添翼思维 | 添翼工软工艺设计CAPP的产品路径

   1.前言

D2M工艺设计与管控一体化系统由工艺设计和管控两部分组成，这个文档讨论D2M的工艺设计部分， 也就是研发设计类工业软件CAPP（Computer-Aided Process Planning）。我们简单介绍添翼工软CAPP的类别和产品开发路径。

在工业制造历史上，工艺设计经历了以下演化过程：

· 师傅带徒弟式工艺（经验依赖型）；

· 纸质工艺文档（静态工艺档案）：工艺得以保留和存档，但没法电子交流；

· 基于Word/Excel的电子化工艺文档；

· 工艺文档管理系统（存储与检索功能）： 将Word/Excel工艺文档或纸质工艺扫描的数字文档录入系统，具备一定存储和简单搜索功能的软件系统。

· CAPP系统：专业的计算机辅助工艺设计系统，标志着工艺设计从文档管理向结构化、智能化、可集成化设计的根本转变，并衍生出不同技术路线的类别。

添翼工软CAPP产品路径规划：

·   基础CAPP：交互式工艺编辑工具，类似于Word或Excel这样的文档编辑工具，最简单形态的CAPP系统。它是所有高级形态CAPP之底座，它们都是基于它发展和演化过来的。

· 生成式CAPP：基于工艺知识和规则的工艺生成。

· 派生式CAPP：工艺库匹配检索与复用编辑。搜索和匹配工艺库已有工艺，加以编辑而得新工艺。

· 混合式CAPP： 融合生成式、派生式CAPP技术架构与人工智能能力的混合式系统。

添翼工软CAPP系统作为D2M系统的一部分，旨在通过提升工艺设计的效率、一致性、标准化水平与智能化程度，并与D2M生产管理模块深度集成强化管控能力，最终实现缩短产品上市时间、降低制造成本的目标。

2. 基础CAPP

作为交互式工艺编辑工具的基础CAPP，类似于作为交互式文本编辑工具的Word。 没有智能或自动生成功能，但是它很重要。其为工艺设计的“工作台”，是数据录入、编辑、存储、管理和版本控制的基础，是工艺知识沉淀和构建工艺库的起点和必经之路。

基础CAPP还包括仿真功能。任何高级CAPP都离不开基础CAPP的底层功能和基本框架。其数据管理的核心作用是企业工艺数据资产化的基础平台。其易用性、标准化模板管理、集成能力（与CAD/PLM/ MES / ERP）也非常关键。以下三类高级版CAPP（生成式CAPP、派生式CAPP）都必须以基础CAPP作为系统底座，是建立在基础CAPP的基础上的。

3. 生成式CAPP

基于工艺规则（工艺规则库）自动生成工艺流程，然后人工可以修改。在此，工艺规则的质量非常重要。规则的质量（覆盖度、准确性、可维护性）是成败的关键，人工审查和修正是必要的环节。

如何设计好的工艺规则呢？ 以下是主要考虑点：

l 来源： 规则源于领域专家经验、国家标准/行业标准/企业标准、制造手册、设备/刀具/材料供应商规范、历史最佳实践、质量要求、DFM分析（ Design for Manufacturability）等；

l 结构化与表达： 规则需要被清晰地结构化、参数化、形式化表达（例如，IF-THEN规则、决策表、决策树、约束、公式、知识图谱）。需要专门的规则管理工具；

l 获取与提炼： 这是一个知识工程过程，需要工艺专家与知识工程师紧密合作，通过访谈、文档分析、案例学习、历史工艺数据挖掘等方式提取和验证规则；

l 验证与优化： 规则库需要持续验证（通过测试案例、实际应用反馈）和优化（更新、合并、删除冗余、解决冲突）；

l 维护性： 规则库的设计必须考虑可维护性，随着产品、工艺、设备、材料的变化，规则需要能够方便地更新和扩展。

4. 派生式CAPP

基于工艺库和工艺成组技术，搜索和匹配工艺库里已有的工艺，然后进行修改。核心是工艺库和成组技术。工艺库的规模、质量（准确性、完整性、标准化程度） 以及检索匹配算法的效率与准确性至关重要：

· 成组技术(GT)是关键： 如何对零件和工艺进行科学有效的分类编码（譬如，工艺指纹）是实现高效检索匹配的基础。编码方案的设计直接影响派生式CAPP的效果；

· 检索匹配算法： 除了基于GT编码的精确/相似匹配，现代系统可能结合基于特征、几何形状、材料、关键工序等的智能搜索技术。我们考虑用基于工艺指纹的检索和匹配；

· 修改的智能化程度： 简单派生式CAPP可能仅提供工艺模板，修改完全靠人工。更高级的会提供基于规则的辅助修改建议，譬如，更换材料后自动提示调整相关工序参数。

5. 混合式智能CAPP

这是融合生成式、派生式CAPP技术架构与人工智能能力的混合式系统：

·在缺乏工艺库或历史工艺量不足的情况下， 由工艺规则和启发式AI自动生成工艺流程；

·在装备了工艺库的情况下，由工艺指纹、基于工艺指纹的工艺成组技术以及AI大模型自动生成工艺流程。

·工艺指纹不仅是GT编码，还可以扩展到更丰富的特征向量，融合几何特征、材料属性、技术要求、制造资源约束等多维度信息，形成更精准的工艺画像，支撑AI模型的输入。

6. 结语

本文档讨论工艺设计与管控一体化系统D2M的工艺设计部分CAPP。在简单介绍制造业工艺设计的历史演变之后，给出添翼工软CAPP的产品规划路径： 基础CAPP ---》生成式CAPP ---〉派生式CAPP---》混合式智能CAPP。

7. 附录

GT编码（Group Technology Code，成组技术编码）是制造业中的一种结构化零件分类与标识系统，核心思想是通过识别零件的设计或制造相似性，将具有共同特征的零件归入同一“家族”（Group），并为每个零件分配唯一的编码。其本质是用数字/字母组合描述零件的关键属性，旨在提升生产效率和资源利用率。