人工智能在机械制造业应用.doc

人工智能在机械制造业的应用 专业：机械制造及其自动化 姓名：张国飞 学号 摘要：机械制造是一个庞大而又复杂的系统组织，随着科学技术的发展，人们对生产制造业提出了更高的技术要求，不再停留于劳动密集型的生产方式，特别是智能理论和智能技术的快速发展，机械制造的自动化和智能化成为一种势不可挡的发展趋势。机械设计因为引入智能CAD系统和专家系统等智能技术变得智能化，机械制造过程中引入智能技术，及时的获取市场需求和科技信息，加工方法融入智能技术提高生产的安全效益，提升产品的质量和使用性能，更贴近客户的要求。另外融入智能控制的智能故障诊断技术在机械制造业中得到广泛运用，提高机械制造的安全和可靠性能。如今智能化深入到机械制造的方方面面，并且随着人工智能理论和技术的发展，相信不久的将来机械制造一定会变成真正的智能化，生产力水平得到大幅提升。 关键字：机械制造；智能技术；智能CAD系统；模糊控制；智能故障诊断 当今社会是一个高科技进军各个领域的现代化社会，在国民经济中发挥巨大力量的机械制造业肯定不能落后，智能科学和智能技术是个非常热门的话题，所以智能化就成为机械制造发展的一个重要方向。机械制造是一个庞大的系统组织，涉及产品的设计、加工、工艺、材料、设备、检测等诸方面，如今智能技术和智能科学也已渗透到这些领域。因为智能技术的融入提升了机械制造的质量和水平，提高机械行业整体的生产力，引发机械产品结构发生优化。本文介绍在机械设计、加工过程和故障诊断过程中发展和应用的智能化技术。 1.机械设计智能化 机械设计实际上是一个模型的综合和分析的过程，它包括大量的计算、分析、绘图等数值计算型工作和拟定初始方案、选择最优方案、制定合理结构等方案设计工作。设计智能化把计算机从数值处理扩展到非数值处理，包括知识与经验的集成、推理和决策，力图使机械设计过程自动化，减少人类专家在设计过程中由于个人因素造成的不足。与传统设计方法相比，专家系统在机械设计中有着不可比拟的优势，一方面可以长期稳定工作、节省成本；另一方面还可以为专家知识特别是启发式知识提供存储手段和传授途径、易于继承。 现在很多企业都在使用引入知识工程的CAD智能系统。智能CAD系统中的智能设计和基于知识库系统的工程是出现在产品处理发展过程中的新趋势。在运用知识化、信息化的基础上, 建立基于知识的设计仓库。从数据库到数据仓库到知识库, 从单纯的数据集到应用一定的规则从数据中进行知识的挖掘, 到让数据自身具有自我学习、积累能力, 这是一个对数据处理、应用逐步深入的过程。 如图1所示，从总体上看，可以将设计活动的构成成份划分为三类：智力创造、分析计算和设计表达。其中， 智力创造包括设计过程中的推理、综合、类比等需要通过思维活动来实现的工作；分析计算是通过数学方法对产品的行为进行分析或对性能进行仿真和模拟； 设计表达是将设计的结果以图形、文字、或数字的形式表述出来。不难发现, 传统CAD系统能够辅助工程技术人员完成的都是后两类设计工作，然而设计的核心和关键是智力创造, 但传统CAD技术并未能对这一部分工作提供有力的辅助和支持。智能CAD系统能使得机械设计智能化关键在于智能化设计的方法，这些方法分别是依据对人类某一侧面设计行为的认知和理解并结合人工智能的技术和方法而形成的。其中比较成熟且已广泛使用有以下四种： 面向对象的知识表示方法 ( Object Oriented Knowledge Representation, 简称OOKR ), 是以知识所描述或针对的对象为单位来组织知识, 并用对象之间的关系来表示关系型和层次型知识的一种混合型知识表示方法；基于案例的设计(Case Based Design,简称CBD)是通过调整或组合过去的设计解来创造新设计解的方法，是人工智能中基于案例的推理技术在设计型问题中的应用，它源于人类在进行设计时总是自觉不自觉地参考过去相似设计案例的行为。基于约束满足的智能设计( Constraint Satisfied Design, 简称CSD) 方法是把设计视为一个约束满足的问题，通过有哪些信誉好的足球投注网站问题的解空间来查找满足所有问题约束的问题解来进行求解。基于规则的设计(Rule Based Design, 简称RBD)源于人类设计者能够通过对过程性、逻辑性、经验性的设计规则进行逐步推理来完成设计的行为, 是最常用的智能设计方法之一，基本过程如图2所示[1]。 随着人工智能技术的发展，概念设计也成为现代设计研究的热点之一，所谓概念设计即是利用设计概念并以其为主线贯穿全部设计过程的设计方法是由分析用户需求到生成概念产品的一系列有序的、可组织的、有目标的设计活动，它表现为一个由粗到精、由模糊到清晰、由具体到抽象的不断进化的过程。 2.机械加工智能化 智能制造起源于20世纪80年代