工程方法有直接的关联. 今天，成组技术、并行工程、面向装配的设计、面向制造的设计、人工智能等先进制造技术已经得到越来越多的应用。在派生式CAPP系统就充分发挥了成组技术的作用，在创成式、专家系统中应用了人工智能、专家系统的技术，在工具化CAPP系统中应用了并行工程的思想，在今后的CAPP系统中，还将综合应用这些先进制造技术。

52 特征的定义 A high level geometry which includes a set of connected geometries. F1 今天，成组技术、并行工程、面向装配的设计、面向制造的设计、人工智能等先进制造技术已经得到越来越多的应用。在派生式CAPP系统就充分发挥了成组技术的作用，在创成式、专家系统中应用了人工智能、专家系统的技术，在工具化CAPP系统中应用了并行工程的思想，在今后的CAPP系统中，还将综合应用这些先进制造技术。

53 特征的不同语义 Boss Pocket with an island
今天，成组技术、并行工程、面向装配的设计、面向制造的设计、人工智能等先进制造技术已经得到越来越多的应用。在派生式CAPP系统就充分发挥了成组技术的作用，在创成式、专家系统中应用了人工智能、专家系统的技术，在工具化CAPP系统中应用了并行工程的思想，在今后的CAPP系统中，还将综合应用这些先进制造技术。 Design Feature vs Manufacturing Feature

54 制造特征 加工特征、装配特征、检测特征，等 Drilling Round hole Turning Rotational feature
End milling Plane surface,Hole, Slot, Pocket Ball end mill Free form surface Boring Cylindrical shell Reaming Cylindrical shell 今天，成组技术、并行工程、面向装配的设计、面向制造的设计、人工智能等先进制造技术已经得到越来越多的应用。在派生式CAPP系统就充分发挥了成组技术的作用，在创成式、专家系统中应用了人工智能、专家系统的技术，在工具化CAPP系统中应用了并行工程的思想，在今后的CAPP系统中，还将综合应用这些先进制造技术。

55 Manufacturing is Feature Based
今天，成组技术、并行工程、面向装配的设计、面向制造的设计、人工智能等先进制造技术已经得到越来越多的应用。在派生式CAPP系统就充分发挥了成组技术的作用，在创成式、专家系统中应用了人工智能、专家系统的技术，在工具化CAPP系统中应用了并行工程的思想，在今后的CAPP系统中，还将综合应用这些先进制造技术。

56 加工特征的定义方法 STEP Part224给出了加工特征的几何形状定义和分类方法。加工特征一般采用特征轮廓（Profile）和扫路径（Path）来定义形状。 今天，成组技术、并行工程、面向装配的设计、面向制造的设计、人工智能等先进制造技术已经得到越来越多的应用。在派生式CAPP系统就充分发挥了成组技术的作用，在创成式、专家系统中应用了人工智能、专家系统的技术，在工具化CAPP系统中应用了并行工程的思想，在今后的CAPP系统中，还将综合应用这些先进制造技术。

57 特征识别技术 Syntactic pattern recognition
特征识别指从零件几何模型（边界表示模型），提取和标识出加工特征的类型、表面区域和位置、定向及尺寸等信息的操作，通常通过算法自动完成。 Syntactic pattern recognition State transition diagram and automata Decomposition Logic Graph matching Face growing 今天，成组技术、并行工程、面向装配的设计、面向制造的设计、人工智能等先进制造技术已经得到越来越多的应用。在派生式CAPP系统就充分发挥了成组技术的作用，在创成式、专家系统中应用了人工智能、专家系统的技术，在工具化CAPP系统中应用了并行工程的思想，在今后的CAPP系统中，还将综合应用这些先进制造技术。

58 特征识别方法 面邻接图匹配方法（Face Adjacency Graph）
交替和差分解方法（Alternating Sum of Volumes） 单元分解方法（Cellular Decomposition） 最大特征分解方法（Maximal Feature Decomposition） 基于特征踪迹推理方法(Hint-Based Reasoning) 今天，成组技术、并行工程、面向装配的设计、面向制造的设计、人工智能等先进制造技术已经得到越来越多的应用。在派生式CAPP系统就充分发挥了成组技术的作用，在创成式、专家系统中应用了人工智能、专家系统的技术，在工具化CAPP系统中应用了并行工程的思想，在今后的CAPP系统中，还将综合应用这些先进制造技术。

59 特征识别的难点 • Potentially large number of features.
• Features are domain and user specific. • Lack of a theory in features. • Input geometric model specific. Based on incomplete models. • Computational complexity of the algorithms. • Existing algorithms are limited to simple features. 今天，成组技术、并行工程、面向装配的设计、面向制造的设计、人工智能等先进制造技术已经得到越来越多的应用。在派生式CAPP系统就充分发挥了成组技术的作用，在创成式、专家系统中应用了人工智能、专家系统的技术，在工具化CAPP系统中应用了并行工程的思想，在今后的CAPP系统中，还将综合应用这些先进制造技术。

60 DESIGN WITH MFG FEATURES
. B o r i n g D l M Workpiece 毛坯 Finished part 最终零件 Planning Machining operation Make the design process a simulation of the manufacturing process. Features are tool swept volumes and operators are manufacturing processes. 今天，成组技术、并行工程、面向装配的设计、面向制造的设计、人工智能等先进制造技术已经得到越来越多的应用。在派生式CAPP系统就充分发挥了成组技术的作用，在创成式、专家系统中应用了人工智能、专家系统的技术，在工具化CAPP系统中应用了并行工程的思想，在今后的CAPP系统中，还将综合应用这些先进制造技术。

61 基于特征的CAPP Geometric Reasoning Principle:
Manufacturing-Oriented Design Features hole, straight slot, T-slot, circular slot, pocket counterbore, sculptured surface cavity Geometric Reasoning 今天，成组技术、并行工程、面向装配的设计、面向制造的设计、人工智能等先进制造技术已经得到越来越多的应用。在派生式CAPP系统就充分发挥了成组技术的作用，在创成式、专家系统中应用了人工智能、专家系统的技术，在工具化CAPP系统中应用了并行工程的思想，在今后的CAPP系统中，还将综合应用这些先进制造技术。 Application-Specific Features (e.g. manufacturing features) blind slot, through slot, step, etc. approach direction, feed direction feature relations: precedence and intersection type Principle: Provide designer with the freedom to describe shape - avoid constraining manufacturing planning or requiring detailed manufacturing knowledge.

62 基于特征的CAPP系统 3I-PP System
今天，成组技术、并行工程、面向装配的设计、面向制造的设计、人工智能等先进制造技术已经得到越来越多的应用。在派生式CAPP系统就充分发挥了成组技术的作用，在创成式、专家系统中应用了人工智能、专家系统的技术，在工具化CAPP系统中应用了并行工程的思想，在今后的CAPP系统中，还将综合应用这些先进制造技术。

63 形体的相似性研究 形状相似性评价技术变换某形状，并测定其与另一形状的相似度
今天，成组技术、并行工程、面向装配的设计、面向制造的设计、人工智能等先进制造技术已经得到越来越多的应用。在派生式CAPP系统就充分发挥了成组技术的作用，在创成式、专家系统中应用了人工智能、专家系统的技术，在工具化CAPP系统中应用了并行工程的思想，在今后的CAPP系统中，还将综合应用这些先进制造技术。

64 人工智能技术 专家系统 基于实例的推理CBR 人工神经网络 模糊推理 智能优化算法 ……
今天，成组技术、并行工程、面向装配的设计、面向制造的设计、人工智能等先进制造技术已经得到越来越多的应用。在派生式CAPP系统就充分发挥了成组技术的作用，在创成式、专家系统中应用了人工智能、专家系统的技术，在工具化CAPP系统中应用了并行工程的思想，在今后的CAPP系统中，还将综合应用这些先进制造技术。

65 专家系统（Expert System） An computer program which uses knowledge and inference procedures to solve problems. The knowledge necessary as well as the inference procedures can be viewed to reflect those of ‘experts’ in a given field 今天，成组技术、并行工程、面向装配的设计、面向制造的设计、人工智能等先进制造技术已经得到越来越多的应用。在派生式CAPP系统就充分发挥了成组技术的作用，在创成式、专家系统中应用了人工智能、专家系统的技术，在工具化CAPP系统中应用了并行工程的思想，在今后的CAPP系统中，还将综合应用这些先进制造技术。

66 基于规则的推理 IF （加工表面为孔） （直径9－245mm） （直径公差>=0.007mm） （表面粗糙度>=1.6m）
（长径比=<10） THEN （推荐采用精镗工序） （切削余量0.05mm） （预加工表面公差0.05mm） （预加工表面粗糙度12.5 m ） IF （工件材料为碳钢或合金钢） （工件形状为回转体，最大长径比7） （工件最大长度为200mm） THEN （推荐采用棒料，毛坯为单件加工） IF （加工表面为外圆柱面） （加工工序为外圆车削） （工件毛坯为棒料） （工件材料为碳钢） （工件直径50-120mm） （工件长度 mm） THEN （推荐采用加工余量1.5mm） 今天，成组技术、并行工程、面向装配的设计、面向制造的设计、人工智能等先进制造技术已经得到越来越多的应用。在派生式CAPP系统就充分发挥了成组技术的作用，在创成式、专家系统中应用了人工智能、专家系统的技术，在工具化CAPP系统中应用了并行工程的思想，在今后的CAPP系统中，还将综合应用这些先进制造技术。 IF （加工表面为外圆柱面） （加工工序为外圆车削） （工件材料为碳钢或合金钢） （工件直径20-40mm） THEN （推荐采用进给量0.4mm） （切削速度1m/s） IF （加工表面为平面和平面上的孔） （平面和孔的精度要求一般） （平面和孔有一定垂直度要求） THEN （先加工平面，再以平面为基准加工孔）

67 BOM（Bill of Material）技术
开始生产 产品退出市场 产品出厂 售后服务 产品开发、设计 生产经营管理 Product Life-Cycle Management CRM SCM 产品全生命周期管理 PLM 方案设计 设计BOM 工艺BOM 工程BOM 预估BOM 成本BOM 当前BOM 加工BOM 配置BOM 计划BOM PDM ERP 今天，成组技术、并行工程、面向装配的设计、面向制造的设计、人工智能等先进制造技术已经得到越来越多的应用。在派生式CAPP系统就充分发挥了成组技术的作用，在创成式、专家系统中应用了人工智能、专家系统的技术，在工具化CAPP系统中应用了并行工程的思想，在今后的CAPP系统中，还将综合应用这些先进制造技术。

68 BOM与信息系统的关系 BOM CAD CAPP PDM CAM MRPⅡ MIS ERP MES 上游系统 下游系统

69 产品全生命周期中BOM的衍变 车间 设计部门 用于生产制造 当前BOM 加工BOM 配置BOM 成本BOM 预估BOM 工程BOM
转换 制造BOM ERP系统 PDM系统

70 PDM系统中的BOM(1) EBOM（设计BOM）— 狭义的BOM E X A C O D R B P 产 品 结 构 树 独立需求件
13000 套 1.0 E 10000 件 X 11000 A 11100 C 11110 m 2 O 1 3 结构层次 独立需求件 相关需求件 11200 D 4.0 R 12100 0.2 12000 B 11210 P 方桌 桌面 桌腿 面 框 板材 方木 螺钉 胶 油漆 销 产 供 产 品 结 构 树 设计BOM是从面向功能的产品结构树提炼而来的，一般有精确BOM和配置BOM（即可变产品结构VPS）两种表现形式。

71 PDM系统中的BOM(2) PBOM（工艺BOM）— 广义/扩展的BOM

72 ERP系统中的BOM(1) 工程BOM：在ECN过程中使用的BOM ECN(Engineering Change Notice工程变更通知)

73 ERP系统中的BOM(2) 当前BOM：在运行生产计划或者MRP(物料需求计划)时使用的BOM。 工程BOM经过ECN变更后复制得到
当前BOM是在运行生产计划或者MRP(物料需求计划)时使用的BOM。由于生成批次、批量等原因，产品研发设计发放的BOM，不能马上用于生产，为维持生产的平稳性，就需要由工程BOM先转换为当前BOM、再转换成加工BOM，这样才能对中间状态的BOM进行全面、细致管理，随时都可以追溯。

74 ERP系统中的BOM(3) 加工BOM：生产实际使用的BOM 经过ECN变更得到 实际生产过程中有调整 计算实际成本的重要因素
售后服务的依据

75 ERP系统中的BOM(4) 预估BOM：报价、模拟加工单、模拟MRP/生产计划时使用BOM。 报价 预采购计划 生产能力准备

76 ERP系统中的BOM(5) 成本BOM：用于计算物料标准成本的BOM。 产品成本 成 本 构 成 直接材料 直接工资 直接成本 制造费用
生产损失 销售费用 财务费用 管理费用 直接成本 间接成本 (制造费用) 制造成本 业务成本 (期间费用) 总成本 产品成本

77 ERP系统中的BOM(6) 计划BOM：用于确定产品族比例关系的BOM (1.0) (0.5) 电 子 挂 钟 字型 2 钟 框 塑 料
钟 框 塑 料 木 雕 鹰 屋 红 白 凸 平 通 用 件 机 芯 钟 盘 黑 色 金 字型 1 指 针 花纹 1 花纹 2 长 针 短 针 秒 针 电 池 可 选 (1.0) (0.5) (0.2) (0.3) (0.1) 金 属 (0.6) 注：括号内为预测百分比

78 BOM演变的两次关键转换 转换 转换 车间 设计部门 当前BOM 成本BOM 用于生产制造 加工BOM 预估BOM 配置BOM 工程BOM

79 PDM系统中：EBOM→PBOM 工艺路线 工艺特征 虚拟件 组合件 工艺合件 中间件

80 虚拟件 设计：吊耳组件 实际装配： 1. 直接焊“弧板” 2. 再焊“孔板” 孔板 不存在“吊耳组件” 虚 拟 件 油罐体 弧板

81 组合件 一组通用的成套零件 有部分相同零件的多种产品 (X、Y、Z) ： 用组合件表示相同部分 (简化产品结构和库存事务) ： 简化后：
A B C D E F G Q R X A B C D E F G U V Z A B C D E F G S T Y 用组合件表示相同部分 (简化产品结构和库存事务) ： A B C D E F G P 简化后： P Q R P U V P S T

82 工艺合件 因设备、材料、可装配性等因素形成的 设计的车架长8.6m 冲床允许工件最大长度为6m，分两段下料、冲压 将两段焊接 A B C A

83 中间件 因加工、装配的合理性形成的 垫块 孔B和孔C在零件加工时可事先定位 而孔A的位置在装配时才能确定 零件加工时只冲孔B和C 中间件

84 PDM&ERP：PBOM→工程BOM ECN确保两者之间同步 物料编码（原材料、在制品、产成品） 有效期 提前期 辅料 ……
增加的内容主要有物料编码、有效期、提前期、辅料等方面的信息。

85 PDM&ERP：PBOM→工程BOM 提前期 产品 自制半成品 外购件 原材料 交货日期 产品开始 装配日期 装配提前期 机加工提前期
自制件开始 机加工日期 采购开始日期 材料采购提前期 外购件采购提前期 为避免停工待料的现象发生，工程BOM的提前期就显得相当重要了。提前期包括因采购周期所需的原材料采购的提前期，模具、工装等的更换、以及中间转远所需的多道加工工序之间的提前期，以及装配提前期等。

86 工艺BOM的三种处理模式 PDM的一个模块 CAPP的一个模块 独立于CAPP和PDM之外的一个公共模块
实现以工艺BOM指导CAPP系统工艺设计的集成需求的难度较大。 CAPP的一个模块 要实现与PDM的深入集成，需要做大量的开发。 实现设计BOM与工艺BOM联动的集成需求的难度较大。 独立于CAPP和PDM之外的一个公共模块 预留了与PDM和CAPP的集成接口，容易实现与PDM、CAPP的集成。 公共模块的开发难度和工作量较大。 在前面谈到工艺BOM是产品全生命周期中众多BOM的关键的一种，它是衔接产品研发与制造的纽带。工艺BOM所包含的数据量大，处理极其复杂，需要借助CAPP、PDM等系统进行处理。现在越来越多的企业（包括咱们XXX），已经或即将实施PDM、CAPP系统。工艺BOM的处理就有三种处理模式，其各有优缺点，需要根据企业实际情况进行综合考虑选择。

87 CAPP管理的四种模式 模式一 模式三 模式二 模式四

88 CAPP与PDM的集成应用模式（1） 特点 工艺设计与管理自成体系。 可完成权限、文档签审流程等的管理功能。 疑问
模式一

89 CAPP与PDM的集成应用模式（2） 特点 缺点 工艺设计与管理自成体系。 可完成权限、文档签审流程等的管理功能。 与PDM是什么关系？
谁管权限？ 谁管版本？ 谁管流程？ 模式二

90 CAPP与PDM的集成应用模式（3） 特点 局限性 能实现工艺项目管理。 实现设计与工艺信息的集中管理。
对工艺信息的深化应用需要大量的二次开发。 模式三

91 CAPP与PDM的集成应用模式（4） 特点 局限性 一般的PDM通过开发，能实现诸如工艺项目管理、工艺路线管理等复杂的工艺管理功能。
一般用于企业间集成（设计与制造分离） 模式四

92 支撑环境技术 计算机网络通信技术 信息安全技术 集成产品数据库技术 ……
信息安全在国防类企业，要求相当高。信息安全包括物理安全、逻辑安全，以及安全管理规章制度三个方面。现在已有提供物理安全、逻辑安全解决方案的提供商。比如北京格方、华工安鼎等。华工安鼎提供对数据存储、传输、访问等全过程的信息安全解决方案。

93 软件开发技术 软件工程 CMM（成熟度模型,Capability Maturity Model） 自动化测试技术
黑盒测试技术：Rational Robot 白盒测试技术：TextFactory

94 小结 CAPP作为一种软件系统，和其它软件系统一样，不断吸收先进的制造技术、计算机和网络技术、以及标准化技术等，采用先进、成熟的软件开发技术，为制造业企业提供越来越先进、实用的CAPP系统。 关键技术的发展促进CAPP系统的进步，CAPP系统的进步牵引关键技术的发展。

95 提纲 CAPP概述 CAPP发展 CAPP关键技术 CAPP应用 软件及提供商
CAPP应用，主要从工艺规划（其输出是卡片和NC代码）、工艺仿真、工艺合理性评价、工艺流转规划等方面进行介绍。 主要应用案例说明，上锅说明工艺规划方面的应用，上海大众说明工艺流转方面的应用。工艺仿真用零件和物流设备两个案例说明。工艺合理性用麦当劳电机说明。

96 CAPP的应用 工艺规划（包括NC） 工艺仿真 工艺合理性评价 工艺流程优化

97 工艺规划（包括NC） 提高标准化水平 格式标准化 内容标准化 提高设计的效率 减少重复录入 所见即所得的可视化环境 电子化手册查询 ……

98 工艺规划（包括NC） 提高数据发放的效率 快速打印 电子传输 XML传输 提高管理水平 集中安全管理 结构化管理 过程的管理

99 采用XML格式向外协（或外包）单位传递工艺数据

100 工艺任务的自动分派

101 工艺仿真 仿真的作用 评价：工艺规划的正确性与合理性 培训：工艺人员、生产工人、用户、维修人员等 应用领域 零件加工 装配加工

102 仿真技术在零件加工应用情况 机械零件加工工艺 冲压成型过程 冷弯成型轧辊 铸造过程仿真

103 仿真技术在零件加工应用情况举例 冲压成型过程的计算机仿真 起皱的预测与消除 拉裂的预测和消除 回弹的计算 压边力确定 毛坯尺寸的计算
润滑方案的优化 预测和改善模具磨损 在该例重点说明工艺仿真对毛坯尺寸计算、润滑方案优化、预测和改善模具磨损等方面的作用。其它方面只需过一下。 在没使用仿真技术之前，对于复杂冲压零件的毛坯尺寸计算是一件相当困难的事。由于薄板冲压成型过程中材料的流动情况一般很复杂，零件毛坯尺寸的计算很困难。采用计算机仿真技术，能够比较准确地掌握一个给定零件在冲压过程中的材料流动的情况，这就为零件毛坯尺寸的精确计算提供了有力的工具。其具体做法可简略归纳如下。当一个给定零件的模具和工艺方案调试好后，就可在计算机中对正式的冲压成型过程进行模拟，这时由仿真得到的零件形状应符合设计要求，但通常有相当一部分与零件形状和工艺补充无关的板料与零件相连，这部分板料就是下料时应当去掉的部分。根据零件的形状和工艺补充的需要，在仿真得到的冲压件的最后形状找出一条边界线，以区分应当保留的部分和可以去掉的部分，再将这条边界线反射到原始毛坯上，就可得到合理的零件毛坯形状和尺寸。当然考虑到实际生产中的各种因素，实际毛坯与理论毛坯不一定完全一样。但按上述方法计算出的理论毛坯却为实际毛坯的确定提供了科学的参考依据。 润滑方案的优化，在冲压成型中采用润滑技术是改变材料流动状况的有效方法。确定润滑方案尽管与防止材料被拉裂有直接关系，但两者显然不是一回事，因为一种不合理的模具设计可使任何实际可能的润滑方案都无法避免零件被拉裂。由于采用计算机仿真技术可以较为方便地比较两种不同的润滑方案对成型过程的影响，因此它可用来优化冲压成型中的润滑方案。 预测和改善模具磨损，通过对冲压成型过程进行计算机仿真，可以较精确地计算模具与工件间的接触和摩擦力，这样就能得出模具表面所受应力峰值的位置，从而判断模具磨损敏感位置。掌握了模具表面化应力峰值位置后，至少可以开展两方面的工作来改善模具磨损。第一，可以对模具表面的应力峰值区进行特殊的表面处理以提高该区的表面耐磨性能。第二，可以增加该区域的润滑以减少切向摩擦力。当然这需兼顾其他成型设计方案的要求，因为改变润滑状况会影响材料的流动状况。如果零件的设计还能考虑到制造的需要的话，还可在不影响零件功能的前提下修改零件的形状，以降低零件在冲压成型中作用在模具表面的应力峰值。

104 起皱的预测与消除 一典型薄壁冲压件的起皱模式

105 拉裂的预测和消除 汽车壳体零件外形图

106 工艺合理性评价 可制造性评价 可制造性分析涉及生产过程的各个阶段，也涉及零件本身多方面的内容。
可制造性分析是多目标的，一般有可实现性、经济性、质量、开发周期与效率等。 不同方面的工艺评价有时是一致的，但有时是矛盾的。如： 铸造工艺性好的，切削加工工艺性可能就不好； 费用低的制造方法可能精度就不高。 影响工艺评价的因素有时也是矛盾的。如： 定位基准的变动可能改善加工时的定位工艺性，但可能提高加工精度要求。 工艺合理性评价主要包括可制造性、可装配性、可维护性等方面。今天重点介绍可制造性和可装配性的工艺合理性评价的实现技术。

107 工艺合理性评价 可装配性评价 系统级评价 零件级评价 工艺级评价
系统级装配评价主要考虑零(部、组)件的相互装配关系如装配关系、位置尺寸公差、装配公差、零件数、装配方向等 零件级评价 零件级装配评价主要考虑零件结构、尺寸、形状、易装夹性等 工艺级评价 工艺级装配评价主要考虑零(部、组)件的装配路径和装夹方法等

108 工艺流程优化 含义 对制造过程，包括加工和装配生产线进行分析、规划和仿真。 典型应用 汽车混流装配线 零部件生产线 ……

109 上海大众汽车的应用案例（1）

110 上海大众汽车的应用案例（2）

111 上海大众汽车的应用案例（3）

112 小结 CAPP的应用领域在不断拓展。 和CAD、CAE、CAM、MES等软件的集成更紧密，工艺规划的合理性、正确性可以通过仿真技术进行优化，同时可通过合理的工艺规划，优化产品的设计。

113 提纲 CAPP概述 CAPP发展 CAPP关键技术 CAPP应用 软件及提供商 CAPP概述部分的思路：
主线是CAPP的内涵在拓展，应用在交融。具体表现在：从工艺规划的概念扩展，引出CAPP的定义也拓展，CAPP在制造业企业信息化中的地位，可以看出CAPP的应用在与CAD、CAM、CAE、MES、ERP、PDM等交融。 ①介绍工艺、工艺规划的概念，CAPP狭义和广义概念。 ②从工艺、工艺规划、CAPP的狭义和广义概念可以看出CAPP的桥梁作用――将概念产品以合理的成本、快捷的时间转变成合格的实物产品。CAPP在制造业信息化的重要地位。用李培根院士的图说明。 ③从工艺规划的层次、工艺规划的集成化方法、工艺规划是诸多活动的交汇点等，可以看出CAPP与CAD、CAE、PDM、MES、ERP等系统存在不同程度的交融。用CAPP的数据流程图说明其存在交融。交融的具体体现： CAPP与CAD的交融表现在：二维CAD、三维CAD有所不同。 CAPP与CAD/CAE的交融表现在：工艺仿真与合理性评价方面。 CAPP与PDM的交融，表现在工艺的管理。 CAPP与MES的交融，体现在工艺调度的实时、工艺流转的规划。 CAPP与ERP的交融，体现在计划的细和准确性方面。

114 国内CAPP软件 武汉开目信息技术有限责任公司 KMCAPP 陕西金叶西工大软件股份有限公司CAPPFramework
北京清华京渝天河软件公司 TH-CAPP2003 北京艾克斯特科技股份有限公司XTCAPP 武汉天喻信息产业股份有限公司InteCAPP 大恒信息技术公司DHCAPP5.0 上海思普信息技术有限公司SIPM/CAPP 南京新模式软件集成有限公司新模式工艺图表、新模式工艺汇总表 CAXA（北京北航海尔软件有限公司）CAXA工艺图表、CAXA工艺汇总表 杭州浙大大天信息有限公司GS-CAPP 山东山大华特软件有限公司WIT-CAPP 南京东大软件工程有限公司东大CAPP 重庆宏声新思维信息产业有限责任公司SYSWAY CAPP 北京斯泰普产品数据技术中心(C-STEP) LeadCAPP ……

115 开目对基于知识的CAPP系统的理解 工艺知识的表达手段 框图 公式 工艺资源管理器 工艺知识的积累 个人 借用 企业 创新体系
工艺知识的使用 零用 整用

116 工艺资源管理 分类管理，集数据、图形、图像、表格于一体 原有各种格式的工艺资源导入/导出
直接访问企业已配置的现行ERP、MRPⅡ等系统的信息 支持Excel、Access、SQL Server和Oracle等5种数据源，可以是本地或远程的不同数据库 工艺资源浏览器控件提供访问工艺资源的接口给其它系统集成

117 柔性的公式管理器 灵活的定制工具 公式、条件、参数全开放

118 开目对基于三维CAD的CAPP系统的理解
三维CAD比二维CAD的优势 特征 参数化 可视化 基于三维CAD的CAPP系统 基于三维的加工工艺 基于三维的装配工艺 我们在实施PDM、CAPP系统时，用户经常有这样的“奢望”：把二维CAD图纸的特征尺寸信息传递给CAPP系统，CAPP系统根据这些特征进行快速工艺设计，而且CAD的特征尺寸发生变化时，CAPP系统中的数据也能保持同步更改。这种需求在二维CAD情况下，很难实现。 这些问题在三维CAD和基于三维CAD的CAPP系统中，就迎刃而解了。在三维CAD中可以定义特征和参数，这些信息在基于三维CAD的CAPP系统中容易识别和提取，也就能实现同步变更了。 下面将介绍基于三维的加工工艺和装配工艺的实现技术。

119 基于三维的加工工艺设计方法 基于3D模型定义工艺特征（孔、外圆、键槽、中心孔……）
基于知识进行辅助工艺决策 建立3D工艺装备库（机床、卡盘、顶尖、定位销、支撑钉等） 绘制3D工序简图 实现可视化的工艺装夹规划 实现设计和工艺的特征关联

120 基于三维的加工工艺规划示例

121 基于三维的装配工艺规划 三维装配工艺性检查 装配路线、装配姿态调整 装配工艺过程仿真预览 与3D设计模型信息集成
实现三维可视化的装配过程规划 装配工艺路线与装配模型的双向互动 自动、手动生成三维装配工序爆炸图 爆破图来协助对装配体结构的进一步了解

122 基于三维的装配工艺规划示例

123 国外CAPP软件介绍 Dassult System的DELMIA EDS的eMPower数字化工厂

124 DELMIA 特色 为制造业的设计和优化提供了从产品概念、工艺规划到产品生产各个阶段的整套工艺解决方案。
通过利用成本驱动和成本核算，工艺规划人员能很快地决定技术上和经济上最优的解决方案。 （来源： ）

125 DELMIA产品线（1） DPE （数字工艺工程）：工艺和资源规划应用环境，支持与PLM平台数据集成；通过在产品设计阶段产生的EBOM或DMU数据，也可编制或重用已有的工艺，产生总工艺设计计划（分离面划分），工艺图表，工艺细节规划，工艺路径等，表明工艺与资源的顺序和关联。并规划工厂和车间的流程和工时等工艺相关的应用。构建单一PPR数据模型。 主要模块： DELMIA Process Engineer DELMIA Process and resource planner DELMIA Industrial Engineer DELMIA Process Engineer Navigator 。。。

126 Process Planning Integrated Process Modeling (Multi-level of detail)
MBOM Task sequencing / precedence at all levels of detail Build-plan authoring (Configuration / Effectivity) Reconcile EBOM-MBOM & Process Plans Status reports Cost Tracking Capture and Reuse Best Practices Pre-Planning Assembly Simulation Standard Times 下面看看DELMIA具体的产品和应用 Within the Process Planning domain, DELMIA provides a suite of application modules that address a variety of disciplines and business processes. These range from conceptual or “pre-planning,” to detailed assembly planning, time standard analysis, target cost analysis as well as work-instruction authoring. Some of the specific capabilities provided include: Integrated Process modeling at multiple levels of detail This is really the ability for defining a PPR hierarchy with multiple levels of detail, integrating the product structure, resource structure, and manufacturing assembly sequencing. Within this integrated PPR structure, you manage not only Product information, but also details regarding the fixtures or tooling involved, including vendor information. Interrogating any piece of the PPR structure allows you to quickly see the defined associations or dependencies. MBOM The definition of mfg-specific part or assemblies is a standard capability within the general PPR definition phase. Task Sequencing and/or definition of precedence relationships at all levels of detail This sequencing capability is available with an interactive PERT chart interface. Build-plan authoring Standard mfg. Process templates can be used to develop sequences of work instructions, including attachments, user-defined attributes, and specific dialogues tailored for a particular aircraft program. Status Reports The process planning environment can be configured to provide dynamic status reports based on the evolving PPR hierarchy with respect to any roll-up of attributes maintained within the planning database, such as capital investment costs or required flow time. Cost Tracking Specifically regarding cost tracking, a user-friendly stoplight chart can be configured to highlight when pre-defined cost thresholds or targets are crossed within the mfg. Planning for a particular aircraft program. The system is designed to allow you to easily incorporate processing-costs as well capital or labor costs, and then to compare the roll-up of these values between alternate mfg. Scenarios. Supporting a MAKE/BUY decision early in the mfg. Planning is a natural benefit of this capability. Process Graph Bill of Resources Work Plan Target Costing

127 DELMIA产品线（2） DPM （数字制造工艺）：工艺细节规划和验证应用环境，将DPE产生的结构和图表结合生产制造规则形成3维虚拟制造环境，以实际产品的3D 模型，构造3D工艺过程，分析产品的可制性、可达性、可拆卸性和可维护性，实现3D产品数据与3D工艺数据的同步的、真正的并行工程环境。 主要模块： DELMIA DPM Assembly DELMIA DPM Envision Assembly (实时、沉浸式 3D多通道装配) DELMIA Powertrain （发动机装配与加工工艺） DELMIA DPM Shop （3D 工艺指令） DELMIA CAx （各种CAD系统数据接口） 。。。

128 3D Based Process Planning & Producibility Analysis
Seamless, integrated 3D world for Process Planning, Detailing and Validating Product and Assembly Analysis and Optimization Creation / redefinition of assembly sequences Definition of Product / Resource relationships to Process steps in 3D context Assembly analysis Collision detection Verification of Assembly Process Plan Design for Assembly (DFA) In addition to traditional methods of process planning and analysis, you can also define your PPR hierarchy directly within the 3D environment, dragging and dropping engineering parts into mfg. assemblies in the context of the mfg. layout. In addition to the basic tasks of MBOM definition through this process-based paradigm, you also have 3D-based analysis capabilities at your disposal, such as interactive collision or CLASH detection. Typically, once the 3D-based analysis is completed, you would then reuse the same dataset to develop 3D-based work instructions, capturing specific 3D viewpoints with relevant annotations and any other attachments relative to the assembly data. A key benefit from validating the assembly sequence in the 3D mfg. context is that you are reducing the risk for problems on the shop floor, and increasing the first-time quality of your build plans. In addition, by providing 3D-based work instructions, you are providing a noticeably higher quality of instructions to the mechanics, reducing their confusion and learning curve.

129 DELMIA产品线（3） Resource Modeling & simulation (资源建模与仿真)：创建和实施与工艺规划和工艺细节规划应用相关的辅助工具。将人机工程、机器人、3D 设备/工装/夹具、生产线等资源定义到DPE、DPM环境中，构建虚拟的生产环境，仿真工厂作业流程，分析一个完整数字工厂（车间/流水线）环境。 主要模块： DELMIA Quest （工厂流程分析） DELMIA Human （人机工程仿真分析 ） DELMIA Device Builder （设备等建模器） DELMIA Robotics（机器人仿真/操作分析） DELMIA VNC （零件数控仿真分析） DELMIA Inspect（零件检测分析） 。。。

130 Production System Specification, Factory Flow Simulation, Analysis of Mfg. Alternatives
Dynamic evaluation and improvement of manufacturing processes and material flow 3D Process simulation and discrete event simulation Automated preparation of simulation model out of manufacturing concept Anticipate the behavior of plants in operation Determine impact of facility layout Analysis of Flow time, Bottlenecks, Throughput, Capacity, Utilization When specifying the Production system, you typically define items such as Production rate over time Physical constraints on resources such as area footprint Cost values for both capital and overhead Combining this information with the various manufacturing Process precedence will yield alternate “Manufacturing Concepts”. These Manufacturing concepts can drive various types of analysis including the DELMIA QUEST application which provides 3D discrete-event manufacturing simulation. QUEST simulations provide standard analysis for flow-time Bottlenecks Throughput Capacity, and Utilization.

131 Factory Flow Simulation
Process Flow Factory Flow The QUEST product family is DELMIA’s Factory Flow Simulation solution. QUEST provides a collaborative environment for industrial engineers, manufacturing engineers, and management to develop and prove out best manufacturing flow practices throughout the production design process. By using QUEST’s capabilities to experiment with parameters such as facility layout, resource allocation, and kaizen practices, Integrated Product Teams can quantify the impact of their decisions on production throughput and cost. QUEST is an object-based, discrete event simulation environment, where engineers evaluate the dynamic behavior of their manufacturing process and flow designs. Whether the facility design is new or existing, the effects of change can be collected and analyzed in a cost-effective manner. Factory Simulation Analysis Tool 2 2

132 Ergonomics Ergonomic design and improvement of manual or semi-automated workplaces Worker simulation Predict human performance Maximize operator comfort Evaluate manning level alternatives Optimize Tasks performance Optimize Workcell design Analyze human interaction with: Robots Devices Processes The human being (operator, maintainer, installer, etc.) is the most non-standard and in some cases, the major limiting factor in product and workspace design. As such, there is a requirement to fully understand the ‘Human Factors’ elements of a product’s appearance, manufacturing operation, maintenance, accessibility and ease of use. It is now well known that taking into account the human aspect (ergonomics) into the engineering world brings important advantages. By placing the users in an environment tailored to their requirements, productivity and efficiency are automatically improved. Absenteeism and health care costs for employee injuries are also drastically decreased. Therefore, ergonomic design is synonym of time and money savings. DELMIA Ergonomics solutions provides digital manikins that possess the correct anatomical and anthropometrics characteristics of a human being, DELMIA Ergonomics Solutions are best-in-class human modeling system for accurate, detailed investigation into human-centered workcell design issues, to determine human performance in the context of a workplace before it physically exists. DELMIA provides very accurate simulation of humans from many different populations, and their interactions with the environment to ensure they will operate naturally in a workplace tailored to their tasks.

133 Robotics Interactive design, simulation and off-line programming of robotic workcells Collision avoidance Cycle time analysis RRS Calibration Post processors Spot welding Arc welding Cutting Painting Polishing …/… DELMIA Robotics solutions include simulation tools for design, evaluation, and off-line programming of robotic workcells. Incorporating real world robotic and peripheral equipment, motion attributes, kinematics, dynamics and I/O logic. DELMIA Robotics solutions produce extremely accurate simulations and programs. Optimize robot locations, motions and cycle times. Eliminate costly collisions between robots, parts, tools, fixtures and surroundings. DELMIA Robotics solutions dramatically reduce implementation costs and robot programming time. 2 2

134 NC Simulation Ensure NC machining process reliability and productivity off-line NC Process prove-out Machining process optimization Check for all collisions Machined part validation Verify NC code Cycle time analysis Machine tool, tooling, setup and devices validation DELMIA Solution for Machining, Virtual NC emulates machine tools, controllers and material removal. NC programs are proven off-line without taking valuable machine tools out of production. On a desktop computer, Virtual NC® validates processes, tooling setups and NC production programs, eliminating costly collisions. Real-time, 3D solids modification provides the accuracy needed to validate machined parts against designs.  Manufacturing engineers can Maximize throughput, avoid costly crashes and minimize machine downtime.

135 Quality Assurance Interactive programming and simulation of coordinate measuring machines Targeting a complete coverage of the end to end Quality Assurance process Inspection product line will be composed of 3 configurations: Inspection Off-line programming and simulation Inspection On-line and tolerance evaluation Inspection Reporting In the domain of Quality Assurance, DELMIA Inspect solutions will be based on a complete suite of tools. Off line Coordinate Measuring Machines tool programming simulation and verification application will offer direct “associativity” between CATIA’s FD&T product module and tolerance parameters of all precision part features within the CAD master model. With this new capability, developing and verifying inspection programs becomes a single-step process for the first time. And when design or tolerance changes occur in the master model, CMM programs are automatically updated, further ensuring speed and accuracy in your validation process. Integrated solutions for On-line programming will be delivered by Metrologic Group. METROLOGIC is a software specialist, editor of software in the field of inspection and dimensional metrology software including part programming, simulation and reporting. METROLOGIC wishes to develop and distribute application software based on the CAA Version 5 Architecture, fully integrated with and complementary to DELMIA V5 current and future Products. METROLOGIC GROUP will develop on the V5 architecture an application for on-line programming of CMM’s (Coordinate Measuring Machines) named Metrolog V5. The Metrolog V5 application enables inspection departments, to utilize the off-line CMM program that was created by V5 DELMIA Inspect, to directly analyze how closely manufactured parts compare to their CAD data. The Metrolog V5 application will allow CMM users to record a program on-line at the CMM. In this “teaching mode” the CMM path is learned from CMM moves and once the program is recorded users can run the program automatically on that CMM or a similar CMM. Metrolog V5 also increases programming efficiency by providing users with the ability to directly access tolerances from the CAD model and by automatically generating inspection results that can be exported for use in SPC (Statistical Process Control) software packages.

136 Integration with Shop floor environments
Build-To-Package derived from PPR database 3D-based work instructions for mechanics are derived directly from the single PPR database, and thus represent an authority Build-To-Package Slide Notes: OPTIONAL SLIDE (can hide this slide) No animation, static slide Corresponding Value: Build-to-Package derived from PPR database Narration: Essentially, the so-called “Authority” Build-To-Package is actually be derived from the Single engineering and manufacturing (PPR) database environment. As you can imagine, The resulting savings can be immense. Working off one integrated database, work instructions are an extension of core data.

137 DELMIA的主要功能 工艺概念建立 展示一个装配顺序图表。 一般只考虑增值工艺，相对与将来的产品线还只是很粗糙的模型。
可以进行FMEA 兼容的风险分析。 工艺按照装配先后逻辑顺序以简单的和直观的方式连接。

138 DELMIA的主要功能 制造概念建立、资源规划和工作规划、物流
包括了非增值行为——生产所需的所有工艺和资源。此外，机器、工位和工具、运输设备、缓冲和测试位置都被详细描述并连接。 材料消耗＋基于劳动力需求和工资模型确定直接的操作成本＝制造成本

139 DELMIA的主要功能 目标成本计算、状态报告和评估 仿真、布局规划和空间计算 通过一致的利用率计算，避免目标成本不足或超出资源能力。
计算基于大量的数据，包括从时间目标、班次模型、单位成本率和时间、面积和实用性因素直到折旧期。 仿真、布局规划和空间计算 在早期规划阶段，设计的制造概念就能进行动态评估。 可以查出瓶颈环节、关键能力、缓冲站不足或运输速度不够。

140 JSF发动机更换模拟

141 eMPower数字化工厂 公司：Tecnomatix Technologies Ltd. 特色
对一个完整的工厂，从生产线、加工单元到工序操作的所有层次进行设计、物流仿真和优化的集成计算机环境。 提供汽车、电子、航空等多种行业解决方案。 （来源： ）

142 eMPower介绍

143 eMPower汽车行业的应用 eMPower for Assembly：动态装配和验证
eMPower for CarBody：白车身生产线仿真 eMPower for Machining：机械加工工艺规划工具 eMPower for Quality：质量管理

144 eMPower for Assembly 用于动态地研究产品的配套、装配工艺计划，进行维护过程的设计。
使用户能够发现设计错误并在产品离开设计室前进行装配工艺的审查，优化装配路径、避免干涉。 与主CAD系统无缝集成，可直接访问CAD系统中的产品数据，避免了数据的转换与复制。

145 eMPower for CarBody 可以在跨地区的企业内分布使用 优化白车身生产线、装配单元和工艺过程 保证信息跨地区交流和共享
支持OEM、生产线设计和厂房建筑

146 eMPower for Machining 根据CAD系统生成的零件模型，自动识别零件特征，安排加工工序，选择装夹方案，自动从数据库中选择合适的刀具和工装； 对数控设备，可生成优化的刀位文件和数控程序。

147 eMPower for Quality 设计、检验和分析产品的公差 可在一个跨地区企业内交流公差信息
能保证在制造和装配时能完全满足设计公差的要求 减少制造过程的变更 可以嵌套与集成在主流CAD/CAM软件系统中

148 总结 CAPP是制造企业信息化的基础和枢纽 CAPP应用领域在广度和深度方面都得到了长足发展 CAPP具有良好的发展前景
基于知识的CAPP和基于三维CAD的CAPP是近期的发展重点 CAPP是制造企业信息化的基础和枢纽，将概念产品转换为实物产品的关键。 CAPP经过近40年的发展，其应用领域从传统的工艺规划、扩展到工艺仿真、工艺合理性评价、工艺流程优化等方面，而且应用的深度从卡片编辑发展到基于知识的CAPP，深度在不断延伸。 CAPP具有良好的发展前景，将向基于知识的CAPP系统、基于三维CAD的CAPP系统、面向产品全生命周期的CAPP系统、基于平台技术可重构式的CAPP系统这四个方向发展。 近期的发展重点是将基于知识的CAPP、基于三维CAD的CAPP发展成更加实用化的CAPP系统。

149 CAPP发展方向 基于知识的CAPP系统 基于三维CAD的CAPP系统
CAPP目前已经很好的解决了工艺设计效率和标准化的问题，下一步，如何有效的总结、沉淀企业的工艺设计知识，提高CAPP的知识水平，将会是CAPP应用和发展的重要方向。 基于三维CAD的CAPP系统 随着企业三维CAD的普及应用，工艺如何支持基于三维CAD的应用？特别是基于三维CAD的装配工艺设计正成为企业需求的热点。科技部在十五863现代集成制造系统技术主题，将“基于三维CAD的CAPP”专门立项研究和推广。可以预见，基于三维CAD的CAPP系统将成为研究的热点。

150 CAPP发展方向 面向产品全生命周期的CAPP系统 基于平台技术、可重构式的CAPP系统
CAPP的数据是产品数据的重要组成部分，CAPP与PDM/PLM的集成是关键。基于PDM/PLM，支持产品全生命周期的CAPP系统将是重要的发展方向。 基于平台技术、可重构式的CAPP系统 开放性是衡量CAPP的一个重要的因素。工艺的个性很强，同时企业的工艺需求可能会有变化，CAPP必须能够持续满足客户的个性化和变化的需求。基于平台技术、具有二次开发功能、可重构的CAPP系统将是重要的发展方向。