工艺过程规划与优化是合理安排产品的制造工艺、缩短开发周期、降低成本、提高产品质量的一种重要手段,同时也是数字化设计与制造以及定量化CAPP中一尚未得到很好解决的难题。论文以现有CAPP领域研究成果和工艺优化研究工作为基础,对复杂零件工艺方案优化中的一些基础性和共性问题展开了深入地探讨；建立了工艺过程规划优化各个阶段的数学模型,从加工方案选择、装夹与定位基准决策、工艺路线安排、制造资源分配等多个层面对复杂零件的工艺过程方案进行优化。首先,对零件特征加工方案决策过程及方法进行了研究,分析归纳了影响特征加工方案选择的几个主要的因素；建立了特征加工方案决策的模糊综合评判数学模型,通过对模糊关系的合成运算来实现决策过程；提出了特征的加工资源预配置问题并对其实现方法进行了探讨。其次,对零件特征的装夹与定位基准选择方法展开了深入研究。针对传统研究中定位基准决策方法效率偏低的问题,论文提出了一种考虑特征公差关系的基于模糊综合评判的定位基准辅助决策方法：首先,建立了加工特征的TAD以及公差关系信息模型,按照保证公差要求的原则将零件的加工特征分类成若干组装夹特征集合,然后遵循相关的工艺知识以及推理流程来为每一组特征集合选择定位基准；构造了多定位基准优化选择的模糊评判数学模型以及推理过程模型,详细讨论了该过程的实现及操作方法。然后,在以上工作的基础上,对零件工艺路线的规划与优化问题进行了深入地分析,建立了该问题求解的数学模型,构造了GA-SA混合算法来进行问题的求解。针对传统研究中对约束处理能力不足而惩罚函数策略又并非凑效的问题,同时根据问题本身求解的需要建立了工艺约束的有向图模型并且将图论中相关的图搜索技术嵌入到混合算法的主框架内,藉此提出了一种基于有向图理论结合GA-SA混合算法的复杂零件工艺路线规划与优化问题求解新方法；基于有向图约束模型,针对工艺路线优化问题所设计的图拓扑排序与染色体串的约束调整算法使得初始化和进化过程中所有解都被限定在可行域内,缩小了问题的搜索空间,提高了算法的收敛速度。对传统基于静态资源的工艺规划与优化问题模型进行了扩展,论文优化方法策略兼顾考虑车间层的动态资源状况,能够根据加工车间资源实时变化情况来对优化过程进行调整,同时所设计的优化方法机制可以保证计算得到多个最优的工艺路线方案。建立了制造资源的层次结构模型,利用面向对象技术和实体-联系方法对车间层的各种资源的属性关系和联系进行了一致性的描述和分类,以规范化方式建立了制造资源、工艺信息之间的联系模型,以此为基础得到了制造资源的数据库逻辑模型,开发了相应的制造资源信息管理子系统。结合以上所做工作与所取得的理论研究成果,以实际的加工车间为工艺优化理论与方法的应用环境,设计和开发了工艺优化原型系统。该系统是一个基于产品三维模型的集成系统,可直接利用产品的三维设计模型来进行工艺过程设计与管理。最后对全文进行了总结,展望了进一步的研究方向。