基于实例推理的CAPP系统研究

    1 引 言

    CAPP(计算机辅助工艺设计，即Computer Aided Process Planning)起源于上世纪60年代中期。上世纪70年代以后，计算机技术和成组技术的高度发展为机械工艺设计标准化、自动化的实现奠定了基础，推动了CAPP技术研究与应用的广泛开展。上世纪80年代，工艺设计领域引人了专家系统、人工神经网络等技术，提出了工艺设计智能化、自动化概念，CAPP技术进人了一个新的发展领域。这些技术可以在一定程度上改善工艺设计的智能化，但亦有其难以克服的缺点。基于实例的推理技术的出现，给CAPP的发展提供了一个新的思路，本文对基于实例的推理技术在CAPP系统中的应用进行一下探讨。

    2 基于实例的推理技术简介

    基于实例的推理(Case Based Reasoning)，又简称为CBR，是为了适应规模较大、任务较复杂、智能程度较高的问题而提出的一种推理方法，它是一种不同于产生式系统的基于记忆的推理。CBR核心思想是相似问题有相似的解决方案，利用已存在的实例或累积的经验作为储存知识的基础，去解决新的问题。由于CBR具有模拟人类解决问题和自学习的能力，因此，在其出现不到三十年的时间里，这种方法在诊断、几何定理证明工业设计、决策等各个领域中得到了广泛的应用。将CBR技术应用到CAPP系统中，可以克服专家系统知识获取的“瓶颈”，同时较人工神经网络更易实现，从而使得设计、决策过程大大缩短。

    3 基于实例推理的CAPP系统

    基于实例推理的CAPP系统的流程图如图1所示，其主要思路如下:首先，建立一个基于已有经验的实例库，实例库中存储多个机械零件及其加工工艺方案。当有要求设计的新实例(新的机械零件)出现时，将新实例与实例库中已有的实例进行逐一比较，得到相似程度最高的实例，即最相似实例，然后对最相似实例的工艺方案进行推理及修正，使之满足要求，得到机械零件的最终工艺方案。如果此实例适合保存，可将其存人实例库中，以备后续使用。否则，不再存入。

    3.1 实例库的建立

    CBR的前提是要建立一个存储已有的问题和解决方案的实例库，快速、准确地抽取合适的实例存入实例库是基于实例推理的CAPP系统重要内容之一。建立实例库可根据一定的规则抽取有代表性的典型实例存人，实例可以由以下两大部分组成:(1)问题的表示对CAP系统来说就是对机械零件特征信息的描述，包括零件名称、属性、几何形状、尺寸、精度、材料等内容。(2)解决方案的表示对CAPP系统来说主要是指机械零件的加工设备类型、加工刀具以及切削用量等内容。可以通过人机界面，使用人机交互的方式把已经代码化或较简短文字的零件信息输人CAPP系统，供新问题出现时调用。