ｃａｐｐ系统开发工具的设计方法

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1、ＣＡＰＰ系统开发工具的设计方法

2、第11　引　言ＣＡＰＰ系统的研究已有３０余年的历史，取得了一些成就，但在工厂中能够真正发挥作用的系统还比较少．研制周期长、适应性差、开放性差、低水平重复是ＣＡＰＰ研究面临的主要困难．这与ＣＡＰＰ在ＣＩＭＳ及机械制造企业实现自动化中的重要作用是不相称的．研制ＣＡＰＰ专家系统开发工具是解决上述问题的有效途径．其思想基础是，很多系统看似多种多样，实质却是大同（具有很多共性）与小异（一定的个性）并存．我们可以抽取ＣＡＰＰ系统的实现机制，提取其共性，为不同企业、不同产品的ＣＡＰＰ系统开发提供一个设

3、计环境．ＣＡＰＰ系统开发工具是专家系统开发工具在工艺过程设计领域中的应用和推广．虽然人工智能领域中专家系统开发工具的研究成果启发了这方面的思路，但由于工艺设计领域的特殊性，ＣＡＰＰ系统开发工具的理想实现模式和合理设计方法仍是目前ＣＡＰＰ研究中亟待解决的问题．　2“工艺功能配置型”CAPP系统开发工具一般认为，专家系统开发工具有３种实现方法：外壳型、通用知识语言型和模块组合型．将这３种实现方法应用于ＣＡＰＰ领域，则可以构造３种类型的实现模式：（１）外壳型工具系统：用户按规定格式输入工艺知识和数据，即可构成面向特定加工对象

4、、制造环境和工艺习惯的ＣＡＰＰ系统．在外壳型系统中，知识表达方式、工艺推理过程和策略都已基本固定，因而也具有很强的针对性和局限性，实际上没有脱离传统的ＣＡＰＰ系统模式．（２）模块组合式工具系统：提供工艺过程设计的通用功能组件，开发者根据自己的需要进行有效、方便的组合，以实现领域ＣＡＰＰ系统．这种开发工具的设计难度和开发规模较大．（３）语言型工具系统：设计者根据自己的需要，利用开发工具设计具体的推理过程和知识表示模式．相当于更专门、更高级的程序设计语言．优点是开发者具有较大的自由度，缺点是开发工作量和难度较大，要求系统开

5、发者既是经验丰富的工艺师，又是训练有素的软件工程师．机械零件工艺过程设计问题域复杂，单一的实现模式难以满足实际需要．具体ＣＡＰＰ系统的实现，与零件类型、制造环境和工艺习惯３个主要因素有关，当一个因素变更时，就可能需要重新设计ＣＡＰＰ系统的推理框架和知识表示方式．例如，应用领域较窄时，一般只是零件类型发生变化，从使用的简单方便考虑，外壳型工具构造模式无疑是最适合的．但当应用领域较宽，制造环境和工艺人员习惯有较大变动时，则要求开发者重新设计推理机或重组功能模块，此时工具系统就必须具有语言型或模块组合型的功能特性．所以，本文

6、认为，成功的ＣＡＰＰ专家系统开发工具应是上述３种构造模式的优点组合．首先，ＣＡＰＰ系统开发工具应具有基本的推理机、控制策略和知识表示框架，以此３部分构成所谓通用外壳（ｓｈｅｌｌ）．在通用外壳的功能支持下，通过知识库构造工具中的知识发生器获取动态工艺知识，以支持开发领域ＣＡＰＰ系统．其次，工具系统提供足够多的推理机功能构件，以通用外壳为基础，将功能构件进行配置和组装，以达到通用外壳不能满足的设计要求．最后，工具系统提供设计推理机功能构件的简易可行方法，以满足某些特殊需要．本文将ＣＡＰＰ专家系统开发工具的这种构造方式，称为

7、“工艺功能配置型”ＣＡＰＰ系统开发工具，如图１所示．图１“工艺功能配置型”ＣＡＰＰ系统开发工具3　外壳功能的实现所谓外壳功能，是指工具系统在基本的推理策略、控制结构和知识表示框架（通用外壳）的支持下，单纯通过改变工艺决策知识和工艺决策数据，不变动推理机，以设计领域ＣＡＰＰ系统．外壳型方法是借助工具系统设计领域ＣＡＰＰ的最简单、最理想的方法．主要从下述２个方面来实现：（１）规范统一的工艺知识表达方式、直观方便的知识获取管理功能．以知识单元的统一形式表达工艺知识，并作为属性封装于相应的对象类中．知识单元内部，工艺知识有４种

8、表现形式：产生式规则、框架、规则框架体系、元知识．工艺决策知识用产生式规则或规则框架体系表达，工艺决策数据用框架结构表达．元知识有２类：一类是关于如何选择和运用工艺知识的元知识，以及关于如何选择工艺决策过程的元知识，其表现形式是产生式规则；另一类是关于工艺知识内容和结构特征的元知识，如工艺知识的产生背景、格式说明、应用范围等，它附属于其它类型的工艺知识单元，是一种文字说明，不参加推理匹配．我们提出一种分类层次模型，以存储和管理工艺知识．工艺设计过程可以分解为几类子任务，如加工方法选择、工艺路线排序等．每一类子任务所

9、用到的知识，既与其它部分的知识有一定程度的关联，又表现出很大的独立性．各子任务所用到的工艺知识在内容和表现形式上也有较大的不同．所谓分类，是指将工艺知识按子任务分类；所谓分层，是指将每一类子任务的工艺知识按特征类、零件类别或加工方法和设备的不同分为许多细类，构成一种层次结构模型．分类层次组织模型的底部，即具体的知识记录单元，其形式