基于数理逻辑的工艺推理与决策逻辑方法研究

论文摘要

工艺准备作为生产与制造过程中的首要环节,是产品设计与制造的纽带与桥梁,直接影响着制造过程的敏捷性、响应市场的快速性、企业的竞争性。工艺准备的快速化与数字化成为现代制造系统的必需,而工艺规划是数字化快速工艺准备的核心内容。工艺推理与决策逻辑作为实现工艺规划智能化的灵魂,仍然困扰着工艺规划。迄今为止工艺规划仍然需要解决的几个问题是:(1)缺乏面向工艺规划的制造资源系统化研究;(2)需要从数学的角度对工艺知识表示方法进行研究;(3)需要从企业制造底层的信息化角度进行微观的工艺推理机制研究;(4)需要系统化的工艺规划决策逻辑方法。本文针对这些问题,展开如下研究工作。基于对工艺知识的分析,研究了工艺规划整体方案策略。作为工艺规划智能化的灵魂,工艺推理与决策逻辑是工艺规划整体方案策略的核心;基于此给出工艺知识的客户化策略,为工艺推理与决策逻辑的打下理论与知识基础;在此基础上提出基于多智能体的工艺决策逻辑模型,并给出单个智能体的结构模型,针对每个智能体所包括的若干个原子级任务,建立原子任务之间的三种关系模型,为工艺规划智能化的决策逻辑过程微观化处理打下基础。提出了面向工艺规划的制造资源进行聚类分析方法。首先针对工艺规划的制造资源组织与分类问题,提出聚类分析策略,研究分类、度量指标确定以及聚类分析的方法,并且给出聚类度量指标的确定准则。采用相似度的平均值来确定聚类粒度参数,使得聚类结果更加合理;在分析聚类结果的基础上,通过将聚类分析法与平均值法相结合,提出了聚类样本归属唯一性的确定方法,从而保证聚类结果的合理有效性,由此提高聚类结果在工艺规划中的实用性与可行性。提出了一种基于数理逻辑的制造资源元建模方法。基于工艺知识的客户化策略,从数学的角度对工艺知识表示方法进行研究,提出一种基于数理逻辑的制造资源元建模方法;基于将工艺知识封装在设备工艺元中的基本思想,建立设备工艺元的基础结构模型与信息模型;提出设备工艺元中逻辑域的定义方法,据此以二阶逻辑与映射理论为基础,建立逻辑域之间映射关系的数学模型。通过将制造资源与工艺知识相融合,进而形成客户化工艺知识,为工艺推理与决策逻辑提供知识基础与支持;并兼顾考虑制造资源的动态信息,从而提高工艺计划的可行性。提出了基于逆向链推理的决策逻辑方法。该方法以制造特征作为逆向链决策逻辑的导向目标与约束条件,对其进行分析与研究,提出制造特征分析建模策略,并建立制造特征模型;给出决策逻辑流程,并在分析选择性决策逻辑的基础上提出系统决策逻辑模型;提出原子推理引擎系统,并分析其推理机制,它是逆向链决策逻辑方法的微观化与延伸。最后结合事例,对决策逻辑方法进行了分析与验证。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 图目录
• 表目录
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题背景
• 1.2.1 制造业背景
• 1.2.2 工艺规划
• 1.2.3 CAPP系统研究现状及其分析
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 工艺规划中制造资源研究
• 1.3.2 工艺选择性系统研究
• 1.3.3 工艺推理方法研究
• 1.3.3.1 经验式模糊推理
• 1.3.3.2 派生式推理
• 1.3.3.3 创成式推理
• 1.3.4 决策逻辑方法研究
• 1.3.4.1 基于相似性的方法
• 1.3.4.2 决策表与决策树
• 1.3.4.3 基于AI的决策逻辑方法
• 1.4 本文的选题意义及主要内容
• 1.4.1 课题来源
• 1.4.2 选题意义
• 1.4.3 论文的主要研究内容
• 1.4.4 论文的体系结构
• 2 基于知识的工艺决策逻辑模型研究
• 2.1 基于工艺知识客户化的整体方案策略
• 2.1.1 工艺知识简介与分析
• 2.1.2 工艺知识的客户化策略
• 2.1.3 基于知识客户化的工艺规划整体方案策略
• 2.2 基于多智能体的工艺决策逻辑模型
• 2.2.1 智能体技术简要介绍
• 2.2.2 工艺规划的多智能体系统框架结构
• 2.2.3 智能体之间的协作原理
• 2.3 智能体的知识化模型
• 2.3.1 单个智能体的结构模型
• 2.3.2 任务域的数学模型
• 2.3.3 原子级任务之间的关系模型
• 2.4 构建知识表示本体
• 2.4.1 知识表示与分析
• 2.4.2 智能体的知识表示本体建模方法
• 2.4.2.1 基本术语定义
• 2.4.2.2 知识表示本体建模方法
• 2.5 本章小结
• 3 面向工艺规划的制造资源聚类方法研究
• 3.1 聚类分析方法及研究现状
• 3.2 面向工艺规划的制造资源聚类研究
• 3.2.1 制造资源聚类的基本术语定义
• 3.2.2 制造资源的聚类分析策略
• 3.2.3 聚类算法过程描述
• 3.2.4 聚类粒度参数确定
• 3.3 归属唯一性的确定方法
• 3.4 算例验证与分析
• 3.4.1 聚类样本空间
• 3.4.2 聚类算法过程
• 3.4.3 聚类粒度参数确定
• 3.4.4 聚类样本的归属唯一性确定
• 3.4.5 聚类结果分析
• 3.5 本章小结
• 4 基于数理逻辑的制造资源元建模方法研究
• 4.1 数理逻辑
• 4.1.1 句法与语义
• 4.1.2 逻辑建模方法
• 4.1.3 一阶逻辑
• 4.1.4 二阶逻辑
• 4.2 基于数理逻辑的元建模方法
• 4.2.1 制造资源的元建模方法研究
• 4.2.1.1 设备工艺元的基础结构模型
• 4.2.1.2 设备工艺元的信息模型
• 4.2.1.3 设备工艺元的逻辑域
• 4.2.2 创建工艺知识的关系模型
• 4.2.2.1 映射模型的理论基础
• 4.2.2.2 映射关系的数学模型
• 4.3 设备工艺元的创建与分析
• 4.3.1 设备工艺元信息的一阶逻辑表示
• 4.3.2 创建逻辑域
• 4.3.3 二阶逻辑创建映射关系
• 4.3.4 创建函数的逻辑关系
• 4.4 本章小结
• 5 基于逆向链推理的决策逻辑方法研究
• 5.1 数理逻辑中的逻辑推理
• 5.1.1 逻辑推理基本概念
• 5.1.2 逻辑推理机制
• 5.2 制造特征分析建模
• 5.2.1 制造特征分析建模策略
• 5.2.2 制造特征模型
• 5.3 决策逻辑流程
• 5.3.1 决策逻辑流程
• 5.3.2 选择性决策逻辑
• 5.3.2.1 选择性决策的次级原则
• 5.3.2.2 选择性决策的系统决策逻辑模型
• 5.3.3 排序性决策逻辑
• 5.4 基于逆向链推理的决策逻辑方法
• 5.4.1 逆向决策逻辑策略
• 5.4.2 基于逆向推理链的决策逻辑方法
• 5.4.2.1 决策逻辑目标─制造特征
• 5.4.2.2 推理关系
• 5.4.2.3 阶段性目标分解与例化
• 5.4.3 逻辑程序
• 5.5 原子推理引擎模型
• 5.5.1 原子推理引擎系统
• 5.5.2 推理机制
• 5.6 本章小结
• 6 决策逻辑方法分析及验证
• 6.1 引言
• 6.2 逆向链决策逻辑的目标锁定
• 6.2.1 决策逻辑目标
• 6.2.2 选择性决策逻辑目标
• 6.3 逆向链决策逻辑分析
• 6.3.1 逆向链决策逻辑目标
• 6.3.2 第二阶段性目标的决策逻辑分析
• 6.3.2.1 阶段性目标的决策逻辑分析
• 6.3.2.2 逆向链决策逻辑的推理机制分析
• 6.3.3 与事例中决策逻辑相关的制造资源元建模分析
• 6.3.3.1 创建设备工艺元
• 6.3.3.2 创建逻辑域的映射关系
• 6.3.3.3 映射关系的推理机制分析
• 6.3.3.4 函数关系的推理机制分析
• 6.3.4 第三阶段性目标的决策逻辑分析
• 6.4 原子推理引擎模型方法分析
• 6.4.1 原子推理引擎模型分析
• 6.4.2 原子级任务之间的关系分析
• 6.5 本章小结
• 7 总结与展望
• 7.1 研究总结
• 7.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表论文和参加科研情况