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摘要 基于多代理的汽车覆盖件及其模具d f m 系统研究 摘要 并行工程是当今研究中的热点问题，面向制造的设计( d f m ) 是并行工程的 重要内容和关键技术之一；多代理系统是当今国际上研究的热点之一，因其具有 自治性、交互性、协作性、通信性等特点，可用来解决生产制造领域中的分布、 动态和柔性等问题；把多代理技术引入到d f m 系统中，突破了传统d f m 的体系 结构，增强了系统的灵活性和稳定性 本文首先探讨了d f m 系统和多代理技术的理论，分析了汽车覆盖件及其模 具在设计、制造过程的特点，提出了基于多代理的汽车覆盖件d f m 系统的体系 结构，通过建立成形性分析、成本估算、编码、工艺方案评价等四个应用代理， 以k q m l 规范作为系统的通信语言，借助于协调者代理的通讯服务，使各个代理 协作完成各自的任务 在研究汽车覆盖件及其模具的成形性分析、成本估算中，利用基于实例推理 的思想，建立了一套汽车覆盖件及其模具的编码系统，通过编码将与覆盖件及其 模具成形性、成本密切相关的覆盖件特征和模具特征表达出来，采用层次劳析法 建立了相关系数模型，成功实现了相似度的量化计算；采用基于相似度的相似检 索方法检索出相似覆盖件及其模具的成形性解决方案和成本估算，利用交互方式 和指数平滑法分别完成了对覆盖件及其模具的成形性分析和成本估算。 对于汽车覆盖件冲压工艺方案评价，本文利用模糨数学理论的模糊综合评价 方法，建立了评价因素集，确定了因素的权重系数和因素的隶属度，建立了汽车 覆盖件冲压工艺方案评价模型。 最后，论文详细介绍了数据库的组织及系统软件的实现方法，介绍了基础数 据库的管理和设计原则，同时给出了系统各个功能的工作界面 本课题的研究将促使汽车覆盖件及其模具d f m 技术的进一步发展和应用， 将多代理技术引入到d f m 系统的研究中，具有一定的理论意义和实际应用价值。 关键词：面向制造的设计( d f m ) ；多代理系统；基于实例推理( c b r ) ；模 糊综合评价 a i s l l 己 c t s t u d yo hd f ms y s t e mb a s e d o nm u l t i - a g e n t t e c h n o l o g yf o ra u t o m o b i l eb o d y p a n e la n dd i e a b s t r a c t t h ec o n c u r r e n te n g i n e e r i n g ( c e ) i sah o tq u e s t i o ni nt h ec u r r e n tr e s e a r c hf i e l do f a d v a n c e dm a n u f a c t u r i n gt e c h n o l o g y d f m ( d e s i g nf o rm a n u f a c t u r e ) i so n eo ft h e m o s ti m p o r t a n tc o n t e n ta n dt e c h n o l o g yo f c e t h em a s ( m u l t i - a g e n ts y s t e m ) , w h i c h p o s s e s s e st h ec h a r a c t e r so fc o l l a b o r a t i o n , a u t o n o m y , e x t e n s i b i l i t ya n df l e x i b i l i t y , i s o t ! t e au s e dt od e a lw i t hp r o b l e m sw i t hc o m p l e xe n v i r o n m e n ta n ds t r o r ，g l yu n c e r t a i n t y d f ms y s t e mb a s e do nm u l t i - a g e n tt e c h n o l o g yi sm o r ei n t e l l i g e n ta n df l e x i b l et h a n t r a d i t i o n a ld f m s y s t e m t h e o r yo ft h ed f ms y s t e ma n dm u l t i - a g e n ts y s t e mt e c h n o l o g yi sd i s c u s s e da n d t h ea r c h i t e c t u r eo ft h ed f ms y s t e mf o ra u t o m o b i l eb o d yp a n e la n dd i eb a s e do n m u l t i - a g e n tt e c h n o l o g yi se s t a b l i s h e da f t e ra n a l y z i n gt h ec h a r a c t e ro f a u t o m o b i l eb o d y p a n e la n dd i ei nt h ed e s i g na n dm a n u f a c t u r ep r o c e s s f o u ra p p l i c a t i o na g e n t si n c l u d i n g f o r m i n ga n a l y z i n ga g e n t , c o s te s t i m a t i n ga g e n t , c o d i n ga g e n ta n dp r o c e s sp l a n e v a l u a t i n ga g e n ti sa l s ob u i l ti nt h ed f ms y s t e m t h e s ea g e n t s 啪c o l l a b o r a t i v e l y w o r kb yu s i n gt h ek q m la sc o m m u n i c a t i o nl a n g u a g ea n dt h ec o m m u n i c a t i o n 擘嘲诋 p r o v i d e db yf a c i l i t a t o ra g e n t i nt h e 或i l d yo ff o r m i n ga n a l y s e sa n dc o s te s t i m a t i o no f a u t o m o b i l eb o d yp a n e la n dd i e , t h et h o u g h to f c a s e - b a s e dr e a s o n i n gi su t i l i z e d as e to f c o d es y s t e mf o ra u t o m o b i l eb o d yp a n e la n dd i ei ss e tt 】p t h ec h a r a c t e r i s t i c so f a u t o m o b i l eb o d yp a n e la n dd i e ，w h i c hi sc l o s e l yr e l a t e dt of o r m i n ga n dc o s to ft h e a u t o m o b i l eb o d yp a n e la n dd i e , a l ee x p r e s s e d 粥c i l 珊d yw i t ht h ec o d es y s t e m b y u s m ga h p ( a n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s ) ac o e f f i c i e n tm o d e li sc o n s t r u c t e d , c o m p a r a b i l i t yi sm c c e s s f u l l yq u a n t i f i e d w a ht h e c o m p a r a b i l i t y - s e a r c h i n gm e t h o d , t h e c o s t 妇缸m ga n df o r m i n ga n a l y s e so ft h ea u t o m o b i l eb o d yp a n e la n dd i ec a nb e f l n a u yr e a l i z e db yu s i n gt h ee x p o n e n t - s m o o t h i n gm e t h o da n di n t e 僦- - t i o nr e s p e c t i v e l y t h ef u z z ym a t h e m a t i c si su s e dt ob u i l d 缸e v a l u a t i n gm o d e lf o rs t a m p i n gp r o c e s s - 山 东 大字 确 士 学位论 文 i i _ _ l _ _ _ - i i i _ _ _ _ _ l i _ _ _ l _ l l _ _ _ | _ _ l _ | _ 自- _ i p l a no fa u t o m o b i l eb o d yp a n e lb a s e do nt h ep r o p o s e de v a l u a t i n gf a c t o r sm u s t l 巩1 1 l e w e i e a tc o e 每c i e n ta n dm e m b e r s h i pg r a d eo fe a c hf a c t o ri sc o n f i r m e d t h ep a p e r a c c o m p l i s h e st h ee v a l u a t i o nf o rs t a m p i n gp r o c e s sp l a no fa u t o m o b i l eb o d yp a n e la t l a s t a tl a s t , t h er e a l i z a t i o no fs o r w a r ea n do r g a n i z a t i o no fd a t a b a s ei sd e s 翻b e di n d e t a i l , a n dt h e nt h ep r i n c i p l e sf o rd e s i g n i n ga n dm n a i n gt h ed a t a b a s ea r ei n 蒯u c e d t h em a i ni n t e r f a c eo f t h ef u n c t i o nm o d e li nd im s y s t e mi sa l s op r o v i d e d t h ep r e s e n t s t u d yw i l lp r o m o t et h ed e v e l o p m e n ta n da p p l c a t i o no fd f m t e c h n o l o g yi nt h ea f e ao fa u t o m o b i l eb o d yp a n e la n dd i e t h ep r e s e n tr e s e a r c hf o r d f m s y s t e mb a s e do nm u l t i - a g e n tt e c h n o l o g yp o s s e s s e sg r e a tt h e o r e t i c a ls i g n i f i c a n c e a n dp r a c t i c a la p p c a t i o ni m p o r t a n c e k e yw o r d s ：d e s i g nf o rm a n u f a c t u r e ；m u l t i - a g e n ts y s t e m 似a s ) ； c a s e - b a s e dr e a s o n i n g ( c b r ) ：f u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n 一 原刨性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：j 啦 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定。同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者繇虹导师签名：型晚鱼堕“ 第l 章绪论 第1 章绪论 1 1 并行工程环境下面向制造的设计技术 进入二十一世纪，各国的制造业将面临愈加激烈的市场竞争，其核心是以科 技为基础的新产品的竞争，也就是说。企业能否得以生存和发展，将取决于其产 品在激烈的生存竞争中能否为用户接受为了提高竞争力，必须以最快的上市速 度、最好的质量、最低的成本、最优的服务及最清洁的环境来满足不同用户对产 品的需求和社会可持续发展的需求。 企业的竞争力一方面来源于企业本身的制造水平，包括采用先进的设备和管 理手段，同时也取决于企业的产品设计水平和设计能力。可以认为，先进制造技 术和设备是制造业的骨架，而产品设计能力是制造业的灵魂。在产品的设计阶段， 不仅确定了产品的结构，性能、质量、成本、上市时间，同时也决定了产品的可 制造性、可维护性及人、机环境关系等；产品设计同时也决定了企业的生产规模 和管理方式，直接影响了企业的运行。由此可见，产品设计在企业运作中具有举 足轻重的作用为了面对现代科技飞速的发展和现代市场激烈的竞争，设计本身 也应适用于时代潮流长期以来，产品开发大都沿用传统的顺序设计方法，遵循， “概念设计一详细设计过程设计一加工制造一试验验收一设计修改”的大循环。 由于在设计的早期不能很好地考虑下游的可制造性、可装配性、质量保证等多种 因素，这就不可避免地造成产品设计改动量大，开发周期长，成本高，难以满足 市场竞争的需要新的市场环境、新的制造思想，制造技术的出现使现代产品设 计呈现出新的特点。现代的产品设计强调在设计过程中对产品的全部特性及相关 过程( 包括制造过程和支持过程) 进行集成、并行、一体化的设计，使设计者从 一开始就考虑到产品生命周期中的所有因素，包括质量、成本、进度和用户需求 等这种设计思想就体现了并行工程思想 1 1 1 并行工程的基本概念 传统的产品开发模式是沿用。串行”、“顺序”和。试凑”的方法，即先进行 市场需求分析，将分析结果交给设计部门，设计部门人员进行产品设计，然后将 图纸交给另一部门进行工艺方法的设计和制造工装的准备，采购部门根据要求进 山东大学硕 士学 位 论文 行采购，等一切都齐备以后进行生产加工和测试产品结果不满意时再反复修改 设计和工艺，再加工、测试，直到满足要求这种方法由于在产品设计中各个部 门总是独立地进行，特别是在设计中很少考虑到工艺和工装部门的要求，制造部 门的加工生产能力、采购部门和检测部门的要求等，因此常造成设计修改大循环， 严重影响产品的上市时间、质量和成本 为了改变这种传统的产品开发模式，赢得市场和竞争，在2 0 世纪8 0 年代初 人们开始寻求其他更为有效的新产品开发方法1 9 8 2 年美国国防研究项目局 ( d e f e n s ea d v a n c e dr e s e a r c hp r o j e c t sa g e n c y , i ) a r p a ) 开始研究如何在产品设计过 程中提高各活动之间的。并行度”( c o n c u n e n c y ) 的方法。5 年以后，d a r p a 发表 了其研究成果后来的事实证明，该研究结果成为其后所有这方面研究的重要基 础。1 9 8 6 年夏天，美国国防部防御分析研究所( t h ei n s t i t u t ef o rd e f e n s ea n a l y s e s ， d a ) 发表了非常著名的r - 3 3 8 报告，提出了。并行工程”的概念，并将其解释为 对产品及其下游生产和支持过程进行并行一体化设计的系统方法，并第一次提出 了并行工程的定义：“并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关的各种过程( 包 括制造过程和支持过程) 的系统方法。这种方法要求产品开发人员从设计一开始 就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所有因素，包括质量、 成本、进度计划和用户的要求。”0 1 根据其定义，并行工程是一种新型的企业生产 和管理模式，它组织跨部门、多学科的开发小组，在一起并行协同工作，对产品 设计、工艺、制造等上下游各方面同时进行考虑和并行交叉设计。及时的交流信 息，使得各种问题尽早的暴露，并共同加以解决并行工程的显著特点在于重视 用户的要求，能从全局优化的角度出发，对产品整个开发过程进行集成管理和控 制埘在产品开发中，并行工程强调突出人的作用，主张打破企业内部的部门界限， 强调组成多学科小组协同工作，实现设计过程的集成，要求集成和并行的设计产 品及其相关过程，从而体现并行工程的四个特征：即并行性、约束性、协调性和 一致性p l f 4 1 并行开发流程如图1 1 所示： 第1 章绪论 一 图1 - 1 并行工程示意图 时间 并行工程( c o n c t t r r e n te n g i n e e r i n g , c e ) 是采用多学科团队和并行过程的集成 化产品开发模式，它以c i m s 的信息技术为基础，把传统的制造技术与计算机技 术、系统工程和自动化技术相结合，利用各种先进的计算机辅助工具( c a j 【d f x ) 和产品数据管理等技术手段，使产品开发的早期阶段就考虑下游的各种因素，达 到缩短产品开发周期、提高产品质量、降低产品成本的目的。并行工程需要使用 一系列先进的计算机辅助技术，如c a d 、c a p p 、c a m 、c a e 、c a f d ( 计算机辅 助工装系统设计) 、d f a ( 面向装配的设计) 、d f m ( 面向制造的设计) 、m p s ( 加 工过程仿真) 等 1 1 2 d f m 内涵 。 面向制造的设计( d f m ) 是并行工程的关键技术之一，也是最重要的研究内 容之一扪随着工业生产的发展，设备和产品的功能与结构日趋复杂，产品的设计 在整个生命周期内占有越来越重要的位置。d f m 是在设计阶段尽早考虑与制造有 关的约束( 如：可制造性) ，全面评价产品设计和工艺设计，并提供改进的反馈信息， 及时改进设计，保证产品设计、工艺设计，制造一次成功，以达到降低产品成本， 提高产品质量，缩短产品开发周期的目的 1 2 代理及多代理技术 1 2 1 代理的概念 随着计算机网络技术及分布式人工智能技术的发展，多代理技术正逐渐受到 众多领域中专业人员的普遍重视，并且在网络管理、空中交通控制、办公信息处 理、智能决策、机器人等领域得到了日益广泛的应用1 6 虽然代理被炒的沸沸扬扬， 但代理却一直没有一个统一的、普遍的标准定义。对于代理的中文翻译也有“代 山东大学硕 士 学位论文 理”、。智能体一。自治体”和。艾真体等多种译法不同领域的人员对它有着 不同的认识人工智能领域强调的大都是有关通讯合作、推理、协商等社会属性， 尤其是强调它的行为，即在社会中的行为机器人领域强调的大都是有关感知、 行动等主动性行为属性，而i n t e m e t 上更强调它的代理人的角色m a r v i n a n s k y 从多代理系统的社会智能角度给出代理的一个定义川“具有自治性、社会能力、反 应能力等特性的一个计算机进程，这个进程可以简单到只是个具有某种智能的子 程序，这些进程我们称之为代理，每个代理本身只会傲一些简单的事情，但当我 们用特定方法将这些代理组成一个代理群( s o c i e t y ) 时就产生真正的智能”s h o h a m 认为1 8 1 1 9 1 ；“一个代理是这样一个实体，它的状态可以看作是由信念( b e l i e f ) 、能力 ( c a p a b i n t y ) 、选择( c h o i c e ) 、承诺( c o m m i t m e n t ) 等心智构件( m e n t a lc o m p o n e n t ) 组 成。而微软认为；“代理是受人委托代表或代替用户做事，其智能性显示或表现 在其优良的判断力或合理的思想。” 在定义得不到公认的情况下。代理可以通过下面的性质来描述。通常认为一 个代理部分或全部拥有以下的特性：1 1 蛆l 自治性：这是一个代理的基本特性，即代理能在没有人和其它代理的干预 下完成其大部分的功能，控制其内部的状态。 交互性：即对环境的感知和影响。无论代理生存在现实的世界中( 如机器 人，i n t e m e t 上的服务代理等) 还是虚拟的世界中( 如虚拟商场中的代理 等) ，它们都应该可以感知它们所处的环境，并通过行为改变环境。一个 不能对环境做出影响的物体不能被称为代理。 协作性：通常代理不是单独地存在。而是生存在一个有很多个代理的世界 中代理之问的良好有效的协作可以大大提高整个多代理系统的性能 可通信性：这也是一个代理的基本特性。所谓通讯，指代理之间可以进行 信息交换更进一步，代理应该可以和人进行定意义下的“会话”任 务的承接、多代理的协作、协商等都以通讯为基础。 长寿性( 或时间连贯性) ：传统程序由用户在需要时激活，不需要时或者 运算结束后就停止代理与之不同，它应该至少在。相当长”的时间内连 续地运行。这虽然不是代理的必须特性，但目前一般认为它是代理的重要 第l 章绪论 i ： 性质。 移动性：代理可以从一个地方移动到另一个地方而保持其内部状态不变 推理能力：代理可以根据其当前的知识和经验，以理性的，可再生的方式 推理或推测。 规划能力；代理为了完成其目标可以综合和选择动作的不同过程。 学习和适应能力：代理可以根据过去的经验积累知识，并且修改其行为以 适应新的环境。 1 2 2 多代理系统 单个代理的研究往往将重点集中在对人类单个智能品质，如计算能力、推理 能力、记忆能力、学习能力，直觉能力等的研究与模拟，然而人类智能行为是各 个智能品质的综合体现，所以单个代理往往无法充分刻画或恰当地模拟人类智能 行为。单个代理的能力受到它所拥有的知识、计算资源和世界视图的限制。在现 实世界中，单个代理往往很难或无法完成一件较复杂的任务，于是就需要通过某 种机制或模拟将诸多单个代理以特定关系联系在一起，形成多代理系统。 多代理系统o 垤u h i a g e n cs y s t e m ，m a s ) 是指由多个代理组成的系统，它是为了 解决单个代理不能解决的复杂闯题，由多个代理协调合作形成的闯题求解网。它 是一个松散耦合的代理网络，这些代理通过交互解决超出单个代理能力或知识的 问题，其中的代理是自主的，它们可以是不同的人，采用不同的设计方法和计算 机语言开发而成的，因而可以是异质的 多代理系统的特性是：1 ) 每个代理拥有解决问题的不完全的信息或能力；2 ) 没有全局系统控制；3 ) 数据是分散的；4 ) 计算是异步的。 虽然异质的多代理之间的信息共享和相互通信比较困难，但它所呈现出的极 大的灵活性却引起了人们极大的关注多代理系统的优点主要表现在： ( i ) 多代理系统可以通过并行机制加速系统的运行。一个任务可分解为若干个 子任务。这些任务可分别由不同的代理完成。 ( 2 ) 用代理系统中多余的代理可提高系统的鲁棒性 ( 3 ) 多代理系统具有可扩充性，在多代理系统中增加一个代理比增加一个整体 系统的功能方便的多。 山东大学硕士学位论文 ( 4 ) 多代理系统的模块化程度很高，因此程序设计简单 1 2 3 代理的通讯 多代理系统的特点在于代理之间的协调、有机结合，共同完成一项或几项任 务在多代理系统中，代理的各种关系是通过代理之间的交互实现的，交互的主 要目的是分布式问题求解、采纳、合作和影响f l l l 由于协调和交互的重要性，通 讯是代理之间必不可少的。通讯的内容一般包括请求，应答、任务、目标、控制 信息等，并且依赖于具体背景和系统的实现。在代理与代理的通讯过程中，类似 于人类，需要一种规范来对代理之间的通讯迸行统一国内外专家学者经过大量 的努力工作，提出了一些通讯标准，介绍如下： 知识查询和操作语( k n o w l e d g eq u e r ya n dm a n i p u l a t i o nl a n g u a g e , k q m l ) ：k q m l 是美国高级研究计划署( a r p a ) 知识共享计划的一部 分，作为用于交挟信息和知识的语言和协议。它提供了标准格式来支持代 理间的实时通讯，可用于两个或多个代理及应用程序问的协同处理。 k q m l 规范定义了可扩充的行为原语( p e rf o r m a t i v e ) 集合，行为原语是 根据。言谈行为理论”获得的，能够对知识和目标进行各种操作，并以此 为基础开发代理间更高级的通讯模型例如合同网( c o n t r a c tn e t ) 、谈判 机制( n e g o t i a t i o nm e c h a n i s m ) 等。k q m l 保留的行为原语从功能上分为 三类：会话型、干预和监控型、网络型。 代理通讯语言( s o f t w a r ea g e n tc o m m u n i c a t i o nl a n g u a g e , s a c l ) ；s a c l 是在多代理处理环境中的一组适用于代理构建的例行函数s a c l 主要功 能是对各种传输机制和协议提供抽象的接口。以便在i n t e m e t 网上支持代 理问和客户，服务器的通信利用s a c l 消息的异步流与其他代理进行通 讯，每个代理可以作为服务器或者客户端，通过t c p i p , e m a i l ，h t t p 等 传输方式交换消息。s a c l 的定义描述了基于形式逻辑语义学的通讯活动， 同时提供了一组高级交互协议的叙述性描述，包括动作的请求、合同网、 竞卖等 第1 章绪论 1 3 国内外研究现状 1 3 1d f m 的相关研究 对可制造性的研究已经有2 0 多年了，研究者从不同的方面提出了自己的理论 和方法。从这些方法的评价策略和系统的体系结构来看，主要有以下几种d f m 方 法j ( 1 ) 定量分析法 研究者首先开展的是d f a 的研究比较有名的方法有：b o o t h r o y d & d e w h u r s t 法，m e m 法，p i 法和d f a h o u s e 法等，这些方法都是定量分析法。 b o o t h r y o d 提出了最少零件数原则，即一个零件不能与其他零件合并，必须具 有下述三条原因之一：( a ) 与其他零件之间有相对运动要求；( b ) 由于性能要求 而必须使用同其他零件不同的材料；( c ) 为了维护和替代，要求能够拆卸在 b o o t h r o y d 提出的定量评估方法中，主要考虑了材料费用、加工费用、非生产费用、 刀具费用、机床参数等因素，把这些因素用经验公式进行量化处理，可近似估算 出总费用i 堋。s h o j i 等提出了一种定量评估m e m ( m a n u f a c t u r e e v a l u a t i o n m e t h o d ) 方法，可定量计算加工费用指标，用可制造性评价值可表示加工的难度，它用百 分制来定量估计加工难度和定量计算加工费用，易找出需改进之处y a n n o u l a k i $ 等基于特征属性进行评价，用经验公式评价切削加工时间d f a h o u s e 法是一种定 量矩阵计算法，将装配过程中一些定性的因素通过优先级和评分等方式进行量化， 以此来追踪产品设计中不利于装配的薄弱环节，用户必须对每个零件进行基于目 标值和过程特性的技术评估，并将相应分数填充到d f ah o u s e 中1 1 3 】。t a n n e r 等提 出可制造性指标( p r o d u d a b i l 时i n d e x , p i ) 0 4 1 方法，该方法是对给定设计提供可制 造性指标，来判定潜在的可制造性问题。 定量分析评估法试图建立一种产品可制造性的定量评价体系，大多数采用经 验公式来评价可制造性1 1 5 1 。但由于产品和生产条件的复杂多样性，许多用于评价 的数据是难以获取的。 ( 2 ) 仿真分析法 利用三维c a d 系统、计算机图形学和仿真技术在计算机上仿真产品的实际装 配过程，称为产品的装配仿真。装配仿真通过装配序列规划、装配路径规划和干 山 东大学硕 士学位论文 涉检查等手段进行可装配性分析，协调产品结构设计，检查零部件的装配和拆卸 情况，以可视化方式展示并改进产品的可装配性姜华【1 q 通过装配工艺规划和数 字化预装配等方式来实现d f a 分析，张林煊1 7 l 在国家。8 6 3 ”重大关键技术攻关 项目“并行工程”的支持下，在p r o e n g i n e e r 平台上实现了一种装配仿真系统 a s m l s 。 ( 3 ) 基于知识的分析法 最早提出的是d f m 规则方法，d f m 规则被认为是优化设计建议。d f m 规则 都是从多年的设计和制造经验中获取的，如最少零件数规则、。模块化规则、多功 能零件规则等 s u b 提出公理方法，基于设计原则或公理来达到优化制造系统的目的l 嘲在 产品设计、制造的每一个阶段中，每个决策由公理和推论引导，最终获得最优解 设计公理较为抽象，难于用在详细设计阶段。 c h e r t 等提出基于特征和面向对象技术的d f m 方法l 埘，建立基于特征和面向 对象的产品信息模型。v e n k a t a c h a l a m 等提出一种基于知识的d f m 方法嘲，该方 法把工艺知识和费用知识用面向对象的技术进行表达，利用专家系统进行逆向推 理决策。他把工艺设计、费用估计和设计评价集成，直接从c a d 中提取特征进行 评价，在一定程度上实现了信息共享。c h u 等阳媲出基于人工神经网络可制造评 价方法，该方法把产品信息模型中的产品信息作为a n n 网络的输入，可制造性评 价计算m c ( m a n u 蛐c a l c u l a t i n g ) 值作为输出，用变量统计样本对b p 网进 行训练。 x u e 和d o n g 提出一种智能定量d f m 方法1 2 2 1 ，以实现并行工程设计，所提出 的定量智能系统方法包括基于设计和制造知识的定性推理和根据推理所生成的设 计信息和制造数据的定量计算和优化，该方法可以将一些非操作性原则，如制造、 管理、服务、回收和成本等融合进行设计，并试图设计一个软件工具来搜索并行 设计过程中的信息和集成不同设计过程的任务，尤其是功能设计、可制造性分析 和生产成本估算 国内的研究者也在基于知识的可制造性评价方面进行了许多研究宋玉银对 基于知识的集成化机械零件d f m 方法进行了研究，从产品层、零件层、特征层等 第l 章绪论 三个层次及其七个不同设计阶段来进行可制造性评价，利用面向对象技术将框架 和规则两种知识表示方法结合起来，表达可制造性的评价知识，通过s t e p 中性文 件来实现c a d d f m 的集成田职4 趣捌胡庆夕对回转类零件的可制造性评价问题进 行了研究，主要从零件结构的工艺性、零件结构的可加工性、特征组合的工艺性 和精度合理性等方面进行评价 7 6 1 ，还从工艺咨询和工艺评价的角度对零件进行可 制造性评价伫7 l f 2 8 】另外国内的其他学者也对基于知识的d f m 系统进行了研究和实 践。 1 3 2 多代理的相关研究 多代理技术在工作流系统和供应链管理、动态联盟和虚拟企业、智能控制系 统、生产调度中都得到了广泛的应用。本文侧重与多代理技术与d f m 技术的集成， 重点介绍代理与其他技术集成的研究状况 ( d 多代理与a 蛐，c 舡 p 技术的集成 张勇提出了一个面向代理技术的智能c a d 系统的总体结构嗍该结构对基于 人工神经网络的智能c a d 部分，首先用实例来训练神经网络，以获得人工神经网 络的权植矩阵，然后即可用于工程设计，在使用过程中，可把遇到的新问题作为 学习样本来修正神经网络的权植矩阵对于基于代理的智能c a d 部分，当系统接 到新的设计任务后，可通过组织有效的智能集合来完成任务其实现途径是通过 代理创造子来创造新的代理，一旦完成任务，可通过代理解析机构取消相应的代 理；然后利用空闲的代理来构成执行任务的代理集合此外，还可以通过不断地， 周期性地根据变化的任务资源，外部信息以及系统过去的行为，改变组织系统的 代理类型和数耳，达到组织重构的目的 张士杰等研究了采用多代理技术的船体装配c a p p 系统嗍p i 】系统中主要有 两种代理：协调者代理和应用代理协调者代理是一个特殊而且十分重要的代理， 它是提供网络通讯服务的应用程序，主要的服务包括注册名称、转发消息、匹配 内容、翻译和调节等。此外，作为中介，它支持代理群之间的联络，为扩展成更 大的系统提供基础。应用代理主要完成具体的工艺设计及相关任务系统中的应 用代理有：数据抽取b o m 生成代理、装配工艺生成代理、工艺计划生成代理和工 艺图绘制代理。代理同采用k q m l 语言进行通讯。代理由路由器、k q m l 解释器、 山 东大 学硕 士 学位论 文 推理机、控制器，数据库、消息库、知识库和应用程序组成路由器负责提供灵 活的网络连接，管理多个代理问的并发通讯。控制器主要功能是初始化，发送注 册，注销信息，对运行的代理给予总的控制，监视协调者和各应用代理的运行状态。 推理机根据知识库中的内容进行逻辑推理，并触发应用程序完成相应的任务 k q m l 解释器则主要分析和处理i ( q m l 原语，并进行应答。知识库存储各代理的 数据和状态等信息数据库存储需要处理和已经处理的数据 王宏典等建立了一种采用多代理模型。面向c a d ，c a 船c 舢讧一体化的c s c w 环境一m c s d m ( m u l 6 m e d i ac o o p e r a t i v es y s t e m f o ri n t e g r a t i o no f c a d c a p p c a m ) p 2 1 m c s d m 是一个分布式系统，它支持多个成员在分布式环 境中进行协同工作，是一个采用了集中式与分布式相结合的多代理模型它提供 了四种代理来支持群组工作，即会议代理、资源代理、应用代理和用户代理。各 代理完成协同设计任务中某一方面的工作会议代理负责系统的初始化，它与会 议发起者进行交互，控制会议的进程和共享的粒度；资源代理对c s c w 系统中不 同的硬件设计、网络配置迸行管理和控制，如进行视频和音频质量的协商，语音 设备、绘图仪的控制等；应用代理负责与制造领域有关的各种信息的管理与传递， 如设计图，工艺规划要求、制造环境信息等；用户代理包括c a d 用户代理c a p p 用户代理和c a m 用户代理，它们维护用户对问题求解的独特观点，如c a d 用户 代理除了帮助c a d 人员完成设计计算、制图、有限元分析等工作，还要考虑到制 造、装配等需求( d i m 、 a ) ；c a p p 用户代理除了帮助c a p p 人员产生完整的 工艺文件外，还要对c a d 的设计提出工艺可行性评价；c a m 用户代理除了能够 管理c a m 系统，使之模拟整个加工过程外，还应能提出可生产性评价 ( 2 ) 多代理与专家系统的集成 甘雯、李陶深等提出了一个基于m u 蚌a g e n t 的农业专家系统的实现模式和一 个在i n t e m e t 环境下的系统实现方案 3 3 1 文中提出的基于m u l t i - a g e n t 的农业专家 系统主要由三种代理( 功能代理、知识代理、接口代理) 和系统数据库组成。功 能代理主要是在知识代理的支持下完成其特定的功能在完成特定功能的过程中， 功能代理从用户处获得信息并将任务分解发送到知识代理处，对从知识代理返回 的信息处理，综合，将最终答案输出给用户；它还可以激活其它功能代理获得支 第1 章绪论 量曼_ g ll 量曼置量 持；其功能代理还具有自学习功能。知识代理负责某一领域知识的处理，它可以 根据自己领域范围和能力决定是否接受任务的分配，在处理任务的过程中可以和 其它知识代理进彳亍磋商。该实现模式还考虑了对原有的各领域专家系统的利用， 主要是采用接口代理来完成这一功能系统数据库则是存储各种代理的注册信息， 以及系统运行中所需的一些资料。它对于所有的代理都是可访问的。而对于在 i n t e r n e t 上实现模式主要是提出采用插件式构造代理，为代理设计提供通用的基于 t c p i p 协议的通信语言，采用o o p 方法来实现代理 李松仁等建立了一个基于i n t e r n e t i n t r a n e t 松耦合环境设计分布式选矿专家系 统阳系统采用了面向代理的系统开发方法m u l t i - a g e n t 的分布协作模式，采用 了异构异质代理，即代理可以建构于广域网、局域网和单处理器耦合模式，且求 解代理可以基于符号系统、神经网络、遗传算法等代理的协作系统中的代理按 功能分为四种类型：交互代理，管理代理，求解代理和集成代理。代理之问的通 讯采用黑板通讯和信息传递两大类该系统把系统的功能分解到多个处理器上并 行工作，从而提高了系统的处理效率。作者还对代理知识库、推理机制进行了详 尽的阐述 谭汉松等提出了一个基于多代理的并行工程设计框架，并在此框架的基础上 设计了一个基于多代理的并行设计环境模型m a b c d e ( m u h i a g e n tb a s e d c o n c a z r r e n te n g i n e e r i n gd e s i g ne n v i r o n m e n t ) p 埘在该系统中，包括以下不同的代 理类型：设计代理、几何界面代理、特征库代理、库存代理、机器代理、工具代 理、零件代理和代理协调者作者还提出了并行工程的其他诸如：可装配性、可 维护性的评价也可采用同样的方式集成中到框架中 1 4 课题的提出和主要研究内容 1 4 1 课题的提出 由于汽车覆盖件及其模具与汽车更新的密切关系，汽车覆盖件及其模具一直 是全球汽车行业的研究热点之一汽车覆盖件是指覆盖发动机、底盘、构成驾驶 室和车身的薄板异形体的表面零件和内部零件 3 0 1 覆盖件与一般冲压件相比较， 具有材料薄、形状复杂，多为空问曲面、结构尺寸大和表面质量高等特点。而作 为生产汽车覆盖件的主要工艺装备，汽车覆盖件模具具有结构尺寸大、型面形状 山东 大 学硕 士 学位论文 | i ! 目目 复杂、尺寸精度高和表面粗糙度低，要求使用寿命长、单件生产、设计周期长； 信息共享度低；凭经验设计。结果难以预测，工艺设计效率低等问题1 3 6 - 3 9 | 。覆盖 件的特点和其模具所存在的问题都不能满足市场对汽车更新的要求。通过对汽车 覆盖件及其模具的制造现状分析，可以看出，要提高汽车覆盖件及其模具的快速 响应市场的能力，必须引入现代设计技术来完成对覆盖件及其模具的快速设计。 而把多代理技术引入d f m 系统，能够突破传统d f m 系统的结构可以使其灵活 地响应产品设计的需求，加强系统的稳定性，提供良好的信息服务 论文以国家8 6 3 项目“产品及其模具的协同设计与制造”( 项耳编号：一 2 0 0 1 a a 4 1 2 1 2 0 ) 课题为依据，研究汽车覆盖件及其模具的d f m 系统，系统通过对 覆盖件及其模具迸行编码。然后基于实例的推理机制，通过相似度来筛选出实例 后，利用一定的算法，给出一个覆盖件及其模具可成形性的解决方案和成本估算。 汽车覆盖件冲压工艺方案设计是覆盖件生产制造过程中的重要一环，本文将覆盖 件冲压工艺方案评价也作为d f m 系统的一个重要组成部分，提出了汽车覆盖件冲 压工艺方案模糊综合评价方法。 1 4 2 课题的研究内容 本文以汽车覆盖件及其模具为主要研究对象，通过对汽车覆盖件及其模具的 特点和制造现状分析和多代理技术的引入。对基于实例的成形性分析和成本估算 进行了研究；并利用模糊综合评价方法对汽车覆盖件冲压工艺方案进行了评价。 本文的主要内容如下： ( 1 ) 综述了相关领域的研究状况并阐述课题提出的耳的和意义，明确了本文研 究的主要内容 ( 2 ) 在分析汽车覆盖件及其模具的d f m 系统需求分析的基础上，建立了汽车 覆盖件及其模具的d f m 系统的体系结构，阐述了系统中的各个模块的主 要功能。 ( 3 ) 介绍了基于实例的推理设计方法，讨论了实例推理方法的实现过程及其关 键技术。建立了基于实例推理的汽车覆盖件及其模具的编码系统，对编码 系统中编码的选择以及码位权重的确定进行了分析，最后对实例的筛选和