基于實(shí)例的智能工藝設(shè)計系統(tǒng)

1 引言

　　作為連接設(shè)計和制造的橋梁和紐帶，CAPP不僅是制造企業(yè)準(zhǔn)備工作的首要步驟，而且是企業(yè)各部門信急交匯的重要環(huán)節(jié)。由于CAPP在CIMS中的地位和作用，工藝規(guī)劃的自動生成(也即智能工藝設(shè)計)被視為生產(chǎn)自動化中關(guān)鍵信息技術(shù)之一，各國競相開展應(yīng)用技術(shù)研究。為此，本文從符合人類認(rèn)知心理學(xué)的角度出發(fā)，通過引入CBR(Case-Based Reasoning)技術(shù)，將其與RBR技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，構(gòu)造了一個基于實(shí)例的智能工藝設(shè)計系統(tǒng)，有效地解決了傳統(tǒng)智能工藝設(shè)計系統(tǒng)的缺陷與不足。

　　2 基于實(shí)例的智能工藝設(shè)計系統(tǒng)—CBIPP

　　基于實(shí)例推理(Cased-Based Reasoning，CBR)是在基于規(guī)則推理和基于模型推理的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型推理技術(shù)。它充分模仿人類的思維方式，高速準(zhǔn)確地分析推理所要解決的具體問題。CBR實(shí)際上是從用戶要求空間到實(shí)例空間的映射過程。將CBR技術(shù)應(yīng)用于智能工藝設(shè)計系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　(1)充分利用以往成功的工藝設(shè)計實(shí)例，大大提高工藝設(shè)計的效率，縮短企業(yè)新產(chǎn)品的工藝設(shè)計周期，同時減少工藝設(shè)計過程中的人為錯誤，提高設(shè)計的正確性;

　　(2)由于工藝實(shí)例自身包涵了大量的工藝設(shè)計經(jīng)驗(yàn)知識，可省去大量知識的獲取與表達(dá);

　　(3)由于每得到一個新的工藝設(shè)計結(jié)果都可以存入工藝實(shí)例庫，從而擴(kuò)充了知識，使系統(tǒng)具有一定的自學(xué)習(xí)能力;

　　(4)從人類認(rèn)知心理學(xué)的角度出發(fā)，基于實(shí)例的推理史符合工藝設(shè)計人員的思維過程，因?yàn)楣に嚾藛T在設(shè)計工藝時，總是首先考慮以前的設(shè)計實(shí)例，找出相似工藝設(shè)計方案并對其進(jìn)行修改，以獲得新的設(shè)計方案(即新工藝實(shí)例)。

　　對新零件采用基于實(shí)例推理技術(shù)的工藝設(shè)計基本過程可表示為如圖1所示的流程。

　　圖1 基于實(shí)例推理的工藝設(shè)計流程圖

　　本文將CBR技術(shù)技術(shù)和RBR技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，構(gòu)造了基于實(shí)例的智能工藝設(shè)計系統(tǒng)(Case-PacedIntelligent Process Planning System CPIPP)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖2所示，共由兩大模塊組成。最高層是基于實(shí)例的推理機(jī)，它包含一個實(shí)例庫(以往成功的工藝設(shè)計實(shí)例);系統(tǒng)根據(jù)工藝設(shè)計詳細(xì)說明(源工藝實(shí)例)，由基于實(shí)例的推理機(jī)從實(shí)例庫返回一個最相似的實(shí)例(目標(biāo)工藝實(shí)例)，兩工藝實(shí)例中不相符的部分由位于第一層的基于規(guī)則的推理機(jī)、工藝知識庫(規(guī)則庫)和工藝數(shù)據(jù)庫進(jìn)行推理，從而修改目標(biāo)工藝實(shí)例中相應(yīng)的工藝設(shè)計內(nèi)容來滿足工藝設(shè)計要求，最終完成工藝設(shè)計仟務(wù)。

　　圖2 CBIPP系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖