基于實(shí)例的智能工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)介紹

　　類似于實(shí)例索引技術(shù)，實(shí)例檢索策略有以下三種：

　　(1)分層檢索與歸納索引配合使用，其檢索過程以用歸納索引形成的分類決策樹為基礎(chǔ)，由樹根開始逐層下降，直到不能下降為止;

　　(2)關(guān)聯(lián)檢索，又稱鄰近檢索，與權(quán)值鄰近索引配合使用，其檢索過程是基于權(quán)值鄰近索引中定義的實(shí)例特征屬性的相似度，將用戶輸入的新實(shí)例與庫中實(shí)例進(jìn)行關(guān)聯(lián)比較;

　　(3)基于知識(shí)的檢索，它是指利用現(xiàn)有的關(guān)于實(shí)例庫的實(shí)例知識(shí)來確定檢索實(shí)例時(shí)哪些實(shí)例屬性是重要的。

　　類似于實(shí)例索引的建立，CBIPP系統(tǒng)采用了三者結(jié)合面向?qū)ο蟮臋z索策略，其算法過程如下：

　?、偻ㄟ^人機(jī)接口獲取工藝設(shè)計(jì)初始信息(即源工藝實(shí)例信息);

　?、诟鶕?jù)源工藝實(shí)例信息，確定工藝實(shí)例類(Case-Type)，并得到該層次結(jié)構(gòu)的所有工藝實(shí)例集;

　?、壅{(diào)用實(shí)例匹配算法，在工藝實(shí)例集中獲取一最相近工藝實(shí)例(目標(biāo)工藝實(shí)例)。

　　其中實(shí)例匹配算法如下：

　　5 工藝實(shí)例的修改(基于規(guī)則的推理)

　　5.1 基本定義

　　定義4 欠特征是源工藝實(shí)例含有而目標(biāo)工藝實(shí)例沒有的特征。

　　定義5 過特征是源工藝實(shí)例沒有而目標(biāo)工藝實(shí)例含有的特征。

　　5.2 工藝實(shí)例的修改

　　通過索引和匹配檢索到的最相似的目標(biāo)工藝實(shí)例，如果與源工藝實(shí)例完全相同，則可直接調(diào)出目標(biāo)藝實(shí)例的工藝內(nèi)容(Case-Content )來解決新問題，而不經(jīng)過修改;但通常情況下，檢索到的目標(biāo)工藝實(shí)例內(nèi)容無法完全滿足新零件的工藝設(shè)計(jì)要求，這種情況下就需調(diào)整修改目標(biāo)工藝實(shí)例的工藝內(nèi)容來適配新工藝設(shè)計(jì)問題。修改的內(nèi)容主要包括：①過特征的工序(工步)的刪除;②欠特征的工序(工步)的增加;③工序(工步)的重新排序;④尺寸鏈的計(jì)算;⑤制造資源(設(shè)備、刀夾量具)的調(diào)整和切削用量的優(yōu)化;⑥工序圖的重新繪制。

　　工藝實(shí)例修改的基本過程如下：首先比較源工藝實(shí)例與目標(biāo)工藝實(shí)例的特征，根據(jù)兩者的差異，確定源工藝實(shí)例中的過特征及欠特征。在此基礎(chǔ)上，由該工藝實(shí)例對應(yīng)的CAPP-Agent運(yùn)用基于規(guī)則的推理技術(shù)(Rule-Based Reasoning,RBR)，修改目標(biāo)工藝實(shí)例的工藝內(nèi)容，并最終確定源工藝實(shí)例中的實(shí)例內(nèi)容。

　　如圖2所示，基于規(guī)則的推理部分主要由三大部分構(gòu)成：工藝數(shù)據(jù)庫、工藝知識(shí)庫、基于規(guī)則的推理機(jī)。其中，工藝數(shù)據(jù)庫用自主開發(fā)的工程數(shù)據(jù)庫OSCAR實(shí)現(xiàn)(OSCAR面向工程事務(wù)，支持復(fù)雜對象存儲(chǔ)管理)，庫中存儲(chǔ)應(yīng)用環(huán)境的具體數(shù)據(jù)，記錄適時(shí)制造領(lǐng)域的動(dòng)態(tài)信息，包括設(shè)備、夾具、量具、材料、切削液、刀具、輔助材料、形狀特征、工藝方法、標(biāo)準(zhǔn)化和互換性數(shù)據(jù)以及工時(shí)定額表;工藝知識(shí)庫的基本任務(wù)是建立工藝數(shù)據(jù)庫中相關(guān)對象的一般映射，提供相關(guān)查詢、匹配，根據(jù)特征分布獲取加工方法和設(shè)備，根據(jù)工藝效率，計(jì)算零件數(shù)據(jù)演化，形成遞歸求解，輔助實(shí)現(xiàn)工藝評估和排序，把對零件進(jìn)行的工序操作在時(shí)間和空間上排序，確定整個(gè)的工藝排列順序和在工序或工步中所進(jìn)行的操作;工藝知識(shí)庫中所含推理知識(shí)用元規(guī)則形式表示，以實(shí)現(xiàn)工藝決策推理的元級控制，推理機(jī)制采用黑板結(jié)構(gòu)，調(diào)用工藝知識(shí)庫中推理規(guī)則和工藝數(shù)據(jù)庫中事實(shí)進(jìn)行工藝決策，簡單直觀，易于實(shí)現(xiàn)。以一條關(guān)于車削的加工方法之規(guī)則為例，其推理規(guī)則描述如下：

　　若：零件的輔助特征類型為外螺紋

　　精度為1-2 公差帶4h～6h

　　則：加工方法為車削

　　6 結(jié)論

　　結(jié)合CPR技術(shù)和RBR技術(shù)，構(gòu)造了一個(gè)基于實(shí)例的智能工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)，給出了工藝實(shí)例完整、清晰的形式化描述，并闡述了工藝實(shí)例檢索和匹配的策略和算法。實(shí)踐表明，在智能工藝設(shè)計(jì)中引入CBR技術(shù)，可極大地提高工藝設(shè)計(jì)的效率與質(zhì)量，解決了工藝專家知識(shí)獲取的瓶頸問題，改善了系統(tǒng)的開放性，較好地滿足企業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際要求。