基于知識的飛機裝配工藝設計關鍵技術研究.pdf

1、由于飛機裝配過程的復雜性，以及工藝設計與環(huán)境、經驗相關的特點，開發(fā)智能化的飛機裝配CAPP是一種典型的復雜問題，存在知識總結難、問題求解難、知識應用難等尚未解決的難題。隨著飛機數字化制造工程的實施，如何開發(fā)飛機裝配工藝設計的智能化系統(tǒng)，以提高裝配工藝設計的效率和自動化水平已成為飛機研制過程迫切需要解決的問題之一。針對這一問題，本文以飛機部件裝配工藝設計為研究對象，提出了“以知識庫為基礎，以推理機為核心，實現(xiàn)具有一定智能的計算機輔助飛機裝

2、配工藝設計”的構想?；诖藰嬒?，深入分析了飛機裝配工藝設計過程，綜合應用了本體論、知識工程和基于實例推理技術，靈活應用了XML技術，率先對裝配知識表示、推理、應用等關鍵問題進行了系統(tǒng)研究，開發(fā)了基于知識的飛機裝配工藝設計原型系統(tǒng)，旨在提高飛機裝配工藝設計的自動化、智能化水平，使之成為飛機數字化制造的支撐。論文的主要研究工作如下： 1、飛機裝配工藝設計領域的知識本體模型 研究了本體構建的原則與方法，提出了一種A2P2本體構

3、建方法。嚴格按照A2P2法，深入分析飛機裝配工藝設計過程，收集了大量飛機裝配工藝設計領域的數據，在領域專家的參與指導下，對數據進行分析，研究了影響飛機裝配工藝設計的因素以及裝配工藝文件內容的基本形式，形成了裝配知識的初步框架，為裝配知識模型的形成奠定了基礎。對初始知識框架進行轉換、重構的概念化處理，建立了它們之間的聯(lián)系，形成了領域術語。以領域術語為基礎，提出了飛機裝配工藝知識的本體模型，并對本體模型的合理性進行了評價。 飛機裝配

4、工藝知識本體模型填補了在該領域知識本體研究的空白，也為裝配知識表示、推理和應用奠定了基礎。 2、基于XML的裝配知識表示及裝配知識庫構建 基于框架表示和XML，研究了裝配知識本體的形式化描述方法，設計了裝配知識本體模型的BNF和XML Schema描述文件。全面比較、分析了XML與RDB在數據處理方面各自的優(yōu)缺點，得出了在構建飛機裝配知識庫時必須同時使用XML和RDB兩種數據處理技術的結論，并選用了Oracle XML

5、DB作為裝配知識庫的底層支撐數據庫。研究了XML與RDB之間的數據存儲、映射策略，提出了一種混合式的飛機裝配知識存儲策略，并設計了裝配知識庫的邏輯結構。研究了裝配知識庫的索引機制，提出了一種遞進關系的裝配結構特征路徑索引策略，構建了裝配知識庫的索引。應用XML和RDB著重解決了裝配知識描述、組織和管理等問題。 3、裝配知識相似匹配推理技術 基于框架表示知識推理和最近鄰法的思想，設計了裝配知識的匹配策略及算法過程，運用De

6、lphi法與AHP法相結合科學地計算出各裝配知識相似元的權重。分析了裝配結構特征的特點，針對用樹型結構描述的裝配結構特征，提出了一種考慮語義、基于結構約束的裝配結構相似匹配算法。分析了裝配知識準確度的特征，提出了兩種準確度的相似匹配策略，并建立了相應的數學模型。構建了裝配知識匹配辭典，提出了一種基于匹配辭典的裝配知識特征相似匹配算法，該方法從語義層面計算以字符形式描述裝配特征的相似度。結合裝配知識表示、知識庫的特點及k-最近鄰法的思想，

7、設計了裝配知識的推理過程，確定了搜索限制策略、沖突消解和求解策略，使得裝配知識相似匹配推理在算法效率與匹配精度上達到較好的平衡。 4、裝配知識應用與知識庫完善技術 基于人機混合智能，研究了裝配知識的復用過程、適應修改方法及知識學習方法。提出了一種基于系統(tǒng)問題求解經驗的索引策略，并通過評分和時間戳的方式構建了索引，可以提高知識庫和問題求解的質量。 5、基于BOM的系統(tǒng)集成技術 研究了飛機制造工程中xBOM的

8、形成過程、MBOM與裝配知識特征之間的關系以及裝配知識特征的獲取方法，設計了從MBOM中獲取裝配結構特征的算法過程，著重解決了待求解裝配問題形成及系統(tǒng)集成的問題。 最后，設計并開發(fā)了一個基于知識的飛機裝配工藝設計原型系統(tǒng)，簡稱為KBA2P2(Knowledge Based Aircraft Assemblv Process Planning)，對本文的研究思路、方法及關鍵算法進行了驗證。結合企業(yè)的實際情況，對原型系統(tǒng)的推廣實施進