锅炉压力容器CAPP系统开发平台的研究

    其总体结构设计如下图2所示(其中工艺设计辅助支持子系统为其他三个子系统提供服务)：

     图2总体结构设计图

    功能设计
    (1) 工艺知识构造子系统
    工艺知识构造子系统为用户提供方便的典型工艺和成组工艺的编辑手段，提供工艺表头信息的编辑工具以建立工艺数据库，通过知识库编辑器可以建立用于工艺创成的工艺知识库，并具有导入和编辑工艺图形功能。
       
        1) 工艺数据库和工艺知识库的建立
        ① 根据本厂的实际情况，输入常用的典型工艺，增加现成工艺库文件；
        ② 根据锅炉压力容器零件编码系统，输入相应的零件成组工艺；
        ③ 提供可视化的工艺表头信息的编辑功能；
        ④ 通过提供的知识库编辑器可以建立工艺知识库，通过编辑工序工步的决策规则，用户可以控制推理工艺的生成，加强了工艺设计的人机交互能力。
   
        2) 工艺图形的编辑
        对于用AutoCAD生成的工艺图形文件，能自动调用AutoCAD进行工艺图形的编辑和更新并保存至数据库；

    (2)工艺设计子系统
    工艺设计子系统，根据用户输入的信息，能进行工艺的检索、派生和创成，能进行工艺图形的输出和工艺报表的生成。
 
    通过对锅炉工艺设计的特点的研究。把锅炉工艺设计分成三个方面，也就是前面提到的三个方面，即：零件工艺设计、组件工艺设计和产品工艺设计。对它们的实现方法各有不同。对于零件组辅助工艺设计，可以采取检索式、派生式和创成式相结合的综合式系统；即先通过输入零件的表头信息（包括零件的名称，结构特征等信息）可以生成该零件的编码，然后，系统首先检索是否有该类零件的典型工艺，有则都有，否则通过该零件编码匹配成组编码表，看是否有存在该零件成组工艺，有则调用，并可进行适当的人机交互编辑该工艺以备以后使用，并保存为典型工艺零件，以后可以直接调用，这样可以不断的丰富工艺库，使系统不断得到完善，如果没有成组工艺，则补充输入该零件的其他信息进行工艺创成，

    对于组件工艺设计和产品工艺设计，本论文采取的策略是检索式和创成式相结合，这样做的原因是由于组件和产品都是由多个不同的零件组成，如果要求输入每个零件的信息和相互关系，会导致信息输入量大，而且极易出错。这种做法割裂了组件或产品工艺设计的完整性。以工序工步词典为索引的工艺设计方法，重点在于以成组技术为指导、从总体结构出发，按组制定工艺集，以工序工步词典为索引建立工艺决策规则。建立的工序工步词典是工序工步的有序排列。这样做既可以大大减少信息的输入量同时也提高了工艺设计的针对性和实用性。每个工序工步都带有一定的规则（也可以没有，此时该工序工步自动满足），规则实际上是一些条件的组合，每个条件有唯一的条件码，此时规则表现为条件码和逻辑运算符的集合，假设条件码可表示为C0001, C0002, C0003。如果该类的某一工序或工步(比如是否要求热处理)可以用这三个条件来确定，如表示为(C0001且(C0002或C0003))，若用“，”表示“且”，用“/”表示“或”，则上述条件可表示为(C0001，(C0002/C0003))，实际上这个条件等价于两个条件，即：①(C0001,C0002)或②(C0001,C0003)。也就是(C0001,C0002)/(C0001,C0003)，每个括号中表示了一个完整的取舍该工序或工步的决策规则。实际上每个工序工步的决策规则可以表现为这种形式，即：“(Ci1,Ci2,…,Cin)/…/(Cj1,Cj2,…,Cjm)”(i<j且i,j, n,m≥1且i,j,n,m∈N),它们也就是if中的前提条件，由于then动作就是确定是否选择该工序或工步，因此可以隐含在推理机的匹配执行动作过程中，而无须显式表示。通过把决策规则规范化以简化算法的实现，优化了程序设计。
 
    (3)工艺管理子系统
    工艺管理子系统是通过一些有效的方法快速对目前的工艺信息进行全面的了解和详细分析，从而能够指导管理人员高效率、正确地进行管理和抉择，管理工艺数据库和知识库，另外通过提供的查询方法能方便地得到需要的资料和信息。

    (4) 工艺设计辅助支持子系统
    工艺设计辅助支持子系统的目的是为了提供工艺设计人员一个辅助支持的系统，以减少工艺设计人员查询资料的时间。标准信息查询应包含锅炉压力容器工艺设计中常用到辅助设计信息查询，包括GB150－1998的关于钢板和锻件的许用应力查询、GB985－88和GB986－88 关于焊缝和埋弧焊缝的坡口的基本形式和尺寸查询，以及JB4730－94 压力容器的无损检测查询等等。通过料单管理模块和焊工管理模块，可以使工艺设计人员及时了解本厂的实际情况，做到工艺设计和工艺实施的调度合理。
 
    结论
  
    本文通过分析研究锅炉压力容器的工艺特点，提出了一个应用于锅炉压力容器的CAPP系统开发平台，该开发平台既可以检索现有的工艺，也能根据典型工艺，通过成组技术进行工艺的派生，如果没有可检索的工艺，同时也不能通过现有的工艺进行派生，则能根据已有的信息进行工艺的创成并通过适当的人机交互设计出符合用户需要的工艺。从实用的角度较好的解决了锅炉压力容器CAPP系统的适应性问题。

    参考文献

    1．黄乃康，张振明，许建新，贾晓亮，樊其瑾 CAPP技术发展的新阶段与智能化的工艺信息系统构想(IPIS)，西北工业大学CAPP与制造工程软件研究所，2002年8月
    2．王信义，陈庆林 主编 ,压力容器制造安全技术及质量管理，1993年2月中国劳动出版社 P55
    3. 祝勇仁 基于成组技术的锅炉压力容器CAPP系统开发平台的研究 浙江工业大学硕士学位论文 2003年6月
    4．压力容器安全监察规程  国家质量技术监督局编，中国劳动社会保障出版社 1999年
    5．CAPP集成框架系统的设计与实现  魏志强 王先逵 吴丹 杨志刚 机械设计工艺师 2001年第1期
    6．面向产品的CAPP工具系统的研究与实践 邱浩波 李从心 叶文华 王宁生 机械科学与技术 2001年11月 第20卷第6期

    作者简介：祝勇仁（1976－ ）硕士研究生，研究方向：智能信息技术，通信地址：浙江省杭州市滨江区浙江机电职业技术学院 机械工程系 邮编 310053
    邹金桥 硕士研究生，曹焕亚 副教授