专家系统-CAPP系统

2.2 专家系统在工艺设计中的应用
为了更好的模拟设计人员的经验知识，需要将不确定的思想引入到工艺过程中
CAPP（计算机辅助工艺设计）是根据产品设计所给出的信息进行产品的加工方法和制造过程的设计。

传统工艺设计的缺点：
对工艺人员要求高
工作量大，效率低
无法利用CAD的图形和数据
难以保证数据的准确性
信息不能共享
CAPP 系统是专家系统在机械制造工程中的应用（其结构如图3）。

工艺过程设计由于其复杂性和多变性，直到1981 年才由法国开发出第一个工艺过程设计专家系统。

CAPP技术作为联结CAD和CAM的桥梁，是将产品数据转换成面向制造的指令性数据。

传统的CAPP在工艺员输入零件的原始信息后，通过储存在工艺规程库中的工艺设计知识和决策方法进行一系列决策和判断，并生成工艺规程，但当输入的信息不在逻辑决策范围内时，便得不出结论。

专家系统与CAPP的集成可以将工艺知识转化为相应的知识库，通过推理机的控制策略，从知识库中搜索相应的处理规则，然后执行这条规则，并把每一次执行规则得到的结论部分按先后次序记录下来，直到零件加工达到终结状态，从而实现对工艺过程的决策优化。

而且，CAPP专家系统在一定程度上可以模拟工艺人员的设计思维活动，使工艺设计中一些模糊问题得到解决，提高CAPP系统的适应性。

另外，CAPP专家系统还应该具有解决工艺设计及决策中特殊知识的获取和描述，如零件信息(几何信息、拓扑信息以及工艺信息等)的获取和表示以及加工过程仿真的表示与生成等功能。

2. 2. 1 CAPP 专家系统基本构成
专家系统技术的研究和应用正以前所未有的速度在故障诊断、模拟仿真、自动控制、工艺编程、生产规划、产品设计等许多机械工程领域不断发展。

随着研究工作的不断深入，一些新的技术方法和先进制造技术正融入机械工程专家系统技术的研究和应用中，不仅使知识表示、知识库构建、知识获取和推理模式等关键技术的研究取得了一定成果，还出现了一些集成式的新型专家系统，如神经网络专家系统、模糊专家系统、基于Internet 的专家系统、CAD 专家系统、CAPP 专家系统等。

他们综合利用了专家系统启发性、透明性、灵活性以及具有处理不确定知识能力的特点，使机械工程专家系统的应用领域不断拓宽。

2. 2. 2CAPP 专家系统的优点
(1) 可变性当生产环境改变时，如更新设备、采用新技术或把该系统移植到其它工厂，专家系统只要给系统知识库输入新的知识就能适应，不需改写程序。

(2) 透明性专家系统和用户有更友好的交互界面。

系统能随时向用户提供运行的过程和决策理由，向用户作出各种解释，所以系统的工作是“透明的”。

必要时，工艺人员还可作出干预和选择，以最终制订出优化的工艺规程。

(3) 可扩展性随着科学技术的发展和生产条件的改进，专家系统可以不断补充和更新知识，以扩展和提高系统的工艺过程设计水平。

CAPP 专家系统的不足之处是需花费大量时间收集工艺专家的知识并且归
纳为一些规则，还要处理好相互矛盾的经验知识。

专家系统与其他先进制造技术单元的集成也已经有了许多成功的应用。

在工程中，典型的专家系统有帮助工程师发现结构分析问题的分析策略的SACON 系统；帮助识别和排除机车故障的DELTA 系统；帮助操作人员检测和处理核反应堆事故的REACTOR 系统；乔良等提出的基于制造特征和制造技术知识库的CAM系统框架，并在CAD/CAM系统中实现和应用；裘勇等开发了细孔加工专家系统，系统通过获得用户输入的参数，经过专家系统的分析，生成相应的NC 加工指令，从而完成一个复杂的加工过程；张树有等将专家系统技术应用于虚拟装配(Virtual Assembly)，通过建立三层机械产品虚拟装配知识库，采用交互式和智能搜索策略，建立了基于知识引导的虚拟装配系统模型；上海交通大学机电控制研究所、上海市农业机械研究所成功研制了适用于我国数字农业特点的两种主要智能型农业机械：中、小型收割机智能测产系统及其配套软件；智能变量施肥、播种机及其配套软件。