在制造业信息化过程中，企业在产品开发的不同阶段引入了不同的信息化系统，CAPP是在制定产品加工制造过程中应用计算机辅助手段规范工艺规划的一种方法，是将企业产品设计数据转换为产品制造数据的一种技术，PDM是管理所有与产品相关的信息和所有与产品相关过程的技术，其中产品的工艺设计以其是连接产品没计和产品制造的桥梁显得至关重要。
目前企业传统CAPP着重于工艺设计的数据管理，对工艺数据管理要求不高，一般更多地用于采用文件形式保存工艺数据的单个零件的工艺自动生成，然而随着企业信息化的深入，传统的基于文件保存工艺数据的方式不能对基于集成网络环境下工艺数据进行有效的管理，同时信息化的工艺设计必然要求对工艺过程进行管理，这就要求对CAPP工艺数据管理和工艺过程管理技术进行深入研究。
基于企业信息深入应用的要求及现状，一种有效解决途径是采用平台化CAPP的软件，然而独立开发一套平台性的CAPP软件需要考虑流程与数据的管理、要求有跨平台的系统结构，实施能否成功也需要反复在企业验证，因此，一套成功的平台化CAPP软件的形成需要非常长的周期和巨大的代价。
实际上平台式CAPP的相当一部分功能在PDM中有着类似的体现，PDM的流程和数据管理功能完全或略加变化便能适应CAPP的管理。基于中小企业信息化的需求，本文提出了在PDM系统框架下如何实现工艺设计过程与PDM系统功能的有机结合问题，并给出了有效的解决方案，建立了基于PDM的CAPP系统的业务模型，开发了面向中小企业的基于PDM的CAPP系统，该系统实现了工艺设计过程与PDM系统功能的有机结合，工艺过程设计灵活快捷，具有较好的实用性和通用性。
1 系统业务模型
综合考虑中小型企业的实际状况及基于PDM的CAPP系统的设计原则、功能要求，构建如图1所示的基于PDM的CAPP系统业务模型与业务流程。系统通过采用基于KBE和实例推理的派生式CAPP方式，尽量提高产品工艺设计的智能化、标准化和规范化，工艺设计数字化；采用PDM思想和技术实现工艺任务管理、工艺文档管理、工艺文件审批、归档、发放、版本管理、工艺设计变更、工艺物料编码、工装管理等流程化、电子化，从而形成CAPP与PDM的一体化无缝集成，本系统由三条业务主线构成：工艺设计主线，工艺知识主线，工艺过程管理主线。
图1 系统业务模型与流程
工艺知识主线——主要是固化产品工艺知识、工艺资源、典型工艺、工序单元、工艺流程段知识，通过对产品的分类和典型产品的总结归纳，对提取到产品典型特征进行结构化处理（数据的信息化表达），建立典型零件工艺特征与工艺关联关系，建立典型产品工艺库、产品特征库、工艺资源库、工艺流程段库等，通过这种形式建立为新工艺派生提供基础准备。
工艺设计主线一一基于KBE和实例推理的工艺设计主线，建立典型工艺相似度计算算法、工艺设计实例检索、推理算法，根据新产品工艺特征，快速查找出与新产品最接近的典型工艺进行派生，提供工艺路线、工艺工序，控制计划、作业指导书、PFMEA文件等集成编辑环境，同时与工艺知识库联动，通过少量的人机交百编辑，即可得到新产品成套工艺文件，再生成初始版本、输出、提交、归档、打印。
工艺过程管理主线——采用PDM管理思想和技术，实现工艺任务创建，指派，执行，转交，工艺文档审批、归档、变更、版本、发放、查询、借阅、归还，工艺审批流程用户自定义，出差代理、工艺物料编码、工艺文档分类管理、工艺信息汇总、报表生成、输出打印控制等。
辅助功能一一系统工具，主要包括：人员组织结构管理、用户权限设置、系统安全机制设置、系统日志管理、数据集成接口、数据备份与恢复等。
三条业务主线和一个辅助功能构成了系统的业务模型，该业务模型是架构在先进IT技术和数字化工艺设计、KBE技术、PDM技术基础之上的先进实用的CAPP与工艺管理技术，既继承了产品
现行工艺设计与管理的历史经验，又融入了数字化设计与信息化管理新技术。
2 系统体系架构
为满足系统的业务需求，构建了如图2所示的系统体系结构。现对该结构自底向上进行描述：底层平台层，由硬件设备、数据库和操作系统层，主要由服务器、交换机、路由器、数据存储设备、操作系统和数据库组成；核心服务层，核心服务层由中间件处理CAPP和管理核心业务处理逻辑，放在服务器上运行，从而减轻客户端事务处理压力；应用组件层，主要处理人机交互的CAPP和工艺管理信息输入/输出、流程审批、信息查询、工艺表格的图文编辑等；应用工具软件层，主要为一些常用设计和文字处理工具软件，如AutoCAD、NX、Pro/E、Word、Excel、OA等，工具软件与CAPP系统间采用点对点或XML中间件集成接口，实现工具软件与CAPP系统间的数据交换；顶层为先进的工艺设计和工艺管理模型、标准、知识等。
图2 系统体系架构
3 系统的实现
基于PDM的CAPP系统框架从实用性和通用性出发，建立了PDM系统框架下的CAPP系统，该系统由PDM和CAPP的功能组合而成，充分发挥PDM系统的数据和过程管理的优势，CAPP系统主要是执行工艺设计功能，而将工艺设计功能以外的各种管理交给PDM系统，大大缩短CAPP系统开发周期和降低系统开发难度。
3.1 系统功能结构
系统主要由工艺设计和工艺管理两部分组成，包括七大子系统，分别是典型工艺库子系统、工艺派生设计子系统、典型工艺知识库、工艺资源库、工艺设计管理子系统、工艺计算/特殊符号库、系统工具子系统，通过对工艺设计过程、以及工艺文档管理实现CAPP与PDM的一体化。系统的功能结构树如图3所示。
图3 系统功能结构树
3.2 系统技术架构
系统采用当今最流行的MVC开发模式和支持更广泛的组件类型和中间件服务J2EE的B/S结构，以数据层、持久层、业务层和表现层构成四层体系架构，以应用逻辑部署在中间运用服务器，客户端采用零配置方式实现了网络化CAPP的核心部分。如图4所示。
图4 系统技术架构
4 系统功能应用
4.1 设计任务的创建
具有项目任务管理权限的人员进行项目任务的创建和指派，任务按照类型可以分为工艺设计任务、工装设计任务等，任务在创建时需要说明任务的基本属性，包括任务的开始时间、最迟结束时间、预警时间、任务的输入输出、任务的审批流程等。
4.2 工艺的派生设计
工艺派生设计模块的主要功能是提供良好的交互式工艺设计环境，生成企业需要的工艺成套文件，并基于工艺数据的汇总分析，形成工艺数据报表。该模块以工艺为设计主体，基于KBE和实例推理的工艺设计主线，通过根据产品工艺特征进行典型工艺实例检索，查找符合与新产品最接近的典型工艺进行派生设计，提供工艺路线、工艺工序、控制计划、作业指导书、PFMEA文件等集成编辑环境，生成新的工艺成套文件。
一个新产品的工艺设计工作基于以下流程：首先提取新产品工艺特征，通过特征与工艺规则库在系统典型工艺实例库中查找与其相似的成套工艺文件，对于原产品中已存在的零部件，或与原产品中相似的零部件，进行工艺借用，可以在借用的工艺基础上进行编辑，生成目标工艺；然后进行零件层的工艺编辑，对无法匹配到的已有的产品实例，进入工艺文件编辑系统进行重新设计，最后将典型产品作为实例归档到产品实例库，同时增加新产品特征和工艺规则，方便以后工艺设计知识复用。
5 结论
工艺数据和工艺过程管理在CAPP中起着举足轻重的作用，本文通过对中小企业过程管理的实际需求分析，结合CAPP系统结构设计原则，设计并开发了基于PDM的CAPP系统，实现了PDM和CAPP一体化的无缝集成，该系统在多家中小型企业进行验证，不仅能够大大提高企业工艺部门的设计效率和设计质量，而且有利于实现产品全生命周期管理，更好的满足了企业信息化建设的需求。
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本文标题：基于PDM的CAPP系统的设计与实现
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