數(shù)字化設(shè)計(jì)制造

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數(shù)字化設(shè)計(jì)制造(CAD,CAE,CAM,CAPP)(總14頁(yè))PAGE數(shù)字化核心技術(shù)淺析張瓊宇4一、引言20世紀(jì)中葉以來(lái)，微電子、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、通訊、網(wǎng)絡(luò)、信息等科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，掀起了以信息技術(shù)為核心的新浪潮。與此同時(shí)，數(shù)字作為計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)，其概念近年來(lái)得到了廣泛的應(yīng)用．出現(xiàn)了諸如數(shù)字城市、數(shù)字化生存等以數(shù)字為前綴的新概念和新思想．這些為數(shù)字及數(shù)字技術(shù)的拓展和應(yīng)用開(kāi)辟了新的廣闊空間。數(shù)字化技術(shù)是以計(jì)算機(jī)軟硬件、周邊設(shè)備、協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的信息離散化表述、定量、感知、傳遞、存儲(chǔ)、處理、控制、聯(lián)網(wǎng)的集成技術(shù)“]，將數(shù)字化技術(shù)用于支持產(chǎn)品全生命周期的制造活動(dòng)和企業(yè)的全局優(yōu)化運(yùn)作就是數(shù)字制造技術(shù)。目前制造業(yè)面臨三大突出問(wèn)題的挑戰(zhàn)，即網(wǎng)絡(luò)化、知識(shí)化和服務(wù)化，以及由此而帶來(lái)的復(fù)雜化，進(jìn)而導(dǎo)致對(duì)制造系統(tǒng)中的組織結(jié)構(gòu)和功能的非線性、時(shí)變性、突發(fā)性和不平衡性難以用傳統(tǒng)的運(yùn)行模式和控制策略來(lái)駕馭。制造信息的表征．存儲(chǔ)、處理、傳遞和加工的探刻變化，使制造業(yè)由傳統(tǒng)的能量驅(qū)動(dòng)型逐步轉(zhuǎn)向?yàn)樾畔Ⅱ?qū)動(dòng)型“數(shù)字化已逐漸成為制造業(yè)中產(chǎn)品全生命周期不可缺少的驅(qū)動(dòng)因素，數(shù)字制造也就成為一種用以適應(yīng)日益復(fù)雜的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、日趨個(gè)性化、多樣化的消費(fèi)需求和日益形成的龐大制造網(wǎng)絡(luò)而提出的全新制造模式，井很自然地成為未來(lái)制造業(yè)發(fā)展的重要特征。二、數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造的內(nèi)涵與發(fā)展數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造主要包括用于企業(yè)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、制造（CAM）、工藝設(shè)計(jì)（CAPP）、工程分析（CAE）、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）等內(nèi)容。其數(shù)字化設(shè)計(jì)的內(nèi)涵是支持企業(yè)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)全過(guò)程、支持企業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)、支持產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)管理、支持企業(yè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程的控制與優(yōu)化等，歸納起來(lái)就是產(chǎn)品建模是基礎(chǔ)，優(yōu)化設(shè)計(jì)是主體，數(shù)控技術(shù)是工具，數(shù)據(jù)管理是核心。它們之間的關(guān)系見(jiàn)圖l所示。由于通過(guò)CAM及其與CAD等集成技術(shù)與工具的研究，在產(chǎn)品加工方面逐漸得到解決，具體是制造狀態(tài)與過(guò)程的數(shù)字化描述、非符號(hào)化制造知識(shí)的表述、制造信息的可靠獲取與傳遞、制造信息的定量化、質(zhì)量、分類與評(píng)價(jià)的確定以及生產(chǎn)過(guò)程的全面數(shù)字化控制等關(guān)鍵技術(shù)得到了解決，促使數(shù)字制造技術(shù)得以迅速發(fā)展，這些關(guān)鍵技術(shù)之間具體關(guān)系見(jiàn)圖2所示三、數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造的核心技術(shù)數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)集成了現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造過(guò)程中的多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，包括三維建模、裝配分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成、產(chǎn)品信息管理、虛擬設(shè)計(jì)與制造、多媒體和網(wǎng)絡(luò)通訊等，是一項(xiàng)多學(xué)科的綜合技術(shù)。其核心技術(shù)主要有：CAD,CAE,CAM,CAPP計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD技術(shù)（ComputerAidedDesign）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD作為信息化、數(shù)字化的源頭，它包含的內(nèi)容很多，如概念設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、有限元分析、計(jì)算機(jī)仿真、計(jì)算機(jī)輔助繪圖等，主要完成產(chǎn)品的總體設(shè)計(jì)、部件設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)，包括產(chǎn)品的三維造型和二維產(chǎn)品圖繪制。CAD的支撐技術(shù)是曲面造型、實(shí)體造型、參數(shù)化設(shè)計(jì)、特征技術(shù)和變量參數(shù)技術(shù)。發(fā)展歷程20世紀(jì)60年代至70年代是CAD技術(shù)的開(kāi)創(chuàng)時(shí)期，在當(dāng)時(shí)，計(jì)算機(jī)圖形顯示設(shè)各和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)理論為這項(xiàng)工作的最初研究奠定了良好的基礎(chǔ)。1962年美國(guó)麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室的IvanSutherlalld開(kāi)發(fā)了SKETCHPAD，并發(fā)表了題為“人機(jī)通信的圖形系統(tǒng)”的博士論文，從此確立了交互式計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究地位，CAD技術(shù)也正是伴隨著交互式計(jì)算機(jī)圖形學(xué)而得以發(fā)展。初期cAD技術(shù)的含義與功能僅僅是由計(jì)算機(jī)代替繁瑣的手工繪圖，且以二維繪圖為主，僅有的幾種三維CAD軟件也只有線框造型功能。在20世紀(jì)70年代至80年代，由于國(guó)際航天和汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，遇到大量的自由曲面造型問(wèn)題，因此自由曲面造型和實(shí)體造型技術(shù)獲得了快速的發(fā)展，美國(guó)的Coons和法國(guó)的Bezier先后提出了新的曲面算法。此時(shí)，研發(fā)了一批CAD／CAM軟件系統(tǒng)應(yīng)用于工業(yè)。1977年法國(guó)達(dá)索飛機(jī)公司開(kāi)發(fā)出具有代表性的三維曲面造型系統(tǒng)CATIA，為CAD帶米了一次新的技術(shù)革命。隨之為了解決CAE問(wèn)題，開(kāi)發(fā)出采用基本體素和布爾運(yùn)算來(lái)構(gòu)造三維模型的實(shí)體造型軟件。1979年誕生了世界第一個(gè)完全摹于實(shí)體造型技術(shù)的軟件I．DEAS。20世紀(jì)80至90年代，微機(jī)系統(tǒng)的普及，參數(shù)化技術(shù)和特征造型技術(shù)的發(fā)艘，使得CAD技術(shù)又產(chǎn)生了一次飛躍。如1982年美國(guó)Autodesk公司展示了全球第一個(gè)基于PC的CAD軟件．AutoCAD，．oj此同時(shí)，有很多人提出基于特征、全數(shù)據(jù)相關(guān)、尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)修改的參數(shù)化設(shè)計(jì)方案，1985年美同成立了PTC公司，研制了參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件．Pr0／Engineer，率先提出并實(shí)現(xiàn)了尺寸驅(qū)動(dòng)零件設(shè)計(jì)修改的設(shè)計(jì)思想。90年代中期，SolidWbrks公司發(fā)布了SolidWorks軟件；Latergl發(fā)布了SolidEdge軟件，成為微機(jī)系統(tǒng)的參數(shù)化特征造型的后起之秀。90年代至今，計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的急劇變化，尤其是計(jì)算能力的大幅度提高，對(duì)CAD技術(shù)產(chǎn)生了巨大的影響，慕于特征和基于歷史的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的快速推出；相關(guān)聯(lián)的并行設(shè)計(jì)軟件得到空前發(fā)展。提供對(duì)復(fù)雜產(chǎn)品全生命周期的解決方案，包括制造企業(yè)所用的三維CAD、CAM、PDM、CAE和數(shù)字化制造等模塊。圖在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)展情況(1)從二維繪圖到三維設(shè)計(jì)早期的CAD只支持二維繪圖，進(jìn)入90年代以來(lái)，三維繪圖得以快速發(fā)展，并且在工程設(shè)計(jì)中得到了很好的應(yīng)用。應(yīng)該看到，二維繪圖是基礎(chǔ)，而利用三維CAD系統(tǒng)進(jìn)行直接設(shè)計(jì)乃是當(dāng)前和今后設(shè)計(jì)的新理念和發(fā)展方向。如在現(xiàn)有的軟件支持下，直接以三維概念開(kāi)始設(shè)計(jì)，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程可以完全在三維模型上討論，它包括從接受產(chǎn)品的功能定義開(kāi)始到完成產(chǎn)品的材料信息、結(jié)構(gòu)形狀和技術(shù)要求等。(2)造型功能增強(qiáng)①在產(chǎn)品造型技術(shù)方面，綦于特征造型技術(shù)、幕于歷史的造型和參數(shù)化造型技術(shù)已在當(dāng)今的CAD系統(tǒng)中得到了普遍的應(yīng)用，但對(duì)于復(fù)雜的曲面設(shè)計(jì)的有效性仍存在許多問(wèn)題川。②當(dāng)前的大部分CAD系統(tǒng)主要以詳細(xì)設(shè)計(jì)為主，還不能支持概念設(shè)計(jì)和早期設(shè)計(jì)。這就要求未來(lái)的CAD系統(tǒng)應(yīng)該向傘設(shè)計(jì)過(guò)程擴(kuò)展，全面支持概念設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)。③對(duì)于CAD系統(tǒng)水說(shuō)，有效地實(shí)現(xiàn)大型復(fù)雜產(chǎn)品CAD模型的快速繪制和裝配一直是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題?，F(xiàn)有的辦法是采用模型的輕量級(jí)加載或采用了裝配體的壓縮。④除了機(jī)械CAD之外，幾何造型技術(shù)還可以擴(kuò)展到更多的新的應(yīng)用領(lǐng)域，如生物醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)工程、地理信息、人體造型與服裝設(shè)計(jì)等。（3）CAD產(chǎn)品數(shù)據(jù)的交換與共享近年來(lái)，一種高層的異地、分布式、具有協(xié)作性的產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)方式正在興起，并得到快速發(fā)展產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換與共享則是這一方式順利進(jìn)行的重要保證。因此，研究人員已經(jīng)在此方面做了很多努力，來(lái)探索更有效的數(shù)據(jù)交換方法，目前已有幾種解決方案，但都各有優(yōu)缺點(diǎn)，尚需繼續(xù)研究。(4)網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計(jì)是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)，互聯(lián)網(wǎng)為CAD提供了一個(gè)縱橫的設(shè)計(jì)人員實(shí)時(shí)、異地交流的新的設(shè)計(jì)方向。目前，各著名的CAD公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)了基于網(wǎng)絡(luò)的CAD產(chǎn)品模塊。例如：UG的圖文瀏覽器Visview、網(wǎng)上數(shù)據(jù)管理ISNetwork：CATIA的CATWEB。但就此項(xiàng)技術(shù)來(lái)說(shuō)，在國(guó)內(nèi)外均處于起步階段，許多技問(wèn)題有待于迸一步研究解決。CAD設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)（1）零件設(shè)計(jì)更加方便使用三維CAD系統(tǒng)，可以裝配環(huán)境中設(shè)計(jì)新零件，也可以利用相鄰零件的位置及形狀來(lái)設(shè)計(jì)新零件，既方便又快捷，避免了單獨(dú)設(shè)計(jì)零件導(dǎo)致裝配的失敗。資源查找器中的零件回放還可以把零件造型的過(guò)程通過(guò)動(dòng)畫演示出來(lái)，使人一目了然（2）裝配零件更加直觀在裝配過(guò)程中，資源查找器中的裝配路徑查找器記錄了零件之間的裝配關(guān)系，若裝配不正確即予以顯示，另外，零件還可以隱藏，在隱藏了外部零件的時(shí)候，可清楚地看到內(nèi)部的裝配結(jié)構(gòu)。整個(gè)機(jī)器裝配模型后完成還能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)演示，對(duì)于有一定運(yùn)動(dòng)行程要求的，可檢驗(yàn)行程是否達(dá)到要求，及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行更改，避免了產(chǎn)品生產(chǎn)后才發(fā)現(xiàn)需要修改甚至報(bào)廢。（3）縮短了機(jī)械設(shè)計(jì)周期采用三維CAD技術(shù)，機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)間縮短了近1／3，大幅度地提高了設(shè)計(jì)和生產(chǎn)效率。在用三維CAD系統(tǒng)進(jìn)行新機(jī)械的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，只需對(duì)其中部分零件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和制造，而大部分零部件的設(shè)計(jì)都將繼承以往的信息，使機(jī)械設(shè)計(jì)的效率提高了3—5倍。同時(shí)，三維CAD系統(tǒng)具有高度變形設(shè)計(jì)能力，能夠通過(guò)快速重構(gòu)，得到一種全新的機(jī)械產(chǎn)品。2．4提高機(jī)械產(chǎn)品的技術(shù)含量和質(zhì)量由于機(jī)械產(chǎn)品與信息技術(shù)相融合，同時(shí)采用CADCIMS組織生產(chǎn)，機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)有了新發(fā)展。三維CAD技術(shù)采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，如優(yōu)化、有限元受力分析、產(chǎn)品的虛擬設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)方針和優(yōu)化設(shè)計(jì)等，保證了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量。同時(shí)，大型企業(yè)數(shù)控加工手段完善，再采用CAD／CAPP／CAM進(jìn)行機(jī)械零件加工，一致性很好，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。計(jì)算機(jī)輔助工程CAE技術(shù)（ComputerAidedEngineering）CAE主要指用計(jì)算機(jī)對(duì)工程和產(chǎn)品進(jìn)行性能與安全可靠性分析，對(duì)其未來(lái)的工作狀態(tài)和運(yùn)行行為進(jìn)行模擬，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷，并證實(shí)未來(lái)工程、產(chǎn)品功能和性能的可用性和可靠性。CAE的發(fā)展歷程CAE軟件是迅速發(fā)展中的計(jì)算力學(xué)、計(jì)算數(shù)學(xué)、相關(guān)的工程科學(xué)、工程管理學(xué)與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)相結(jié)合而形成的一種綜合性、知識(shí)密集型的信息產(chǎn)品。CAE的理論基礎(chǔ)起源20世紀(jì):40年代，數(shù)學(xué)家Courant第一次嘗試用定義在三角形區(qū)域上的分片連續(xù)函數(shù)的最小位能原理來(lái)求解扭轉(zhuǎn)問(wèn)題以來(lái)，一些應(yīng)用數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家和工程師也由于種種原因涉足有限元的概念，直到1960年以后，隨著電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用和發(fā)展，有限元技術(shù)依靠數(shù)值計(jì)算方法，迅速展起來(lái)。而實(shí)用的CAE軟件誕生于上世紀(jì)70年代初期，70-80年代是CAE技術(shù)蓬勃發(fā)展的時(shí)期，其功能和算法也得到了進(jìn)一步擴(kuò)充和完善，到上世紀(jì)民80年代中期，逐步形成了商品化的通用和專用CAE軟件，到80年代后期國(guó)際上已經(jīng)有了功能相對(duì)比較完善的NASTRAN,ANSYS,ABAQUS,DYN-3D,ASKA,MODULEF,FASTRAN等十多種名的CAE軟件，而國(guó)內(nèi)也擁有了JIFEX,FEM,FEPS等CAE軟件。上世紀(jì)90年代是CAE技術(shù)的成熟壯大時(shí)期。而最近15年CAE的發(fā)展，不僅是擴(kuò)充了軟件的功能、性能，更重要的是擴(kuò)充了用戶界面，前后處理能力，對(duì)數(shù)據(jù)管理和圖形部分，進(jìn)行了重大的改造，新增的軟件成分大都采用了面向?qū)ο蟮能浖夹g(shù)和C++語(yǔ)言。CAE系統(tǒng)的主要功能CAE系統(tǒng)是包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工程分析、數(shù)據(jù)管理、試驗(yàn)、仿真和制造在內(nèi)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的綜合系統(tǒng)。通常，為了在計(jì)算機(jī)中分析和模擬一個(gè)產(chǎn)品，首先必須建立產(chǎn)品模型，有了產(chǎn)品模型以后，我們可以運(yùn)用CAE的分析方法（有限元法或模態(tài)分析法），來(lái)分析產(chǎn)品在工作環(huán)境中的受力變形、振動(dòng)及運(yùn)動(dòng)的情況，以便評(píng)定產(chǎn)品是否滿足設(shè)計(jì)要求。CAE系統(tǒng)可以采用參數(shù)優(yōu)化方法進(jìn)行方案優(yōu)選，使方案設(shè)計(jì)考慮的因素更為精細(xì)、全面和合理。CAE系統(tǒng)也可以對(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，并可畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)畫，以便檢查機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡，校核運(yùn)動(dòng)件的干涉情況，還可計(jì)算出各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)速度、速度和受力的大小。CAE系統(tǒng)還可以對(duì)金屬切削加工、鑄造、焊接、成型、試驗(yàn)、裝配和物料流動(dòng)等各種工藝過(guò)程進(jìn)行仿真，除了對(duì)產(chǎn)品加工質(zhì)量進(jìn)行預(yù)測(cè)之外還可以深入研究這些工藝過(guò)程的機(jī)理和規(guī)律。CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍很廣，發(fā)展也相當(dāng)快，總之，當(dāng)前CAE技術(shù)的功能主要體現(xiàn)在產(chǎn)品的建模、工程分析、模擬仿真和優(yōu)化設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面。CAE技術(shù)在汽車產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用CAE的應(yīng)用，極大地促進(jìn)了汽車技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展。如果說(shuō)CAD是在幫助工程師創(chuàng)造更豐富、更優(yōu)美、更實(shí)用的幾何實(shí)體設(shè)計(jì)，那么CAE則是在保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)的質(zhì)量、壽命、性能、成本等方面發(fā)揮著重要作用。CAE技術(shù)在汽車產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中效果突出，其分析方法的準(zhǔn)確性和精確性已得到普遍認(rèn)可，幾年前“要求對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證”的說(shuō)法現(xiàn)在已經(jīng)很少見(jiàn)，因?yàn)閹缀跛械闹袊?guó)汽車企業(yè)都采用了CAE技術(shù)。在汽車產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中，如果我們只依靠總設(shè)計(jì)師的“經(jīng)驗(yàn)”和樣車，那么確定諸如行駛性、操縱穩(wěn)定性、振動(dòng)、噪聲和舒適性等這些整車參數(shù)必然不是科學(xué)先進(jìn)和客觀可靠的，而如果等到產(chǎn)品設(shè)計(jì)完成后，才發(fā)現(xiàn)這些性能達(dá)不到要求，則需要投入大量的人力和物力，而且會(huì)延誤開(kāi)發(fā)周期，坐失市場(chǎng)商機(jī)。而如果我們運(yùn)用CAE仿真技術(shù)，對(duì)“原型車”和開(kāi)發(fā)車系統(tǒng)進(jìn)行仿真，可以在概念設(shè)計(jì)階段就精確地預(yù)測(cè)和控制零部件乃至整車的性能和結(jié)構(gòu)可靠性，從而在開(kāi)發(fā)初期就能使未來(lái)產(chǎn)品性能和結(jié)構(gòu)指標(biāo)得到保證。其中VPG(VirtualProvingGround)虛擬試驗(yàn)場(chǎng)軟件，是專門針對(duì)整車分析而開(kāi)發(fā)的CAE仿真環(huán)境，可以進(jìn)行整車的防撞性、安全性和耐久性分析設(shè)置，以及可以仿真測(cè)試整車系統(tǒng)在道路條件下的疲勞壽命，并對(duì)仿真碰撞中的汽車駕乘人員保護(hù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。很顯然，CAE技術(shù)的采用可以節(jié)約大量成本和時(shí)間，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義是特別重大的。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明應(yīng)用-./技術(shù)后，開(kāi)發(fā)期的費(fèi)用占開(kāi)發(fā)成本的比例，從80%-90%下降到8%-12%。例如福特汽車2000年計(jì)算機(jī)應(yīng)用項(xiàng)目的成果是：新車型開(kāi)發(fā)周期從36月降低12-18個(gè)月；開(kāi)發(fā)后期設(shè)計(jì)修改率減少50%；原型車制造和試驗(yàn)成本減少50%；投資收益提高50%。可以說(shuō)在汽車發(fā)展歷史上，沒(méi)有什么技術(shù)能與CAE技術(shù)相比，產(chǎn)生如此巨大的回報(bào)。圖CAE在汽車開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，無(wú)論在性能、功能軟、硬件技術(shù)等方面CAE技術(shù)也得到極大的發(fā)展，并呈現(xiàn)出如下發(fā)展趨勢(shì)。(1)CAE軟件進(jìn)一步向?qū)I(yè)用方向發(fā)展。更多的CAE用戶開(kāi)始在通用軟件平臺(tái)上開(kāi)發(fā)專業(yè)化應(yīng)用軟件，建立了企業(yè)級(jí)的CAE分析技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化軟件，簡(jiǎn)化分析方法，提高-./應(yīng)用效益，以此來(lái)建立和提升企業(yè)開(kāi)發(fā)和研制的能力。(2)CAE功能進(jìn)一步擴(kuò)充。將實(shí)現(xiàn)多結(jié)構(gòu)耦合分析，多物理場(chǎng)耦合分析，多尺度耦合分析，以及結(jié)構(gòu)，構(gòu)件及其材料的一體化設(shè)計(jì)計(jì)算與模擬仿真等功能。(3)基于互聯(lián)網(wǎng)的集成化與支持協(xié)同工作的CAE系統(tǒng)的出現(xiàn)，將實(shí)現(xiàn)基于Internet的CAD/CAE/CAM/CAPP/PDM/ERP的集成化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。(4)新一代的CAE系統(tǒng)將能夠解算上千萬(wàn)階方程組，CAE軟件的三維實(shí)體建模，復(fù)雜的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)物理場(chǎng)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將會(huì)有很大發(fā)展，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)復(fù)雜工程、產(chǎn)品的實(shí)時(shí)和真三維仿真。(5)基于Internet/Gridcomputing的面向?qū)ο蟮墓こ虜?shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)及工程數(shù)據(jù)庫(kù)將會(huì)出現(xiàn)在新一代的CAE軟件中。(6)用戶界面將實(shí)現(xiàn)多媒體、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的統(tǒng)一。隨著計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)正在迅猛發(fā)展，多媒體技術(shù)一定會(huì)使來(lái)CAE軟件的用戶界面具有更強(qiáng)的直觀、直感和直覺(jué)性，給用戶帶來(lái)耳目一新的感覺(jué)。計(jì)算機(jī)輔助制造CAM技術(shù)（ComputerAidedManufacturing）計(jì)算機(jī)輔助制造CAM是指利用計(jì)算機(jī)輔助完成從生產(chǎn)準(zhǔn)備到產(chǎn)品制造整個(gè)過(guò)程的活動(dòng)，完成復(fù)雜零件的數(shù)控加工包括工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)、NC自動(dòng)編程、生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃、生產(chǎn)控制、質(zhì)量控制等。CAM的支撐技術(shù)是數(shù)控編程、刀具軌跡生成、數(shù)控加工仿真技術(shù)。CAM的發(fā)展過(guò)程CAM技術(shù)發(fā)展至今，無(wú)論在軟、硬件平臺(tái)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能特點(diǎn)上都發(fā)生了變化。當(dāng)今流行的CAM系統(tǒng)在功能上也存在著巨大的差異。就其具有決定意義的基本處理方式與目標(biāo)對(duì)象上看，主要有兩個(gè)主要發(fā)展階段，或者說(shuō)是兩代產(chǎn)品。（1）第一代CAM：APT。20世紀(jì)60年代在專業(yè)系統(tǒng)上開(kāi)發(fā)的編程機(jī)及部分編程軟件如FANUC、Siemens編程機(jī)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為專機(jī)形式，基本處理方式是人工或輔助式直接計(jì)算數(shù)控刀路，編程目標(biāo)與對(duì)象也都直接是數(shù)控刀路。特點(diǎn)是功能差，操作困難，專機(jī)專用。（2）第二代CAM：曲面CAM系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般是CAD/CAM混合系統(tǒng)，較好地利用了CAD模型，以幾何信息作為最終的結(jié)果，自動(dòng)生成加工刀路，自動(dòng)化、智能化程度得到了大幅度提高，具有代表性的是美國(guó)的UG、加拿大的Cimatron、美國(guó)的MarsterCAM、法國(guó)的CATIA、北京北航的CAXA等。其基本特點(diǎn)是面向局部曲面的加工方式，表現(xiàn)為編程的難易程度與零件的復(fù)雜程度直接相關(guān)，而與產(chǎn)品的工藝特征、工藝復(fù)雜程度等沒(méi)有直接相關(guān)關(guān)系。雖然第二代CAM系統(tǒng)以CAD模型為編程的目標(biāo)對(duì)象，自動(dòng)生成刀路軌跡，使系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化水平得到了大幅度提高，系統(tǒng)的操作也更符合工程化概念。但是，也正基于第二代CAM系統(tǒng)以CAD模型的局部幾何特征為目標(biāo)對(duì)象的基本處理形式，使CAM系統(tǒng)的智能化、自動(dòng)化水平要更進(jìn)一步發(fā)展受到了限制。只有突破當(dāng)今的固有模式，發(fā)展新一代的CAM系統(tǒng)：即面向模型、面向工藝特征的CAM系統(tǒng)，才能夠?qū)AM的自動(dòng)化、智能化水平提高到一個(gè)新的高度。CAM的發(fā)展現(xiàn)狀CAM作為應(yīng)用性、實(shí)踐性極強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)，直接面向數(shù)控生產(chǎn)實(shí)際。生產(chǎn)實(shí)際的需求是所有技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新的原動(dòng)力。分析總結(jié)當(dāng)今CAM的應(yīng)用現(xiàn)狀及與生產(chǎn)實(shí)際要求間的差距、CAM應(yīng)用在生產(chǎn)組織與管理上的問(wèn)題、新工藝新技術(shù)對(duì)CAM的特殊需要等，有助于更好地了解今后CAM的發(fā)展趨勢(shì)。因?yàn)閷?shí)際應(yīng)用的實(shí)踐性強(qiáng)，專業(yè)化分工明確，就總體而言，CAM的專業(yè)化水平高于CAD。縱觀當(dāng)今占主導(dǎo)地位的CAM系統(tǒng)，無(wú)論其界面好壞、功能強(qiáng)弱，都存在著共同的缺陷：CAD/CAM混合化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系。CAD功能與CAM功能交叉使用，不是面向整體模型的編程形式，工藝特征需由人工提取，或需進(jìn)一步CAD處理產(chǎn)生。該結(jié)構(gòu)體系的形成是歷史的產(chǎn)物。多年前，集成系統(tǒng)特別是網(wǎng)絡(luò)化集成的觀念還沒(méi)有成為系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的主體思想，模型的建立與編程在同一地點(diǎn)由同一個(gè)操作者完成。由此會(huì)造成如下的問(wèn)題：(1)不適應(yīng)當(dāng)今集成化的要求?，F(xiàn)代生產(chǎn)企業(yè)要求網(wǎng)絡(luò)集成系統(tǒng)的模塊分布、功能側(cè)重必須與企業(yè)的組織形式、生產(chǎn)布局相匹配。系統(tǒng)混合化不等于集成化，更不利于網(wǎng)絡(luò)集成化的實(shí)現(xiàn)。(2)不適合現(xiàn)代企業(yè)專業(yè)化分工的要求?；旌匣到y(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與加工在管理上的分工，增加了生產(chǎn)管理與分工的難度，也極大地阻礙了智能化、自動(dòng)化水平的提高。另外，混合化系統(tǒng)要求操作者在CAD與CAM兩個(gè)方面都要有深厚的背景與經(jīng)驗(yàn)，才能很好地完成工作，增加了學(xué)習(xí)掌握與使用系統(tǒng)的難度。一般需1～3年的實(shí)踐才能成為稱職的CAM操作人員，對(duì)企業(yè)人才的管理造成了極大的負(fù)面影響。(3)沒(méi)有給CAPP的發(fā)展留下空間與可能。眾所周知，CAPP是CAD/CAM一體化集成的橋梁，CAD/CAPP/CAM混合化體系決定了永遠(yuǎn)不可能實(shí)現(xiàn)CAM的智能化與自動(dòng)化。因?yàn)樯a(chǎn)工藝的標(biāo)準(zhǔn)化程度低，受到生產(chǎn)設(shè)備、刀具、管理等因素的影響，至今也還沒(méi)有一個(gè)成熟的、以創(chuàng)成法或派生法為推理機(jī)制的商品化的CAPP系統(tǒng)。但隨著企業(yè)CAD、CAM等技術(shù)的成功應(yīng)用，工藝庫(kù)、知識(shí)庫(kù)的完善，將來(lái)CAPP也會(huì)有相應(yīng)的發(fā)展。逐步實(shí)現(xiàn)CAD-CAPP-CAM按科學(xué)意義上的一體化集成。而混合化的系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上為今后的發(fā)展留下了不可彌補(bǔ)的隱患。國(guó)內(nèi)流行的軟件(1)PICAD：PICAD系統(tǒng)及系列軟件是中科院凱思軟件集團(tuán)及北京凱思博宏應(yīng)用工程公司開(kāi)發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CAD軟件。該軟件具有智能化、參數(shù)化和較強(qiáng)的開(kāi)放性，對(duì)特征點(diǎn)和特征坐標(biāo)可自動(dòng)捕捉及動(dòng)態(tài)導(dǎo)航系統(tǒng)提供交互環(huán)境下的開(kāi)放的二次開(kāi)發(fā)工具，用戶可以增加功能或開(kāi)發(fā)專業(yè)應(yīng)用軟件。(2)CAXA：CAXA電子圖板是高效、方便、智能化的通用中文設(shè)計(jì)繪圖軟件，輔助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行零件圖、裝配圖、工藝圖表、平面包裝的設(shè)計(jì)，適合二維繪圖的場(chǎng)合，可使設(shè)計(jì)人員甩掉圖板，滿足相關(guān)行業(yè)的設(shè)計(jì)要求。CAXA—ME是一套數(shù)控編程和三維加工軟件，具有強(qiáng)大的造型功能，可以快速建立復(fù)雜的三維模型，它為數(shù)控加工行業(yè)提供了從造型、設(shè)計(jì)到加工代碼生成、加工仿真、代碼校驗(yàn)等一體化的解決方案。其中的注塑模設(shè)計(jì)(CAxAIMD)是一套中文注塑模專業(yè)CAD軟件，可使設(shè)計(jì)人員不必翻找設(shè)計(jì)手冊(cè)即可輕松設(shè)計(jì)模具。(3)金銀花系統(tǒng)(Lonicera)、高華CAD、GS—CAD98、開(kāi)目CAD等軟件，其中的金銀花系統(tǒng)的目標(biāo)是向國(guó)外三維CAD軟件發(fā)出強(qiáng)有力的挑戰(zhàn)?？偲饋?lái)說(shuō)，以上各種軟件各有優(yōu)點(diǎn)和不足之處。計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)CAPP技術(shù)（ComputerAidedProcessPlanning）CAPP是通過(guò)向計(jì)算機(jī)輸入被加工零件的幾何信息（圖形）和工藝信息（材料、熱處理、批量等），由計(jì)算機(jī)自動(dòng)輸出零件的工藝路線和工序內(nèi)容等工藝文件的過(guò)程。CAPP從根本上改變了依賴于個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，人工編制工藝規(guī)程的落后面貌，促進(jìn)了工藝過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化和最優(yōu)化，提高了工藝設(shè)計(jì)質(zhì)量。它使工藝人員從繁瑣重復(fù)的計(jì)算編寫工作中解放出來(lái)，極大地提高了工作效率。CAPP的支撐技術(shù)是信息建模技術(shù)、工藝設(shè)計(jì)自動(dòng)化和產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)。CAPP技術(shù)研究現(xiàn)狀分析從20世紀(jì)80年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外在CAPP技術(shù)的研究與系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)上已投入大量的資金與力量，在智能化決策及與其它應(yīng)用系統(tǒng)的集成化方面提出了許多技術(shù)方案，并已開(kāi)發(fā)出為數(shù)眾多的CAPP系統(tǒng)。主要技術(shù)研究成果集中在零件信息描述、工程知識(shí)處理、工藝決策專家系統(tǒng)、CAD／CAPP／CAM集成等方面。在所開(kāi)發(fā)的CAPP系統(tǒng)中，有些系統(tǒng)已得到實(shí)際應(yīng)用，少數(shù)已商品化。但總的來(lái)看，在商品化軟件出現(xiàn)以前，CAPP的研究開(kāi)發(fā)方向存在與實(shí)際應(yīng)用嚴(yán)重脫節(jié)的偏差。主要是應(yīng)用范圍劃得過(guò)窄、決策技術(shù)目標(biāo)定得過(guò)高、工藝信息及文件管理沒(méi)有考慮、軟件的工程化／商品化重視不夠，導(dǎo)致大多數(shù)軟件實(shí)用水平很差，或者很難擴(kuò)大應(yīng)用范圍，同CAD、CAM、MIS、PDM等相關(guān)計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)相比，在應(yīng)用范圍和水平上差距相當(dāng)大。從1995年前后，CAPP的實(shí)用化問(wèn)題引起研究者和企業(yè)技術(shù)工作者的重視，以實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)化為目標(biāo)或強(qiáng)調(diào)CAPP應(yīng)用中計(jì)算機(jī)的輔助作用的實(shí)用化CAPP系統(tǒng)成為新的主題。許多企業(yè)應(yīng)用了基于Office或CAD等通用軟件開(kāi)發(fā)工藝卡片填寫系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中，很多只是基于簡(jiǎn)單模板的計(jì)算機(jī)出卡片，僅取得了一定的應(yīng)用效果，但也有不少是企業(yè)在工藝標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的基礎(chǔ)上花費(fèi)大量人力、物力所開(kāi)發(fā)出來(lái)的，且取得的很好的應(yīng)用效果。許多企業(yè)應(yīng)用了基于Office或CAD等通用軟件開(kāi)發(fā)工藝卡片填寫系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中，很多只是基于簡(jiǎn)單模板的計(jì)算機(jī)出卡片，僅取得了一定的應(yīng)用效果，但也有不少是企業(yè)在工藝標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的基礎(chǔ)上花費(fèi)大量人力、物力所開(kāi)發(fā)出來(lái)的，且取得的很好的應(yīng)用效果。1997年以來(lái)，國(guó)內(nèi)推出了幾個(gè)商品化CAPP系統(tǒng)，其中許多是基于AutoCAD和其它一些圖形系統(tǒng)的工藝卡片填寫工具系統(tǒng)。這類系統(tǒng)片面強(qiáng)調(diào)工設(shè)計(jì)的“所見(jiàn)即所得”，完全以文檔為核心，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(zhǔn)確性、一致性和進(jìn)行工藝信息集成的致命問(wèn)題。這類系統(tǒng)基本為文件形式進(jìn)行管理，有些雖然宣稱以數(shù)據(jù)庫(kù)管理，事實(shí)上是基于文件封裝概念的管理，產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、一致性和工藝信息集成等問(wèn)題仍無(wú)法解決。也有一些CAPP系統(tǒng)從信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)角度，分析產(chǎn)品工藝文件中所涉及的數(shù)據(jù)／信息，建立結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)模型，并以模型驅(qū)動(dòng)進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)了模型驅(qū)動(dòng)下的“所見(jiàn)即所得”工藝設(shè)計(jì)界面，為工藝信息的可靠、有效集成和CAPP的深入應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。這類的CAPP系統(tǒng)采用結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，工藝管理易于實(shí)現(xiàn)，能夠保證產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、一致性和進(jìn)行工藝信息集成，實(shí)現(xiàn)了工藝設(shè)計(jì)與工藝管理一體化、工藝信息的數(shù)字化和集成化，體現(xiàn)了企業(yè)信息化技術(shù)及現(xiàn)代先進(jìn)制思想，是當(dāng)前CAPP發(fā)展和應(yīng)用的主流。企業(yè)對(duì)CAPP的應(yīng)用越來(lái)越重視，目前很多企業(yè)都在不同程度上應(yīng)用了CAPP技術(shù)，對(duì)CAPP提出了更多需求，將大大推動(dòng)CAPP技術(shù)研究及工程化發(fā)展。CAPP技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)（1）企業(yè)對(duì)CAPP技術(shù)的需求企業(yè)對(duì)CAPP的技術(shù)需求可以分為以下幾個(gè)方面：標(biāo)準(zhǔn)化需求工藝標(biāo)準(zhǔn)化是CAPP深入應(yīng)用的重要保證。工藝標(biāo)準(zhǔn)化利于提高企業(yè)工藝工作的科學(xué)化、規(guī)范化水平，有利于推廣先進(jìn)的工藝技術(shù)和實(shí)現(xiàn)多品種單件小批量生產(chǎn)的專業(yè)化、自動(dòng)化，從而縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，提高質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本。工藝標(biāo)準(zhǔn)化的基本內(nèi)容包括各類工藝術(shù)語(yǔ)、工藝數(shù)據(jù)、典型工藝等不同層次進(jìn)行規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、典型化研究等。工藝標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)企業(yè)實(shí)現(xiàn)制造信息化十分關(guān)鍵，是企業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)化的重要組成部分。企業(yè)希望通過(guò)CAPP技術(shù)的應(yīng)用，總結(jié)歸納企業(yè)工藝規(guī)范，不斷積累典型工藝、工藝知識(shí)、工藝參數(shù)和經(jīng)驗(yàn)，不斷優(yōu)化和提高企業(yè)工藝技術(shù)水平?！すに嚹Ｊ阶兏镄枨蟋F(xiàn)有工藝工作是基于手工傳統(tǒng)工作方式形成的工藝設(shè)計(jì)和管理的組織結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)流程和工作模式，面臨企業(yè)制造信息化和PDM、ERP及OA的集工程的需要，工藝模式也應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的變革，適應(yīng)企業(yè)信息化工程需要，提高工藝工作效率和質(zhì)量。工藝模式的研究包括工藝組織結(jié)構(gòu)和功能、審批流程、工藝信息結(jié)構(gòu)、工藝業(yè)務(wù)流程和信息流程等。功能需求企業(yè)中工藝工作一般分為兩個(gè)部分：總體工藝管理和專業(yè)化工藝規(guī)劃。企業(yè)需要CAPP系統(tǒng)能夠全面覆蓋這兩個(gè)方面的工作，包括產(chǎn)品BOM管理、產(chǎn)品工藝性審查、工藝總方案設(shè)計(jì)、材料定額、工藝分工計(jì)劃、工藝編制、工藝設(shè)計(jì)過(guò)程管理、工藝更改控制管理、工藝信息管理、各種各樣工藝技術(shù)文件管理等，同時(shí)滿足產(chǎn)品研發(fā)不同階段工藝設(shè)計(jì)和管理需求。（2）面向企業(yè)信息化工程的集成需求工藝信息是企業(yè)信息集成一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)、企業(yè)過(guò)程集成的重要組成部分。企業(yè)信息化工程對(duì)CAPP系統(tǒng)的應(yīng)用提出了很高的要求：以信息集成、功能集成、過(guò)程集成為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)與PDM／ERP／CAD／CAM／MIS等系統(tǒng)的集成，系統(tǒng)具有較好的開(kāi)放性等。系統(tǒng)實(shí)施采用工程化方法，按照“效益驅(qū)動(dòng)原則”、“標(biāo)準(zhǔn)化原則”、“集成原則”、“改革原則”、“面向用戶原則”等，提高工藝領(lǐng)域及企業(yè)管理的工作效率和質(zhì)量。CAPP技術(shù)的發(fā)展必須符合企業(yè)及企業(yè)信息化工程的需要，當(dāng)前CAPP系統(tǒng)及商品化軟件在企業(yè)中得到了較好的推廣和應(yīng)用，但還很大程度上不能夠滿足企業(yè)當(dāng)前及未來(lái)發(fā)展的要求。CAPP體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)反映了系統(tǒng)的研發(fā)理念和主導(dǎo)思想。隨著CAPP本身和企業(yè)信息化技術(shù)的斷深入發(fā)展、信息技術(shù)的不斷提升，CAPP的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)體現(xiàn)以下幾個(gè)特點(diǎn)：·Client／Server(C／S)模式與Browser／Server(B／S)模式相結(jié)合隨著企業(yè)信息化工程的不斷深入，企業(yè)對(duì)工藝管理越來(lái)越重視，更多地需要企業(yè)全局的工藝信息查詢管理、網(wǎng)絡(luò)化的工藝工作協(xié)同和過(guò)程控制、工藝資源的優(yōu)化配置和利用等。目前，大多CAPP系統(tǒng)采用單機(jī)模式或C／S模式，不能實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)的數(shù)據(jù)共享、信息集成和過(guò)程集成，現(xiàn)代CAPP必須解決這方面問(wèn)題，采用B／S系統(tǒng)模式實(shí)現(xiàn)工藝信息、過(guò)程的管理與控制。另一方面，計(jì)算機(jī)技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)化工作、Web方面得到進(jìn)一步發(fā)展，包括J2EE／EJB、ASP、．NET等方面，為現(xiàn)代CAPP采用B／S結(jié)構(gòu)提供了條件。但對(duì)于工藝設(shè)計(jì)、工序圖編輯等工作采用C／S結(jié)構(gòu)更加合適，因此現(xiàn)代CAPP系統(tǒng)應(yīng)是C／S模式與B／S模式有機(jī)結(jié)合，各取所長(zhǎng)。廣泛采用組件技術(shù)、面向?qū)ο蠹夹g(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)和知識(shí)庫(kù)技術(shù)的層次化結(jié)構(gòu)企業(yè)工藝工作情況各種各樣、應(yīng)用環(huán)境千差萬(wàn)別、工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)各不相同，要求CAPP系統(tǒng)能夠適應(yīng)這種變化，快速定制形成企業(yè)實(shí)用化CAPP系統(tǒng)，現(xiàn)代CAPP應(yīng)廣泛采用組件技術(shù)、對(duì)象處理技術(shù)及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)層／對(duì)象層、對(duì)象操作層、事務(wù)處理層、功能層的嚴(yán)格分離，并且還實(shí)現(xiàn)應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、文件服務(wù)器的獨(dú)立，實(shí)現(xiàn)CAPP系統(tǒng)的組件化，保證系統(tǒng)的開(kāi)放性和可擴(kuò)充性。（3）基于三維CAD或／和PDM系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)信息、功能及過(guò)程的集成信息集成是CAPP永久關(guān)注的焦點(diǎn)，基于二維CAD開(kāi)發(fā)、信息模型驅(qū)動(dòng)的CAPP系統(tǒng)難以完全滿足CAD／CAPP，CAM集成的需要，如三維產(chǎn)品模型不能用于工序圖編輯，二維工序圖信息不能為CAM進(jìn)行數(shù)控編程使用；另外，三維的裝配參裝件圖也提高了裝配工藝的質(zhì)量和實(shí)用性。因此，基于三維CAD開(kāi)發(fā)和應(yīng)用CAPP是現(xiàn)代CAPP技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。PDM系統(tǒng)是企業(yè)信息化工程的集成框架，這一認(rèn)識(shí)得到了普遍的認(rèn)同和實(shí)踐。PDM在電子文檔的管理、產(chǎn)品BOM的管理、工作流程管理等方面具有較為完善的機(jī)制和功能，同時(shí)作為企業(yè)信息化工程工作平臺(tái)，要求相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)包括CAD、CAPP、CAM等與PDM系統(tǒng)緊密集成。利用PDM作為工作平臺(tái)、利用PDM現(xiàn)有機(jī)制和功能，進(jìn)行緊密集成開(kāi)發(fā)，是現(xiàn)代CAPP的又一重要方向。CAPP的功能傳統(tǒng)意義上的CAPP僅完成工藝設(shè)計(jì)活動(dòng)，并沒(méi)有完整地涉及到企業(yè)工藝技術(shù)部門的所有工藝工作，尤其是大量、煩瑣的工藝信息的動(dòng)態(tài)管理工作。而在實(shí)際生產(chǎn)中，工藝設(shè)計(jì)只是工藝信息生成和處理全過(guò)程中的一部分工作，因而僅僅提高工藝設(shè)計(jì)局部高效率并不能帶來(lái)整個(gè)企業(yè)工藝技術(shù)工作整體的高效率。為了滿足企業(yè)對(duì)工藝設(shè)計(jì)及工藝管理工作的需求，現(xiàn)代CAPP系統(tǒng)必須具有以下幾個(gè)方面的功能：（1）綜合工藝設(shè)計(jì)與管理功能：主要包括產(chǎn)品BOM管理、工藝分工路線、材料定額、工藝任務(wù)分工等方面；（2）工藝設(shè)計(jì)功能：提供各種快速有效的工藝設(shè)計(jì)方式實(shí)現(xiàn)各種類型工藝規(guī)程、工藝指令文件的編制、存儲(chǔ)等，實(shí)現(xiàn)基于知識(shí)的跨平臺(tái)的多工藝部門／人員的協(xié)同工藝設(shè)計(jì)；（3）工藝管理功能：包括工藝信息管理(各種統(tǒng)計(jì)匯總報(bào)表、制造BOM等)、工藝文檔(工藝規(guī)程、技術(shù)指令文件、相關(guān)圖形文件、NC文件等)管理、業(yè)務(wù)過(guò)程(文件編制、審批發(fā)布過(guò)程、更改)管理、信息集成等方面；（4）工藝知識(shí)管理功能：工藝知識(shí)是工藝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，對(duì)工藝知識(shí)的管理有利于企業(yè)工藝知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)的積累和工藝優(yōu)化。包括工藝信息建模、典型工藝管理、工藝標(biāo)準(zhǔn)管理、工藝術(shù)語(yǔ)／切削參數(shù)、材料管理等。（5）制造資源管理功能：包括機(jī)床、刀具、夾具、模具、物料庫(kù)存等管理，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)管理，及時(shí)掌握制造資源狀態(tài)，進(jìn)行制造資源的優(yōu)化配置。（6）綜合管理決策支持功能：提供企業(yè)管理人員進(jìn)行管理決策的信息支持，包括工藝信息、工藝文件、技術(shù)準(zhǔn)備進(jìn)度、工藝裝備、產(chǎn)品配置等方面全方位的信息查詢、瀏覽等。（7）系統(tǒng)管理功能：用戶管理、應(yīng)用環(huán)境配置、系統(tǒng)安全管理等方面。圖現(xiàn)代CAPP功能結(jié)構(gòu)可以看出，現(xiàn)代CAPP必然走向面向制造數(shù)據(jù)管理的企業(yè)工藝信息集成系統(tǒng)。工藝設(shè)計(jì)方式工藝設(shè)計(jì)方式總的可以分為交互式(Interactive)、修訂式(Variant)和創(chuàng)成式(Generative)等（1）交互式工藝設(shè)計(jì)模式，缺少智能決策功能，完全依靠工藝人員的知識(shí)和工作經(jīng)驗(yàn)。以至目前工藝工作強(qiáng)度仍然很大，并且編出的工藝規(guī)程的規(guī)范性差，難以保證工藝規(guī)程的質(zhì)量、工藝信息的完整性和一致性，不能充分利用企業(yè)積累的工藝經(jīng)驗(yàn)與數(shù)據(jù)，不利于企業(yè)信息集成。（2）檢索修訂式CAPP系統(tǒng)是利用相似工藝檢索技術(shù)，不僅可以大大減少工藝工作強(qiáng)度和對(duì)有經(jīng)驗(yàn)工藝人員的依賴，而且還可以提高產(chǎn)品工藝的繼承性和重用性，從而能夠在不同條件下解決工藝與工裝的規(guī)范化與標(biāo)準(zhǔn)化。但是用傳統(tǒng)方法編碼體系的建立非常困難，總結(jié)歸納典型工藝費(fèi)時(shí)費(fèi)力，開(kāi)發(fā)周期較長(zhǎng)，且不夠靈活。（3）創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)智能化程度高，工藝規(guī)范化好，工藝設(shè)計(jì)效率高，但工藝知識(shí)的獲取和維護(hù)需要耗費(fèi)大量的人力物力和財(cái)力，成為系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用的瓶頸，而且應(yīng)用規(guī)模窄，系統(tǒng)適應(yīng)性差。由于工藝設(shè)計(jì)環(huán)境和任務(wù)的復(fù)雜性和多樣性，難以實(shí)現(xiàn)通用的工藝決策全過(guò)程自動(dòng)化；而交互式、檢索修訂式和創(chuàng)成式CAPP各有其特點(diǎn)和局限，片面地強(qiáng)調(diào)CAPP的智能化或自動(dòng)化是不合適的。同時(shí)，計(jì)算機(jī)的工作模式有它的特點(diǎn)和局限性，比如它適合處理