人机智能化CAPP系统及其发展

    4 　人机智能化CAPP 系统的关键技术

    在人机智能化CAPP 系统中,根据“以人为中心、人机一体化”的思想,采取“人机交互感知、人机综合推理、人机协同决策”的技术路线,人与计算机共同组成一个综合系统,通过人机智能接口,在人与计算机之间建立一种新型的耦合关系,从而实现人机最佳协同合作. 在这里,人机耦合是整个系统的瓶颈,而计算机技术和信息技术是实现人机耦合的核心,超介质处理方法(即可视化技术、虚拟现实技术和智能体技术等) 是实现人机耦合的手段.

    4. 1 　人机交互感知技术

    (1) 人类子系统通过视觉、听觉、触觉等感觉器官感知制造系统内部和外部的各种信息(包括零件工艺信息) ,并将筛选后的有用信息输入给系统的处理模块,为零件的初始工艺设计或工艺规程的实时修正提供依据;

    (2) 计算机子系统通过扫描仪、数码摄像、语音录入、传感器等物理设备感知图纸、零件和声音信息以及制造系统在运行过程中的其它信息,在对各类信息进行归纳整理后,从中提取为工艺设计所需要的信息;

    (3) 计算机子系统通过CAD/CAPP/CAM集成系统感知与工艺设计相关的信息,并将所感知的信息进行加工处理后再传递给人类子系统,让人类子系统进行二次感知.

    经过人机交互感知,使系统获得更完备、更准确、更可靠的工艺设计信息.

    4. 2 　人机综合推理技术

    对于面向人的工艺设计系统,应采用“层次分解、逐步求精”的方法,按照工艺理论与工艺习惯分层次分阶段进行规划. 为此,需要将工艺设计任务分解为“毛坯设计、装夹方案设计、加工方法决策、加工顺序决策、设备与工装选择、工序设计和工艺规程设计”7 个子任务. 每个子任务又可再划分为若干个子子任务. 这样,人机综合推理就可以对系统中的所有子任务进行求解,全部子任务求解结束后,工艺规程即告完成.

    (1) 计算机子系统应该充分发挥逻辑推理能力和计算能力的特长,利用工艺知识库和综合数据库进行严密的逻辑推理,得出多个可行的、完整的零件工艺规程;

    (2) 人类子系统应该发挥形象思维和灵感思维的优势,运用过去积累的经验和直觉对人机交互感知的信息进行综合判断,得出可行的工艺方案(该方案可以是完整的工艺路线,也可以是几个重要工序的安排,还可以是某个工序工步的特殊安排) .

    4. 3 　人机协同决策技术

    在已获得的零件工艺规程基础上,根据零件特征、加工条件、生产环境、工艺习惯等进行决策.

    (1) 计算机子系统对多个工艺方案进行初步评价,得出符合当前制造环境的备选工艺方案;

    (2) 根据模糊综合评判原则,人类子系统和计算机子系统协同对备选工艺方案进行综合评判,找出最佳工艺方案;

    (3) 人类子系统对最佳工艺方案进行修正与调整. 特别对于定位装夹方案、工序工步排序和特殊工序安排等内容,应采取人主机辅的原则进行决策.

    5 　结　语

    综上所述,在制造系统中,人的核心作用是不可替代的.在制造系统的人—机关系问题上,CIMS 最初的思想是强调高度自动化,但在研究和应用实践中产生的种种问题,使人们逐渐认识到了适度自动化的重要性. 所以,对于CAPP 系统的发展,应采取以人为中心,人机一体的技术路线,建立一种新型的面向人的CAPP 人机一体化智能系统. 人与计算机相互合作,各自执行自己最擅长的工作. 人类智能与人工智能相互补充,共同感知,共同思维、协同决策,以合理的代价实现较高的智能,使CAPP 系统达到最佳的经济目标和最佳的整体效益. 当然,我们还需要进行进一步的理论研究和实践探索,着重解决在感知、思维、决策这三个层面上人机耦合的内在机制和实现方法,从而真正提高CAPP 系统的实用化和工程化水平.