0 引言
CAPP的開發、研制是從60年代末開始的，在制造自動化領域，CAPP的發展是最遲的部分。世界上最早研究CAPP的國家是挪威，始于1969年，并于1969年正式推出世界上第一個CAPP系統AUTOPROS；1973年正式推出商品化的AUTOPROS系統。在CAPP發展史上具有里程碑意義的是CAM-I于1976年推出的CAM-I’S Automated Process Planning系統。取其字首的第一個字母，稱為CAPP系統。目前對CAPP這個縮寫法雖然還有不同的解釋，但把CAPP稱為計算機輔助工藝過程設計已經成為公認的釋義。
CAPP(computer aided process planning，計算機輔助工藝過程設計)的作用是利用計算機來進行零件加工工藝過程的制訂，把毛坯加工成工程圖紙上所要求的零件。它是通過向計算機輸入被加工零件的幾何信息（形狀、尺寸等）和工藝信息（材料、熱處理、批量等），由計算機自動輸出零件的工藝路線和工序內容等工藝文件的過程。
計算機輔助工藝過程設計也常被譯為計算機輔助工藝規劃。國際生產工程研究會(CIRP)提出了計算機輔助規劃(CAP-computer aided planning)、計算機自動工藝過程設計(CAPP-computer automated process planning)等名稱，CAPP一詞強調了工藝過程自動設計。實際上國外常用的一些，如制造規劃(manufacturing planning)、材料處理(material processing)、工藝工程(process engineering)以及加工路線安排(machine routing)等在很大程度上都是指工藝過程設計。計算機輔助工藝規劃屬于工程分析與設計范疇，是重要的生產準備工作之一。
由于計算機集成制造系統(CIMS-computer integrated manufacturing system)的出現，計算機輔助工藝規劃上與計算機輔助設計(CAD-computer aided design)相接，下與計算機輔助制造(CAM-computer aided manufacturing)相連，是連接設計與制造之間的橋梁，設計信息只能通過工藝設計才能生成制造信息，設計只能通過工藝設計才能與制造實現功能和信息的集成。由此可見CAPP在實現生產自動化中的重要地位。
1 CAPP在CAD/CAM集成系統中的作用
自80年代中后期，CAD、CAM的單元技術日趨成熟，隨著機械制造業向CIMS或IMS(Intelligent Manufacturing System)發展，CAD/CAM集成化的要求是亟待解決的問題。CAD/CAM集成系統實際上是CAD/CAPP/CAM集成系統。CAPP從CAD系統中獲取零件的幾何拓撲信息、工藝信息，并從工程數據庫中獲取企業的生產條件、資源情況及企業工人技術水平等信息，進行工藝設計，形成工藝流程卡、工序卡、工步卡及NC加工控制指令，在CAD、CAM中起紐帶作用。為達到此目的，在集成系統中必須解決下列幾方面問題：
(1)CAPP模塊能直接從CAD模塊中獲取零件的幾何信息、材料信息、工藝信息等，以代替零件信息描述的輸入。
(2)CAD模塊的幾何建模系統，除提供幾何形狀及其拓撲信息外，還必須提供零件的工藝信息、檢測信息、組織信息及結構分析信息等。因而，以計算機圖形學為基礎的幾何建模系統(如線框建模、表面建模及三維實體建模等)是不能適應集成化的要求的，特征建模也就應運而生。
(3)須適應多種數控系統NC加工控制指令的生成。NC加工指令的生成以往的工作過程是根據零件圖紙及加工要求，利用自動編程語言，編寫加工該零件的NC源程序，經過后置處理器，形成NC加工控制指令；在一些商品化的CAD/CAM系統中，以圖形為驅動，用人機交互方式補充工藝信息，形成NC加工源程序，經后置處理得到NC加工控制指令。這兩種生成NC加工指令的過程都不能適應集成化的要求。在CAD/CAPP/CAM集成系統中，由于CAPP模塊能夠直接形成刀位文件，因而就可以直接形成NC加工控制指令，這就簡便得多了。CAD/CAPP/CAM集成系統中CAPP模塊的功能是將產品設計信息轉變為制造加工和生產管理信息，它是CAD與CAM的紐帶，同時也是CAD/CAM與PDM以及ERP等管理信息系統集成的基礎。在早期的CAD/CAM系統，可以利用圖形驅動產生NC加工指令，但是它沒有提供在制造加工、生產管理過程中所需的一切信息，難以實現制造過程中計算機控制及生產管理。廣義CAPP的出現卻能解決這方面的問題，因此，一個切實可行的CAPP系統，能使CAD、CAM充分發揮效益。CAD的結果能否有效地用于生產實際，CAM能否充分地發揮其效益，以致整個CIMS能否切實可行，CAPP在其中起著重大的影響，它是難度較大的一個領域，是當前發展集成化CAD/CAM系統甚至計算機集成制造系統（CIMS）亟待解決的問題。
2 CAPP在企業信息集成中的重要作用
企業在建立了集成的CAPP系統以后，將有效地推動企業設計和生產制造的效率。而下列各方面的問題，也只有在集成化的CAPP環境下，才能夠很好地解決：
(1)有效利用企業制造資源數據
1、可以利用企業已建立的MIS系統中的資源數據，如：設備管理信息系統中的設備、工裝管理信息系統中的工裝、企業組織機構中的部門信息、人事管理系統中的人員信息等等；
2、可以智能化（開放的推理、過濾、查詢機制）地使用企業的任意資源數據；
(2)給管理部門及時提供有效的工藝BOM數據
1、可以對產品、零部件或工藝文件進行自動統計匯總工作，自動生成各種報表（屬于工藝文件的組成部分）；
2、可以將統計匯總結果直接傳遞給其它管理系統、或存儲為指定格式的中間數據庫文件供其它系統或部門使用；
3、其它系統也可以直接從工藝數據庫中提取相關的工藝數據。
(3)充分利用CAD成果
1、利用CAD的產品結構信息；
2、利用CAD的產品屬性數據；
3、利用CAD的圖檔；
(4)提供CAM圖形、管理CAM結果CAM是與CAPP完全不同的技術，但CAM的原始數據-工藝圖和結果-設計方案和NC代碼是工藝數據的重要組成部分。
1、用CAPP的工藝圖管理CAM方案；
2、用CAPP的工藝圖管理CAM的NC代碼；
(5)可與流行的PDM系統無縫集成
1、可以集成到PDM系統中工作；
2、共享PDM系統的產品數據和權限數據；
3、支持在PDM系統中瀏覽、打印、批注工藝文件；
4、按PDM的要求進行工藝文件的版本控制；
5、按PDM的要求進行工藝設計的流程作業。
(6)可傳遞工藝數據給MRPII、ERP等管理系統或這些系統直接從CAPP的工藝數據庫中提取所需數據。
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3 集成環境下CAPP的特點
隨著FMS和CIMS的發展，人們日益認識到CAPP是CIMS的主要技術基礎之一，因此CAPP從更高、更新的意義上再次受到廣泛的重視。集成化CAPP系統的開發不僅是CIMS信息集成的要求，也成為CAPP的發展趨勢之一。在CIMS環境下，CAPP與CIMS中其它系統的信息流向是這樣的：CAPP接受來自CAD的產品幾何、結構、材料信息以及精度、粗糙度等工藝信息，作為CAPP的原始輸入，同時向CAD反饋產品的結構工藝性評價；CAPP向CAM提供零件加工所需的設備、工裝、切削參數、裝夾參數以及反映零件切削過程的刀具跡文件，并接收CAM反饋的工藝修改意見；CAPP向工裝CAD提供工藝規程文件和工裝設計任務書；CAPP向MIS(管理信息系統)提供工藝路線、設備、工裝、工時、材料定額等信息，并接受MIS發出的技術準備計劃、原材料庫存、刀夾量具狀況、設備變更等信息；CAPP向MAS(制造自動化系統)提供各種工藝規程文件和夾具、刀具等信息，并接受由MAS反饋的刀具使用報告和工藝修改意見；CAPP問CAQ(質量保證系統)提供工序、設備、工裝等工藝數據，以生成質量控制計劃和質量檢測規程，同時接收CAQ反饋的控制數據，用以修改工藝規程。由此可見，CAPP對于保證CIMS中信息流的暢通，從而實現真正意義上的集成是至關重要的。
集成化向傳統的CAPP提出了挑戰，它要求CAPP系統應具有一些新的特點：
(1)CIMS環境下的CAPP應是一個可供集成的系統。它不僅要具備工藝規劃的能力，還應提供良好的接口，以實現與CAD、CAM、MIS、MAS、CAQ等子系統的集成。
(2)CIMS環境下的CAPP應是一個閉環系統。它應能在工藝設計過程中根據各種反饋信息，如資源變動情況、加工現場出現的質量問題等，實現動態設計，以保證工藝設計的及時調整，實現設計優化。
(3)CIMS環境下的CAPP應具有創成能力，至少是創成和變異綜合的系統。從動態和優化設計考慮，CAPP系統應是創成的，但考慮到企業在較長時間內還存在相當數量的相似零件加工，變異式CAPP系統還有其存在的合理性。
(4)CIMS環境下的CAPP應是一個具有開放性的系統。不同工廠的制造環境往往是不一樣的，工藝習慣也有所差別，即使在同一工廠內，也會由于加工對象的不同和工藝性質的不同而導致工藝設計的內容不一樣，這就要求CAPP系統必須具有開放性，具有一個比較通用的框架結構，且便于擴充，以滿足CIMS環境下不同產品、不同場合對CAPP系統的不同要求。
4 CAPP的集成與接口技術
在CAPP的集成化過程中，CAD/CAM的集成是應首先要解決的問題。從CAPP系統來看，零件信息描述與輸入是所要解決的第一個也是十分重要的問題。目前的CAPP系統所采用的零件描述方法，雖然可在一定程度上滿足CAPP的設計要求，但需要對零件信息重復輸入，不僅工作量大，而且可能導致CAD、CAPP系統描述的不一致。因此，CAD/CAPP的集成是解決CAPP信息輸入問題的根本途徑。此外，從CIMS的信息集成來看，也迫切需要解決CAD與CAPP、CAM的信息共享問題。
近年來提出的基于特征的造型方法、面向對象的造型、特征充實造型等很多新概念，其實質是在CAD造型過程中引入特征的概念，以消除CAD/CAPP集成時的特征識別與分離，簡化CAD與CAPP的接口。建立統一的產品數據模型是CIMS實現信息集成的關鍵技術之一。由于產品數據模型標準化工作已形成國際性的合作努力，STEP(Standard for Exchange of Product data，產品數據交換標準)也成為公認的產品數據交換標準，因此開發基于STEP的新一代產品設計系統應是最理想的途徑。以STEP為代表的第二代產品數據交換技術，其目標是建立一種不依賴于人工解釋的、能被產品生命期各階段的計算機輔助系統自動理解的完整的產品模型。在此基礎上實現產品數據自動交換。目前STEP技術的實施被認為是實現CIM的必要和前提條件。
因此，CAD/CAPP的集成必須以STEP為根據和基礎。STEP支持完整的產品模型數據，不僅包括如曲線、曲面、實體、形狀特征等在內的幾何信息，還包括許多非幾何信息，如公差、材料和表面粗糙度信息等，它包括產品整個生命周期(設計、制造、質量控制、檢測、維護等)所需要的全部信息。可是STEP本身還在逐漸充實與成熟階段，所以可以采用對實體造型系統“特征化”的技術路線，這樣可以利用現有的CAD資源，在實體造型系統上通過擴充特征定義功能來建立滿足集成需要的零件信息模型，這是CAD/CAPP/CAM集成的一條在近期行之有效的途徑。
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本文標題：CAPP在CAD/CAM集成系統中的作用
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