基于实例的智能工艺设计系统介绍

1 引言

　　作为连接设计和制造的桥梁和纽带，CAPP不仅是制造企业准备工作的首要步骤，而且是企业各部门信急交汇的重要环节。由于CAPP在CIMS中的地位和作用，工艺规划的自动生成(也即智能工艺设计)被视为生产自动化中关键信息技术之一，各国竞相开展应用技术研究。为此，本文从符合人类认知心理学的角度出发，通过引入CBR(Case-Based Reasoning)技术，将其与RBR技术进行有机结合，构造了一个基于实例的智能工艺设计系统，有效地解决了传统智能工艺设计系统的缺陷与不足。

　　2 基于实例的智能工艺设计系统—CBIPP

　　基于实例推理(Cased-Based Reasoning，CBR)是在基于规则推理和基于模型推理的基础上发展起来的新型推理技术。它充分模仿人类的思维方式，高速准确地分析推理所要解决的具体问题。CBR实际上是从用户要求空间到实例空间的映射过程。将CBR技术应用于智能工艺设计系统具有以下优点：

　　(1)充分利用以往成功的工艺设计实例，大大提高工艺设计的效率，缩短企业新产品的工艺设计周期，同时减少工艺设计过程中的人为错误，提高设计的正确性;

　　(2)由于工艺实例自身包涵了大量的工艺设计经验知识，可省去大量知识的获取与表达;

　　(3)由于每得到一个新的工艺设计结果都可以存入工艺实例库，从而扩充了知识，使系统具有一定的自学习能力;

　　(4)从人类认知心理学的角度出发，基于实例的推理史符合工艺设计人员的思维过程，因为工艺人员在设计工艺时，总是首先考虑以前的设计实例，找出相似工艺设计方案并对其进行修改，以获得新的设计方案(即新工艺实例)。

　　对新零件采用基于实例推理技术的工艺设计基本过程可表示为如图1所示的流程。

　　图1 基于实例推理的工艺设计流程图

　　本文将CBR技术技术和RBR技术有机地结合起来，构造了基于实例的智能工艺设计系统(Case-PacedIntelligent Process Planning System CPIPP)系统的总体结构如图2所示，共由两大模块组成。最高层是基于实例的推理机，它包含一个实例库(以往成功的工艺设计实例);系统根据工艺设计详细说明(源工艺实例)，由基于实例的推理机从实例库返回一个最相似的实例(目标工艺实例)，两工艺实例中不相符的部分由位于第一层的基于规则的推理机、工艺知识库(规则库)和工艺数据库进行推理，从而修改目标工艺实例中相应的工艺设计内容来满足工艺设计要求，最终完成工艺设计仟务。

　　图2 CBIPP系统总体结构图