计算机辅助工艺设计(CAPP :Computer-aided process planning) 是指在人和计算机组成的系统中,根据约束条件和资源条件,将零件的设计信息转换为制造零件所需的一系列加工操作控制工程网版权所有,并人机交互或自动地生成零件的加工工艺规程. 也即是将产品设计信息与制造环境提供的所有可能的加工能力信息进行匹配与优化的过程. 迄今为止,CAPP的研究已经历了40 余年,取得了许多重大的研究成果,获得了一定的经济效益. 特别是将专家系统、神经网络和模糊逻辑等人工智能技术应用于CAPP之后,工艺知识获取、表达和运用的有效性和灵活性有了很大改观,CAPP系统的实用化和工程化水平得到了很大提高.尽管如此,CAPP 仍然有许多尚未解决的重要问题,其应用的实际效果与企业的工程需求还相差甚远,已经成为实现CAD/CAPP/CAM集成的瓶颈.

       正当CAPP 技术(包括人工智能技术) 的研究陷入困境而停滞不前时,国内外专家学者提出了人机智能系统的构想

,这为CAPP 系统的研究与发展开辟了一条充满光明前景的崭新途径. 早在1990 年,著名科学家钱学森就提出了“综合集成工程”(Metasynthetic engineering) 的思想,指出“我们要研究的是人与机器相结合的智能系统CONTROL ENGINEERING China版权所有,不能把人排除在外,是一个人机智能系统”. 1991 年,美国斯坦福大学的里南(Lenat) 和费根鲍姆( Feigenbaum) 提出“人机合作预测”(Man-machine synergy prediction) 是知识系统的“第二纪元”,并指出“系统将使智能计算机与智能人之间成为一种同事关系,人与计算机各自执行自己最擅长的任务www.cechina.cn,系统的智能就是为这种合作的产物”;1994 年,法国克洛德·贝纳尔—里昂第一大学的Francois Chevener 认为:问题求解常常不能自动进行,因为对于一些子问题,计算机找不到相应的解决策略或知识,只能靠人来解决www.cechina.cn,所以人必须能够干涉自动的问题求解过程. 1994～1995 年,路甬祥等又提出“人机一体化系统”(Humachine system) 的技术立论、科学体系和关键技术. 1999 年,在第49 届CIRP 年会上www.cechina.cn,瑞典的乔柏( Kjellberg) 所作的主题报告“面向人的生产系统的设计”得到了各国与会代表的认同,并认为21 世纪的制造系统应当从面向技术转向面向人.

       由此可见,CAPP 系统今后的发展方向应采取以人为中心、人机一体的技术路线,研究基于知识的人机智能化CAPP 系统的体系结构和关键技术,建立一种新型的面向人的CAPP 系统CONTROL ENGINEERING China版权所有, 从而真正提高CAPP 的应用水平.

    　CAPP 系统的发展历程

       计算机辅助工艺设计的研究在国际上始于20世纪60年代后期,其早期意图就是建立包括工艺卡片生成、工艺内容存储及工艺规程检索在内的计算机辅助系统. 它只是将计算机当作存储、整理、计算和提取信息的工具,以帮助减少工艺人员所做的事务性工作,从而节省工艺设计的时间. 这样的系统没有工艺决策能力和排序功能,因而不具有通用性. 而真正具有通用意义的CAPP系统是1969年以挪威开发的AUTOPROS系统为开端,其后很多的CAPP系统都受到这个系统的影响. 将计算机辅助工艺设计正式命名为CAPP 则是在计算机辅助工艺设计发展史上具有里程碑意义的美国计算机辅助制造国际组织CAM-I (Computer aided manufacturing-international )于1976 年所推出的CAM-I’S automated process planning 系统. 1985 年1 月CIRP 首次举行了CAPP 专题研讨会,11 月美国ASME 冬季年会的主题定为“计算机辅助/ 智能工艺过程设计”,1987 年6 月CIRP 又举行了CAPP 的专题学术研讨会,从而使CAPP 系统的研究进入了一个崭新的时代.

       我国在20世纪80年代初期开始了CAPP的理论研究和系统开发工作. 1982年,同济大学的TOJ