面向產(chǎn)品的CAPP智能化關(guān)鍵技術(shù)

　　在傳統(tǒng)的CAPP智能系統(tǒng)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(guī)則等規(guī)則性知識。這些知識庫主要是面向系統(tǒng)自動決策,因此,知識的數(shù)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(tǒng)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(guān)資料;2代替手工查閱已設(shè)計好的工藝實例。進一步,提供相關(guān)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(jīng)驗的工藝人員能夠設(shè)計出具有專家或準專家水平的產(chǎn)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(shù)據(jù)庫、典型工藝庫、工藝規(guī)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(chǔ)。

　　3　智能化交互式CAPP關(guān)鍵技術(shù)

　　3.1　基于交互式的人機混合工藝決策技術(shù)

　　人工智能技術(shù)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(lǐng)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(xiàn)實的,而且在可見的將來也是難以實現(xiàn)的,因此,出現(xiàn)了人機一體化的思想[6]。當前,隨著IMS的發(fā)展,人們對在制造系統(tǒng)中發(fā)揮人的創(chuàng)造能力和人的智能給予高度關(guān)注。國外出現(xiàn)合弄制造系統(tǒng)(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(gòu)成整個制造環(huán)境的一個組成部分,人的個人技能可以得到充分發(fā)揮[8]。工藝設(shè)計經(jīng)驗性強,技巧性高,在CAPP中發(fā)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(tǒng)集成度。王先逵等認為,建立一種“人機一體化”的智能系統(tǒng),充分發(fā)揮人的智能優(yōu)勢,以合理的代價實現(xiàn)較高的智能,這在很長一段時間內(nèi)將是開發(fā)CAPP系統(tǒng)的一個指導原則。

　　基于交互式的人機混合工藝決策技術(shù)是指工藝設(shè)計人員(用戶)在CAPP系統(tǒng)中的地位,不像在傳統(tǒng)的CAPP智能系統(tǒng)中,僅僅是信息輸入人員的角色。傳統(tǒng)的方式是用戶輸入、系統(tǒng)決策、系統(tǒng)輸出,系統(tǒng)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(tǒng)中,用戶是工藝決策的主體,系統(tǒng)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(jīng)驗性強的規(guī)劃性決策可充分發(fā)揮人的智能優(yōu)勢,而刀具選擇等選擇性決策及計算性決策,可充分發(fā)揮計算機的優(yōu)勢。

　　3.2　交互式動態(tài)知識獲取

　　在傳統(tǒng)CAPP專家系統(tǒng)開發(fā)中,知識獲取需要耗費大量的人力、物力和財力,成為系統(tǒng)開發(fā)和應用的瓶頸。采用交互式動態(tài)知識獲取技術(shù),工藝人員可在工藝設(shè)計過程中,隨時將產(chǎn)品工藝中所定義的工序、工步、設(shè)備、工裝等事實性知識不經(jīng)任何修改或經(jīng)過一定的編輯修改直接放入知識庫,從而實現(xiàn)知識庫的動態(tài)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(shù),不僅可大大減小工藝人員的工作強度和對有經(jīng)驗工藝人員的依賴,而且會提高產(chǎn)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(tǒng)一化,促進工藝的標準化。

　　在傳統(tǒng)的修訂式CAPP系統(tǒng)開發(fā)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(guī)程的編制等準備工作。而在交互式CAPP系統(tǒng)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(shù)(GT)、基于實例(case-based)的技術(shù)、模糊邏輯等是實現(xiàn)基于實例的相似工藝自動檢索的基礎(chǔ)。

　　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(nèi)外在應用ANN等人工智能技術(shù)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(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)(knowledgediscovery)技術(shù)源于人工智能和機器學習,它是從數(shù)據(jù)倉庫的大量數(shù)據(jù)中篩選抽取信息,從而發(fā)現(xiàn)新的知識。隨著CAPP的廣泛應用,企業(yè)將積累形成大量的產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)技術(shù)將為充分利用這些企業(yè)的寶貴財富提高CAPP系統(tǒng)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(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　實踐表明,CAPP的智能化應是以交互式為基礎(chǔ),以知識庫為核心,并采用檢索、修訂、創(chuàng)成等多工藝決策混合技術(shù)和多種人工智能技術(shù)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(tǒng)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(guān)系,滿足企業(yè)對CAPP廣泛應用與集成的需求,其結(jié)構(gòu)見圖2。

　　圖2　基于知識庫的智能化交互式CAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　5　結(jié)束語

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