前言
　　在客户需求个性化需求越来越明显的今天，交货期、质量的压力对产品设计工具提出了更高的要求，设计工具的数字化也普遍的被人们所接受。然而，由于设计各环节数字化技术水平的不均衡，工艺设计的效率正成为制约很多制造企业总体设计效率的一个瓶颈。如何突破这一个瓶颈已经成为众多制造企业关注的一个重点。

　　日前，笔者有幸参加了由e-works组织的主题为“数字化技术推动中国产品创新”的“2006e-works产品创新数字化国际峰会”，听取了“制造与工艺管理数字化”分会场的全部报告，下面就一些专家和企业的观点做一个简要分析。

一、制造与工艺管理数字化不容回避
　　我国的信息化工作在从上个世纪80年代末开始的短短20年左右时间已经取得了很多成绩。但是我们可以发现，几乎所有的这些工作都是集中在二头：一是产品研发，以PDM为核心；再就是以ERP为核心拓展了很多生产领域，从学术上来说发展了很多支撑理论。然而，这和我国制造业的实际有些对立，我国是两头小，中间大，我国在车间这块的量很大。

　　客观上来讲，车间底层的环节复杂、综合基础较差，因此多数企业自觉或不自觉的回避了车间底层的信息化问题。但是我们越来越明显的看到，车间底层信息化工作的薄弱，正成我们进一步推动制造业信息化继续深入的瓶颈。

　　以ERP为例，我们知道ERP的推进面临着很多问题。因为与制造车间的脱节，很多企业在实施ERP的时候无法获取符合实际制造条件的产品信息，无奈之下只好从PDM/CAD等获取未处理的产品信息，事实上设计者理解的BOM和从工艺角度、制造角度理解的BOM差异很大，根据这个设计BOM做的计划难以被接受。再就是我们计划执行的时候需要知道资源和制造过程的信息，因为现在底层的信息化不行，现在还不能让车间把设备故障等信息实时的采集起来，这就很容易造成计划执行不下去。

　　ERP应用效果的不理想，从技术方面来讲是因为我们底层的信息化不够，没有足够的支持。因此制造与工艺管理数字化不容回避。也就是说，中国的制造企业需要CAPP/MPM。

二、工艺设计复杂程度高和个性化强是工艺数字化的最大难点
　　工艺设计工作涉及的范围广、内容多，可以表现在工艺规划包括冷加工、热处理、装配等多种工艺，包括工艺评价、工艺规程设计、工序图设计、工艺管理等众多工作内容。

       工艺设计涉及到机械科学与技术、材料科学与技术、管理科学与技术、信息科学与技术、图形学、仿真学等，是典型的多学科交叉的研究领域。

　　工艺设计还是诸多制造活动（如产品设计、采购管理、生产计划、车间制造、质量管理、成本管理等）的交汇点。

　　更重要的是，工艺设计是一种知识灵活应用的过程，因此工艺设计本身的综合复杂程度很高。

　　另外，由于不同企业生产产品的差异、加工设备的差异、加工方式甚至加工习惯的差异，使得不同企业的工艺设计的个性化突出。这就使得针对某个制造企业花了很长时间研发出来的工艺数字化产品在别的企业应用困难甚至完全无法使用。

　　工艺设计复杂程度高和个性化强的特点直接造成了工艺数字化产品开发周期长、难以兼顾通用性及功能强大、实施工作量大、难以和其他系统集成、系统升级困难等一系列问题。

三、工艺数字化的发展趋势
　　经过10余年的探索和发展，工艺数字化在多个方面有了发展和突破，大家对工艺数字化的思考也越来越理性，发展方向也越来越清晰，总结起来，工艺数字化的发展趋势有如下几点：

　　1.通用化、柔性化和实用化
　　CAPP经历了派生、创成、专家系统等不同阶段的发展，尽管这些系统有各自的特点，但都面临同一个问题──难以推广应用。

　　我国CAPP的研究与开发在20世纪90年代经过了一次大胆的转变，将CAPP的目标由追求工艺的自动化生成转向为工艺人员的辅助工具。在以开目为首CAPP软件厂商率先提出工具化思想，使得基于工具化的CAPP系统得到蓬勃发展，快速发展为商品化的CAPP系统，在商业上获得巨大成功。

　　工具化系统的特征有：
　　第一点，注重辅助编辑。CAPP首先要解决传统手工编制工艺卡片的问题。

　　第二点，工艺的个性化通过可视化的工具来定制。而在工具化CAPP系统中，提供了工艺规程类型、工艺卡片的格式、工艺资源、工艺计算的公式、工艺的审批流程等定义工具，通过这些可视化定义工具，就可以将企业的个性化植入CAPP系统中。

　　第三点，注重对数据和过程的全面管理。在工具化CAPP系统中，由于充分发挥了人的作用，为提高工艺的标准化水平，在提高效率的同时保证质量，就必须强化对数据以及数据产生的过程的管理。
应该注意的是，工具化系统在商业上获得了成功，但没有实现CAPP最初的目标。但实用化、通用化和柔性化的确是工艺数字化发展的一个趋势。

　　2.注重工艺知识的重用
　　工艺设计数字化产品工具化的思想，使工艺设计的效率大大提高，但依靠工具化系统比不能使工艺人员的设计水平有明显提高，工艺设计水平的提高还依赖于工艺人员工艺知识的积累，依赖于老工艺师工艺知识的传承。

　　遗憾的是，工艺知识的积累和传承并不容易，这是因为我们的工艺知识是相当零碎的，其条理化不是那么清晰。究其原因是因为工艺知识的表达手段比较匮乏，因此我们需要在表达方法上作一些工作。

　　可喜的是，工艺知识的表达现在已经有了一定程度的突破，现在已经有厂商（如开目）提供的工艺系统能够用框图来表达工艺知识，其他工艺人员或者计算机通过框图可以学习工艺设计的方法和过程，当然还可以有其它的多种手段，比如公式、工艺资源管理器等。这些手段的应用必将推进工艺设计数字化过程中工艺知识的重用。

　　3.集成而非孤立的工艺设计
　　一定程度上可以所，工艺设计可以看成产品设计、采购管理、生产计划、车间制造、质量管理、成本管理等多种信息的交换的中心。因此可以说，孤立的工艺设计数字化系统是不能适应未来的发展的。因此我们需要从集成的角度看到工艺设计数字化，需要从产品全生命周期的角度来看待工艺设计数字化。

　　与工艺设计联系最紧密的是设计系统体系（CAD系统、PDM系统）以及ERP系统体系。近年来，基于MES（制造执行系统）的迅速发展的现状以及MES与生产执行关系的紧密性，有学者提出工艺设计与MES的集中是未来集成的另一个重点。

4.基于三维CAD的工艺设计
　　由于信息技术的发展和计算设备性能的提高，三维CAD的应用越来越普遍。与二维CAD的表达相比，三维能够承载的信息更多，而且是工艺信息，比如孔、倒角，这些信息在三维CAD中很明确。

　　由于三维可视化的优点，基于三维CAD的工艺设计特别适合于机加工和装配工艺。基于三维CAD的机加工工艺一般可以自动提取工艺特征，在工艺知识库的支持下，可以自动选择（或推荐）加工方法，甚至还能实行加工模拟（如装夹模拟、切削模拟等）。而基于三维CAD的装配工艺可以动态直观的模拟装配过程，可以事先发行可能发生的装配干涉。这是基于二维CAD的工艺设计系统所很难达到的。

　　目前，我国基于三维CAD的工艺设计研究处于起步阶段，国外系统处于领先地位，代表产品有如UGS公司的Tecnomatix和达索系统公司的DELMIA。

5.能管理制造过程的工艺设计
　　国内传统的工艺设计，一般只是关心用什么样的制造方法、通过什么步骤能够把一个产品加工出了，主要还是停留在技术层面。相对而言，国外的工艺设计系统包含可更多的管理因素，如工厂布局、生产线设计、生产计划（产品计划、进度计划、资源计划）、质量控制、仿真（含加工仿真和生产线仿真等）等等，造成这种现象的原因与国内外车间生产的条件有关。

　　从集成上来讲，技术层面的工艺设计给其它相关系统（ERP系统、MES系统）提供的信息有限，很难承担企业制造信息中枢的重任。因此，能管理制造过程的工艺设计系统，必然是未来发展的一个方向。

　　目前，这个方向的主力仍然是UGS公司的Tecnomatix和达索系统公司的DELMIA，可喜，国内厂商（如CAXA）也已经明确提出了这一个方向.(E-works)