机电产品设计专家系统的研究与开发

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1、万方数据第21卷第1期20∞年1月机电产品开发与钏新Development＆InnovationofMachinery＆ElecmcalProductsV01．21．No．1Jan．．2008机电产品设计专家系统的研究与开发康荣学，桑海泉，刘骥，吴宗之(中国安全生产科学研究院，北京100029)摘要：探讨了设计型专家系统的特点。采用面向对象的设计方法。建立了集设计、分析、计算与图形处理于一体的机电产品设计专家系统，论述了该专家系统的结构、知识表示方法、推理机制及构建策略。该设计专家系统的建立，必将克服机电产品设计周期长、经济性能差的缺点，促进产品设计的自动化和智能化

2、。关键词：机电产品设计；专家系统：知识推理中图分类号：U273；TP391文献标识码：A文章编号：1002—6673(2008)01—012-030引言近年来。人们通过将制造技术与信息技术、自动化技术、现代管理技术和系统技术有机融合。逐渐形成了新一代先进制造技术。先进制造技术的发展推动了先进设计技术的发展。设计网络化、集成化和智能化等技术方兴未艾，极大地丰富了现代设计方法学的范畴。其中设计智能化已经成为机电设计中一很热门的研究课题．它把计算机从数值处理扩展到非数值处理。包括知识与经验的集成、推理和决策。力图使机电设计过程自动化。减少人类专家在设计过程中由于个人因素造

3、成的不足旧。与传统的设计方法相比．专家系统有着不可比拟的优势：其一，以专家水平工作。不会受外部条件影响，能长时间稳定地工作；其二，为专家知识特别是启发式知识提供了存储手段和传授途径，易于继承；其三，比培养人类专家更省钱。这就使得专家系统得到了很广泛的应用。在机械设计方面。很多高等院校和研究机构都进行了卓有成效的研究。取得了一定的成果，成为机械收稿日期：2∞7—11-30基金项目：国家863计划项目(2006AA040107)；国家科技支撑计划项目(2006BAK01802)作者简介：康荣学(1973-)，男，陕西西安人，博士后，高级工程师。主要从事重大危险源监控及制

4、造业信息化方面的研究，发表论文30余篇；桑海泉(1977-)，男，山东潍坊人。博士，工程师。主要从事重大危险源监控及信息化方面的研究。发表论文20多篇。12工程中继CAPP系统以后另外一个人工智能研究热点M。1设计型专家系统的特点f与一般的设计过程不同．机电产品设计是一反复进行各种决策的过程。这种决策可分为：①设计过程决策，决定下一步设计应该做什么，是材料选择还是应力计算，即决定设计步骤；②技术问题决策。即对某个技术问题在经过某些分析、计算或比较后。决定是否可以接受；③评价性决策，即对整个设计进行综合评价，确定可接受的标准。并在满足所有约束条件及目标要求的情况下选择

5、一个较优的设计。根据上述分析．设计型专家系统应具有以下特点：①一般采用“设计一评价一再设计”的过程的决策模型：②决策过程需要多种资源支持。其中主要包括规划资源、设计资源、数据资源、分析资源、图形资源和评价资源；③设计型专家系统具有很多特殊问题：设计的多目标性及解的不唯一性，从而给决策评价带来困难。机电产品设计知识不仅有启发式知识，还有大量的数据、设计参数、计算公式、图表等，许多经验公式带有模糊性，使知识呈现出多样性、病态性和模糊性的特征；设计变量、设计子任务和设计目标之间存在相关性，有时甚至互相矛盾。2机电产品设计专家系统的构建2．1系统结构机电产品设计专家系统的总

6、体结构如图l所示。由于采用了面向对象的软件开发方法，系统是高度模块化的。(1)用户界面：是系统与用户交互的窗口。引导用万方数据·拜发与钢蔚·证拜知识库固囊圈糟。————“回国隔司艄o————_J痒困嬲l撬毫产燕漩肄专家系绫缝鞫垂Fig,1Thestructurechartofdesign-typedexpertsysteminmachinery＆electricalproducts户对各模块进行控裁，突成设计过程中的人机交互及对知识痒懿扩宠与维护。(2)知识库编辑与缆护模块：用户可以通过该模块完成鼹絮识库孛翔识的添加、删除和修改。该模块是拳j震ODBC技术实现的。(

7、3)知识库：知识痒包括规则库和燕例库两部分。规则库审存储的是规则形式领域的专家知识。由多个数据库文件组成。在归纳规则时，瑟考虑的因素缀多。为了充分巅用专家系统的符号推理能力，凡是麓髓数学公式擒述的知谈均作为具体对象的方法实现，除此之外的都用规则描述。痰例库中存储以往设计成功的各种率型制动系参数。供专家系统进行实例推理使用。(4)求察器：是专家系统的核心，它完成总体设诗参数、总布置方案和总成形式的选择。机电产品设计是一个多子目标的设计阔题，各子目标之阅存在一定联系。系统进天求勰器惹，先稷据魇户撵供豹设诗要求进行基于实例的推理。将推理结果作为各求解对象中所求目标参数