毕业设计（外文翻译）题目 一种新的工艺计划的方法-代理模型法系 别 航空工程系 专业名称 机械设计制造及其自动化 班级学号 学生姓名 指导老师 二0一0 年 三 月南昌航空大学科技学院学士学位论文一种新的工艺计划的方法-代理模型法 F.L.著,S.K.曹公)、保罗张新华吴部门的制造和工程管理, 香港城市大学AIenue编织品黄宏斌,香港，中国1998年11月30日收到，1999年1月25日接受摘要： 一个设计巧妙的CAPP系统能在CAD和CAM之间架起相互联系的桥梁 。许多最新设计的系统都是基于专家系统的。但是，由于过于复杂，在实际运用中，上述的许多系统在企业中都不能有效地运作。同时，现代的计算机集成制造系统要求CAPP系统在实际运用中具有良好的可扩展性和柔性。因此，仅仅只用一个大型的专家系统来构建工业CAPP系统是非常困难的。为了克服上述的缺点，本文提供了一种新的协同代理模型的设计方法。它具有以下优点：良好的独立性、柔性、通用性、模块性和可分离性。依据这框架我们特别设计了这种协同过程计划系统即机械协同CAPP来验证上述理论。它的系统模拟、代理结构设计、协作、协同和协同CAPP系统的结构研究将在下面介绍。关键字：CAPP；Cooperative agent；Modelling；CIMS1.介绍过程设计为工厂制造设计好的产品提供了丰富的信息。它分门别类地为每一产品的部分和集体建立了连接，并且明确规定了产品生产的过程、费用以及产品生产的各种限制条件，比如：设计好的产品的几何模型、材料、质量、所使用的机器、工具的可获得性、劳动能力、适用性和相应的作者等等。以前，过程计划通常都是由大量的制造经验丰富的专家来制定。近几十年来，计算机技术的快速发展极大的促进了CAPP的发展。一般来说，CAPP的实现方法有两种：差异法和生成法。差异法是一种数据检索和编辑的方法。一些标准或成熟的CAPP系统都被使用了成组集成技术并且储存在一个数据库中。当一个新的产品被要求生产时，我们可以从数据库中取出相似的过程计划，通过适当的编辑和改进就可以让它适应新的计划。而生成法则基于知识为基础的方法自动装置能根据部件特性和生产要求自动生成工艺计划的知识库。差异法的成功实施取决于成组技术、制定者的经验、足够的标准采集或者成熟的工艺计划。这种方法特别适合产品系列比较少而每个产品系中产品比较多的公司。许多早期的CAPP工具都是根据不同的过程计划方法被分类处理的。典型的例子有CAPP、MIPLAN等等。生成法在最近这几年得到了越来越广泛的关注。它提供了另一种可供选择的计划的一种潜力。典型的例子有APPAS ，EXCAP , KRONOS，XCUT 6 , QTC （Quick turnaround cell）, PART , OOPPS（ object-oriented process planning system ） , MePlans , COMPLAN Process Planner CPP 等等。生产法的产生主要源于定向的大公司和研究机构，特别是那些有许多小批量产品的公司的需要。然而，要做出一个真正能满足工业的要求提供结构协调和可兼容的框架、知识表达方法和推理结构合理的生成法工艺计划系统还是困难重重的。协同代理系统是专门为那些解决特殊并联结构的人设计的。同时，它还可以协助他们解决其他复杂的问题。一个代理协作系统包括许多独立的含有协作引擎的代理。每一个代理都针对一种具体的任务，并且都含有自己的知识库和推理引擎，它们为协作环境下联系其他代理提供了一个合作和交流的桥梁。在不同的机器上，人们需要使用不同的语言和知识来描述。这样，这个系统就提供了一种能适应和解决不同类型问题的集成环境。2.过程计划的问题 一个机械过程一般都牵扯到机器工具、操作、固定装置和切割工具等问题，这就要求相关人员有各个不同领域的知识。一般，机械过程都包括以下几个部分：外形识别机器操作选择机器的选择切割工具的选择固定装置的选择和设计后续操作和成本预算外形识别部分是指由产品设计数据规定制造外形。机器操作选择部分则指根据外形特征和制造环境选择相关的机器操作。在考虑了部件的特性及其机器的处理能力和性质诸如：工作容量、精确度、动力、固定装置和其它功能之后，执行选定操作的过程就决定了机器设备的选择。固定装置选择部分是根据选择固定装置部分的几何形状、尺寸和制造特性来进行的。切割工具的选择重点关注的是工具的类型、材料、外形和工具的大小。3.提议方法从纯技术的角度看，CAPP依然是一个极其复杂和困难的问题。因此，许多研究人员把注意力集中于CAPP系统发展的方法和策略方面。然而，许多系统都由独立的专家系统发展而成的。由于CAPP系统的复杂性，这样一种系统结构很少能够解决的问题在制造业界常见的问题。协同CAPP框架能够减少现行CAPP系统的局限性。实际上，它更强调一个现代的CAPP系统能达到以下有利于实际发展的功能：柔性、模块化、通用性、独立性和可分离性。独立性意味着CAPP系统是作为一个独立的系统发展。系统一旦建立，它就能够发展成为一个完整的CAD或CAM系统。每个代理同样能够看成独立和自主的系统。柔性是指系统能很容易地把新技术和新方法加到CAPP系统中。协同可行性要求不同的机器或者方法能够在一起流畅、顺利地解决问题。模块化是指CAPP系统是一个拥有不同子系统的综合系统。可分离性能分离CAPP系统来满足用户不同的需要。协同CAPP构造的设计跟机械工艺计划有关。机械协同CAPP系统，以及它的结构、运行和应用的有关事宜在本文中都有详细的介绍。3.1.机械协同CAPP系统的概况 图一给出了机械协同CAPP系统在CAD/CAP/CAM环境下的总体结构。在执行中，一般包括以下六个工艺计划代理（P-agents ）。特征识别代理机械操作选择代理机器选择代理切割工具选择代理固定装置选择和设计代理程序操作和费用预算代理不同的代理可以在互联网上不同的机器上运行。B代理提供了某个问题的全球状态信息，并且监控操作从属在所有单个P代理中运行的附件。当某个问题发生时，B代理就会激励所有注册过的P代理采取相应的措施。从P代理行动的结果又返回到B代理。在设定的条件下，B代理会保持一致和在特定的约束下的决策区域的一致性和完整性。产品设计资料从计算机辅助设计系统的D代理传给协同CAPP系统来设计系统。协同CAPP系统从流程安排或 shopfloor系统获取产品的生产约束，并根据产品设计资料和约束生成相应的工艺计划。如果没有得到满意的结果，协同CAPP系统就把冲突信息反馈给设计部门或其他相关部门。如此反复，最后，切实可行的替代方案就会传递给scheduling 或者shopfloor系统来确定时间，从而做出合理的安排。3.2.代理的结构一般的工艺计划代理结构如图二所示。代理由四部分构成：代理控制器、推理引擎、功能适配器和应用库。配置文件夹被用来构成代理。规则和论据构成应用库。基本上,所有P代理的组成部分都含有代理控制器、规则引擎、网络适配器、文件夹适配器、键盘适配器、信息查看适配器和进程适配器。其他适配器如图二所示。在P代理中，处理适配器是十分重要的适配器，因为它能解决工艺计划中提案产生、冲突解决和提案评估过程的制订等问题。为了应用不同产品规则和实物混合体的领域的知识，不同的代理使用不同的适配器来执行。所以，必须根据不同的以实物为导向的描述采用不同的设计。数据库适配器被习惯于用来存放对B代理和P代理来说有用的数据，如：问题的定义、提案、冲突、评价和解决方案等等。因为KQML是以代理为基础的程序之间联系时使用最广泛通信的语言，尤其是当它们独立和不同步时，而协同CAPP系统的各个代理作为一种通信使用了以KQML为基础的联系协议。所以，我们就用NetKQML适配器与B代理通信。根据KQML传输的要求，代理之间使用携带离散消息的单向链接相互联系。这些链接有时含有和它们结合在一起的有限消息传输延迟。当一个代理收到一条消息时，它就可以知道消息从何而来。当一个代理要发送消息时，直接发送到输出链接即可。这样，消息就仅仅单一目的的送达它们要去的地方。这种传送信息的方式十分可靠。Windows 95的接口思想也已经被用来执行到NetKQML适配器上。TCP/IP是一个被用于接口通讯传输的协议。信息查看适配器用来显示监视器的信息。时间适配器用来计算工艺计划实施过程的时间。进程适配器用来控制进程事件，诸如提案生成、提案评估和冲突解决。当检测到来自另一个代理的提案时，适配器就为一个评估事件确定时间。当发现一个工艺计划问题时，它就安排一个提案生成事件为这一事件确定时间。这两个事件发生的同时都会赋予相应的优先级。如果一个冲突被要求需要解决方案，那么适配器就安排一个冲突解决事件并赋予最高的优先级。当被要求需要一个协商方案时，适配器会立即停止其他事件，立即生成协商功能器。当一个问题到达时，P代理会引导查看问题功能器对其检查。然后，它就生成一个问题检查事件，同时，完成对问题的读取。为了回应提案生成任务事件，功能器生成提案相应生成一个提案，并且生成另一个提案已经生成的事件。这个事件是根据提案而来。 为了回应进程适配器生成的名为提案生成的任务事件，传输过来的事件需要适当的评估。适配器需要检查其是否已经生成一项互动的方案。如果是，它就链接这两个提案，并且查看提案方提案的意图，以此来意图评估这个新提案。在这种情况下，适配器就已经完成了对已提方案的评估。如果提案适配器没有生成互动作用的提案，适配器就在已经安排好但还没有审理的任务中寻找相近的方案。接着它就检查已经开始运行或者正要运行方案。如果有，它就把链接评估和产生分派任务。在这种情况中，它就完成了对正在执行提案的评估。但是，即使这个正在执行的提案可行，我们也没有必要生成一个独立的提案或者跟正在执行提案兼容很好的提案。如果没有相近的提案在运行，评估任务就只能根据代理知识对传输过来的提案进行评估，之后就通知正在提案的P代理。如果另外的代理传送过来冲突，冲突解决器会采取相应的措施来解决。在适配器对冲突作出反应之后，首先，适配器判断冲突所处的环境,然后它调用相应的策略解决冲突。3.3.知识描述协同CAPP系统的知识都是有关产品和代理方面的。它的每个P代理在协同CAPP系统中都含有三种类型的知识：区域知识、控制知识和冲突解决知识。B代理仅仅含有控制知识。局部描述一般都是关于问题描述的，它被协同CAPP系统中的所有代理所共享。3.4.局部描述机械协同CAPP系统中的实体含有两种数据。一种是有关计划产生约束的，另一种则是关于几何信息的。它们是：约束（生产时间、切削力、机械动力）;实体（Name; Type; MaxSize; Material; InitStatus; HeatTreat; Features .）。Name代表实体的标识符，它必须是唯一的。Type则突出反映它的外形。MaxSize是指实体外壳的最大尺寸。Material则是实体的材料的种类。InitStatus 指能对实体进行初始加工的地方。加热处理指实体加热处理的条件。Features 是所有特征的集合。特征的描述包括：FEATURE (Name; Type; Location; FinalSize; InitSize; Hardness; Tolerances)。 Name是指一个特征的标识符，它必须是唯