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一、引言：制造业的“中场科学”
在制造业的世界中，设计决定“做什么”，制造决定“怎么做”，而“怎么把设计变成制造”——这件事，正是工艺的使命。
在很长一段时间里，工艺一直是一门典型的“中场科学”：
既需要理解设计意图，又要熟悉设备、材料与加工现实。
这种跨界性，也让工艺成为最难被数字化的环节之一。
从20世纪50年代的纸质工艺卡，到21世纪初的数字化工艺管理系统，制造业花了半个多世纪，才让工艺从经验走向模型、从手工走向智能。
而其中最具标志性的阶段，便是CAPP（Computer-Aided Process Planning，计算机辅助工艺规程设计）时代。
二、从纸与铅笔开始的工艺数字化萌芽（1950s–1970s）
在20世纪50–60年代，制造业的信息化刚刚起步。
计算机主要用于科研与财务，工程领域仍依靠蓝图、算表和人工计算。
当时的“工艺设计”是一项高度经验化的工作：
工艺员凭借个人知识决定加工路线；
工艺规程、工序卡全部纸质填写；
数据冗余、版本混乱、查询困难。
1957年，数控（NC, Numerical Control）技术在美国诞生，首次把“数字指令”引入制造环节。这被视为“数字化制造”的开端。
但这时的数字化仅限于加工控制层（NC编程），尚未触及工艺规划层（Process Planning）。
1970年代初期，欧美学界开始思考：
既然计算机能辅助设计（CAD），能否也辅助工艺规划？
于是，“CAPP”的概念首次出现在美国制造工程学会（SME）的论文中。
那时人们的设想是——让计算机根据零件特征、材料与工艺规则，自动生成工艺路线。
这在当时是一个颇具科幻色彩的目标。
三、CAPP的两条技术路线：变型与生成（1970s–1990s）
到了1970–1980年代，CAPP研究逐渐系统化，主要形成两条技术路线：
1️⃣ 变型CAPP（Variant CAPP）
思想：相似零件→相似工艺
方法：建立工艺典型库，用特征分类码（Group Code）检索相似零件的工艺，再人工修订。
特点：实现快、实用性强，但智能性弱。
代表：美国的 MICLASS、英国的 Group Technology、苏联的 T-FORM 系统。
2️⃣ 生成CAPP（Generative CAPP）
思想：基于规则、知识库和推理机制自动生成工艺路线。
技术：If-Then规则、决策树、启发式推理。
特点：智能性高、通用性强，但难以维护。
代表：美国的 PROPLAN、荷兰的 PART系统、日本的 GHOST系统。
可以说，CAPP在这一时期与人工智能（AI）的早期研究几乎同步。
那时AI还停留在“符号主义”的阶段，专家系统是主要形式。
于是CAPP成为AI在制造领域最早的应用场景之一。
四、中国的CAPP浪潮：从科研走向产业（1980s–2000）
如果说国外的CAPP是一种研究兴趣，那么在中国，它却成为一场体系化运动。
20世纪80年代末到90年代初，中国制造业信息化起步，“CIMS（计算机集成制造系统）”被列入国家“863计划”的重点方向。
在CIMS体系中，CAPP被定义为关键子系统，地位与CAD、CAM、MRP并列。
1️⃣ 高校与研究所主导的CAPP研发
清华大学：开发了早期的“TH-CAPP”系统，基于典型工艺与特征匹配。
哈尔滨工业大学：研究基于规则的生成式CAPP框架。
北京航空航天大学、西北工业大学：重点研究机械加工和航空装配领域的CAPP。
中航一集团、中船重工等大型国企陆续建立工艺信息化实验室。
这一时期的CAPP通常以单机版软件为主，运行在DOS或Windows平台上。
典型输出是《工艺规程表》《工序卡片》《设备工装清单》，以数据库或打印文档形式存储。
2️⃣ CAPP产业化的萌芽
到1990年代末，部分科研成果开始产业化，如：
北京CAPP系统研究中心推出“CAPP2000”；
清华同方、航天信息等公司开发面向企业的通用CAPP系统；
各省工艺所为地方企业提供“行业版CAPP”，如机加CAPP、模具CAPP、轴承CAPP等。
这一时期，中国是全球唯一形成CAPP软件产业链的国家。
国外虽然在CAD/CAM、MES领域遥遥领先，但确实“没有专门的CAPP软件”。
在国际学术会议上，中国的CAPP论文数量一度占据半壁江山。
五、国外的“类CAPP体系”：嵌入式而非独立
虽然国外没有CAPP产业，但他们在功能上早已实现工艺规划数字化。
差别只在于：他们不单独做CAPP系统，而是把工艺规划功能嵌入更大的制造平台中。
他们的逻辑是：
不必做“独立CAPP”，因为CAD/CAM、MES系统已经涵盖工艺规划所需功能。
重点是集成，不是模块分割。
因此，国外的CAPP研究在1990年代逐渐淡出学术圈，而中国则继续深化这一体系。
六、CAPP技术的内核：从规则到知识
无论是国内还是国外，CAPP的本质问题始终是——让计算机理解“工艺知识”。
而工艺知识的表达，是CAPP技术演化的关键。
CAPP的发展推动了制造特征识别、规则推理、知识表示等关键技术的成熟。
这些研究成果后来被直接吸收到PLM、MBD、智能工艺规划等更高层体系中。
七、CAPP的困境与转折
尽管CAPP在理论上极具吸引力，但在实际应用中，问题逐渐显露：
知识获取困难
工艺知识分散在老工艺师的脑中，难以形式化。系统封闭、集成度低
CAPP多为单机或局域网系统，与CAD、ERP、MES接口不通。标准不统一
不同行业、不同厂家编码体系不同，难以通用。技术架构老化
多数系统基于早期数据库和逻辑推理，难以适应复杂零件与多工艺路线。
于是，到21世纪初，CAPP逐渐被更大概念吸收进PLM（产品全生命周期管理）中。
工艺信息不再孤立存在，而是成为产品数据模型的一部分。
这标志着工艺数字化的第二阶段——模型化与集成化时代的到来。
八、结语：从CAPP到PLM的桥梁
CAPP时代的意义，并不仅在于若干软件系统，而在于它第一次把工艺知识显性化、结构化、可计算化。
它为后来的PLM、MBD、数字主线打下了方法论基础。
可以说：
没有CAPP，就不会有后来的数字化工艺。
它是制造数字化从“纸面”迈向“数据模型”的第一步。
二十世纪末的工艺数字化，已经从蓝图走向数据表；
而二十一世纪的数字化工艺，将从数据表走向数字孪生。
📘 下篇预告：
《数字化工艺的演进（2）》
PLM时代：工艺数据走向模型化（2000s–2015）
——从工艺文件到工艺模型，从信息孤岛到数据主线。