基于Web的检索式CAPP系统研究
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摘 要
随着现代科技进步、全球化信息网络技术变革的加速发展、新产品的市场竞
争日趋激烈以及用户需求的多样化等因素造成产品的生命周期越来越短。为了提
高市场应变能力和竞争力，现代制造业必须解决其产品开发中的 TQCSE 问题，来
满足不同客户对产品的不同需求和社会可持续发展的需要。因此，作为连接 CAD
与CAM 的桥梁，CAPP 系统在企业中显得尤为重要。本论文从企业应用的需求出
发，结合当前 Web 技术的发展，提出了本课题——基于 Web 的检索式 CAPP 系统
研究。
本文首先对 J2EE 平台下的 N层体系结构、以及工艺管理的需求进行分析，确
定了一个基于 MVC Model 2、以 SQL Server 作为数据库服务器的工艺管理体系功
能结构。借助 Eclipse3.1 作为开发工具来创建 EJB 模型以及实现 Web 的应用模型。
同时介绍了工艺结构数据库的设计。
其次对系统的集成、工艺操作、版本管理、工艺输出以及工作流模块进行系
统的分析，实现了基于角色的访问控制管理解决方案。同时还介绍了面向产品的
工艺设计、CAD 图档信息获取与自动上传、人工智能与数据挖掘技术在 CAPP 系
统中的应用及大型数据库的检索方法等关键技术。最后对整个系统的配置及实例
运行进行了详细的介绍。系统的配置确保工艺管理系统能够在安全的端口下进行
发布；系统的实例运行再现了本系统的使用及操作过程。为进一步实现面向大规
模工艺信息管理打下了坚实的基础。
通过本系统的开发与应用，进一步为企业实现快速设计与制造提供强有力的
支持，为企业实现计算机集成制造系统打下了坚实的基础，同时可使企业的信息
化程度得到了很大的提高，进而提高企业的经济效益和社会效益。
关键词：CAPP 工艺管理 WEB 服务 检索式
ABSTRACT
With the improvement of science and technology, accelerating change of global
information technology, market competition of new product and requirement
diversification, the product lifecycle become more and more short. In order to enhance
the competitive power, enterprise has to solve the TQCSE to meet the requirement of
customer and social sustainable development. Obviously, as a bridge between CAD and
CAM, CAPP system plays a more and more importance role in modern enterprise.
Based on the requirement of enterprise and the development of Web technology, the
research content—a study of searches capp system based on Web was brought forward.
First，this thesis analyses the requirement of document management and J2EE N
tiers architecture and provides a new way to construe this system which based on MVC
Model 2 framework, SQL Server2000 database technology, Eclipse as develop tool to
create EJB model and build Web application model. Also, design database of process
were introduced.
Second, this thesis design system integration, document operation, version
management, process export and work flow module, analyses visit control management
and make the RBAC visit control management solution based on rules. Also, some key
technology such as procrss design based product, automatic upload, artificial
intelligence and data mining in CAPP and large database’s searches were introduced in
detail. Finally, system configuration and examples of operation were provided.
Configuration can issue document management system in a safety port, examples of
operation reappearance CAPP system’s operation, with which provide firm foundation
for large-scale process information management.
The development and application of this system provides strong support to the
further achievment of rapid design and manufacturing to the enterprises, makes solid
foundation for enterprises to realize the computer integrated manufacturing system.
Also, it can make the enterprise's informatization level improved greatly, so to improve
enterprise's economic benefit and social benefit.
Key Words: CAPP, Process management, WEB Service, Searches
目 录
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪 论 ...................................................................................................................1
§1.1 课题的来源 ........................................................................................................1
§1.2 研究的目的和意义 ............................................................................................1
§1.3 国内外研究的现状及发展趋势 ........................................................................3
§1.3.1 国外 CAPP 研究现状 ................................................................................. 3
§1.3.2 国内 CAPP 研究现状 ................................................................................. 3
§1.3.3 CAPP 的发展趋势 ...................................................................................... 4
§1.4 本课题研究的内容与实施方案 ........................................................................5
第二章 CAPP 与工艺管理需求概述 ..............................................................................6
§2.1 CAPP 概述 .........................................................................................................8
§2.1.1 CAPP 的定义 .............................................................................................. 8
§2.1.2 CAPP 的工作原理 ...................................................................................... 8
§2.1.3 CAPP 的设计方法 ...................................................................................... 9
§2.1.4 CAPP 的开发模式 .................................................................................... 12
§2.1.5 CAPP 的系统结构 .................................................................................... 14
§2.2 CAPP 的主要功能 ...........................................................................................15
§2.2.1 应用功能 .................................................................................................. 16
§2.2.2 系统功能 .................................................................................................. 17
§2.3 工艺管理系统需求概述 .................................................................................17
§2.3.1 工艺管理的对象 ...................................................................................... 17
§2.3.2 工艺管理的模型 ...................................................................................... 18
§2.3.3 工艺规程的描述 ...................................................................................... 19
§2.3.4 工艺的工作流 .......................................................................................... 20
第三章 基于 Web 的CAPP 系统架构设计 ................................................................. 21
§3.1 基于 Web 的CAPP 系统架构 ........................................................................ 22
§3.1.1 客户/服务器(Client/Server)两层体系结构 ............................................. 22
§3.1.2 传统的三层应用体系结构 ...................................................................... 23
§3.1.3 浏览器/服务器(Browser/Server)体系结构 ............................................. 24
§3.1.4 架构设计 .................................................................................................. 25
§3.2 数据库技术 ......................................................................................................28
§3.2.1 工艺结构的数据库设计 .......................................................................... 29
§3.2.2 产品结构树操作实现 .............................................................................. 30
§3.3 检索式 CAPP 系统功能设计 ..........................................................................33
第四章 基于 Web 的检索式 CAPP 技术 ..................................................................... 33
§4.1 CAPP 与PDM 的集成 ....................................................................................33
§4.1.1 系统的集成方式 ...................................................................................... 33
§4.1.2 CAPP 与PDM 集成的关键 ..................................................................... 34
§4.2 零件信息管理模块 ..........................................................................................36
§4.3 工艺操作模块 ..................................................................................................37
§4.3.1 工艺设计 ................................................................................................... 37
§4.3.2 工艺的操作功能及流程 ........................................................................... 38
§4.3.3 CAPP 系统信息模型的建立 .................................................................... 39
§4.3.4 Web 下工艺结构树的显示方法 ............................................................... 40
§4.4 制造资源管理 ..................................................................................................41
§4.4.1 制造资源概述 .......................................................................................... 41
§4.4.2 制造资源功能树 ...................................................................................... 43
§4.5 工艺的版本管理 ..............................................................................................44
§4.5.1 版本管理的模型 ....................................................................................... 45
§4.5.2 版本管理的实现 ....................................................................................... 46
§4.6 工艺的输出模块 .............................................................................................47
§4.6.1 工艺卡片输出 .......................................................................................... 47
§4.6.2 报表文件输出 .......................................................................................... 49
§4.7 工作流模块 .....................................................................................................51
§4.7.1 工作流的功能 ........................................................................................... 52
§4.7.2 工艺管理系统工作流实现 ....................................................................... 52
§4.8 安全与访问控制管理 ......................................................................................54
§4.8.1 工艺信息的安全和共享 ........................................................................... 54
§4.8.2 访问控制 ................................................................................................... 54
§4.8.3 基于角色的访问控制技术 ....................................................................... 55
§4.8.4 基于角色的访问控制的优点 ................................................................... 55
§4.8.5 权限控制的实现 ....................................................................................... 56
第五章 CAPP 系统的关键技术 ....................................................................................59
§5.1 基于 Model2 MVC 的WEB 技术 .................................................................. 59
§5.2 面向产品的工艺设计 ......................................................................................59
§5.3 CAD 中零件信息的上传 ................................................................................ 59
§5.3.1 CAD 图档信息获取 ..................................................................................60
§5.3.2 零件信息的自动上传 .............................................................................. 61
§5.4 产品信息批量上传技术 .................................................................................62
§5.5 人工智能、数据挖掘等现代设计技术在 CAPP 中的应用 .........................63
§5.5.1 人工智能技术在 CAPP 中的应用 .......................................................... 63
§5.5.2 数据挖掘技术在 CAPP 系统中的应用 .................................................. 64
§5.6 大型数据库的检索方法 .................................................................................65
第六章 系统的实现 .......................................................................................................66
§6.1 系统的配置 ......................................................................................................68
§6.1.1 软硬件的配置 .......................................................................................... 68
§6.1.2 Tomcat 与IIS 集成 ................................................................................... 68
§6.2 系统实例运行 ..................................................................................................70
§6.2.1 基于 Web 的工艺管理功能的实现 ..........................................................70
§6.2.2 产品结构信息管理模块 ........................................................................... 72
§6.2.3 工艺设计模块 ........................................................................................... 73
§6.2.4 工艺设计流程管理模块 ........................................................................... 75
§6.2.5 制造资源管理模块 ................................................................................... 76
§6.2.6 工艺卡的打印输出模块 ........................................................................... 77
第七章 总结与展望 .......................................................................................................80
参考文献 .........................................................................................................................81
在读期间公开发表的论文和承担科研项目及取得成果 .............................................84
致 谢 .............................................................................................................................85
第一章 绪论
1
第一章 绪 论
§1.1 课题的来源
本课题是上海市教委以及上海市重点学科建设经费资助项目（项目编号：
05EZ30、T0502）。
随着现代科技进步以及全球化信息网络技术变革的加速，新产品的市场竞争
日趋激烈，用户需求的多样化等诸多因素造成产品的生命周期越来越短。为了提
高市场应变能力和竞争力，现代制造企业必须解决其产品开发中的 TQCSE 问题，
即以最快的上市速度(Time)、最好的质量(Quality)、最低的成本(Cost)、最优的服
务(Service)及最有利于环境保护(Environment)来满足不同客户对产品的不同需求
以及社会可持续发展的需要[1]。
进入 20 世纪 90 年代以来，国内企业广泛采用 CAD、CAM、CAE、CAPP 等
各种计算机辅助设计制造技术来提高产品设计和制造水平，以巩固自身在市场中
的地位。21 世纪是知识经济时代，企业竞争的焦点是创新产品。通过向市场推出
满足用户需求的新产品，企业不仅可以扩大市场份额，而且还有可能开拓全新的
市场[2]。创新产品所带来的效益和优势可以缓解企业在成本和运作效率等方面的压
力，这正是近年来企业重视利用计算机辅助技术来进行产品研发的一个重要原因。
计算机辅助工艺过程设计(ComputerA idedP rocessP lanning:CAPP)是连接CAD
与CAM的桥梁，是许多先进制造系统的技术基础之一。因此，CAPP技术从60年代
末诞生以来，其研究开发工作一直在国内外蓬勃发展，而且逐渐引起越来越多的
人们的重视。遗憾的是，尽管国内外在各种决策方式、各种机加工工艺以及智能
化、集成化方面取得许多成绩。但应用基础还不很牢固，研究开发方向也和当前
的实际需求有较大差距。近年来，随着计算机集成制造系统(Computer Integrated
ManufacturingSystem: CIMS)、并行工程(Concurrent Engineering: CE)、智能制造系
统(Intelligent Manufacturing System: IMS)、虚拟制造系统(Virtual Manufacturing
System: VMS)、敏捷制造(Agile Manufacturing:AM)等先进制造系统的发展，无论
从广度上还是从深度上，都对CAPP的发展提出了更新更高的要求。
§1.2 研究的目的和意义
CAPP 是Computer Aided Process Planning(计算机辅助工艺规划或设计)的英文
缩写。由于长期以来采用手工方式进行的传统工艺过程设计不可避免地存在一些
缺陷：对工艺设计人员要求高；工作量大，效率低下；难以保证数据的准确性；
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摘要随着现代科技进步、全球化信息网络技术变革的加速发展、新产品的市场竞争日趋激烈以及用户需求的多样化等因素造成产品的生命周期越来越短。为了提高市场应变能力和竞争力，现代制造业必须解决其产品开发中的TQCSE问题，来满足不同客户对产品的不同需求和社会可持续发展的需要。因此，作为连接CAD与CAM的桥梁，CAPP系统在企业中显得尤为重要。本论文从企业应用的需求出发，结合当前Web技术的发展，提出了本课题——基于Web的检索式CAPP系统研究。本文首先对J2EE平台下的N层体系结构、以及工艺管理的需求进行分析，确定了一个基于MVCModel2、以SQLServer作为数据库服务器的工艺管理体系功能结...
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