工艺规则知识管理系统的研究与开发.doc

文章编号:1008- 0570(2008)05- 3- 0026- 03工艺规则知识管理系统的研究与开发re s e a rch a n d d e ve lo p m e n t o f ru le s kn o w le d g e m a n a g e m e n t s ys te m fo r pro ce s s pla n n in gkn o w le d g e ma n a g e m e n t s ys te m(1.东华大学;2.胜动集团) 李刚 1宋福根 1 陈向红 2li ga ng s ong fu-ge n chen xia ng-hong摘要: 本 文 重 点 阐 述 了 工 艺 规 则 知 识 管 理 系 统 的 研 究 与 开 发 原 理 , 论 述 了 通 用 的 基 于 关 系 数 据 库 的 工 艺 决 策 知 识 模 型 构 建方 法 。 提 出 了 工 艺 决 策 产 生 式 规 则 表 示 方 法 , 摒 弃 了 传 统 的 利 用 固 定 加 工 方 法 或 加 工 规 则 设 计 数 据 库 字 段 的 方 法 , 有 效 地 保 证 了 系 统 的 通 用 性 和 移 植 性 。关键词: capp; 工艺规则; 知识管理; 数据库设计; 开发中图分类号: tp18文献标识码: aabstr act: the paper introduced the research and development of rules knowledge management system for computer aided processplanning system. then put forward a general methodology of designing relation database for building process decision model. the methodology discarded the solid fixed design method and utilized flexible database item design method. the methodology has guaran- teed the commonality and transplanting of product knowledge management system.key wor ds: computer - aided pr ocess planning; technology r ules; knowledge management ; database design ; development用于指明该产生式规则是否可用的条件;q 是一组结论或操作,用于指出当前提 p 所指示的条件被满足时, 应该得出的结论或 应该执行的操作。产生式规则的形式化化语义可表示为:- :|:|:and简 单 条 件 (and) |or简单条件(or) : (, )如一个双向阶梯轴的加工序列规则集3可以这样表示: if 零件类型:阶梯轴;材料:钢;热处理:调质;最大直径:80;最小直径:20;最大长径比:8;最小长径比:2.5then1 粗车:左端面, 右端面;钻:中心孔;2 粗车:圆柱面, 圆锥面, 过渡圆弧, 端面, 倒角;3 调质:* :4 校直: ;5 修研:中心孔;6 半精车:圆柱面, 圆锥面, 过渡圆弧, 端面, 倒角;7 精车:圆柱面, 圆锥面, 过渡圆弧, 端面, 倒角;8 磨:圆柱面, 圆锥面, 过渡圆弧, 端面, 倒角;9 铣:键槽, 平面;10 钻:孔;11 绞:孔:12攻:螺纹孔;前提(if)是 用特 征 信 息表 述 的 零件 、标 准 加工 路 线 规范 、设工艺规则知识管理1在知识经济时代, 企业如何做好知识管理已经成为一个重要 的 课 题。而 当 前 企业 现 有 的知识管理和 存 储 形式 多 局 限于oa(办公自动化)系统, 尚不能有效地管理产品全生命周期中的 开发、制造、营销、服务、维修等环节的知识。如在企业工艺设计 知识的管理方面, 由于工艺过程设计是典型的复杂问题, 所涉及 的范围十分广泛, 用到的信息量和知识量相当庞大, 目前国内尚 缺乏比较完善的工艺知识管理系统。为克服工艺知识管理的局 限性和对应用环境的依赖性, 扩展知识管理系统的应用范围, 本 文提出具有普适性的通用工艺知识管理系统开发方法, 进行面 向制造的产品知识管理。工艺知识管理系统由四部分内容组成: 零件的功能与特征 模型、工艺规范知识管 理 、工 艺规 则 知 识管 理 、典 型工 艺 管 理, 本文重点介绍其中的工艺规则知识管理子系统。为实现工艺知 识推理的通用性, 本文构建了通用的基于关系数据库的工艺决 策知识模型;提出了工艺决策产生式规则表示方法, 利用抽象的 更具一般性的“属性”或“对象”设计工艺决策规则数据库, 避免 了知识库的冗余, 有效地保证了系统的通用性和移植性。工艺规则知识管理系统的研究与开发2工艺规则知识可以归纳成以零件信息为前提, 以工艺方法为结构的对子序偶, 恰好可以用人工智能中的 产生 式 规 则来 表示。即采用可分解产生式系统的规则来表示零件的特征信息 与工艺方法的 对 应关 系 , 形 成基 础 知 识的 表 示 , 基本 达 到 摸拟 工艺人员思维活动的目的。2.1 工艺规则知识的产生式规则表示方法产生式规则通常用于表示具有因果关系的知识, 其基本形 式是:p- q, 或者 if p then q。其中 p 是产生式规则的前提,李 刚: 博士研究生条件表(precondition)结论表(result)规则表(rule) (2)各数据表的内容示例preconditionid result rule(3)三个数据表的存储结构模型如下图图 1 工艺决策知识的关系数据存储结构模型的结构元组就成为结论。件, 若规则的每一条件均被证明, 则该目标被证明。这种方法使定义 1:规则的前提可表示为一个三元组precondition =其中:compare 可表示为: 大于、等于、小于 attribute 表示:属性attribute value 表示:属性值如规则 _ 前提:大于(外圆直径,350)定义 2:规则的结论可表示为一个四元组:result =其中:operation 表示:操作; object 表示:对象;object value 表示:对象值reliability 表示:置信度 如规则 _ 结论:选用(机床, c630, 80%)举例(例 1):产生式规则“采用车削的加工方法, 所加工外圆 的直径350 且410 时, 选用机床 c630 的置信 度为 80%, c620 的置信度为 20%”可以表示为:if 等于(加工方法, 车)and 大于(外圆直径,350)and 小于(外圆直径,410)then选用(机床, c630, 80%)选用(机床, c620 20%),end if推理 机 制的 通 用 性在 很 大 程度 上 取 决于 工 艺 知 识 表 达 模型的通用程度。为了实现工艺知识推理的通用性, 本文构建了 通用的基于关系数据库的工艺决策知识模型。2.2 工艺规则知识的关系数据库存储模型推理过程方向性强, 能针对推理过程提供明确的解释。技术 创 新为了实现关系数据库存储,本文设定工艺决策规则之间的关系只有“与”, 出现“或”关系的规则可以进行拆分。用 precondition, result 和 rule 分别表示条件、结论、规则三 个数据表。规则表 (rule) 的 precondition 字 段 存储 条 件 id 号 (preconditionid)的组合, 条件 id 间用“()”号和“+”号连接, 如(1)+ (2)+(3)+。result 字段存储结论 id 号(result id)的组合, 结论 id 间也是用“()”号和“+”号连 接 , 如 (1)+(2)+。之所 以 用 “()”号和 “+”号连接, 是为了避免使用 sql 中 like 子句时, 由于阿拉伯 数字与+号连接造成的编码重复, 如不用“()”间隔, 搜索条件 id 号“1+”时, 会同时搜索出条件 id 号为“11+”、“21+”、“31+”的数据, 而使用“()”进行间隔, 则可有效地避免此类错误的发生。(1)各数据表的结构(4)系统实现推理是指从已有事实推出新的事实(或结论)的过程。工艺知 识管理系统的核心是知识库和推理机, 推理机实际上就是能够根据知识库中的专家知识及已知数据(零件信息), 按一定的控制 策略进行求解的一组程序, 即基于知识的推理。基于知识的推理是以已有知识的利用为前提, 推理方法取决于知识的表示模式。仍以例 1 为例, 系统首先用参数 preconditioncount 表示条件的行数, 即产生式规则共有几个条件, 依次用数组 compare (i), attribute (i), attributevalue (i)分 别 表 示 各 个 条 件 对 应 的 字 段 值;用变量 conditonx 表示 sql 语句中的条件语句, 用变量 exe- cutesqlx 表示要执行的 sql 语句。如果 preconditioncount0 则 系统执行以下语句:/依次读取每一行的 preconditionid 条件编号for i=1 to preconditioncountselect preconditionid into :preconditionid( i) from precondition where compare= compare(i) and attribute= attribute(i) and attributevalue= attributevalue(i)nextexecutesqlx= select result into :result from rule/初始 sql 语句whereconditonx=/rule 表的 precondition 字段须同时包含 每一行 preco ditionid+ + 构成的字符串for i=1 to preconditioncount指标来确定是否属于该分类,然后用 matlab 进行实例验证.算例分析表明, 该方法具有可操作性和实用性, 为用户如 何选择供应商提供了参考.该方法不仅适用于供应商选择问题, 还可 以容易地扩展到外包商选择、外包项目选择、投资项目选择等领域.本文作者创新点:目前对信息不完全决策问题的研究已取得一些进展,而对准则权系数信息不完全且有训练集的决策问 题的研究尚不多见,本文提出的方法既反映了决策者的偏好,又能满足决策者给出一些准则权系数信息的要求,较好地满足决策者在分类决策过程中进行的交互,不断调整决策以满足自己 的决策偏好的需要.参考文献1刘晓,李海越,王成恩等.供应商选择模型与方法综述j中国管 理科学,2004.12,1:139- 1482王硕,唐小我. 基于广义熵的虚拟企业合作伙伴遴选综合评价 系统j运筹与管理,2003.12,2:73- 763de boer,l., labro,e. and morlacchi, p. a review of methods supporting supplier selection jeuropean journal of purchasing & supply management, 2001. 7:75- 89 4姜华,高国安,刘栋梁.多准则决策评价系统设计j系统工程理 论与实践,2000.20,3:12- 165masood a1badri. a combined ahp - gp model for quality control systems j int1j1production economics, 2001.7,2:27 - 401 6deboer ,l1 ,van der wegen ,l1 ,telgen ,j11outrankingmethods in support of supplier selection jjournal of purchasing and supply management, 1998.4, 109 - 11817salleh yahya ,brian kingsman.modeling a multi - objectiveallocation problem in a government sponsored entrepreneurconditonx = conditonx + precondition like %tionid(i) + +%if i preconditioncount then conditonx= conditonx + and end ifnextexecutesqlx= executesqlx+ conditonxexecutesql (executesqlx)/执行 sql 语句+precond当 count(preconditionid)=preconditionnum and count(resultid)= resultnum 时, 将前提与结论同时输出。结论3本文重点介绍了工艺规则知识管理系统的研究与开发, 阐述了通用的基于关系数据库的工艺决策知识模型构建方法。 本文创新点在于:(1)提出了工艺决策产生式规则表示方法;(2)采用通用的数据库设计方法, 摒弃了传统的利用固定加 工方法或加工规则设计数据库字段的方法;(3)系统有效保证了系统的通用性和移植性, 克服了工艺知 识管理的局限性和对应用环境的依赖性, 扩展了工艺知识管理系统的应用范围。基于 人 工智 能 的 工艺 规 则 知识 管 理 系统 经 过 在 胜 利 油 田 某机械企业试运行, 取得了良好的效果。参考文献1孙茂圣，面向领域知识库的“五化”本体创建j微计算机信息,2006.22,12- 3:2682王永庆, 人工智能原理与方法m 2000，西安:西安交通大学 出版社:64，104- 1063姚文琳，capp 系统中的工艺数据库与知识库j山东轻工业 学院学报，2001.15,2: 254赵武等，capp 技术及其在型线铣刀工艺设计中的应用j工 具技术，2005.39,1: 32- 33作者 简 介: 李 刚(1970- ), 男 , 山东 招 远 人, 东 华 大 学 旭 日 工 商 管 理学院博士研究生, 主要研究领域为信息管理与信息系统;宋福根(1952- ), 男, 上海人, 东 华 大学 旭 日 工商 管 理 学院 教 授 , 博士 生导师, 主要研 究领 域 为 决策 与 决 策支 持 系 统, 信 息 管 理与 信息系统。陈向红(1972- ), 女, 湖南邵阳人, 胜动集团工程师, 主要 研究领域为工艺决策系统。biogr aphy:li gang (1970- ), male, shandong province, donghua university, doctor candidate, engineer, research area: informa- tion management and information system.development programmejeuropean journal of operationalresearch, 2002.13,6:430 4488soung h k, chang h h. an interactive procedure for multi attribute group decision making with incomplete information j computers & operations research,1999. 26 ,8: 755- 772. 9dickson,g.,an analysis of vendor selection systems and decisionsjjournal of purchasing,1996.2:28- 41110zeleny m.multiple criteria decision making mm newyork: mcgraw- hill, 1982.11macharis c.,springael j ,?de brucker k.verbekea. promethee and ahp: the design of operational synergies in multi - criteria analysis- strengthening promethee with ideas of ahp jeuropean jou