基于实例的智能工艺设计系统介绍2 工艺设计, 知识

rise_ming

3 工艺实例的形式化描述


　　在基于实例的智能工艺设计系统中，工艺实例的知识表达模型必须完整、有效地表达工艺设计过程中所需要的各类知识，从而为工艺设计问题求解提供支持。从工艺设计的角度出发，所建立的知识表达模型既要包含零件本身的设计信息，也要包含相应的工艺信急。基于如上考虑，从面向对象的思想出发，本文定义了一个面向变型工艺设计的工艺实例表达模型，其基本定义如下：
　　定义1 工艺实例是满足一定工艺设计要求的特定设计结果，一个完整的工艺实例(Case)可表示为一个五元组(Case-Name，Case-Type，Case-Content，Fea-lure-List，Value-List)。其中：
　　

　　工艺实例数据集中的数据与工艺实例特征集中的特征存在一一对应的关系。同一类工艺实例中，各实例依据实例特征的不同而相互区别。
　　定义2工艺实例类(Case-Type)描述了工艺实例的分类信息，可表示为一个八元组(Rough-Type，De-tail-Type，Material，Rough，Heat-Treat，Batch，Shape-Cuttin，CAPP-Agent)。其中：
　　Rough-Type——描述了工艺实例类的大类信急，以BNF范式表示为：
　　::={0|1}，0代表回转体，1代表非回转体;
　　Detail-Type——描述了工艺实例类的小类信息;
　　

　　Turning代表回转类工艺实例的形状及加工属性，Not-Turning代表非回转类工艺实例的形状及加工属性。在回转类工艺实例的形状及加工属性中：Out-Type代表外部基本形状，Out-Function代表外部功能要素，In-Type代表内部基本形状，In-Function代表内部功能要素，Out-Shape代表外平面或端面，In-Shape代表内平面，Assist-Function代表辅助孔或成形刻线;在非回转类工艺实例的形状及加工属性中，Out-Typen代表外部基本形状，Shape-Cutting代表平面加工，Cur-Cutting代表曲面加工，Out-Attribute代表外形要素，Main-Hole代表主加工孔，In-Cutting代表内部加工，Assist-Type代表辅助孔或成形。
　　CAPP Agent——是一个从工艺实例特征至工艺实例内容的映射集，详见定义3
　　定义3 工艺设计策略(CAPP-Agent)描述了特定工艺实例类的具体工艺设计求解策略，可表示为一个二元组(Task，Plan)。其中:
　　

　　其中，描述了问题求解过程中需要进行的操作，包括以消息传递的方式下达对子对象的设计任务和对内外部各类函数的调用;则是以产生式规则的方式描述求解过程中的经验性推理规则。
　　从上述定义可以看出，工艺实例的知识表达模型以分层的框架式结构和面向对象的思想为核心，具有较强的结构化能力;同时，完整、有效地表达变型工艺设计过程中所运用的各类工艺设计知识(以规则的形式描述)，支持系统在此基础之上进行基于规则的推理，从而完成工艺实例的修改。
　　4 工艺实例的检索和匹配
　　4.1 工艺实例索引
　　工艺实例索引描述了工艺实例的惟一标志。通过工艺实例索引的建立，使得系统的工艺实例库中所存储的所有工艺实例都能被惟一地确定。当系统采用基于实例的推理时，依据外部的输入条件可快速查找出相似的工艺实例。
　　目前在人工智能中，实例索引技术主要有三种：
　　(1)最近相邻法(Vearest Veighbor Approach)。它的核心思想是利用与实例库中实例相匹配的输入实例特征权数累加和来检索实例。这种方法简单实用，但由于在大多数情况下，各特征的权值对各个实例都有所不同，因此，很难确定一组适用于所有实例的权值。
　　(2)归纳法(Inductive Approach)。它是利用类似决策树的学习算法，在被分类的实例中，确定出实例的哪一特征判别能力最优。归纳法在检索目标有明确定义，且每种目标类型均有足够多的例子进行归纳的情况下，优于权值邻近法，其缺点是需要大量的实例进行归纳。
　　(3)基于知识的方法(Knowledge-Paced Retrieval Approach)。它是利用实例库中的实例知识来确定实例的哪些特征是重要的。在知识来源合适的情况下，这种方法是很适宜的。它的缺点是对较广范围的输入事实进行完全基于知识的索引往往是困难的。
　　CBIPP系统采用了基于上述三种方法综合的面向对象的实例索引机制，建立了两级索引：第一级索引反映了工艺实例的类别(Case-Type);第二级索引反映了同类工艺实例中各特征的差异。另外，系统还可根据对工艺实例问题求解产生影响的特征建立索引。