飞机装配工艺设计知识本体

飞机装配工艺 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 知识本体 α 2012-07-19################2012-07-19#####2#0#1#2-07-19######## 飞机装配工艺设计知识本体 丘宏俊, 陶 华, 高晓兵, 闫 雪 ()西北工业大学 机电学院, 陕西 西安 710072 摘 要: 如何用计算机描述复杂、经验性的飞机装配工艺设计知识是尚未解决的难题, 制约着人工 智能技术在飞机装配领域的应用研究。以建立飞机部件装配工艺知识模型为目标, 以本体论为指导 思想, 收集并深入分析了飞机装配工艺设计领域的专家知识数据, 总结出影响飞机装配工艺设计的 十大因素。 对有关领域知识数据进行转换、重构的概念化处理, 形成了 6 个可用计算机描述的概念 化领域术语并确立了它们之间的关系, 构建了飞机装配工艺设计领域知识的本体模型, 初步解决了 装配知识计算机描述的问题, 为人工智能在飞机装配领域的应用奠定了基础。 最后, 基于框架表示 () 法, 给出了装配知识本体形式化描述的 。BN F B ack u s N o rm a l Fo rm 关 键 词: 飞机装配工艺设计知识, 本体, 领域 () 中图分类号: T P 391 文献标识码: A 文章编号: 100022758 20070120032205 为了解决人工智能领域中知识表示与知识复用 , 对领域知识和术语进行转换、重构, 建立其知识 构 [ 1, 2 ]所面临的困境, 逐步引入了“本体”的概念。 本体 模型, 从而构建飞机装配领域知识本体, 为知识工程 定义了构成相关领域词汇的基本术语和关系, 以及 在飞机装配工艺设计领域的应用奠定基础。 利用这些术语和关系的构成规定这些词汇的外延规 则。知识表示的研究可以归结为 2 个层次: ?知识表 装配领域知识分析1 示观、表示方法的研究; ?知识内容、模型的研究; 前 者是全局的、相对稳定的, 而后者是多变的、领域相 工艺设计是一个典型的复杂问题, 需要考虑到 关的, 又称为知识获取。 迄今为止, 对本体论研究过 多方面的因素, 不同的因素之间还可能存在着矛盾。 程 中 涌 现 出 了 一 些 用 于 描 述 知 识 本 体 的 语 言, 如 对于飞机装配, 其工艺设计是一个更复杂的过程, 要 [ 2 ]等; 对知识本体的研究可 、、 O n to lin gu a RD FXOL考虑的因素更多、更复杂, 其所得到的工艺文件被称 [ 3, 5 ] ( ) 以 分为通用 常识本体和领域知识本体, 其中()为 , 装配指令。一份 的形 A O A ssem b ly O rde rA O [ 6 ] 领域知识本体较为典型的有: 企业本体、医学本成要考虑哪些因素, 目前还没有统一的标准, 经过多 [ 7 ]在进行本体研究过程中需要构建大量的领域体。 次与飞机装配领域专家的详细讨论与深入研究, 本 知 () 文把飞机装配 主要针对部件工艺设计过程中主要 (识 本 体。 飞 机 装 配 工 艺 设 计 A irc raf t A ssem b ly 考虑的因素概括为十个方面, 它们也不是相互独立 ) , 由于其特殊性和复杂性, P ro ce ss P lan n in gA A P P 的, 一些因素是相互联系、相辅相成的。至今还没有对这个领域知识本体进行系统研究, 参 (考文献[ 8 ]给出了飞机装配工艺设计知识 以下简称 ?结构特征 结构特征是根据不同装配方案将 飞 ) 为装配知识的框架, 但没有对装配知识的本体模型 机进行结构分解形成不同装配单元的结果。 它反 映进行系统研究。因此, 本文将研究飞机装配工艺设计 了装配对象由哪些子装配体组成, 装配对象之间 层领域知识本体的构建。 在收集专家经验知识的基础 次关系、先后次序及协调关系, 具体体现形式是飞 机装配工艺结构树。 它与工艺总方案、分离面选择、上,形成典型部件装配工艺专家知识模型的基本架 2012-07-19################2012-07-19#####2#0#1#2-07-19######## 协调方案、批量大小、技术传统等因素都有关。 结构 , 也是一个全局的、复杂的因素。 批量的不同将 因素 特征是进行工艺准备、生产 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 管理、车间工艺布局 导致飞机装配方案的变化, 进而影响到装配结构、协 的主要依据, 是影响飞机装配工艺设计最为关键的 调方案、工装、设备、器件的变化。批量大小对装配工 艺的影响是至关重要的, 但它往往要转换为其他具 因素。 体形式才会产生直接作用。 ?准确度要求 准确度对飞机的各项性能均有 直接影响, 还会影响产品的协调互换性。准确度不但 ?技术传统 技术传统是一个更复杂的因素, 与会影响到零件的加工过程, 更重要的是会影响飞机 企业管理、车间分工路线、设备资源的使用、企业 技的装配方案及装配协调方案的制定, 装配基准与定 术水平等方面都有关。 它影响装配工艺过程的多 个位方法的选用, 连接技术与装配方法的采用, 甚至会 方面, 与批量大小相似, 都是起全局影响作用, 也 影响到是否要进行最终精加工。 准确度要求是飞机 装配工艺设计重要的考虑因素之一。 要转换为其他具体形式才会产生作用。 ?装配阶段 由于飞机装配的复杂性, 为了保 ?定位方式 飞机装配过程中要用到大量的型 证产品的质量, 同时提高工作效率, 同一装配对象往 架, 装配件需要按某种方式在型架中进行定位。根据 往划分为不同的装配阶段。 不同装配阶段的工作内 不同的结构特点, 可供选择的装配基准有: 以骨架为 容不同, 用来指导装配工作的装配工艺文件也不同。 基准和以蒙皮为基准; 可供选择的定位方法有: 画线 以上分析了在设计飞机装配工艺过程中主要考 虑的定位法, 基准件定位法, 装配孔定位法, 装配型架定 因素, 工艺设计本身是一个复杂的决策过程, 不 可能位法。定位方式的选择与产品结构特征、准确度等因 “小而全”地把所有因素都考虑到, 如成本因素 等。 素都有关, 不同定位方式的装配工艺过程不同。定位 对于诸如成本此类因素, 其本身复杂, 对工艺过 方式是飞机装配工艺设计一个重要影响因素。 ?连接技术要求 飞机装配中常用的连接技术 程的影响是间接的, 本文研究将忽略这些因素。有: 铆接、螺接、胶接和焊接等, 为了适应飞机性能和 技术要求不断提高, 出现了一些新的连接技术。使用 ( ) 何种连接技术往往是由设计师 部门给定, 不同的 连接要求所用到的设备和工艺过程不同。 装配连接 2 术语概念化和本体形成 技术要求也是影响飞机装配工艺设计的一个重要因 素。 知识模型不但要合理概括和抽象事物, 而且要 ?特殊功能要求 随着飞机性能和战术技术要 求 的不断提高, 对飞机功能提出了一些特殊的要求, 气能被机器语言描述出来。 飞机装配工艺设计具有复 密座窗和机翼整体油箱就是最典型的例子。 特殊 功杂性、不确定性和经验性的特点, 要建立合理的装配 ( ) 能要求也是由设计师 部门给定, 需要通过特殊 的 知识模型并非易事。工艺来实现。 特殊功能要求也是影响飞机装配工 艺从上面分析可得出, 要建立装配知识的产生式 设计的一个重要因素。 规则是不切合实际的, 对于这类复杂知识往往可用 ?尺寸大小、刚度 飞机上大量使用大尺寸、低 刚 () 实例 的形式进行描述。知识实例一般由“问题 度的零件, 这些零件在装配过程中易变形, 影响飞 机ca se 的准确度。为了保证产品的质量, 要求使用特殊的 型描述”和“解方案描述”两部分组成, 前一部分是知识 架, 定位、夹紧方法和特殊工艺。 尺寸大小与刚度 在的推理依据, 是原因集, 后一部分是知识所提供问题 某种程度上影响飞机装配工艺设计。 的 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 , 是结果集。 如果将装配知识表示为实例, 则 ?材料特性 一些新型材料, 如钛合金、复合材 可以表示为:“装配实例= 装配工艺设计影响因素+料, 在现代飞机制造中的应用日益广泛。新型材料的 ”, 用二元组的形式表示为A O 使用, 对工艺方法、参数和设备使用、检验方法和手 段提出了新的要求。材料虽然不会像结构、准确度影 ()() = , 1 A A P P C a seA ssem b ly F ea tu reA O 响整个装配过程, 但在局部上同样会影响装配过程, 式 中, A A P P C a se 为 装 配 知 识 实 例, A ssem b ly 也是装配工艺设计的一个重要影响因素。 F ea tu re 为问题集合, 即影响装配工艺设计的因素, 为解集合, 是进行装配工艺设计的目的, 是要得 A O 到的装配指令文件, 可以把它看作是一个整体。 不论何种知识表示, 都要解决“事物可描述”与 “机器可实现”两个方面的问题。 对于装配知识的描 都 述, 如果把前面概括的装配工艺影响因素和 A O 描述出来, 是可以比较全面、客观地描述飞机装配工 难, 甚至是不可实现的。 装配知识, 特别是问题描述 素直接影响, 同时批量大小与技术传统会影响装配 部分, 各种影响因素本身复杂且相互关联, 存在较大 方案的形成。结构特征是这三方面因素综合的结果, 是飞机装配工艺知识问题描述中最重要的特征。的模糊性。有些因素可以用简单形式描述, 如材料特 ( ?准确度特征 一方面受装配准确度 容差分 征、装配阶段; 有些因素是不能用简单形式描述, 如 ) 配要求直接影响, 同时又受技术传统, 待装配件的 结构特征; 有些因素是 的直接作用因素, 而另一 A O 尺寸大小、刚度等因素的影响。准确度特征反映了在 些因素对 起到全局、间接的作用, 如批量大小、A O 技术传统。因此, 必须对有关领域数据知识进行转换装配过程中满足何种准确度要求。 ?定位特征 受装配定位方式的影响, 同时与 和重构, 建立概念化的术语并建立它们之间的关系, 装配准确度要求, 待装配件的尺寸大小、刚度、批量 形成飞机装配领域知识本体, 才能解决装配知识表 大小、技术传统都有关。 定位特征对装配过程的定 示的问题。 位、夹紧和装配工艺过程有着直接的影响。 如图 1 所示是装配领域知识形成概念化术语的 ?设计特征 反映了装配连接技术要求和功能过程。对于问题描述部分, 将飞机装配工艺设计过程 的特殊要求, 因为它们两者往往是相互关联的, 而且 中十大主要考虑因素概括为 6 个概念化术语。 在术 是由设计部门指定, 所以把它们归类为设计特征。 语的形成过程中, 有 2 个因素的转化和重构是比较 ?材料特征 反映了待装配连接件的材料特 复杂的: ?批量大小, 它是一个全局的、复杂的影响 性, 它对工具、加工试验方法的使用和工艺参数的选 因素, 主要是通过装配结构和装配定位体现其作用; 择有着直接的影响。因此, 把它转化为结构特征和定位特征。 ?技术传 ?阶段特征 由装配阶段直接转化而来, 反映 统, 它与企业的实际情况相关, 可以影响飞机装配过 了装配过程的不同阶段, 是一个较为次要的特征。 程的多个方面; 把它转化为结构、准确度、定位和设 概念化术语是装配因素综合作用的结果, 是影计特征。 图中实线表示将领域知识直接转化成为术 响 设计的直接、具体因素。它们处理了装配因素 A O 语, 而虚线表示通过组合或分解的间接方式将领域 之间的复杂联系和模糊问题, 使得装配因素可以进 知识转化为术语。 术语分别描述为: 行形式化描述, 是构成飞机装配知识本体的关键。 对于解方案的描述, 它是进行装配工艺设计的 目的, 所要得到的就是一份完整的 文件。 因此,A O 把装配工艺文件看作一个整体, 直接对应于 。 A O 因 () 此, 1式所描述的装配知识实例, 又可以用 七元组表示为 )(()2 , , , ,, , = A A P P C a seS T L D M P A O 式 中, S , T , L , D ,M , P 为问题特征描述集合, 分别 对应结构、准确度、定位、设计、材料和阶段特征; A O为解方案描述, 对应装配工艺文件。 领域知识经过 概念化处理形成术语之后, 可以 比较清晰、完整地描述装配知识, 同时保证知识在应 用过程中的前后一致性, 还使得术语之间的约束最 少, 术语具有可扩展性。这样就形成了飞机装配工艺 领域的概念化术语和它们之间的关系, 从而初步形 成了装配工艺领域知识的本体模型。 3 本体形式化描述 图 1 领域知识形成概念化术语的过程图 上面是经过深入分析飞机装配领域知识, 并且 对原始数据进行再处理后得到的装配知识的最基本 素, 提出了装配知识的一般框架。 在此基础上, 对有 关领域数据知识进行转换和重构, 形成概念化的术 4 结论 语并建立它们之间的关系, 建立了装配知识本体, 使 得复杂、经验化的飞机装配工艺知识可以被机器描 针对需要构建飞机装配领域知识本体的事实, 述。 最后, 基于框架表示法, 给出了装配知识本体的 本文以构建装配知识本体为目标, 研究了装配知识 描述。 通过建立装配知识本体, 为人工智能技 BN F 的内容、组织结构和表示方法。深入分析了飞机装配 术在飞机装配工艺设计领域的应用奠定了基础。 领域专家知识, 得出了影响装配工艺设计的影响因 参考文献: () , 56 [ 1 ] , . . , 1991, 12 3: 36N ech e s R e t a lE nab ling T ech no lo gy fo r Know ledge Sh a r ingA IM agazine [ 2 ] . : . , 1993, 5 G rube r TO n to linguaA T ran sla t io n A pp ro ach to Po r tab le O n to lo gy Sp ec if ica t io n sKnow ledge A cqu isit io n() 2: 199, 200 () [ 3 ] L ena t D B. C YC: T ow a rd s P ro g ram s w ith Comm o n Sen se. Comm un ica t io n s o f A CM . 1990, 33 8: 30, 49 [ 4 ] Sow a J F. Know ledge R ep re sen ta t io n: L o g ica l, P h ilo sop h ica l and Com p u ta t io na l Fo unda t io n s. Bo sto n , M A : PW S , 1997P ub lish ing Com p any () 陆汝钤等 1 面向 的常识知识库 1 中国科学, 2000, 30 5: 453, 463[ 5 ] A gen t () , . . . 1998, 13 1: 31, 89[ 6 ] U scho ld M e t a lT h e E n te rp r ise O n to lo gyT h e Know ledge R ev iew . . . [ 7 ] Ka rp P DA Q ua lita t ive B io ch em ist ry and It s A pp lica t io n to th e R egu la t io n o f th e T ry top h an O p e ro nH un te r LA r t i2 , 325. ƒ, 1993, 289f ic ia l In te lligence and M o lecu la r B io lo gyA A A I P re ssT h e M IT P re ss [ 8 ] , , . 2. Q iu H o ng junT ao H uae t a lA pp ly ing C a seB a sed R ea so n ing to A irc raf t A ssem b ly P ro ce ss P lann ingP ro ceed ing s o f 2, 438, 2004, 4: 430th e E u rop eA sia Sym po sium o n A dvanced E ng inee r ing D e sign and M anufac tu re On to logy f or A ircraf t A ssem bly Proce ss P lann in g Kn owledge , , , Q iu H o n g ju n T ao H u aGao X iao b in gY an X u e () , , ′710072, Schoo l o f M ech a t ro n ic sN o r thw e ste rn Po ly tech n ica l U n ive r sityX ian C h ina () : . , A bstra c tA imA A P P A irc raf t A ssem b ly P ro ce ss P lan n in go ve rf low s w ith em p ir ica l k now ledgew h ich . can no t b e de sc r ib ed w e ll to com p u te rT h is p ap e r a t tem p t s to m ak e th e eve r in c rea sin g A A P P k now ledge (de sc r ib ab le to com p u te r th ro u gh su itab le o n to lo gy so a s to o b ta in it s fu ll u t iliza t io n w ith A I A r t if ic ia l In 2 ). , ; , te lligen ceIn th e fu ll p ap e rw e exp la in o n to lo gy fo r A A P P k now ledge in de ta ilin th is ab st rac tw e ju st ( )1 add som e p e r t in en t rem a rk s to list in g th e th ree top ic s o f exp lan a t io n: th e an a ly sis o f A A P P k now l2 ()( ) ()2 , 3 edge, co n cep tu a lized te rm s an d th e sh ap in g up o f dom a in o n to lo gyBN F B ack u s N o rm a l Fo rm de sc r ip t io n o f A A P P dom a in o n to lo gy; u n de r top ic 1, w e d iscu ss th e ten m a in fac to r s in f lu en c in g A A P P; 2, , , u n de r top ic w e in t ro du ce six co n cep tu a lized te rm s th a t fo rm th e co re o f A A P P dom a in o n to lo gyw h ich , 1 ; . 4 in it s tu rn can m ak e th e ten m a in fac to r s in top ic de sc r ib ab le to com p u te rF igin th e fu ll p ap e r show s .it s BN F de sc r ip t io n in de ta il () : , , Key word sA irc raf t A ssem b ly P ro ce ss P lan n in g A A P P k now ledgeo n to lo gydom a in Your requestcould not be processed becauseof a configurationerror: "Could not connect to LDAPserver." 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