基于智能的裝配序列規劃關鍵技術研究

湖北工業大學 呂志剛

基于智能的裝配序列規劃關鍵技術研究

湖北工業大學 呂志剛

本文將深入對模型檢驗技術進行研究，不同于現有以時態邏輯為基礎的模型檢驗技術，結合裝配序列規劃特點，考慮使用其他邏輯語言作為模型檢驗語言基礎，對裝配序列規劃問題進行研究，找出一種新的裝配序列規劃方法。力圖能夠更好地反映出工程的實際情況，并能夠更好地知道產品裝配，因此，本研究的展開具有十分重要的現實意義。

模型檢驗技術；裝配序列

現有的裝配序列規劃問題[1]-[3]的研究方法多種多樣，并與多種相關技術領域相結合，每種方法都有其特有的優勢，同時也存在著各自的不足。通過分析不難發現，每一種規劃方法中，都不乏有研究人員從逆向拆卸角度對裝配序列規劃求解進行研究。相對于正向裝配需要考慮零件之間的各種優先約束關系，逆向拆卸將裝配體拆成零件的時候，就意味著已經滿足了這些關系。可見，對于裝配操作可逆的裝配體來說，逆向拆卸法具有獨特的優勢。模型檢驗技術作為有限狀態系統驗證的形式化方法，具有高度的自動化技術[4]和提供反例的特點。模型檢驗集成規劃系統MIPS在智能規劃大賽中的脫穎而出，成功地證明了模型檢驗技術在智能規劃領域中的優勢。

裝配序列規劃在很大程度上決定著產品的裝配費用和產品的生產時間。在目前的產品生產過程中，產品裝配序列由設計者根據經驗在完成產品設計的同時給出。依賴經驗得到的裝配序列很難保證其最優性，甚至難以確保其正確性，對于結構復雜的產品，其難度更是可想而知。然而裝配序列一經確定后很少改變，因此與擁有最優裝配序列的生產過程相比，傳統的生產過程無形中增加了生產成本，造成了不必要的浪費。

模型檢驗是一種相當成熟的、高效的對系統性質進行檢測的方法。近年來，模型檢驗思想在智能規劃中的應用取得了一定的成功。模型檢驗集成規劃系統（ModelChecking Integrated Planning System,MIPS）的開發，成功地將模型檢驗應用于智能規劃領域，不同于圖規劃和基于SAT的規劃方法，它是第一個正式的基于驗證技術的規劃系統。該系統在國際規劃大賽中取得了優異的成績。

優先約束法。優先約束關系是依賴于裝配結構設計而產生的確定的、隱含的、內在的一種幾何約束關系。這種關系的違背將導致最終裝配無法完成。因此，在優先約束關系中，裝配序列規劃問題就轉化成了在裝配順序條件下對幾何可行序列的搜索。

1984年，Bourjaul提出了產品關聯圖模型表達方法。該方法通過對關聯圖進行分析，利用問題回答系統確定出裝配順序。從裝配的可行性出發，產生一系列Yes/No形式的問題，通過對這些問題的回答來判斷零件裝配的優先關系，從而產生可行的裝配序列。其設置的兩類問題形式如下：

（1）當連接Li已經建立后，連接Lj能否建立。

（2）當連接Li沒有建立時，連接Lj能否建立。

其中，Li和Lj是裝配體零件間的裝配鏈接關系。通過分析這些問題的答案可以去除組合中不可行的裝配狀態。但是，用戶需要回答至少2（n2+n）（n為裝配體零件鏈接關系個數）個此類問題，顯而易見問題的個數會隨著零件個數的增加呈指數增長，對于結構較復雜的裝配體，問題的數量限制了其實用性。

DeFazio以及Whitney在之后的研究中對Bourjaul的方法進行了改進，他們將兩類問題設置成如下形式：

（1）哪些連接必須在連接Lj建立之前建立。

（2）哪些連接必須在連接Lj建立之后建立。

這一改進使得問題數量減少到2n個，但是用戶的回答不再是簡單的Yes或No，而是要窮舉出所有的鏈接優先關系，這使得問題的難度增加，當答案出現遺漏或錯誤時，會對結果產生很大的影響，同樣存在著局限性。在這一工作基礎上，Baldwin等人隨后又進行了進一步的改建，他將聯接圖裝配模型作為信息輸入，并使用3條推理化規則來減少用戶所要回答的問題，以及減少答案遺漏和錯誤的可能性。

[l]J.L.Nevins，D.E.Wllitney，Coneurrent Desing of Produetnad Proeesses，MeGrwa-Hill，NewYork，1989.

[2]U.Relnllold，C.Blmue，R.Dillmmxa，ComPuter-Integrated Mnauafcturing Teehnologynad Systems，MareelDer，Newyokr，1985.

[3]Zha F，Lim5Y Enad FokSC，Coneurrentintegr at eddesingnad assembly Plnnaing，ICARCR，96，Singpaoer，1996.

2017-09-10）