基于實例的智能工藝設計系統

1 引言

　　作為連接設計和制造的橋梁和紐帶，CAPP不僅是制造企業準備工作的首要步驟，而且是企業各部門信急交匯的重要環節。由于CAPP在CIMS中的地位和作用，工藝規劃的自動生成(也即智能工藝設計)被視為生產自動化中關鍵信息技術之一，各國競相開展應用技術研究。為此，本文從符合人類認知心理學的角度出發，通過引入CBR(Case-Based Reasoning)技術，將其與RBR技術進行有機結合，構造了一個基于實例的智能工藝設計系統，有效地解決了傳統智能工藝設計系統的缺陷與不足。

　　2 基于實例的智能工藝設計系統—CBIPP

　　基于實例推理(Cased-Based Reasoning，CBR)是在基于規則推理和基于模型推理的基礎上發展起來的新型推理技術。它充分模仿人類的思維方式，高速準確地分析推理所要解決的具體問題。CBR實際上是從用戶要求空間到實例空間的映射過程。將CBR技術應用于智能工藝設計系統具有以下優點：

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

　　(2)由于工藝實例自身包涵了大量的工藝設計經驗知識，可省去大量知識的獲取與表達;

　　(3)由于每得到一個新的工藝設計結果都可以存入工藝實例庫，從而擴充了知識，使系統具有一定的自學習能力;

　　(4)從人類認知心理學的角度出發，基于實例的推理史符合工藝設計人員的思維過程，因為工藝人員在設計工藝時，總是首先考慮以前的設計實例，找出相似工藝設計方案并對其進行修改，以獲得新的設計方案(即新工藝實例)。

　　對新零件采用基于實例推理技術的工藝設計基本過程可表示為如圖1所示的流程。

　　圖1 基于實例推理的工藝設計流程圖

　　本文將CBR技術技術和RBR技術有機地結合起來，構造了基于實例的智能工藝設計系統(Case-PacedIntelligent Process Planning System CPIPP)系統的總體結構如圖2所示，共由兩大模塊組成。最高層是基于實例的推理機，它包含一個實例庫(以往成功的工藝設計實例);系統根據工藝設計詳細說明(源工藝實例)，由基于實例的推理機從實例庫返回一個最相似的實例(目標工藝實例)，兩工藝實例中不相符的部分由位于第一層的基于規則的推理機、工藝知識庫(規則庫)和工藝數據庫進行推理，從而修改目標工藝實例中相應的工藝設計內容來滿足工藝設計要求，最終完成工藝設計仟務。

　　圖2 CBIPP系統總體結構圖