面向產品的CAPP智能化關鍵技術

　　在傳統的CAPP智能系統中,知識庫通常是狹義的知識庫,即知識庫中主要存儲推理規則等規則性知識。這些知識庫主要是面向系統自動決策,因此,知識的數量同實際需要相比,只是很少的一部分,且缺少足夠的事實性知識,局限性很大。

　　在交互式CAPP系統中,知識庫的作用首先是為工藝人員的決策提供詳盡的幫助。這可分為2個層次:1代替手工查閱工藝手冊及相關資料;2代替手工查閱已設計好的工藝實例。進一步,提供相關自動工藝決策功能,幫助工藝人員提高工作效率,幫助具有較少經驗的工藝人員能夠設計出具有專家或準專家水平的產品工藝。

　　在此意義上的知識庫是廣義的知識庫,它包含了工藝數據庫、典型工藝庫、工藝規則庫等,因此,建立豐富的工藝知識庫是基于交互式CAPP智能化的基礎。

　　3　智能化交互式CAPP關鍵技術

　　3.1　基于交互式的人機混合工藝決策技術

　　人工智能技術在模擬人的邏輯思維方面取得了很大的成功,而且在CAPP等領域得到了較為廣泛的應用。但在目前條件下,讓計算機具有和人一樣的思維和智能是不現實的,而且在可見的將來也是難以實現的,因此,出現了人機一體化的思想[6]。當前,隨著IMS的發展,人們對在制造系統中發揮人的創造能力和人的智能給予高度關注。國外出現合弄制造系統(hononicmanufacturingsystem)的概念,且成為國際合作研究計劃IMS預因素,而是被當作構成整個制造環境的一個組成部分,人的個人技能可以得到充分發揮[8]。工藝設計經驗性強,技巧性高,在CAPP中發揮工藝人員的個人技能有重要的實際意義。在CAPP實踐中,筆者認識到,人的適當參與,會在更大程度上提高CAPP系統集成度。王先逵等認為,建立一種“人機一體化”的智能系統,充分發揮人的智能優勢,以合理的代價實現較高的智能,這在很長一段時間內將是開發CAPP系統的一個指導原則。

　　基于交互式的人機混合工藝決策技術是指工藝設計人員(用戶)在CAPP系統中的地位,不像在傳統的CAPP智能系統中,僅僅是信息輸入人員的角色。傳統的方式是用戶輸入、系統決策、系統輸出,系統處理過程對用戶是不可變動的。而在基于交互式的人機混合工藝決策系統中,用戶是工藝決策的主體,系統決策的目的不再是代替工藝人員,而是有效地輔助工藝人員。對于工藝路線安排等經驗性強的規劃性決策可充分發揮人的智能優勢,而刀具選擇等選擇性決策及計算性決策,可充分發揮計算機的優勢。

　　3.2　交互式動態知識獲取

　　在傳統CAPP專家系統開發中,知識獲取需要耗費大量的人力、物力和財力,成為系統開發和應用的瓶頸。采用交互式動態知識獲取技術,工藝人員可在工藝設計過程中,隨時將產品工藝中所定義的工序、工步、設備、工裝等事實性知識不經任何修改或經過一定的編輯修改直接放入知識庫,從而實現知識庫的動態擴充。

　　3.3　基于實例的相似工藝自動檢索

　　采用相似工藝檢索技術,不僅可大大減小工藝人員的工作強度和對有經驗工藝人員的依賴,而且會提高產品工藝的繼承性和重用性,從而能夠在不同條件下解決工藝過程和工裝的統一化,促進工藝的標準化。

　　在傳統的修訂式CAPP系統開發中,需要事先花費大量的人力、物力和財力進行零件的編碼與標準工藝規程的編制等準備工作。而在交互式CAPP系統中,相似工藝的自動檢索是基于實例的相似工藝自動檢索。成組技術(GT)、基于實例(case-based)的技術、模糊邏輯等是實現基于實例的相似工藝自動檢索的基礎。

　　3.4　工藝知識自動獲取

　　學習是智能的重要特征。機器學習是CAP智能化的重要方面,國內外在應用ANN等人工智能技術進行工藝知識自動獲取方面作了許多的研究工作,但受訓練樣本等的限制,有其局限性[9]。

　　數據挖掘與知識發現(knowledgediscovery)技術源于人工智能和機器學習,它是從數據倉庫的大量數據中篩選抽取信息,從而發現新的知識。隨著CAPP的廣泛應用,企業將積累形成大量的產品工藝數據庫,數據挖掘與知識發現技術將為充分利用這些企業的寶貴財富提高CAPP系統的智能化程度提供新的方法。

　　4　基于知識庫的智能化交互式CAPP系統結構

　　實踐表明,CAPP的智能化應是以交互式為基礎,以知識庫為核心,并采用檢索、修訂、創成等多工藝決策混合技術和多種人工智能技術的綜合智能化,從而形成基于知識庫的智能化交互式CAPP系統框架,才能真正理順先進性與實用性普及與提高等各方面的關系,滿足企業對CAPP廣泛應用與集成的需求,其結構見圖2。

　　圖2　基于知識庫的智能化交互式CAPP系統結構

　　5　結束語

　　我們以面向產品CAPP方法論及其智能化概念體系為理論基礎,在863/CIMS目標產品項目的支持下,進行了CAPP應用框架與開發平臺的設計與開發,并已在全國100余家企業推廣應用。