近年來CAD是CAD/CAM集成系統技術創新的主角。相比之下，CAM領域卻顯示出不應有的沉寂。然而，隨著信息化需求的不斷增加，企業同樣熱切企盼CAM,
      希望技術創新之風能吹進CAM領域，涌現出能夠與CAD系統相匹配的、功能強大、更符合加工工程化概念、易于普及的新一代CAM產品。CAM作為整個集成系統的重要一級，向上與CAD、CAPP實現無縫集成，向下方便、快捷、智能、高效地為數控生產服務，這是CAM技術發展永遠不變的主題。面向對象、面向工藝特征的新概念已經與CAD技術中面向對象的設計、特征建模等相呼應，在一些專業化的CAM系統中得到了成功的應用，為新一代CAM的誕生進行了必要的經驗積累、技術儲備與思想準備。當今CAM在學習、掌握與應用上的困難，與生產快速發展對CAM人才迫切要求之間的矛盾日益突出，為新一代CAM的成熟與發展提供了市場基礎。制造業不斷涌現的新技術、新工藝諸如高速加工技術等也對CAM技術提出了更高的要求。網絡技術的發展使CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM集成化體系擺脫空間的約束，能夠更好地適應現代企業的生產布局及生產管理的要求。為適應集成化體系的要求，CAM的結構體系與功能構成也必然會發生相應的變化。因此我們有理由認為新一代的CAM技術正處在孕育、發展與成熟之中，新一代CAM會在不遠的將來興起。下面將對CAM技術的發展過程、CAM的應用現狀、新技術對CAM的要求等方面進行分析，進而對CAM發展趨勢做一個主觀的預測。并對新一代CAM系統的結構體系做一個大膽的設想，
      希望能夠有益于我國CAM的研究、選型及應用，
      也希望借此與廣大同行交流提高。一、新一代CAM產生的必然性與發展趨勢CAM技術發展至今，無論在軟、硬件平臺、系統結構、功能特點上都發生了翻天覆地的變化。
      當今流行的CAM系統在功能上也存在著巨大的差異。就其具有決定意義的基本處理方式與目標對象上看，主要可分為兩個主要發展階段，可認為是兩代產品。第一代CAM：APT20世紀60年代在專業系統上開發的編程機及部分編程軟件如：FANOC、Semems編程機，系統結構為專機形式，基本處理方式是人工或輔助式直接計算數控刀路，編程目標與對象也都直接是數控刀路。特點是功能差，操作困難，專機專用。第二代CAM：曲面CAM系統系統結構一般是CAD/CAM混合系統，較好地利用了CAD模型，以幾何信息作為最終的結果，自動生成加工刀路。自動化、智能化程度得到了大幅度提高，具有代表性的是UG、DUCT、Cimatron
      、MarsterCAM等。基本特點是面向局部曲面的加工方式，表現為編程的難易程度與零件的復雜程度直接相關，而與產品的工藝特征、工藝復雜程度等沒有直接相關關系。盡管該時期的時間跨度達二十年，系統檔次差異很大，智能化水平高低亦不同，但在結構體系上沒有質的變化。筆者認為應屬于同一代產品。縱觀CAM技術的發展歷程，我們可以得出如下結論：1．CAM的發展是一個不斷吸收和利用CAD及周邊相關技術的應用成果，
      不斷發展的過程；是自動化、智能化水平不斷提高的過程；是CAM系統結構及基本處理方式不斷向適應工程化概念的方向發展的過程。2．系統的基本處理方式，即編程的目標對象對系統的結構、智能化水平等起著決定性作用。CAM系統在APT時代，編程的目標對象直接計算刀路軌跡。第二代CAM系統以CAD模型為編程的目標對象，自動生成刀路軌跡。因而系統的自動化、智能化水平得到了大幅度提高，系統的操作也更符合工程化概念。3．第二代CAM系統以CAD模型的局部幾何特征為目標對象的基本處理形式已經成為智能化、自動化水平進一步發展的制約因素。只有突破當今的固有模式，發展新一代的CAM系統：即面向模型、面向工藝特征的CAM系統，才能夠將CAM的自動化、智能化水平提高到一個新的高度。4．可以預見正在孕育、成熟、發展的新一代CAM系統將采用面向對象、面向工藝特征的基本處理方式，使系統的自動化水平、智能化程度大大提高。
      系統結構將獨立于CAD、CAPP系統而存在，為CAPP的發展留下空間，更符合網絡集成化的要求。二、CAM的創新方向CAM作為應用性、實踐性極強的專業技術，直接面向數控生產實際。生產實際的需求是所有技術發展與創新的原動力。分析總結當今CAM的應用現狀、
      與生產實際要求間的差距及其原因、新工藝、新技術對CAM的特殊需要以及相關外圍技術發展與要求等，有助于更好地了解今后CAM的發展趨勢。1．CAM的應用現狀及與實際需求間的差距因為應用的實踐性更強，專業化分工更明確，就總體而言，CAM的專業化水平高于CAD的發展。縱觀當今占主導地位的CAM系統，無論其界面好壞、功能強弱，都存在著共同的缺陷。(1)
      CAD/CAM混合化的系統結構體系CAD功能與CAM功能交叉使用，不是面向整體模型的編程形式，工藝特征需由人工提取，或需進一步CAD處理產生。該結構體系的形成是歷史的產物。多年前，集成系統特別是網絡化集成的觀念還沒有成為系統開發的主體思想，模型的建立與編程在同一地點由同一個操作者完成。由此會造成如下的問題。1）不適應當今集成化的要求現代生產企業要求網絡集成系統的模塊分布、功能側重必須與企業的組織形式、生產布局相匹配。系統混合化不等于集成化，更不利于網絡集成化的實現。2）不適合現代企業專業化分工的要求混合化系統，無法實現設計與加工在管理上的分工，增加了生產管理與分工的難度，也極大地阻礙了智能化、自動化水平的提高。另外，混合化系統要求操作者在CAD與CAM兩個方面都要有深厚的背景與經驗才能很好地完成工作，增加了學習掌握與使用系統的難度。一般需1～3年的實踐才能成為稱職的CAM操作人員，對企業人才的管理造成了極大的負面影響。3）沒有給CAPP的發展留下空間與可能眾所周知，CAPP是CAD/CAM一體化集成的橋梁，CAD/CAPP/CAM混合化體系決定了永遠不可能實現CAM的智能化與自動化。因為生產工藝的標準化程度低，受到生產設備、刀具、管理等因素的影響，至今沒有一個成熟的，以創成法或派生法為推理機制的商品化的CAPP系統。CAPP轉向了類似于開發環境類軟件系統的開發與研究。但隨著企業CAD、CAM等技術的成功應用，工藝庫、知識庫的完善，將來CAPP也會有相應的發展。逐步實現CAD-CAPP-CAM按科學意義上的一體化集成。而混合化的系統從結構上為今后的發展留下了不可彌補的隱患。（2）面向曲面、以局部加工為基本處理方式當今CAM系統一般都是曲面CAM系統，是面向局部加工的處理方式，而數控加工是以模型為結果，以工藝為核心的工程過程。應該采取面向整體模型、面向工藝特征的處理方式。這種非工程化概念的處理方式肯定會造成一系列的問題。1）不能有效地利用CAD模型的幾何信息，無法自動提取模型的工藝特征，只能夠人工提取，甚至靠重新模擬計算來取得必要的控制信息，無疑增大了操作的煩瑣性，影響了編程質量與效率。致使系統的自動化程度與智能化程度很低。2）局部加工計算方式靠人工或半自動進行仿過切處理，因不是面向整體模型為編程對象，系統沒有從根本上杜絕過切現象產生的可能，因而不適合高速加工等新工藝在高速條件下對安全性的要求。2．當今CAM應用在生產組織與管理上的問題CAD/CAPP/CAM需要在信息流上集成一體、無縫連接，但往往忽略了企業在生產組織與管理上要求CAD、CAPP、CAM在應用場合、操作人員、系統功能上按照生產布局合理安排。網絡技術的成功應用已經為此奠定了基礎。CAM系統及操作人員遠離生產現場，致使因不了解現場情況造成不應有的反復，浪費了時間，降低了效率，甚至造成廢品。傳統的CAM系統不僅要求操作人員有深厚的工藝知識背景，還需要有很高的CAD應用技巧。一般需1至3個月專門培訓入門，1至3年的實踐才能成為稱職的工作人員。對CAM的應用普及造成了極大的困難，使CAM后備人員嚴重不足，因而造成人才競爭異常激烈、生產隊伍不穩定，產生嚴重人才管理問題，我國的廣大國營企業，情況更加嚴峻。故企業迫切需要新一代的易學易用、易于普及、高智能化、專業性強的CAM系統。3．制造業新技術對CAM的特殊要求毋庸置疑，近年來制造業新技術的最大熱點是高速加工技術。據最新的工藝研究表明，高速加工技術在簡化生產工藝與工序，減少后續處理工作量、提高加工效率、提高表面質量等幾個方面，能夠極大地提高產品質量、降低生產成本、縮短生產周期。高速加工技術對CAM也提出了新的特殊要求。（1）安全性要求高速加工采用小切削深度、小切削量、高進給速度，特征加工的一般切削速度（F值）為傳統加工的10倍以上（F可達到2000～8000mm/min），在高速進給條件下，一旦發生過切，幾何干涉等，后果將是災難性的，故安全性要求是第一位的。傳統的CAM系統靠人工或半自動防過切處理方式，沒有從根本上杜絕過切現象的發生。靠操作者的細心、責任心等人的因素是沒有安全保障的。所以無法滿足高速加工安全性的基本要求。（2）工藝性要求高速加工要求刀路的平穩性，避免刀路軌跡的尖角（刀路突然轉向）、盡量避免空刀切削、減少切入/切出等，故要求CAM系統具有基于殘余模型的智能化分析處理功能、刀路光順化處理功能、符合高速加工工藝的優化處理功能及進給量（F值）優化處理功能（切削優化處理）等。為適應高速加工設備的高檔數控系統，CAM應支持最新的NURBS編程技術。（3）高效率要求高效率體現在兩個方面：1）編程的高效率：高速加工的工藝性要求比傳統數控加工高了很多，刀路長度是傳統加工的上百倍，一般編程時間遠大于加工時間，故編程效率已成為影響總體效率的關鍵因素之一。傳統的CAM系統采用面向局部曲面的編程方式，系統無法自動提供工藝特征，編程復雜程度很大，對編程人員除工藝水平之外（基本要求），還要求有很高的使用技巧。迫切需要具有高速加工知識庫的、智能化程度高的、面向整體模型的、新一代的CAM系統。2）優化的刀路確保高效率的數控加工，
      如基于殘余模型的智能化編程可有效地避免空刀，進給量（F值）優化處理可提高切削效率30%等。
      綜上所述，當今的CAM系統雖然為現代制造業的發展立了汗馬功勞，但在生產管理、操作使用上存在著與實際要求的巨大矛盾；在結構上、功能專業化等方面與網絡下系統集成化的要求存在嚴重的不協調；基本處理方式嚴重阻礙智能化、自動化水平的提高。這一切都使新一代CAM的誕生與發展成為必需。CAD技術中面向對象、面向特征的建模方式的巨大成功，為新一代CAM的發展提供了參考模式，網絡技術為CAM的專業化分離與系統集成提供了可能。通過以上的分析，
      新一代CAM系統的大致輪廓已經顯現。三、新一代CAM的基本結構與主要特征預測
      1．新一代CAM的軟硬件平臺WinTel結構體系因優異的價格性能比、方便的維護、優異的表現、平實的外圍軟件支持，已經取代UNIX操作系統成為CAD/CAM集成系統的支持平臺。OLE技術及D&M技術的應用將會使系統集成更方便。今后CAM的軟件平臺無疑將是Windows
      NT或Windows
      2000，硬件平臺將是高檔PC或NT工作站系列。隨著高檔NC控制系統的PC化、網絡化及CAM的專業化與智能化的發展，甚至機上編程也可能會有較大的發展。2．新一代CAM系統的界面形式今后將擯棄多層菜單式的界面形式，取而代之的是Windows界面，操作簡便，并附有項目管理、工藝管理樹結構，為PDM的集成打下基礎。3．新一代CAM系統的基本特點（1）
      面向對象、面向工藝特征的CAM系統傳統CAM局布曲面為目標的體系結構將被改變成面向整體模型（實體）、面向工藝特征的結構體系。系統將能夠按照工藝要求（CAPP要求）自動識別并提取所有的工藝特征及具有特定工藝特征的區域，使CAD/CAPP/CAM的集成化、一體化、自動化、智能化成為可能。（2）基于知識的智能化的CAM系統新一代的CAM系統不僅可繼承并智能化判斷工藝特征，而且具有模型對比、殘余模型分析與判斷功能，使刀具路徑更優化，效率更高。同時面向整體模型的形式也具有對工件包括夾具的防過切、防碰撞修理功能，提高操作的安全性，更符合高速加工的工藝要求，并開放工藝相關聯的工藝庫、知識庫、材料庫和刀具庫，使工藝知識積累、學習、運用成為可能。（3）能夠獨立運行的CAM系統實現與CAD系統在功能上分離，在網絡環境下集成。這需要CAM系統必須具備相當的智能化水平。CAM系統不需要借助CAD功能，根據工藝規程文件自動進行編程，大大降低了對操作人員的要求，也使編程過程更符合數控加工的工程化要求。（4）使相關性編程成為可能尺寸相關、參數式設計、修改的靈活性等CAD領域的特性，自然希望被引伸到CAM系統之中。據筆者觀察，在該方向的研究有兩條不同的思路，以Delcam
      公司的PowerMILL及WorkNC為代表，采用面向工藝特征的處理方式，系統以工藝特征提取的自動化來實現CAM編程的自動化。當模型發生變化后，只要按原來的工藝路線重新計算，即實現CAM的自動修改。由計算機自動進行工藝特征與工藝區域的重新判斷并全自動處理，使相關性編程成為可能。目前已有成熟的產品上市，并為北美、歐洲等發達國家的工模具界所接受。另據報導，已有公司試圖直接將參數化的概念引入CAM中，據稱是同一數據庫的方式來解決參數化編程問題。據筆者了解，至今未見成功的應用實例及相關報道。從技術角度上，筆者認為，實體的參數化設計是在有限參數下的特殊概念，CAM是按照工藝要求對模型進行的離散化處理，具有無限化（或不確定）參數的特性。因而與參數化CAD有著完全不同的特點。就象參數化的概念一直無法成功地引申到曲面CAD中一樣，CAM的參數化也將面臨著巨大的困難。按加工的工程化概念，CAM不是以幾何特征，而應是以工藝特征為目標進行處理。幾何特征與工藝特征之間沒有必然的、唯一的相關關系，而當幾何參數發生變化時，工藝特征的變化沒有相關性，存在著某些工藝特征消失或新的工藝特征產生的可能性。所以真正要實現參數式CAM，需要對幾何參數與工藝特征間的相關性進行深入研究，并得出確切的，而且是唯一的相關關系之后，才能真正實現。所以就系統的實用性、成功的可能性而言，筆者在技術上更傾向于前者。或許兩者會殊途同歸。我們將時刻關注并熱切希望后者能在技術上有所突破，使CAM技術在參數化道路上實現質的飛躍。（5）提供更方便的工藝管理手段CAM的工藝管理是數控生產中至關重要的一環，也是PDM的重要組成部分。新一代CAM系統的工藝管理樹結構，為工藝管理及實時修改提供了條件。較領先的CAM系統已經具有CAPP開發環境或可編輯式工藝摸板，　可由有經驗的工藝人員對產品進行工藝設計，　CAM系統可按工藝規程全自動批處理。另外，新一代的CAM系統應能自動生成圖文并茂的工藝指導文件，并可以以超文本格式進行網絡瀏覽。4．新一代CAM技術對生產與管理方式產生積極的影響新一代的CAM系統將CAM的智能化、自動化、專業化推到一個新的高度，更快地滿足現有生產與管理的特定要求，同時新手段的引入也會使管理方式發生相應的變化，使生產過程更規范、更合理。新一代的CAM系統在網絡下與CAD系統集成，充分利用了CAD幾何信息，又能按專業化分工，合理地安排系統在空間的分布。降低人員的綜合性要求，提高了專業化要求， 會使操作人員的構成發生相應的變化；同時，由于CAM系統專業化、智能化、自動化水平的提高，將導致機側編程( Shop
      Programming)方式的興起，改變CAM編程與加工人員及現場分離的現象。經過多年的技術積累，CAM在市場需求、理論基礎及外圍技術等方面的準備已經成熟，我們有理由相信今后的幾年將是CAM技術創新的火熱年代。作為應用性終端技術，CAM市場將是群雄并起，多種系統并存的局面，CAM
      市場永遠不會有霸主。今后CAM的發展與走勢，只能是由市場需求決定。可以肯定的是，CAM的發展一定是朝著網絡化、專業集成化的方向發展，一定是朝著方便、快捷、智能、自動化的方向發展。