1 / 6 关于人工智能技术在计算机辅助工艺设计中应用的探讨 关于人工智能技术在计算机辅助工艺设计中应用的探讨 1 人工智能概述 人工智能是是一门主要研究计算机对人的一些智能行为与思维过程进行模拟的学科，主要内容有计算机智能原理、研制与人脑智能相似的计算机，使得计算机能够达到更高标准、更高层次的应用。从计算机的应用系统这一角度来看，人工智能技术主要是研究制造智能机器或者是智能系统，进行对人类智能行为 与与活动能力的模拟。 计算机辅助工艺设计 概概述 基本概念及特 点点。计算机辅助工艺设 计计，简称 CAPP，是 把把计算机 技术作为手段 ，，用来辅助工艺设计人 员员用系统化的方法来实 施施工艺设计，实现工艺 设设计的信息化，进而达 到到工艺设计数据能够共 享享。 CAPP 的主要特 点点有：能够帮助工艺设 计计人员减少繁琐大量的 重重复劳动，把主要精力 投投向新产品、新技术和 新新工艺的研发上面；能 够够增强工艺产品的继承 性性，可以实现现有资源 利利用的最大化，进而减 少少生产成本；能够让并 没没有很多经验的设计师 完完成出高质量的工艺作 品品，实现缓解制造业设 计计任务繁重的目的。 2 / 6 2.分类。 CAPP 系系统按照工作原理的不 同同可以分为五大类，分 别别是派生式、交 互式、 综综合式、创成式与专家 系系统：派生式。基于成 组组技术而建立的，基本 原原理主要是利用零件所 具具有的相似性，也就是 相相似的零件有着相似的 工工艺规程。交互式。主 要要是采取人机对话的形 式式，在典型工序、标准 工工步的基础上，进行工 艺艺设计，这种类型工艺 规规程的质量受人的影响 比比较大。创成式。依据 工工艺决策的算法与逻辑 而而进行工艺设计的，是 由由无到有自动产生具体 的的工艺规程。综合式。 是是把派生式、交互式与 创创成式系统的优点合为 一一体的 CAPP系统。 目目前来说，大多数的计 算算机方面的辅 助工艺设 计计都是采用这种模式。 专专家系统。是基于人工 智智能的 CAPP 系统， 创创成式系统与专家系统 都都能够以自动生成的方 式式产生工艺规程，创成 式式是以逻辑决策与算法 加加为主要特征的，同时 ，，专家系统是以知识库 与与推理机为主要特点的 。。 2.技术原理分 析析。 CAPP 系统是在 传传统人工工艺设计的基 础础上发展起来的，只是 把把计算机技术引入到了 人人工工艺的设计过程当 中中，并且进行了优化设 计计，主要的技术原理有 下下面几个方面：能够有 效效利用设计人员所掌握 的的工艺方面的知识与经 验验，把这些工艺知识与 经经验记录下来，并且存 储储到数据库当中。有效 地地利 用了图纸当中所提 供供的各类产品零件数据 ，，并把工艺设计中所涉 及及到的一些重要数据用 数数据库的形3 / 6 式存储起来 ，，这就实现了数据资源 的的共享与随时调用。根 据据数据库形本文由论文 联联盟 http://收 集集整理成标准的工艺设 计计文件模式，这有助于 工工艺文件格式与管 理的 规规范化。还能够根据工 艺艺参数与制造资源的情 况况，建立相关的工艺参 数数数据库与制造资源的 数数据库。 2.重要 性性。随着目前制造技术 的的快速发展，尤其是对 工工艺产品生命周期信息 的的共享需求更为强烈， CCAPP 在整个工艺产 品品的生命周期中所具有 的的功能协调 与信息集成 的的重要作用已经被人们 深深刻认识到。 对工 艺艺设计技术而言，在长 期期发展过程当中，需要 某某种技术来解决现有的 技技术难题，增强工艺设 计计方面的技术水平。同 时时，对计算机技术而言 ，，在工艺设计技术这个 领领域的应用能够提升它 的的生命力，而且，计算 机机技术能够有效地解决 工工艺设计中所遇到的瓶 颈颈。而 CAPP 技术完 美美地结合了这两者，实 现现了计算机技术与工艺 设设计的统一。 人工 智智能在计算机辅助工艺 的的设计开发中的应用 智能化。将人工智能 运运用到 CAPP 系统的 研研究与开发中，使得 CAAPP 系统在知识 推理 、、知识获取等方面能够 模模拟人的智能活动与思 维维方式，实现复杂工艺 设设计问题的解决，使得 C APP 能够具有人类 的的智能特性，也就是智 能能化 CAPP，这是人 工工智能技术在 CAPP 系系统中的一种应用。 4 / 6 3.人工神经网络。 近近几年，人工智能在 CAAPP 系统的开发过程 中中的充分应用，使得 CA PP 系统取得了很大 的的发展，同时，人工神 经经网络就是人工智能技 术术在 CAPP 系统中的 一一大应用。人工神经网 络络主要是依据生物体的 神神经系统原理进行现实 世世界客观事物的处理， 由由大量非线性的处理单 元元并联而成，具有信息 的的并行处理、分布式存 储储等特点。 3.遗 传传算法。遗传算法是起 始始于代表问题有可能潜 在在的解集种群，种群是 由由一定数目的基因编码 的的个体所组成的，每个 个个体实质上都是有染色 体体特性的实体。所以， 在在开始阶段，需要完成 由由表现型到基因型的编 码码工作，比如说二进制 编编码。在产生初代种群 之之后，进而依照优胜劣 汰汰及适者生存的原理， 逐逐步演化产生越来越优 化化的近似解，同时，依 据据问题当中实体的适应 度度对实体进行选择，并 且且借助自然遗传学的算 子子实现组合的变异及组 合合，进而产生代表新解 集集的种群。这一过程将 会会使得 种群一代比一代 更更加适应环境，其中末 代代种群的最优实体经过 解解码之后，可以作为问 题题的 最优解。 3.粗粗糙集技术。在 CAPP 技术中，可以利用粗 糙糙集的技术与理论进行 专专家系统的构建，获取 知知识并进行优化，主要 思思路是：把各种零部件 的的加工特性和加工方法 表表达为决策属性和条件 属属性的方式，一行就是 代代表一种零部件，多种 零零部5 / 6 件就组成了一个二 维维表，进而量化属性、 组组织决策表，接着再利 用用约简算法对属性值及 属属性集进行约简，除去 冗冗余的决策规则和条件 属属性，进而得到最小化 的的决策规则集，因而， 当当输入需要加 工的零部 件件的加工特性时，就能 够够得到优化后的加工工 艺艺了。 未来的发展 趋趋势 CAPP 技术 能能够用来帮助工艺设计 人人员，但绝对不是取代 ，，通用、实用的 CAPP 系统不适合追求完全 意意义上的自动化。操作 者者应该有充分的工艺设 计计知识与判断能力，关 键键性的决策需要由操作 者者给出。对于具有足够 判判断能力的工艺设计人 员员来说，判断、决策都 不不是很难的工作，然而 ，，对于计算机来说，这 就就可能很难胜任了。建 立立并完善知识库和它的 使使用法则，这是 CAPP 系统基于知识、商品 化化的渐进式发展的目标 。。 智能化 CAPP 技技术的发展仍然会是基 于于充分发挥人类的智能 优优势这一基础之上，对 各各种先进的人工智能技 术术进行综合应用，进而 实实现 CAPP 系统的智 能能化。 然而，从目 前前人工智能的水平而言 ，，还无法使 CAPP 技 术术在智能化的水平上能 够够实现实质性的突破。 这这主要是因为当前的人 工工智能主要还是用来模 拟拟人类的逻辑思维、推 理理等方面的优势能力， 却却无法高效地对人类的 形形象思维、和创造性思 维维、抽象思维能力进行 模模拟，然而， CAPP 系系统不但需要有6 / 6 推理的 能能力，还需要有 “ 联想 ”” 的能力， CAPP 系 统统的开发需要解决很多 人人 的逻辑思维活动方面 的的问题。所以，如果要 是是想要增强 CAPP 系 统统的人工智能化水准， 一一定要在人工智能的技 术术方面有新的突破，处 理理好人工智能方面的技 术术问题。同时，还要强 化化人工智能在产品工艺 的的设计环节中的运用， 尤尤其是把人工神经网络 和和专家系统技术进行有 机机地结合，进一步实现 CCAPP 系统智能化水 平平的提高。 结语 对市场经济下的企业 工工艺设计特点进行充分 分分析，进而对工艺设计 的的信息化以及计算机辅 助助系统技术的应用进行 研研究，把先进的标准化 技技术、现代工艺设计技 术术与计算机的应用技术 完完美结合 于一体，发挥 出出信息及计算机技术在 企企业工艺设计过程中的 最最大作用，进而引导我 国国计算机辅助工艺设计 技技术的开发与应用。

展开阅读全文