數(shù)控銑加工工藝知識庫的構(gòu)建及應(yīng)用

1、數(shù)控銑加工工藝知識庫的構(gòu)建及應(yīng)用2011年第6期第33卷總第204期物流工程與管理LOGISTICSENGINEERINGANDMANAGEIENT經(jīng)濟(jì)與管理doi:10.3969/j.issn.16744993.2011.06.061數(shù)控銑加工工藝知識庫的構(gòu)建及應(yīng)用口彭曦(武漢理工大學(xué),湖北武漢430063)【摘要】將知識庫技術(shù)用于數(shù)控銑加工工藝知識管理q-,即采用面向?qū)ο蟮闹R表示方法和基于規(guī)則的知識表示方法,將數(shù)控銑工藝知識存儲于Access數(shù)據(jù)庫.并介紹了在JAVA環(huán)境下采用JSP技術(shù)開發(fā)的基于Web環(huán)境運(yùn)行的知識庫管理軟件及其應(yīng)用【關(guān)鍵詞】銑削工藝;知識庫;知識表達(dá);知識管理【中圖分

2、類號】TN978【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B【文章編號】16744993(2011)O6一O16403BuildingandApplicationofCNCMillingProcessKnowledgeBase口PENGXi(WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430063China)【Abstract】ThispaperappliesknoMedgebasetechnologytothemanagementofCNCmilling.Choseamethodofobjectorientedknowledgerepresentationandintegraterulebased

3、knowledgerepresentationandstoretheprocessknowledgeoftheCNCmillingintheAccessdatabase.Finally.undertheJAVAenvirnnment.thisarticlehasdevelopedaWebbasedsoftware)rknowledgebasemanagementandintroducedtheapplicationofthenmnagementsoftware.【Keywords】processknowledgemanagement;knowledgebase;knowledgereprese

4、ntation;CNCmilling1引言數(shù)控銑加工作為數(shù)控加的典型代表在制造領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,它具有加工過程復(fù)雜,涉及因素繁多等特點(diǎn).工藝員在編制具體加工程序過程中往往要靠自己的知識才能完成程序規(guī)劃,參數(shù)確定,刀具選擇等.這種做法編程效率低且不利于企業(yè)知識的積累.當(dāng)今許多企業(yè)都已經(jīng)認(rèn)識到知識能夠創(chuàng)造巨大的價值,如何提高知識管理水平,從而運(yùn)用知識創(chuàng)造價值,是企業(yè)進(jìn)行知識管理的主要目標(biāo).對于制造企業(yè)來說,研究工藝知識資源管理是企業(yè)價值創(chuàng)造的重要活動,也是實(shí)現(xiàn)業(yè)計劃目標(biāo)的必要保證.隨著數(shù)據(jù)庫技術(shù)的成熟和普及,人們積累的工藝知識的數(shù)據(jù)量正在以指數(shù)速度增長.傳統(tǒng)的工藝知識資源管理已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)的

5、發(fā)展,嚴(yán)重影響了企業(yè)工藝知識的積累,交流,使用和創(chuàng)新,造成了工藝知識資源的不足.作者希望利用知識管理技術(shù)來規(guī)劃,整理,存儲數(shù)控銑加工工藝知識,形成數(shù)控銑加工工藝知識庫,為企業(yè)數(shù)控銑加工的知識積累提供支撐環(huán)境.國內(nèi)對工藝知識管理技術(shù)的研究主要集中在工藝知識管理技術(shù),工藝知識管理的摹本內(nèi)容和1二藝知識管理體系上.如文獻(xiàn)研究了工藝FMEA知識庫系統(tǒng)及其在工藝改進(jìn)中的應(yīng)用,文獻(xiàn)研究了發(fā)電成本優(yōu)化決策知識庫,文獻(xiàn):研究_r機(jī)械加工工藝知識庫系統(tǒng),文獻(xiàn)介紹了國家知識基礎(chǔ)設(shè)施NK1(NationalKnowledgeInfrastructure).國外對工藝知識管理的研究日前集中在工藝知識管理的實(shí)施,工藝知

6、識管理與組織,工藝知識管理與相關(guān)領(lǐng)域研究以及藝知識管理技術(shù)和工藝知識管理軟件具等方面.如文獻(xiàn)研究了知識庫管理系統(tǒng)在創(chuàng)建智能系統(tǒng)驗(yàn)證L應(yīng)川,文獻(xiàn)研究了高性能知識庫技術(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用.與國外開發(fā)的大型高性能知識庫相比,我國的很多知識庫都是專片j的,可重復(fù)使用性和冉開發(fā)性較差.作者就是在國內(nèi)還沒仃的數(shù)控銑加工工藝知識庫管理軟件的背景F展開研究的,2數(shù)控銑工藝知識的表示參照一般工藝知識的分類方法,將數(shù)控銑j二藝知識分為工藝資源,工藝實(shí)例和工藝規(guī)則j人類,各個類又繼續(xù)分,直到分為一個個具體的塒象.由于這些對象的屬性有很大的相似性,因此可以建立一個個模板,這樣在記錄具體的對象時,就可以直接從模板繼承其屬性.面

7、向塒象知識表示法具有封裝性,模塊性,繼承性和易維護(hù)性的特點(diǎn),正好符合銑削工藝知識表示的要求.為了區(qū)別于模板,將實(shí)際的工藝知識對象稱之為”實(shí)例”.在數(shù)據(jù)庫中,通過建立一文件類型表,定義三種數(shù)據(jù)類型分別區(qū)別模板,實(shí)例及對象類,其中,用”文件滅”來表示對象類.如表lJ聽示表1數(shù)據(jù)類型【收稿日期】20110516【作者簡介】彭曦(1987一),女,武漢理工大學(xué)物流工程學(xué)院物流管理專業(yè)碩士研究生在讀.第6期彭曦:數(shù)控銑加工工藝知識庫的構(gòu)建及應(yīng)用165將數(shù)控銑加工工藝知識庫分為模板目錄和實(shí)例目錄,模板目錄和實(shí)例目錄的下面都有工藝資源,工藝實(shí)例和工藝規(guī)則三大類,根據(jù)需要可以繼續(xù)下分.上一級知識稱為父類,下一

8、級知識成為子類.對象和對象類以及對象類之間的關(guān)系采用父子關(guān)系來描述.工藝資源和工藝實(shí)例類的知識,用對象的屬性來描述,在數(shù)據(jù)庫中以二維表的形式存儲.為了方便用戶在操作界面上隨時根據(jù)自己的需要添加新的模板,將所有的屬性存儲在一個表(屬性表)中,而將對象和對象類存儲在另一個表(對象表)中,兩者之間建立關(guān)聯(lián).這樣,用戶每新建一個對象,對象名自動存儲在對象表中,而屬性則自動存儲在屬性表中,從而避免用戶每新建一個對象都產(chǎn)生一個新的數(shù)據(jù)表以致數(shù)據(jù)表過多.基于規(guī)則的知識表示方法適合于表達(dá)因果關(guān)系的知識,且簡單易用,便于實(shí)現(xiàn)推理.此外,所表示的知識并不需要描述其特征,結(jié)構(gòu)或計算表達(dá)式,不需要反復(fù)的進(jìn)行知識匹配與

9、沖突消解,因此采用基于規(guī)則的知識表示方法就可以滿足要求.,3數(shù)控銑加工工藝知識庫的構(gòu)建研究數(shù)控銑加工工藝知識庫,首先要對數(shù)控銑加工工藝知識進(jìn)行分類整理,以便于管理和使用,方便企業(yè)進(jìn)行知識積累.3.1數(shù)控銑工藝知識的樹形結(jié)構(gòu)數(shù)控銑工藝資源的相關(guān)知識很多,這里選取機(jī)床,刀具,夾具和量具這四類最典型的工藝資源來構(gòu)建知識庫,具體使用時,用戶可以根據(jù)需要添加.數(shù)控銑工藝實(shí)例記錄了零件數(shù)控銑加工信息,為了方便記錄,從零件信息,加工過程記錄和程序這三個方面對其進(jìn)行表達(dá).而數(shù)控銑工藝決策知識涉及推理,其知識表示與工藝資源和工藝實(shí)例不同,且種類繁多,暫時不對其進(jìn)行分類.數(shù)控銑工藝知識的樹形結(jié)構(gòu)如圖1所示.圖1數(shù)

10、控銑工藝知識樹形結(jié)構(gòu)3.2數(shù)控銑工藝資源數(shù)控銑工藝資源包括手冊數(shù)據(jù)和資源數(shù)據(jù).手冊數(shù)據(jù)是指工藝設(shè)計手冊和各類工程標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的或相對固定的與工藝設(shè)計有關(guān)的工藝數(shù)據(jù);資源數(shù)據(jù)是指與特定加工環(huán)境密切相關(guān)的所有工藝數(shù)據(jù),如機(jī)床,刀具,夾具,量具,夾具和輔具等信息.由于本文研究的目的旨在方便企業(yè)對自己的工藝知識進(jìn)行知識積累,故對于手冊數(shù)據(jù)不作為研究的重點(diǎn).3.3數(shù)控銑工藝實(shí)例的主要內(nèi)容數(shù)控銑削加工工藝的內(nèi)容較多,概括起來有:選擇適合于數(shù)控銑加工的零件,確定工序內(nèi)容;分析被加工零件的圖樣,明確加工內(nèi)容及技術(shù)要求;確定零件的加工方案,制定數(shù)控銑削加工工藝路線.根據(jù)數(shù)控銑加工的特點(diǎn),可以從零件信息,加工

11、過程和程序這三個相對較為獨(dú)立的方面對其加工信息進(jìn)行整理.3.4數(shù)控銑工藝決策數(shù)控銑工藝決策知識由經(jīng)驗(yàn)性規(guī)則(如前文介紹的機(jī)床,刀具,夾具,量具選擇規(guī)則以及加工參數(shù)的選擇規(guī)則等),算法及對工藝決策過程進(jìn)行控制的知識等組成.鑒于本文的研究目的,本文的工藝決策知識主要針對企業(yè)的一些經(jīng)驗(yàn)性規(guī)則和算法.很多工藝決策知識都可以分解為決策前提和決策兩部分,前提是決策的基礎(chǔ),決策是前提的結(jié)論.本文采取將規(guī)則的前提和結(jié)論同時存于一張表中的方法來表示規(guī)則.4數(shù)控銑工藝知識庫管理軟件的開發(fā)4.1開發(fā)環(huán)境及工具的選擇操作系統(tǒng)選擇最常用的Microsoft開發(fā)的WindowsXPProfessionalSP3,簡單易操

12、作的Access2007建立后臺數(shù)據(jù)庫,JSP技術(shù)開發(fā)知識庫管理軟件,JAVA編譯運(yùn)行環(huán)境選擇JDK1.6,JSP服務(wù)器采用Tomcat6.0.程序開發(fā)調(diào)試工具選擇Eclipse3.4,它完整支持HTML,Struts,JSP,CSS,JavaScript,SQL,Hibernate.4.2管理軟件的實(shí)現(xiàn)4.2.1系統(tǒng)功能規(guī)劃本課題研究目的是為企業(yè)的數(shù)控銑加工工藝知識積累提供軟件支撐.企業(yè)可以借助于該軟件將知識錄入系統(tǒng).為便于知識錄入,本系統(tǒng)引入了”模板”的方法,但是系統(tǒng)提供的模板可能并不是企業(yè)所需要的,因此,系統(tǒng)要提供模板的修改功能.用戶錄入的實(shí)例知識可能出錯誤,系統(tǒng)應(yīng)該允許用戶對所錄入的實(shí)

13、例知識進(jìn)行修改.對于冗余或錯誤的知識,系統(tǒng)要提供刪除功能.為了安全起見,系統(tǒng)要為不同的用戶類型提供不同的權(quán)限.此外,數(shù)據(jù)庫中可能會出現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余,不符合規(guī)范等問題,系統(tǒng)要提供數(shù)據(jù)的一致性和規(guī)范性檢驗(yàn)功能.總的來說,系統(tǒng)功能包括:知識瀏覽,知識錄入,模板新建,知識刪除,知識查詢,數(shù)據(jù)維護(hù)和用戶管理.4.2.2軟件體系結(jié)構(gòu)一個合理和優(yōu)化的體系結(jié)構(gòu)是軟件正確,高效地完成設(shè)計任務(wù)的必要條件.本管理軟件采取3層體系結(jié)構(gòu):用戶界面層,系統(tǒng)功能層和系統(tǒng)支撐層,如圖2所示.用戶界面層是人機(jī)交流的窗口;功能層實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能,包括用戶管理,知識庫的建立與維護(hù),查詢等功能;下層為知識庫層,該層完成166物流工程與管理

14、第33卷對存儲在數(shù)據(jù)庫中的知識的操作和查詢.l知識工程師,一般工藝員I申II臣圃囪囪囪囪囪囪囪囪由囪lI知識庫表的操作與崔詢I_自由由圖2系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)4.2.3系統(tǒng)工作流程圖3展示了該系統(tǒng)的一般工作流程nRF40120pinSS()I(:2f】X(2l9TXEiI8PWRliP17II64NT/.,54NT214VSSl3tW1)D12(:S.11tRI?一PWR圖3系統(tǒng)工作流程5知識庫的應(yīng)用啟動IE瀏覽器,在地址欄中輸入登陸界面地址,就可以進(jìn)入登陸界面,輸入用戶名和密碼,驗(yàn)證正確后就可以進(jìn)入操作主界面.根據(jù)數(shù)控銑加工的特點(diǎn),本文建立了許多模板.數(shù)據(jù)庫管理員通過知識庫左側(cè)的知識樹可以對模板進(jìn)行

15、瀏覽,還可以根據(jù)需要新建模板和模板類,對于不恰當(dāng)?shù)哪０搴湍０孱愡M(jìn)行修改和刪除.用戶可以對實(shí)例知識進(jìn)行瀏覽,一般工藝員和知識工程師都可以對實(shí)例進(jìn)行修改或刪除操作.此外,若用戶想要新建一個實(shí)例,選擇需要的模板就可以直接將模板的屬性繼承過來.若繼承的模板不符合要求,用戶可以在模板的基礎(chǔ)上對其進(jìn)行修改.此外,為了存儲一些圖片,視頻格式的文檔,在基本信息界面上可以將一些文件直接上傳.提供了查詢功能,用戶可以查詢對象,也可以查詢屬性;可以根據(jù)父類對象查詢其所有的子類對象信息,也可以根據(jù)子類對象查詢其父類對象.6結(jié)論在這個知識經(jīng)濟(jì)和信息爆炸的時代,知識已經(jīng)成為企業(yè)的一種重要的資源,而對知識進(jìn)行信息化管理已經(jīng)

16、成為企業(yè)的重要需求.本文在對數(shù)控銑加工工藝進(jìn)行研究之后,開發(fā)l數(shù)控銑加工工藝知識庫系統(tǒng),叮以對數(shù)控銑工藝知進(jìn)行瀏覽,查詢,錄入和刪除,還允許坩根據(jù)自已的需求新建模板擴(kuò)展知識的覆蓋范圍該系統(tǒng)為企業(yè)數(shù)控銑加的知識管理與積累提供很好的平臺.當(dāng)然,該知識庫還存在一些小足,如本知識庫沒有推理機(jī),不能自動進(jìn)行?斂性檢奩和演繹出新的知識;知識不夠完善等等.由于數(shù)銑的實(shí)際加r萬別,涉及的因素也不盡相同,本文只是研究部分I:藝的基礎(chǔ)上建立的知識庫,尚不能適用f所有情況.參考文獻(xiàn)1賈艷輝,楊志剛.王秀倫等.基于WEB的工藝知識資源服務(wù)與管理系統(tǒng)J.現(xiàn)代生產(chǎn)與管理技術(shù),2OO2,19,(4):46.2崔靜波.當(dāng)前數(shù)

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18、nationalConferenceonAdvancedComputerTheory.andEngineering,2008:8708747劉晨,龍紅能,殷國富等.復(fù)雜產(chǎn)品工藝知識的語義本體表達(dá)方法j.四川大學(xué),2007,39,(4):169174.8高偉,胡曉兵.基于CLS的決策型工藝知識發(fā)現(xiàn)算法ljJ,四川大學(xué),2006,38,(2):7983.9劉日輝,鄭聯(lián)語.工藝FMEA知識庫系統(tǒng)及其在工藝改進(jìn)中的應(yīng)用J.新技術(shù)新工藝,2006,(2):4346.10J楊尚寶,涂序彥.發(fā)電成本優(yōu)化決策知識庫系統(tǒng)概適J1.電力需求側(cè)管理,2007,9,(1):7l一72.11張振明,許建新,樊其瑾等.機(jī)械加工5-藝知識庫系統(tǒng)研究J1.機(jī)械科學(xué)與技術(shù),1996,15,(5):843846.2黃元元.國家知識基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)芻議J.華東經(jīng)濟(jì)管理.2000,14,(4):67.13】PeterWriggersa,MarinaSiplivaya,rlrina_fImkta,t.IntelligentSuppoofEngineeringAnalysisL!si