金屬結(jié)構(gòu)件焊接專家系統(tǒng)科技計劃申請書

項目編號：2011KJLX02科技計劃項目申請書學科名稱：控制科學與工程項目名稱：金屬結(jié)構(gòu)件焊接工藝專家系統(tǒng)及仿真平臺的研制項目負責人：*****所在單位：*******學院填表日期：2011-12-01***********學院科研處制填表說明一、項目名稱要確切反映研究內(nèi)容。二、“學科名稱”填寫研究項目所屬的一級學科，“專業(yè)領(lǐng)域”填寫項目負責人現(xiàn)從事專業(yè)的二級學科。三、申請書須由項目負責人填寫，內(nèi)容要簡明扼要，欄內(nèi)不足可另加附頁。四、本申請書一式2份，一律用宋體5號字填寫，A4紙雙面打印。

、項目基本信息項目概況項目名稱金屬結(jié)構(gòu)件焊接工藝專家系統(tǒng)及仿真平臺的研制學科名稱控制科學與工程學科代碼0811研究類別B基礎(chǔ)研究應(yīng)用研究起止年限2011年12月至2012年12月項目負責人姓名****性另U男出生年月職稱講師職務(wù)最終學歷研究生最終學位碩士專業(yè)領(lǐng)域模式識別與智能系統(tǒng)所在單位********學院聯(lián)系電話**********E-mail***********@163.com項目組主要成員情況及簽名姓名職稱工作單位專業(yè)項目分工簽名***講師濟寧職業(yè)技術(shù)學院機械加工焊接工藝數(shù)據(jù)庫的建立****副教授濟寧職業(yè)技術(shù)學院機械設(shè)計焊接工藝專家系統(tǒng)建立***副教授濟寧職業(yè)技術(shù)學院機械設(shè)計焊接工藝設(shè)計***講師濟寧職業(yè)技術(shù)學院機械工藝設(shè)計仿真平臺設(shè)計與制作****助教濟寧職業(yè)技術(shù)學院自動控制仿真平臺的測試與應(yīng)用****助教濟寧職業(yè)技術(shù)學院機械加工焊接工藝專家?guī)斓臏y試****高工山推工程機械結(jié)構(gòu)件有限公司焊接工藝設(shè)計焊接項目管理****高工山推工程機械結(jié)構(gòu)件有限公司焊接工藝設(shè)計焊接工藝設(shè)計和測試****講師濟寧職業(yè)技術(shù)學院系統(tǒng)設(shè)計仿真平臺的設(shè)計

二、立項依據(jù)（包括項目研究意義,內(nèi)外研究現(xiàn)狀）二、立項依據(jù)（包括項目研究意義,內(nèi)外研究現(xiàn)狀）隨著技術(shù)的進步，推土機結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化對加工技術(shù)尤其是焊接工藝與裝備提出了新的要求，主要表現(xiàn)為焊接工藝優(yōu)化與先進裝備的應(yīng)用。山推工程機械結(jié)構(gòu)件有限公司目前基本以高效、低成本的CO2氣體保護焊為主要的焊接工藝方法。為適應(yīng)推土機結(jié)構(gòu)件焊接技術(shù)的要求，采用合理的焊接工藝、焊接設(shè)備、焊接工裝夾具及先進切割工藝與設(shè)備，成為推土機結(jié)構(gòu)件焊接生產(chǎn)的顯著特點。由于實際生產(chǎn)中人工查詢焊接工藝的局限性和焊接工藝規(guī)程在實踐生產(chǎn)中往往重復(fù)編制，而且花費很長的時間，使得查詢、管理都極不方便，花費了大量不必要的人力和物力。如果上述工作采用焊接工藝專家系統(tǒng)將得到令人滿意的效果。焊接領(lǐng)域的專家系統(tǒng)研究始于20世紀80年代中期，經(jīng)過30多年的不懈努力，國內(nèi)外各研究機構(gòu)已從不同側(cè)面、以不同形式，研制出了多種類型的專家系統(tǒng)。國外開發(fā)的焊接專家系統(tǒng)主要涉及焊接工藝設(shè)計或工藝選擇、焊接缺陷或設(shè)備故障診斷、焊接成本計算、實時監(jiān)控、焊接CAD和焊工考試等。我國的焊接專家系統(tǒng)的研究始于1988年，通過多年的發(fā)展和交流，國內(nèi)焊接專家系統(tǒng)開發(fā)得到了普及與提高。目前國內(nèi)外的焊接專家系統(tǒng)，主要集中在工藝制定、缺陷分析、材料設(shè)備選擇等方面，其中關(guān)于工藝選擇及工藝制定的約占70%。我國的焊接專家系統(tǒng)的開發(fā)正走向成熟，并且愈來愈受到重視，但目前尚存在很多不足：盡管已開發(fā)的焊接專家系統(tǒng)多種多樣，但仍有一些領(lǐng)域尚是空白；焊接專家系統(tǒng)多限于研究原型，距實用化、商品化尚有差距；機器學習功能較為薄弱，不能全面反映焊接領(lǐng)域特點，難以實現(xiàn)某些特殊要求和功能；不能結(jié)合領(lǐng)域有所發(fā)展和創(chuàng)新，特別是一些復(fù)雜系統(tǒng)，限制了專家系統(tǒng)的實用性。本課題開發(fā)的金屬結(jié)構(gòu)件工藝專家系統(tǒng)不但可以提供焊接工藝的查詢，而且通過計算機推理，系統(tǒng)還可以提供設(shè)計工藝指導(dǎo)書，并且審核人員可以根據(jù)自己所在企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境要求進行二次設(shè)計，人為編輯、修改，將最終滿意的焊接工藝指導(dǎo)書添加到數(shù)據(jù)庫中，以備日后生產(chǎn)時，隨用隨調(diào)。同時，也使即使對焊接知識了解不多的人員也可以從事焊接工作，因而可極大地提高效率。此系統(tǒng)還添加了焊接性分析功能，為能夠形成高質(zhì)量的焊接接頭提供參考。另外，本課題提供了一個仿真平臺，對專家系統(tǒng)的參考焊接工藝進行仿真，對金屬結(jié)構(gòu)件進行焊接應(yīng)力和焊接變形的分析，并對消除焊接應(yīng)力和矯正焊接變形提供進一步的參考方法。三、研究目標、研究內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題本課題的研究目標:（1）建立焊接工藝專家系統(tǒng)。提供焊接工藝的查詢；通過計算機推理，提供設(shè)計工藝指導(dǎo)書；審核人員可以根據(jù)自己所在企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境要求進行二次設(shè)計，人為編輯、修改；添加焊接性分析功能，為能夠形成高質(zhì)量的焊接接頭提供參考。（2）建立焊接工藝仿真平臺。對專家系統(tǒng)的參考焊接工藝進行三維仿真，對金屬結(jié)構(gòu)件進行焊接應(yīng)力和焊接變形的分析，并對消除焊接應(yīng)力和矯正焊接變形提供進一步的參考方法。本課題的研究內(nèi)容：（1）數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計：數(shù)據(jù)庫的建立是系統(tǒng)開發(fā)的重要一環(huán)，數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計的好壞直接影響著系統(tǒng)的實現(xiàn)和效率。本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫分為4部分：母材資料、焊材資料、焊接方法資料、焊接設(shè)備資料。（2）專家系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計：采用模塊化結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)由總控制模塊、查詢模塊、設(shè)計模塊、資料庫維護模塊和窗口模塊組成。（3）專家系統(tǒng)的仿真平臺的設(shè)計：仿真平臺由兩部分組成--三維顯示系統(tǒng)和焊接分析系統(tǒng)。三維顯示系統(tǒng)可以通過三維的靜態(tài)和動態(tài)的圖像對焊接的過程進行計算機仿真。焊接分析系統(tǒng)可以分析在焊接過程中的焊接殘余應(yīng)力對焊接結(jié)構(gòu)強度、結(jié)構(gòu)件加工尺寸精度、疲勞強度的影響和焊接變形的基本形式，并提供消除殘余應(yīng)力和矯正焊接變形的方法。本課題擬解決的關(guān)鍵問題：（1）建造焊接知識庫，包括知識獲取和知識表示。焊接專家、知識工程師、計算機程序人員一起將現(xiàn)場的專家知識歸納整理，添加到焊接專家系統(tǒng)的知識庫。（2）設(shè)計推理機制與策略，包括知識規(guī)則的推理和推理解釋。對大量實驗數(shù)據(jù)進行歸納和總結(jié)，可以得到一些新的規(guī)律和知識，利用歸納學習程序，模擬人類思維過程，從有關(guān)焊接知識庫中發(fā)現(xiàn)新知識，然后把這些新知識添加到知識庫中。（3）焊接工藝參數(shù)的設(shè)計。通過大量的實驗，比較焊接工藝參數(shù)的模糊設(shè)計、精確設(shè)計與智能設(shè)計的性能優(yōu)劣和實現(xiàn)難易。（4）焊接仿真平臺的焊接仿真方式。仿真平臺能仿真焊接的真實情境，并分析出焊接過程中的焊接應(yīng)力和焊接變形。四、研究方法、技術(shù)路線、實驗方案及可行性分析本課題采取的研究方法：（1）文獻研究法：為了解決本課題的各種理論和方法，查閱大量的文獻資料。通過學校網(wǎng)站提供的電子數(shù)據(jù)庫，圖書館的大量圖書，查閱相關(guān)的論文和資料。（2）調(diào)查研究法：調(diào)查行業(yè)的各種焊接工藝和企業(yè)的焊接技術(shù)要求。（3）專家咨詢法：通過和企業(yè)專家合作和交流，把專家的焊接經(jīng)驗收集進專家系統(tǒng)。（4）實踐應(yīng)用法：通過搭建專家系統(tǒng)和仿真平臺，不斷深入企業(yè)進行現(xiàn)場試驗和測試，展開對焊接專家系統(tǒng)和仿真平臺的各項關(guān)鍵技術(shù)的研究。焊接專家系統(tǒng)的開發(fā)技術(shù)包括：（1）一種或多種固定的焊接知識表示方法，并有相應(yīng)的內(nèi)部編碼形式；（2）有知識編輯器，能通過焊接專家以交互方式輸入焊接知識并自動建立焊接知識庫;（3）具有知識庫維護和管理機制，處理焊接知識庫的矛盾、冗余和其他一些不一致性，以及焊接知識的存儲、運籌和調(diào)度；（4）提供一套或多套推理機制，與由知識編輯器建立的焊接知識庫一起實現(xiàn)實際問題的求解；（5）設(shè)置一個跟蹤解釋機制，幫助用戶理解系統(tǒng)求解的結(jié)論，并能便于定位焊接知識庫中的錯誤和不完善的問題?？尚行苑治觯海?）理論基礎(chǔ)和事實依據(jù)：專家系統(tǒng)在焊接領(lǐng)域已經(jīng)有了應(yīng)用，技術(shù)相對成熟。（2）已取得的相關(guān)研究成果：課題組教師成員已經(jīng)把專家系統(tǒng)應(yīng)用于其它領(lǐng)域，并取得一定成果，企業(yè)成員收集了焊接工藝的部分資料，積累了大量的焊接經(jīng)驗。（3）完成課題的保障條件：研究資料齊全，包括理論資料和實踐資料；實驗設(shè)備完整，有計算機設(shè)備和焊接實踐設(shè)備；企業(yè)全力支持，企業(yè)對本課題提供全方位的支持，包括資料和設(shè)備的支持。五、已具備的研究基礎(chǔ)和條件，尚缺乏的研究條件和擬解決的途徑如今已具備的研究基礎(chǔ)和條件：（1）人員結(jié)構(gòu)：課題組成員配備合理，教師對專家系統(tǒng)和仿真平臺軟件達到了熟練的程度，具有較強的教科研能力，企業(yè)工程師有豐富的焊接實踐經(jīng)驗。（2）硬件條件：課題組有學院專用的實驗室，計算機設(shè)備，企業(yè)的焊接機器人，數(shù)控加工中心。（3）軟件條件：用來開發(fā)專家系統(tǒng)的VB和仿真平臺的ProE軟件都已具備。（4）資料準備：學院有圖書館和電子學術(shù)論文可以提供，企業(yè)有焊接設(shè)備的技術(shù)手冊，焊接的技術(shù)要求。目前尚缺乏的研究條件和擬解決途徑：（1）金屬結(jié)構(gòu)件的焊接應(yīng)力測量裝置。準備協(xié)調(diào)企業(yè)技術(shù)部門來解決。（2）金屬結(jié)構(gòu)件的焊接變形評估裝置。準備參考企業(yè)焊接經(jīng)驗尋找替代方案。六、項目研究的成果去向及經(jīng)濟效益分析本課題建立的有關(guān)金屬結(jié)構(gòu)件的專家系統(tǒng)和仿真平臺將為企業(yè)提供以下服務(wù)：（1）企業(yè)技術(shù)人員可以通過計算機專家系統(tǒng)查詢各種金屬的焊接工藝，焊接中產(chǎn)生的焊接應(yīng)力和焊接變形，以及消除焊接應(yīng)力和矯正焊接變形的參考方式；（2）企業(yè)技術(shù)人員可以通過該系統(tǒng)積累焊接經(jīng)驗，并通過計算機智能分析完善企業(yè)焊接技術(shù)；（3）企業(yè)焊接工人可以通過專家系統(tǒng)和仿真平臺進行崗前培訓(xùn)。通過金屬結(jié)構(gòu)件的專家系統(tǒng)和仿真平臺在企業(yè)的應(yīng)用，可以減少車間的焊接試驗，節(jié)省焊接的財力成本；可以減少焊接新員工的學習時間和焊接工的查詢時間，節(jié)省人力的時間成本；也可以減少金屬結(jié)構(gòu)件的焊接變形，節(jié)省焊接的材料成本。七、項目研究進度計劃（分階段研究活動的簡要內(nèi)容及預(yù)期達到的階段成果）（1）2012.03-2011.04前期焊接工藝的研究。通過與企業(yè)的進一步接觸，對企業(yè)采用的焊節(jié)工藝收集。初步建立焊接工藝的數(shù)據(jù)庫。（2）2012.05-2012.09建立焊接專家系統(tǒng)。焊接工藝專家系統(tǒng)，可以提供給技術(shù)人員各種金屬結(jié)構(gòu)件的焊接工藝及工藝參數(shù)。（3）2012.10-2012.12構(gòu)建焊接工藝的仿真平臺。仿真平臺可以通過三維的靜態(tài)和動態(tài)圖像演示專家系統(tǒng)提供的焊接工藝，并提供在焊接過程中的焊接應(yīng)力和焊接變形，以及消除焊接應(yīng)力和矯正焊接變形的參考方法。（4）2013.01-2013.02系統(tǒng)測試。知識工程師和焊接專家通過現(xiàn)實問題和試驗來驗證系統(tǒng)，企業(yè)工人在車間現(xiàn)場測試系統(tǒng)。（6）2013.03維護和升級。根據(jù)現(xiàn)場專家和現(xiàn)場測試的大量實踐，修補漏洞，增強功能。

八、合作單位意見（應(yīng)用研究項目填寫此項，包括合作意向、實驗支持、項目經(jīng)費支持等）負責人（簽字）：（單位公章）年月日九、所在單位審核意見負責人（簽字）：（單位公章）年月日十、科研處審核意見負責人（簽字）：（科研處公章）年月日十一、院學術(shù)委員會審批意見學術(shù)委員會主任（簽字）：（學院公章）年月日出師表兩漢：諸葛亮先帝創(chuàng)業(yè)未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此誠危急存亡之秋也。然侍衛(wèi)之臣不懈于內(nèi)，忠志之士忘身于外者，蓋追先帝之殊遇，欲報之于陛下也。誠宜開張圣聽，以光先帝遺德，恢弘志士之氣，不宜妄自菲薄，引喻失義，以塞忠諫之路也。宮中府中，俱為一體；陟罰臧否，不宜異同。若有作奸犯科及為忠善者，宜付有司論其刑賞，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使內(nèi)外異法也。侍中、侍郎郭攸之、費祎、董允等，此皆良實，志慮忠純，是以先帝簡拔以遺陛下：愚以為宮中之事，事無大小，悉以咨之，然后施行，必能裨補闕漏，有所廣益。將軍向?qū)?，性行淑均，曉暢軍事，試用于昔日，先帝稱之曰能”，是以眾議舉寵為督：愚以為營中之事，悉以咨之，必能使行陣和睦，優(yōu)劣得所。親賢臣，遠小人，此先漢所以興隆也；親小人，遠賢臣，此后漢所以傾頹也。先帝在時，每與臣論此事，未嘗不嘆息痛恨于桓、靈也。侍中、尚書、長史、參軍，此悉貞良死節(jié)之臣，愿陛下親之、信之，則漢室之隆，可計日而待也，。臣本布衣，躬耕于南陽，茍全性命于亂世，不求聞達于諸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顧臣于草廬之中，咨臣以當世之事，由是感激，遂許先帝以驅(qū)馳。后值傾覆，受任于