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现在趋势在计算机辅助工艺计划奥瑟兹：纳菲斯Ahmad1，A.F.M.博士安瓦尔哈克2答：Hasin3博士1。系讲师，工业和生产工程，BUET，达卡，2。 BUET系教授，工业和生产工程，达卡，3。工业生产工程学系副教授，BUET，达卡。3摘要：CAPP系统中起着关键作用，整合设计和制造或组装系统，合适考虑可用资源和设计约束。迄今已开发了很多CAPP系统。不一样研究者经过如特征或基于实体模型设计多种优异技术和方法，面向对象编程，技术数据库，并利用优异计算方法，包含教授系统和人工智能。最近部分研究领域，如特征识别特征提取CAD文件，应用人工智能技术如遗传算法（气），人工神经网络（ANN），模糊逻辑，取得更多关注之中研究人员。特征识别提升整体效益制造系统，消除了人为参与设计和工艺计划之间。因为计算技术，人工智能技术飞速发展已被发觉是很适合在不一样阶段工艺计划。目前静态CAPP系统反应不佳车间实时状态和制造环境动态性质使很多研究人员开发动态CAPP系统。本文全方面概述了现在趋势研究CAPP，那些作品分类分成几类，依据她们关键。关键词：CAPP，CAD1引言有效CAPP系统集成设计和制造或含相关键作用正确装配系统考虑可利用资源和设计约束。它一直发觉，15过程策划时间全部花在了技术决议能力，同时平分剩下时间全部花在搜集数据，计算和编制文件。调查表明，一个高效CAPP系统可能造成总高达30，在制造周期时间和降低了制造成本工程总时间也能够降低高达5039。计算机辅助工艺设计（CAPP）是一个很古老想法。 Niebel提出第一个想法使用计算机速度和一致性，以帮助处理计划决心。尽管早期识别提取操作和处理序列可能性从零件几何形状，在CAD，计算机辅助工艺计划一直没有大致处理，直到20世纪70年代。 1976年2 CAPP系统（CAPP和MIPLAN）发达。随即WYSK（1977）提出了生成系统具体过程选择标题为“APPAS”3。从那时起CAPP已经开始被广泛处理。由Chang 6作为函数定义第一个在制造工艺计划设施，建立过程和参数将被使用（和那些机器能够实施这些步骤）来转换工件成品部分从最初形式，在工程图纸最终一个预定。步骤计划是翻译工程设计制造工程覆盖面数据转换成零件制造33最有效方法。制造社会工程师定义工艺计划系统测定方法“，其中一个产品是要制造，经济和竞争力。工艺计划任务包含一系列步骤。在手动过程思维过程计划者首先回顾了工程制图，确定关键可移动部分功效。计划师，然后研究设计规范和比较这些规范她/她知识生产。策划者还能够提供帮助第7届纸满足和2国际会议工程师学会，孟加拉国 机械工程科10月25-27日，文件第10页81-9282文件，以确定设计一部分制造能力。最终依据店铺地板能力，过程策划者能够决定分包工作，或使部分制造制造工序房子，这造成编制列表部分。所以，工艺计划活动基础上包含以下内容：解释产品设计数据，加工过程中选择，刀具选择，选择机床，确定设置要求，经营测序，确定生产公差，切削条件确实定，夹具设计，夹具，刀具路径计划和生成NC程序，计算过程时间，新一代工艺路线表等。手工工艺计划过程策划专业知识，高度依靠。即使CAPP使用几乎相同步骤，采取手工工艺计划，它需要很短时间比手动过程计划。 CAPP工艺计划优化使用不一样优化技术。因为经验丰富工艺快速降低目前行业计划师，需要产品生命周期短，CAD / CAM关键性，CAPP研究已经取得了比以往任何时候全部愈加重视，曾荣获最高在多年来优先级。2基础工艺计划系统自从第一次在1960年代初开发CAPP系统，一直在增加发展，造成多种CAPP系统，从研究和产业化原型企业和商业软件包，针对不一样计划问题和提供了丰富不一样处理方案。现在，通常有两种方法计算机辅助工艺计划变种和生成，每一个全部和特定计划技术。简明讨论这两种方法。2.1变工艺计划（VPP）它遵照标准，类似部件需要类似计划。所以，该方法需要一个人为操作一个部分，输入部分信息分类，检索一个类似过程计划从数据库（其中包含先前计划），和编辑计划产生预先存在进程计划新改变。计划一个新部分，包含检索现有计划和修改。在部分变型系统中被划分成若干部分组相关部分家庭，其特征在于制造方法中相同性，从而技术。在手工工艺计划相比，该变种方法是很有利提升信息管理能力。所以，复杂活动，决议需要更少时间和劳力。一样程序，能够经过纳入标准化计划者制造知识结构到企业具体需求。所以，变系统能够完成计划和制造知识组织和存放过程能够快速评定量划。不过，也有困难，在编辑实践中保持一致并足够无力，以适应不一样组合几何形状，尺寸，精度，材料，质量和店铺加载。最大缺点是，仍然依靠于过程质量计划知识背景，过程策划。2.2生成工艺计划（GPP）利用决议逻辑，公式，制造规则，几何生成过程计划基于数据，以确定过程所需原材料转换成成品零件。每个部分输入部分功效和属性基础上开发新计划。应有生成CAPP系统复杂性，这种方法是比较难设计实施系统相比，基于变种方法。但生成CAPP系统不需要借助一个人筹备，并能产生不属于现有计划部分家庭。制造规则存放在计算机中设备能力系统。生成系统生成方法是复杂，极难发展。相比之下，变系统生成系统更发达和成熟;它们适合计划过程中肿块或大批量生产。对于计划离散制造产品过程中极大多样性，生成系统多比变系统更适合。然而，真正生成系统还在后头即使研究人员由早期乐观猜测。大多数CAPP系统在使用现在要么是变系统或半自动生成系统（带部分计划功效开发和变异方法，她人生成方法）。两种方法合适组合，能够进行有效率CAPP系统。首先，系统将检验是否可能是一个新部分变种工艺计划方法。假如变系统是无法识别部分是前一个组，或家庭将使用生成技术，工艺计划。所以，二者变异和生成过程计划方法需要深入发展并行。3部分新方法在过去二十年，庞大科研工作是在不一样研究领域，在CAPP。这些工作能够在这些作品中所包含部分类型分类，如棱柱部分16，22，圆柱部分19，39，钣金1铸造2和装配系统5，4，37。除了这一广泛分类，也能够进行分类研究工作基础上几何造型技术。这里简明介绍部分新想法。基于特征和基于实体模型工艺计划基于实体模型工艺计划使用实体建模包设计了一个3D一部分。在基于特征工艺计划系统一部分设计和设计导向制造业用于识别零件特征和功效或特征提取/特征识别系统她们从CAD文件属性。纳赛尔El-Gayar和其它28提出了一个基于原型实体模型自动化工艺计划系统集成CAD和CAM系统。在这个系统中，三维（3D）完成部分是建立使用实体建模软件包。原始（圆柱形，锥形，块，楔形，球面和环面）是用来定义去除量。这系统由三个关键部分组成：CAD接口，生产知识和过程计划。 CAD接口包含成品零件图纸。完成部分建使用AutoCAD高级建模扩展（AME）模块在一台PC。伴随AME模块，用户能够创建复杂3D零件和装配使用布尔运算结合简单形状。是摆在生产知识过程计划过程中，它可容纳基础知识。它包含相关机床，工具，库存材料，切削参数，并依这类推。过程计划然后生成基于公认固体原语和生产规则在原型基于特征自动化工艺计划系统（FBAPP）从可移动量角度来看，而不是从设计部分确定见解。整个过程中FBAPP自然是更靠近人类思想过程策划。圆柱表面加工过程一个特点为基础方法是开发勇等。 这一过程包含以下步骤：（1）认识形式功效，从零件几何形状，（2）转换到加工量形式特征（负功效）适适用于车削和铣削加工（3）将它们组合成替换加工量（4）加工工艺类关联到每个加工量，和（5）生成这些卷优先级之间关系。然后，输出用于由工艺设计系统，工艺次序序列已被确定且分配给多个主轴和炮塔。口袋有效地用于加工不一样类型，它是必需分解粗笨功效雕塑口袋厚度薄特点。裕先生，町，和韵设计了一个功效基于雕塑口袋加工工艺计划。首先，庞大功效复杂形状口袋是分割成多个薄层和时间优先级分段功效结构，然后变切削条件被应用到每个更小特征。她们发觉，假如口袋里雕塑 形状是水平分割垂直和变切削条件适适用于每个特征加工变得愈加轻易。互动和功效基于CAPP黑板是一个新方法，符合传统工艺计划41。人力过程策划变得很熟悉该系统很快。计划能够手动编辑或知识库系统完成。该黑色板系统体系结构能够被看作是部分在前面一个人坐在黑板上。这些人全部是独立教授，共同处理一个问题，使用黑板上显影溶液。问题处理问题时开始和初始数据全部写在黑板上，寻求机会利用她们专业知识来开发处理方案。当一个教授发觉有足够信息来作出贡献，她在黑板上统计信息，处理了问题一部分，使得其它教授提供新信息。这个过程一直连续，直到问题已经处理了。现在很多研究应用面向对象方法进行不一样研究问题34,40。面向对象步骤计划是一个合乎逻辑手段表示现实世界中组件制造系统。开发商系统对象标识一组来自于问题域，并表示操作作为这些对象之间交互系统。一个对象行为是用什么样一个目标是能够做。使用面向对象设计或面向对象工艺计划系统发展提供了编程工具处理复杂工艺计划和能力逐步功效系统成熟，从而许可开发者创建一个完整生产计划系统。面向对象系统愈加灵活条款进行更改和处理伴随时间推移，系统演化。该技术是一个有效手段计划知识表示一个组织和封装和所操纵数据系统功效性。这种模块化结果是一个设计可扩展以包含附加功效，并和其它进程处理。该设计还扩展延伸部分模型，以支持传统片部分计划计划由多个部件和组件高端产品。4静态，动态过程计划不一样研究者区分计划从静态动态过程，在不一样方法。Usher和费尔南德斯等人提出关注是静态过程中计划一代替换计划，是通用，她们不考虑具体车间资源运行状态。此计划包含选择，分配，和序列分析过程和机器，可能被用于（假如可用）。动态计划作业时发生公布生产车间。在这个时候，宏观层面计划检索和考虑到考虑车间资源可用性计划完成和调度所指定目标。动态工艺计划系统部分设计进行评定和重新设计基于制造性分析和制造工序，能够有效地选择和灵活利用部分表示提供产品信息。结果动态过程，计划是一组排名靠近最好替换计划。动态过程计划能够对付变异和生成过程设计问题。它能够实施可制造性评价，并产生修改或改善提议不一样阶段部分设计。这种模式关键特点是功效集成和信息集成。功效集成意味着全部功效模块，如零件设计模块，工艺设计模块，模块和可制造性评价相互支持对方。应有效地进行它们之间相互作用。信息集成是指系统应提供直接访问全部必需信息，各功效模块产品或工艺设计过程任何阶段。为比如，同时进行产品设计，制造资源能力应提供产品设计工程师，在这个过程中设计设计部分特征信息应提供工艺设计工程师以类似方法。第二，其它功效模块能够共享信息，原本属于某个模块，如部分功效创建零件特征建模信息模块。拉森和Alting 23以不一样方法表示想法。她们分为工艺计划成非线性，闭环和分布式过程计划系统系统。在非线性工艺计划系统，该系统生成和排列全部可能选择，计划独立于资源状态在车间生产前一部分，然后在时间生产，调度工作，经过替换方法，直到找到一个满足目前制约生产。闭环工艺计划生成一个计划依据反馈从车间在生产时实时工作尊重当初状态资源和分布式工艺计划包含进行计划和调度并行。5 CAD和CAPP之间联络创建链接CAD和CAPP并行设计中最困难任务之一和制造。假如没有合适CAD和CAPP之间接口，它是不可能生成处理计划，这将需要最少许时间和成本。特征识别或特征提取是实现这一目标关键。在机械组装或加工处理中，通常，一个特征是定义为一组组成面孔。几何信息相关一个特征是很显著对象子集。除了几何信息，部分非几何相关联信息一个特征也是必不可少过程计划。特征提取分为三类。图形/模式匹配，基于知识系统和几何分解。图/模式匹配搜索技术被用来寻求原语，如脸，边缘一部分设计。从这些原语中几何形状曲线图中被创建。然后，该图是用于识别功效一部分。在基于知识功效萃取技术教授系统规则和技巧是用来提取功效，从三维实体模型设计一部分21使用内部边界表示。几何分解包含细胞分解，凸包和建设性固体几何树重排。勇19展示了怎样分解技术，可用于特征识别。在她中央工作形式特征分解（FFD）是从边界几何应用凸分解，被称为分区（ASVP备用卷总和）使用凸壳差集操作。这种特征识别方法关键优势，以支持自动化步骤计划。 Foremostly，交互功效正确识别。另外，外层次关系，面正确依靠，取得无障碍信息功效。基于极值，从外到内，本质上是关键一部分边界面几何层次现有物质面向去除部分制造工艺和添加剂如沉积过程装配作业。柿野25首先开发一部分描述基础上，基础方法概念绘图信息转换成面向计算机信息数据结构。用代数建筑规则和描述部分形状形成循环性或体积元素上实施操作规则集理论基准表面平行移动。基于柿野工作雅库博夫斯基使用了句法方法来形容2D个人信息在二维加工零件。她申请扩展上下文无关文法来描述加工零件族，并具体讲解了解释解析器建设技术。 CHOF 25还概述了使用句法模式识别物色小学机表面工艺计划加工中心。6人工智能技术在CAPP在过去，传统计算机程序已被用来处理形式化问题，申明和标准很好了解。生病正式lessunderstood问题造成发展人工智能（AI），尤其是形成以知识为基础系统（凯士比），教授系统（ES）。基于知识系统从人工智能领域开发，而这又是计算机一个分支科学。 AI试图在计算机模拟人智能。 AI尝试适应，学习，发明和积累专业合并智慧。现在中国部分人工智能技术如遗传算法（气），人工神经网络（ANN），模糊逻辑被广泛用于CAPP系统12,36，但教授系统（ES），这是一个AI工具，CAPP系统中已使用了很长时间。很多ES为基础CAPP系统，迄今已开发和研究人员仍在试图处理很多CAPP问题ES 8,10,20,39。尤尼斯等。 39讨论了怎样开发CAPP教授系统。她们解释教授系统旋转元件使用金属切割操作，选择了变异过程和生成过程计划计划。域分析方法，计划方面问题式样知识特征。教授系统分为以下关键组件a）知识库，b）知识获取机制，c）在识别/推理机制d）一个用户界面机制教授系统不一样于她们知识不是简单数据读取数据库，但也能够用于不一样类型问题处理方案。所以知识区分开来数据，因为它是集成了它使用说明。造成这种情况知识划分成很多碎片尽可能使更多知识基础模块化。制造知识41在CAPP系统设计相关生产知识，比如经过采取CAD教授模块，它许可提取/添加/工艺计划信息部分设计。部分工艺制造知识相关联数据内容部分建模过程模型，它表现过程中选择教授模块，确定进行目标一部分或在不一样制造步骤功效，这些制造步骤序列之间关系。资源工艺制造知识联营企业数据内容可用资源过程模型，它表现了比如机器选择教授，确定集群候选机床操作一个一些工件。资源零件制造知识包含部分数据和资源数据（比如，选择一个工具/机器部分尺寸影响）过程计划生成知识包围全部其它知识，使知识起源。推理引擎访问知识基础和检索规则被实施从它。它能够从一个给定数据开始，行动规则，其先决条件是实施由数据库达成。反复该过程，直到没有更多规则适用。推理引擎能够从一个目标，只有那些规则动作部位包含检验目标。假如一些参数前提条件是未知，她们被要求从用户或来自其它规则。Kryssanov等。人。 讨论了建立CAPP教授系统正式方法。她们考虑到使用逻辑模型CAPPES建设技术发展。科皮尼和达科斯塔10提出了一个技术，代表定性信息所提供数学模型（如泰勒方程）和所使用非正式知识试验实践参与加工参数选择。这种技术是依据生产相关规则和约束。比如限制时间，工具生活;芯片形式出售;机功率等。最近人工神经网络（ANN）之间研究人员正在受到关注。是一类神经网络计算系统，它利用一个高并行架构。处理问题任务，如工艺计划，可视为模式分类任务神经网络，它能够有效地处理。 36。步骤计划师学会输入模式之间映射，组成要素和属性一个部分，和输出模式，由加工操作序列，适适用于这些部件。所以，神经网络提供了一个可行处理方案，自动化工艺计划知识。网络由大量简单处理单元，通信经过加权连接平行。图2.1展示了3层感知架构。第一层是输入层，其单位就等于激活对应网络输入值。第二层被称为隐藏层，因为其输出用于内部不视为网络输出。最终一层是输出层。神经网络，可用于自动采集工艺计划知识。这种方法克服了时间相关复杂性和早期尝试使用machinelearning技术。神经网络方法，使用单一方法产生有用推论，而不是使用明确综合规则。只因为网络产生问题所需要推论，也没有必需生成并存放全部可能推论提前。深入研究是必需自动识别在加工功效。7优化技术在CAPP优化工艺设计制造系统最关键目标之一，因为它认为，只有这些行业能够作出有效制作在这个千年承受国际竞争。研究作品数字实施产生最好工艺方案。最好工艺方案可能会在时间或成本或部分加权这两个组合基础上基础。工具选择，机床选择，工艺选择和刀具路径选择，工艺参数选择优化过程中计划最关键领域。分支定界技术能够被用于求解组合优化工艺计划问题。组合优化问题问题出全部可能组合中选择最好组合。 KYOUNG，町，君，分支定界法选择最好工具，从而最大程度地降低了加工时间使用范围内可行工具和广度优先搜索。她们应用技术口袋加工。她们集中选择工具优化工作组合。不一样研究者使用不一样技术，优化工艺参数，但全部这些技术有其本身不足。直接搜索方法包含功效评定和只有比较。梯度搜索方法需要函数及其导数值，和特点和全靠e值手术选择常常性投入（序列上下文）输入层层产量层加权连接加权连接图1：一个神经网层她们计算机化也存在问题。她们更难以比直接搜索方法，但它们能够产生更正确部分计算工作。衍生工具为基础数学优化管理优化功效离散变量。动态编程问题，其可能被应用四处理方案包含到多级决议过程中，既能够处理连续和离散变量。相反，很多其它优化方法，它能够产生一个全局最优处理方案。不过，假如该最优化问题包含到大量独立含有宽范围值参数（如切削参数优化情况下），动态计划使用是有限。因为变量和约束条件数目增加，最好增加趋势奉承概率较小，变现将是一个最好数学最好，所以计算工作量增大增色不少。几何编程是一个有用方法，该方法可用于处理非线性问题非线性约束，尤其是当以优化目标函数是一个小数和负指数多项式，而可能被纳入约束处理方案中技术。它是更强大比其它数学优化当这个问题被一个或两个约束所限制技术。不过，假如该程度难度增大，所配制问题可能是比原来更复杂问题。几何编程技术只能处理连续变量。优化问题处理方案，其中包含真实值变量，能够使用多个方法取得。然而，每种方法全部有其自己利润和障碍。有没有高效目标可用于非线性计划优化方法问题。 ，参与确定最好计算时间和成本参数通常取决于模型复杂或简单。有些型号能够产生正确处理方案，经过严格计算，这是不经济计算时间和成本方面。有时可能无法从这些模型处理方案最优。部分其它机型可能制订处理方案，从一个快速方法最好。所以一个严谨处理方案高精度和低精度之间妥协简单化处理方案应。遗传算法（气）强大搜索算法是基于力学自然选择和自然遗传学。她们结合“优胜劣汰”想法部分力学遗传学形成一个很有效搜索算法。遗传算法属于一类称为进化随机优化技术算法。在三大进化算法（遗传算法，进化计划，进化策略）是最广泛遗传算法使用。赤霉素是最常常见于多种系统优化，尤其是复杂问题如那些包含制造系统分析。德雷利，T.和菲利兹，HI 12解释了应用遗传算法确定最好不管是最低换刀或最小工具基础上加工操作次序行驶距离或安全。这些标准组合也可能会用到。她们还解释了怎样自动换刀装置或炮塔杂志最好位置上工具数控机床是经过使用GA。8。结论很多CAPP系统，迄今已开发并商业化。新系统采取很多优异技术和方法，如基于特征建模，面向对象编程，有效图形用户界面，技术数据库和利用优异计算方法，包含教授系统和人工智能。但实施CAPP系统在工业落后速度开发新系统和引入新思想领域。即使已经取得了巨大努力在开发CAPP系统，这些系统有效性不完全令人满意。CAPP在设计和生产整合为关键元素没有跟上CAD和CAM发展。这种情况过程中，计划中瓶颈制造过程中。尽管承诺多种开发CAPP利益系统，适应行业是极为缓慢。今天，当企业使用CAPP系统，大多是在隔离从产品设计，和生产计划和控制活动。通常在CAD环境下完成设计一部分。所以，有必需创建CAD和CAPP一个双向互动之间联络之间存在设计和工艺计划。它不再是足够，以确保有效流信息，包含设计，工艺计划提供数据和知识必需建立一个有效步骤计划。它也变得越来越关键反馈信息过程计划，以帮助设计师在早期阶段分配不一样设计特点，不仅从功效角度来看，但也相关可制造性，因为产品成本很大百分比承诺，一旦其功效，在设计阶段已选定材料，公差和表面质量参数。动态工艺计划研究和开发关键地域之一，将集成设计和制造，并降低总产品开发时间促进设计和工艺计划之间双向互动。