面向产品的CAPP方法论及其智能化概念体系铂热电阻

面向产品的CAPP方法论及其智能化概念体系

面向产品的CAPP方法论及其智能化概念体系 2011： 摘要：提出并论述面向产品的CAPP方法论，建立面向产品的CAPP智能化概念体系，并分析讨论面向产品的CAPP智能化关键技术。实践表明，以面向产品的CAPP方法论为指导，形成基于知识库的智能化交互式CAPP系统框架，才能真正理顺先进性与实用性、普及与提高等各方面的关系，满足企业对CAPP广泛应用与集成的需求。关键词：面向产品的CAPP；交互式CAPP；智能化CAPP；工艺知识库根据CAPP的发展和企业对CAPP应用的需求，有必要建立全新的面向产品的CAPP方法论，使CAPP应用从以零组件为主体对象的局部应用走向以整个产品为对象的全面应用，实现企业产品工艺设计和管理的计算机化和信息化。1面向产品的CAPP方法论面向产品的CAPP方法论的基本内容是，CAPP系统应是以产品工艺数据为中心的集工艺设计与信息管理为一体的交互式计算机应用系统，并逐步集成检索、修订、创成等多工艺决策混合技术及多人工智能技术，实现人机混合智能和人、技术与管理的集成，逐步和部分实现工艺设计与管理的自动化，从设计和管理等多方面提高工艺人员的工作效率，且在应用中不断积累工艺设计人员的经验。1.1CAPP系统首先应是交互式计算机应用系统近也是多方面，如书本手册、生产现场、工艺实例、工艺专家等。在传统的CAPP智能系统中，知识库通常是狭义的知识库，即知识库中主要存储推理规则等规则性知识。这些知识库主要是面向系统自动决策，因此，知识的数量同实际需要相比，只是很少的一部分，且缺少足够的事实性知识，局限性很大。在交互式CAPP系统中，知识库的作用首先是为工艺人员的决策提供详尽的帮助。这可分为2个层次：1代替手工查阅工艺手册及相关资料；2代替手工查阅已设计好的工艺实例。进一步，提供相关自动工艺决策功能，帮助工艺人员提高工作效率，帮助具有较少经验的工艺人员能够设计出具有专家或准专家水平的产品工艺。在此意义上的知识库是广义的知识库，它包含了工艺数据库、典型工艺库、工艺规则库等，因此，建立丰富的工艺知识库是基于交互式CAPP智能化的基础。3智能化交互式CAPP关键技术3.1基于交互式的人机混合工艺决策技术人工智能技术在模拟人的逻辑思维方面取得了很大的成功，而且在CAPP等领域得到了较为广泛的应用。但在目前条件下，让计算机具有和人一样的思维和智能是不现实的，而且在可见的将来也是难以实现的，因此，出现了人机一体化的思想[6]。当前，随着IMS的发展，人们对在制造系统中发挥人的创造能力和人的智能给予高度关注。国外出现合弄制造系统(hononicmanufacturingsystem)的概念，且成为国际合作研究计划IMS的项目之一[7]。在合弄制造系统中，人在制造中的作用被重新定义和加以重视，人不再被看作是干预因素，而是被当作构成整个制造环境的一个组成部分，人的个人技能可以得到充分发挥[8]。工艺设计经验性强，技巧性高，在CAPP中发挥工艺人员的个人技能有重要的实际意义。在CAPP实践中，笔者认识到，人的适当参与，会在更大程度上提高CAPP系统集成度[5]。王先逵等[9]认为，建立一种“人机一体化”的智能系统，充分发挥人的智能优势，以合理的代价实现较高的智能，这在很长一段时间内将是开发CAPP系统的一个指导原则。基于交互式的人机混合工艺决策技术是指工艺设计人员(用户)在CAPP系统中的地位，不像在传统的CAPP智能系统中，仅仅是信息输入人员的角色。传统的方式是用户输入、系统决策、系统输出，系统处理过程对用户是不可变动的。而在基于交互式的人机混合工艺决策系统中，用户是工艺决策的主体，系统决策的目的不再是代替工艺人员，而是有效地辅助工艺人员。对于工艺路线安排等经验性强的规划性决策可充分发挥人的智能优势，而刀具选择等选择性决策及计算性决策，可充分发挥计算机的优势。3.2交互式动态知识获取在传统CAPP专家系统开发中，知识获取需要耗费大量的人力、物力和财力，成为系统开发和应用的瓶颈。采用交互式动态知识获取技术，工艺人员可在工艺设计过程中，随时将产品工艺中所定义的工序、工步、设备、工装等事实性知识不经任何修改或经过一定的编辑修改直接放入知识库，从而实现知识库的动态扩充。3.3基于实例的相似工艺自动检索采用相似工艺检索技术，不仅可大大减小工艺人员的工作强度和对有经验工艺人员的依赖，而且会提高产品工艺的继承性和重用性，从而能够在不同条件下解决工艺过程和工装的统一化，促进工艺的标准化。在传统的修订式CAPP系统开发中，需要事先花费大量的人力、物力和财力进行零件的编码与标准工艺规程的编制等准备工作。而在交互式CAPP系统中，相似工艺的自动检索是基于实例的相似工艺自动检索。成组技术(GT)、基于实例(case-based)的技术、模糊逻辑等是实现基于实例的相似工艺自动检索的基础。3.4工艺知识自动获取学习是智能的重要特征。机器学习是CAPP智能化的重要方面，国内外在应用ANN等人工智能技术进行工艺知识自动获取方面作了许多的研究工作，但受训练样本等的限制，有其局限性[9]。数据挖掘与知识发现(knowledgediscovery)技术源于人工智能和机器学习，它是从数据仓库的大量数据中筛选抽取信息，从而发现新的知识。随着CAPP的广泛应用，企业将积累形成大量的产品工艺数据库，数据挖掘与知识发现技术将为充分利用这些企业的宝贵财富提高CAPP系统的智能化程度提供新的方法。4基于知识库的智能化交互式CAPP系统结构实践表明，CAPP的智能化应是以交互式为基础，以知识库为核心，并采用检索、修订、创成等多工艺决策混合技术和多种人工智能技术的综合智能化，从而形成基于知识库的智能化交互式CAPP系统框架，才能真正理顺先进性与实用性、普及与提高等各方面的关系，满足企业对CAPP广泛应用与集成的需求，其结构见图2。

图2基于知识库的智能化交互式CAPP系统结构

5结束语我们以面向产品CAPP方法论及其智能化概念体系为理论基础，在863/CIMS目标产品项目的支持下，进行了CAPP应用框架与开发平台的设计与开发，并已在全国100余家企业推广应用。参考文献：[1]KiritsisD.A Review of Knowledge-Based Expert Systems for ProcessPlanning： Methods and Problems. Int. J. Adv. Manuf. Technol.， 1995(10)：240～262[2]Luscombe AM， ToncichDJ. A Geometrical Approach to Computer Aided Process Planning for Computer-controlled Machine Tools. Int. J. Adv.Manuf. Technol.， 1996(11)：83～90(end)

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