一、當前CAPP軟件的應用和開發(fā)現(xiàn)狀
CAPP軟件在泛CAD領域中是研究和發(fā)展較早的軟件技術之一，但與同類的 CAD/CAM的軟件技術相比，CAPP軟件的發(fā)展卻大大落后于CAD、CAM軟件。于是在許多企業(yè)里，加工部門早已用上了CAM軟件，產品的設計部門早已甩掉了圖板，甚至用上了三維的設計和分析軟件，而工藝設計部門卻遲遲扔不了鋼筆，仍然重復著幾十年來的工作習慣和方法。個別企業(yè)為了追求計算機應用的普及，使用一些通用的辦公軟件，或者二維CAD軟件來代替CAPP工作。90年代中后期，制造業(yè)的企業(yè)信息集成成為大家關注的熱門話題，在一些企業(yè)實施了企業(yè)級的PDM或MRPII甚至ERP軟件后，才發(fā)現(xiàn)CAPP成為阻礙企業(yè)信息化建設的瓶頸。
同時一些比較敏感的專家在90年代中后期重新衡量了CAPP軟件在企業(yè)內應發(fā)揮的作用，逐步拋棄了傳統(tǒng)的CAPP的研究方法，開發(fā)重點從注重工藝過程的自動生成，轉向為工藝設計人員的提供軟件工具，同時為企業(yè)的信息化建設提供服務。CAPP產品的研發(fā)在中國開始活躍起來，CAPP軟件技術得到了迅速的發(fā)展。
90年代末，各種實用化的CAPP開始走向市場，其開發(fā)方法和重點也各不相同，有的CAPP系統(tǒng)在CAD圖形平臺的基礎上開發(fā)，然后將生成的工藝數(shù)據(jù)傳送到其他的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，有的CAPP系統(tǒng)在某種特定的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)上生成工藝數(shù)據(jù)，然后在CAD平臺上生成工藝卡片，甚至也有CAPP系統(tǒng)是純粹的工藝卡片的填寫工具，其生成的工藝卡片是某種特定的文件。這些CAPP軟件能為工藝人員提供一定的服務。
以上CAPP系統(tǒng)都不能滿足企業(yè)工藝設計的全過程要求，也不能滿足現(xiàn)代企業(yè)對信息化建設的需求。
現(xiàn)代CAPP，即面向企業(yè)信息化建設的網(wǎng)絡化集成工藝設計平臺成為目前和今后CAPP研究開發(fā)的重點。
二、現(xiàn)代CAPP軟件應具備的技術特點：
1.工藝數(shù)據(jù)的格式化是現(xiàn)代CAPP要重點解決的問題之一。
工藝卡片是工藝設計人員日常工作的主要對象，CAPP軟件很容易定位為工藝卡片的生成工具，然而企業(yè)真正關心的是工藝卡片上反映的工藝數(shù)據(jù)，工藝卡片只是工藝設計人員要表達的工藝數(shù)據(jù)的格式化載體或稱表現(xiàn)形式。工藝數(shù)據(jù)的格式化是現(xiàn)代CAPP要重點解決的問題之一。
一個工藝設計中涉及的工藝數(shù)據(jù)多種多樣，有反映產品屬性的數(shù)據(jù)，有反映工藝技術條件和裝備的數(shù)據(jù)，有反映加工的工藝路線、過程和步驟的數(shù)據(jù)，也有反映工藝簡圖的圖形數(shù)據(jù)。同時各種工藝數(shù)據(jù)有一定的聯(lián)系。對所有這些數(shù)據(jù)進行歸納和總結，并進一步抽象，得到一個能對所有的工藝數(shù)據(jù)進行格式化處理的軟件模型是現(xiàn)代平臺化的CAPP首先要考慮的問題。工藝格式的概念從而產生。
工藝格式是一個完整的工藝中所包含的工藝數(shù)據(jù)及其類型以及工藝數(shù)據(jù)之間的結構關系的總和，即工藝數(shù)據(jù)的組織。工藝格式在工藝卡片和工藝數(shù)據(jù)之間架起了抽象的橋梁，使企業(yè)關心的所有工藝數(shù)據(jù)都能通過固定的數(shù)據(jù)庫結構去描述，也能通過不同的工藝卡片去反映。工藝卡片只是工藝數(shù)據(jù)的一種“視圖”，對工藝卡片中數(shù)據(jù)的修改，實際上是對數(shù)據(jù)庫中工藝數(shù)據(jù)的修改，兩者是雙向關聯(lián)的。
數(shù)據(jù)、格式、卡片符合三層結構，和軟件編程中的三層結構非常相似，如下圖：
工藝數(shù)據(jù)的三層結構
根據(jù)上述的設計思想，CAPP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫結構中至少有三類基礎的數(shù)據(jù)表，即工藝格式類，工藝卡片類，和工藝數(shù)據(jù)類數(shù)據(jù)表。
這種CAPP軟件的設計方法為CAPP軟件的平臺化奠定了堅實的基礎。
其好處有：
1）為企業(yè)的信息化建設提供了完備的、統(tǒng)一的工藝數(shù)據(jù)庫接口。保證不同專業(yè)的工藝設計結果存放在相同結構的數(shù)據(jù)庫中，保證了整個企業(yè)中的工藝數(shù)據(jù)能被其他信息系統(tǒng)（PDM、MRPII等）方便和準確地查詢。
2）工藝卡片中所填寫的任何工藝數(shù)據(jù)都能明確地表達具體的含義，卡片中的數(shù)據(jù)不是無序的分散的文字或圖形，因此CAPP系統(tǒng)能夠為工藝人員在工藝設計工作中提供智能化的在線工藝資源數(shù)據(jù)輔助，標準化的單元工藝復用，以及典型工藝的生成和利用，同時也為各種CAPP專家系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)結構基礎。
3）卡片和工藝數(shù)據(jù)從根本上得到了分離。保證了企業(yè)的工藝數(shù)據(jù)在企業(yè)的工藝標準更新后仍能有效的利用。從軟件本身保證了工藝設計工作的連續(xù)性和繼承性。
2.現(xiàn)代CAPP系統(tǒng)要求構建在一種標準的對象模型的基礎上。
現(xiàn)代CAPP系統(tǒng)是一種工藝設計的工作平臺，它需要用一種通用的對象模型來抽象CAPP的數(shù)據(jù)結構，并且這種模型能提供一種簡單的方式用于軟件模塊之間互操作，以此來提供方便軟件功能的擴充、軟件功能修改以及二次開發(fā)手段。
國際上提供此類模型的標準有許多，例如OMG 提供的CORBA，Apple支持的OpenDoc和IBM所支持SOM(System Object Model)，但基于Windows平臺中Microsoft 提供的COM(Component Objecty Model)已經(jīng)成為事實上的“工業(yè)標準”，到目前為止，世界上大約有200,000,000個基于COM的計算機軟件系統(tǒng)在運行，1999年，基于COM的第三方軟件部件的需求總價值達到4.1億美元。目前COM不僅支持Windows平臺，而且支持Macintosh和部分Unix系統(tǒng)。
COM實質上是一種協(xié)議，它建立了一個軟件模塊和另一個軟件模塊之間的連接，然后按照一定的規(guī)則將其描述出來。當這種連接建立起來后，兩個模塊之間就可以通過稱作“接口”的機制來通訊。
使用COM的優(yōu)勢在于CAPP軟件系統(tǒng)的各模塊能根據(jù)需求的不同來選擇不同的最合適的計算機語言開發(fā)，而各模塊能通過COM來無縫的集成。如果軟件進行升級，則只需要對發(fā)生改變的部件進行升級即可。使用COM的另外一個理由是程序的復用，以及有大量的第三方軟件部件可以利用。大大降低了軟件的開發(fā)風險和軟件開發(fā)后期的維護工作量。
同時COM也是一個不斷發(fā)展和完善的系統(tǒng)，DCOM(Distributed COM)為分布式的網(wǎng)絡應用提供了基礎，COM+又為優(yōu)化COM的應用提供了兼容的、易于升級的新標準。
3.現(xiàn)代CAPP軟件是一個完整的分布式網(wǎng)絡應用系統(tǒng)。
工藝設計工作的實際需求是協(xié)同工作，知識積累，快速復用。
企業(yè)的信息化建設要求CAPP系統(tǒng)能集中的安全的數(shù)據(jù)維護，及時地，動態(tài)地提供最新的工藝設計結果，也要求CAPP系統(tǒng)能與PDM系統(tǒng)方便、緊密的集成。網(wǎng)絡化的CAPP軟件較為容易的定位成一種標準的Client/Server的網(wǎng)絡應用系統(tǒng)，即提供一個共享的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫，所有的客戶端程序都對網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫獲得一個可靠的連接。標準的Client/Server應用結構提供了數(shù)據(jù)共享、減少了數(shù)據(jù)的復制和維護工作量，簡化了完整數(shù)據(jù)匯總的工作。但也存在以下的缺點：
●完整的堅固的客戶端程序升級維護比較困難，一旦程序升級或系統(tǒng)設置改變，要求對所有的客戶端程序同時改變。如果客戶端的程序存在版本的不一致則可能造成數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)通過多個不同的數(shù)據(jù)邏輯操作，可能造成數(shù)據(jù)完整性的破壞。
●系統(tǒng)的伸縮性比較差：客戶端的數(shù)量受到網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫允許的數(shù)據(jù)庫連接的限制。
●網(wǎng)絡性能比較低：客戶端和服務端的通訊次數(shù)和通訊量都比較大，網(wǎng)絡性能大大降低。
●與PDM，MRPII系統(tǒng)的集成工作量比較大。
分布式的網(wǎng)絡應用在繼承標準的客戶/服務應用程序優(yōu)點的同時，克服了以上的缺點，成為現(xiàn)代網(wǎng)絡應用的主流。
下圖為分布式網(wǎng)絡應用結構：
分布式CAPP系統(tǒng)的三層結構
●客戶端程序不再直接訪問數(shù)據(jù)庫，而通過公用的中間業(yè)務邏輯層訪問數(shù)據(jù)庫，業(yè)務邏輯一旦發(fā)生變化，只需要更換中間的相關部件，所有的客戶端應用立即發(fā)生改變。
●客戶的數(shù)量不在受到網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫所允許的數(shù)據(jù)庫連接的限制，客戶數(shù)量的增加，不會明顯的對系統(tǒng)性能造成影響。
●網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)通訊次數(shù)大大減少，網(wǎng)絡傳輸?shù)闹虚g數(shù)據(jù)大大減少，如果數(shù)據(jù)訪問部件對經(jīng)常查詢的資源數(shù)據(jù)作緩存還可以大大提高整個網(wǎng)絡系統(tǒng)的執(zhí)行效率，如果將業(yè)務邏輯層中的部件分別部署在不同的計算機上，還可以有利于服務器的負載平衡。
●基于COM的分布式網(wǎng)絡CAPP應用系統(tǒng)自然地為PDM、MRPII以及ERP系統(tǒng)，提供了集成接口。PDM等系統(tǒng)可以從不同層次訪問CAPP數(shù)據(jù)庫，可以與CAPP系統(tǒng)在較高層次上交換信息。
4.CAPP系統(tǒng)是一個表格處理、文字處理、圖形處理，數(shù)據(jù)庫訪問綜合技術應用的復雜系統(tǒng)
CAPP系統(tǒng)不能滿足工藝設計人員的工作習慣一直阻礙著CAPP系統(tǒng)的推廣，所以CAPP軟件必須是人性化的，完全所見所得的，符合軟件通用操作規(guī)則的交互界面。
首先CAPP系統(tǒng)必須能根據(jù)企業(yè)的不同要求來定制實施，這種定制實施可以是由軟件供應商來完成，更重要的是也能讓企業(yè)自己來完成這種定制，因為企業(yè)的工藝技術條件，和企業(yè)工藝資源數(shù)據(jù)是在不斷變化的，企業(yè)的工藝標準也可能變化，輕松的定制是現(xiàn)代CAPP系統(tǒng)的重要特征。
CAPP系統(tǒng)中有大量的表格，CAPP中表格的處理技術是關系到CAPP易用性的關鍵技術，CAPP表格的定制和修改要求能所見所得的操作，表格的填寫要求能自動的換行，自動續(xù)卡，自動編號，表格中既能填寫文字又能填寫工藝符號，工藝符號要能參加到自動換行、續(xù)卡的運算中，并能支持復制，粘貼，在位編輯等標準的文字處理軟件的工作習慣。
所以現(xiàn)有的文字處理軟件，表格處理軟件甚至CAD圖形軟件不能滿足CAPP100%的所見所得的要求。只有基于在操作系統(tǒng)平臺上利用GDI(Graphics Device Interface)開發(fā)一種專業(yè)系統(tǒng)才能滿足要求。
另外CAPP生成的圖形格式要求最好是能被大多數(shù)的軟件系統(tǒng)識別，這樣便于在其它集成信息系統(tǒng)中，如PDM系統(tǒng)中來瀏覽和打印。也有CAPP系統(tǒng)通過OLE（Object Linking and Embedding）的方式來完成在其它系統(tǒng)中來瀏覽和打印CAPP的表格，這樣要求CAPP軟件必須與其它系統(tǒng)安裝在同一臺計算機上，計算機的資源比較浪費。也有制作專用瀏覽和打印控件，然后集成到其他系統(tǒng)中來完成該功能的，但是一旦圖形格式發(fā)生變化（非通用的圖形格式容易發(fā)生改變），必須升級所有系統(tǒng)中的該控件。
用WMF（Windows-formated MetaFiles）或EMF(Enhanced-formated MateFiles)的圖形格式來存儲CAPP的表格圖形是比較好的辦法，因為WMF和EMF幾乎是所有系統(tǒng)支持的圖形格式，它與具體的圖形設備沒有關系，能直接向各種打印設備輸出。另外OLE所生成的圖像就是WMF格式，使用WMF格式能保證CAPP表格中使用的OLE對象能自然的得到支持。
現(xiàn)代的CAPP系統(tǒng)中可能要用到多種CAD系統(tǒng)繪制的工藝簡圖，利用OLE技術可以支持這一特征，并且繪制的工藝簡圖能重復的利用。唯一的缺點是必須安裝CAD系統(tǒng)，并且可能要在多個應用系統(tǒng)中來切換，系統(tǒng)的資源比較浪費。值得注意的是VISIO公司推出的IntelliCAD，借助OpenDwg組織的技術，實現(xiàn)了與DWG2000，14，13，12，格式完全兼容的CAD系統(tǒng)，該系統(tǒng)能支持AutoCAD所不支持的OLE在位編輯，并且系統(tǒng)非常緊湊，用它來繪制工藝簡圖可避免多個應用的切換和資源的浪費。
5.現(xiàn)代CAPP系統(tǒng)需要獨立的、可定制的、有編程接口的、開放的安全系統(tǒng)。
無論企業(yè)有沒有PDM系統(tǒng)，作為網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫的應用程序，現(xiàn)代CAPP都需要有較為完備的安全系統(tǒng)，不能因為企業(yè)有了PDM系統(tǒng)，就將CAPP數(shù)據(jù)的安全交給PDM系統(tǒng)管理，因為PDM系統(tǒng)和CAPP系統(tǒng)所關心和處理的數(shù)據(jù)重點不一樣，CAPP也應該能脫離PDM系統(tǒng)正常運行。PDM的安全系統(tǒng)是在CAPP系統(tǒng)之上的，通過PDM訪問CAPP數(shù)據(jù)，即要通過PDM的安全系統(tǒng)和工作流程驗證，也要通過CAPP系統(tǒng)的安全性確認。
CAPP的安全系統(tǒng)要能滿足各企業(yè)的需求必須是可定制的，首先CAPP系統(tǒng)必須對可能的權限進行抽象，這種抽象不僅僅是針對具體的CAPP的軟件功能，也應該針對CAPP數(shù)據(jù)庫的訪問能力，然后制定規(guī)則，提供工具，包括軟件工具和編程接口來對滿足不同情況的定制需求。
CAPP軟件系統(tǒng)提供的編程接口最好是基于COM標準的，這樣PDM等系統(tǒng)能方便的利用各種開發(fā)工具來集成。
由于現(xiàn)代CAPP軟件是一種工藝設計的工作平臺，構建在這個平臺之上的專業(yè)CAPP系統(tǒng)也可能有權限的要求，所以CAPP的權限系統(tǒng)必須提供擴充的機制，來滿足開發(fā)性的需求。
現(xiàn)代CAPP軟件系統(tǒng)正處在成熟的初期階段，北京京渝天河軟件公司的TH-CAPP2000系統(tǒng)是現(xiàn)代CAPP軟件的典型代表，它為所有的CAPP應用企業(yè)和開發(fā)企業(yè)提供了一種嶄新工藝軟件模式，它是一種將先進的開發(fā)思想、先進的開發(fā)技術與具體的國情相結合，開創(chuàng)新的軟件應用模式的先鋒，相信CAPP軟件的應用和推廣熱潮即將來臨。現(xiàn)代CAPP軟件系統(tǒng)必將極大促進制造業(yè)企業(yè)的信息化建設水平。
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本文標題：現(xiàn)代CAPP/ERP系統(tǒng)開發(fā)技術
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