基于實例－排序推理算法的FMS專家優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)

李彥儒，胡曉兵，陳應(yīng)飛，劉志明，彭正超

基于實例－排序推理算法的FMS專家優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)

李彥儒，胡曉兵，陳應(yīng)飛，劉志明，彭正超

（四川大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，四川 成都 610065）

以某機(jī)床廠某柔性生產(chǎn)線項目為對象，研究了目前企業(yè)柔性生產(chǎn)線工藝資源、加工管理現(xiàn)狀和車間設(shè)備布局方法，分析了目前企業(yè)在FMS80系統(tǒng)柔性單元設(shè)計和車間內(nèi)產(chǎn)線布局的相關(guān)特點。在相關(guān)研究工作的基礎(chǔ)上，對FMS快速化設(shè)計過程中的涉及到的工藝性能、設(shè)計屬性等數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析，完成了FMS虛擬仿真設(shè)計系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計和軟件設(shè)計，確定了該系統(tǒng)開發(fā)的總體環(huán)境，對整個FMS快速設(shè)計流程進(jìn)行了歸納整理分析，建立了FMS快速設(shè)計的專家系統(tǒng)知識庫結(jié)構(gòu)和相關(guān)推理規(guī)則，為工藝設(shè)計人員和生產(chǎn)現(xiàn)場的技術(shù)人員提供設(shè)計實例的經(jīng)驗參考，以提高設(shè)計人員的工作效率，減小資源浪費，降低企業(yè)FMS設(shè)計運行成本。

柔性制造系統(tǒng)；車間布局；工藝數(shù)據(jù)庫；Visual Studio；專家系統(tǒng)技術(shù)

柔性制造系統(tǒng)（FMS，F(xiàn)lexible Manufacturing System）是典型機(jī)電液組成的復(fù)雜大系統(tǒng)，其設(shè)計過程包含了FMS功能單元資源管理、車間布局與工藝流程優(yōu)化智能算法研究、工藝資源仿真與數(shù)字化設(shè)計等多學(xué)科、多領(lǐng)域的專業(yè)知識應(yīng)用[1]。傳統(tǒng)的柔性生產(chǎn)線設(shè)計過程在柔性制造單元設(shè)備資源管理、車間結(jié)構(gòu)布局與工藝流程計劃優(yōu)化、三維模型建立等方面還是通過人工設(shè)計、驗證、繪圖等方式進(jìn)行，導(dǎo)致柔性生產(chǎn)線設(shè)計數(shù)字化、信息化程度較低，難以適應(yīng)新的智能制造大背景下制造企業(yè)需要柔性快速、可重構(gòu)、智能化的FMS設(shè)計技術(shù)要求，造成設(shè)計周期長、設(shè)計任務(wù)繁瑣，加工計劃及排布難以對生產(chǎn)任務(wù)的快速變化做出高效響應(yīng)。

工藝數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以對生產(chǎn)或設(shè)計過程中產(chǎn)生的大量工藝參數(shù)、設(shè)計方法、經(jīng)驗知識和加工設(shè)計實例等進(jìn)行數(shù)字化管理，為工藝設(shè)計和智能決策提供有用的參考，可以有效地縮短產(chǎn)品、項目設(shè)計周期，實現(xiàn)功能集成，減少資源浪費。國內(nèi)外對相關(guān)工藝設(shè)計系統(tǒng)的研究由來已久，目前比較成熟的工藝設(shè)計系統(tǒng)研究主要集中在切削、焊接、裝配等常見機(jī)械制造工藝系統(tǒng)的研發(fā)上。王巧玲等[2]為提高焊接生產(chǎn)過程的數(shù)字化水平，研發(fā)了集焊接數(shù)據(jù)庫平臺、工藝設(shè)計專家系統(tǒng)平臺和焊接信息管理平臺為一體的焊接數(shù)據(jù)庫及專家系統(tǒng)。郭胤等[3]以當(dāng)前主流的虛擬現(xiàn)實技術(shù)為平臺系統(tǒng)開發(fā)背景，針對虛擬制造平臺進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)，論述了虛擬制造平臺設(shè)計的原理與方案，完成了一種緊湊式CAVE虛擬制造平臺的軟硬件布局。劉陽等[4]選用Visual Studio.NET為集成應(yīng)用開發(fā)環(huán)境，使用SQL Server作為后臺數(shù)據(jù)庫，同時采用C#編程語言，利用ADO.NET數(shù)據(jù)庫連接技術(shù)，設(shè)計了智能醫(yī)藥倉儲管理系統(tǒng)，有效解決了傳統(tǒng)藥品管理工作模式中所存在的工作強(qiáng)度大、差錯率高等諸多問題。吳月等[5]針對推土機(jī)裝配制造過程復(fù)雜多變、工藝參數(shù)優(yōu)化和決策困難等問題，研究設(shè)計了推土機(jī)智能裝配的工藝軟件與專家系統(tǒng)，通過構(gòu)建起專業(yè)化的工藝優(yōu)化與管理平臺，實現(xiàn)了總裝線上多機(jī)型柔性化裝配管理。

FMS工藝管理及優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)的研究與這些工藝設(shè)計管理系統(tǒng)有著很大的類似性，本文將對此做詳盡論述和設(shè)計。

本文從數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計技術(shù)入手，通過對某企業(yè)FMS生產(chǎn)線的工藝設(shè)計特點和設(shè)計過程中所涉及的工藝參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步研究，以某新型FMS生產(chǎn)線為設(shè)計實例，運用數(shù)據(jù)庫技術(shù)、仿真優(yōu)化技術(shù)和專家系統(tǒng)技術(shù)等計算機(jī)技術(shù)，結(jié)合優(yōu)化算法開發(fā)了針對柔性制造系統(tǒng)的FMS優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)。詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的總體框架、工作流程、功能模塊及設(shè)計過程，并采用ASP.NET技術(shù)，以Visual Studio和SQL Server作為開發(fā)工具，Plant Simulation作為仿真平臺完成了系統(tǒng)的開發(fā)。

1 FMS快速設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計

1.1 C#.NET與系統(tǒng)總體架構(gòu)

該系統(tǒng)基于C/S開發(fā)模式，利用C#.NET環(huán)境進(jìn)行開發(fā)，采用了多層架構(gòu)技術(shù)，系統(tǒng)總體框架共由數(shù)據(jù)存儲層、數(shù)據(jù)操作層、數(shù)據(jù)管理層、數(shù)據(jù)智能處理層、網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)層、用戶使用層組成，如圖1所示。本文主要針對數(shù)據(jù)存儲層、數(shù)據(jù)管理層和數(shù)據(jù)智能處理層三個主要支撐架構(gòu)進(jìn)行說明。

（1）數(shù)據(jù)存儲層

數(shù)據(jù)存儲層存儲著整個柔性制造單元工藝資源數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)主要由FMS基礎(chǔ)單元數(shù)據(jù)庫、FMS現(xiàn)場工藝資源數(shù)據(jù)庫和FMS優(yōu)化設(shè)計實例庫組成。

（2）數(shù)據(jù)庫管理層

數(shù)據(jù)庫管理層是系統(tǒng)的核心組成，其由FMS設(shè)計數(shù)據(jù)安全管理、FMS功能單元基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、FMS設(shè)計分析數(shù)據(jù)管理和FMS設(shè)計實例數(shù)據(jù)管理等組成，使設(shè)計人員快捷高效的進(jìn)行FMS設(shè)計管理。

（3）系統(tǒng)智能層

系統(tǒng)智能層是系統(tǒng)的重要組成部分，主要包括智能優(yōu)化算法、專家系統(tǒng)技術(shù)以及虛擬仿真和參數(shù)化設(shè)計等數(shù)字智能方法。系統(tǒng)智能層通過對FMS生產(chǎn)線設(shè)計需求分析，使用合理的智能算法最終為設(shè)計人員提供最優(yōu)的總體方案設(shè)計、布局優(yōu)化設(shè)計、工藝優(yōu)化設(shè)計以及生產(chǎn)計劃調(diào)度方案。

1.2 FMS虛擬仿真系統(tǒng)的功能設(shè)計

1.2.1 工藝資源管理模塊

如圖2所示，工藝資源管理功能主要滿足FMS中各功能單元的加工性能、幾何參數(shù)等數(shù)據(jù)管理，如臥式加工中心主要規(guī)格參數(shù)、FMS自動物流線傳輸小車主要規(guī)格參數(shù)、主要外購配套件清單數(shù)據(jù)等；設(shè)計實例管理滿足的是柔性制造單元布局模型庫的設(shè)計需求，存儲的是經(jīng)過該系統(tǒng)快速優(yōu)化設(shè)計的已有項目實例。在實際使用系統(tǒng)進(jìn)行項目設(shè)計過程中，系統(tǒng)會通過專家系統(tǒng)智能查詢推薦給設(shè)計人員已有的FMS設(shè)計實例或者優(yōu)化方案。

1.2.2 仿真文件信息輸出及模型驅(qū)動模塊

經(jīng)過FMS工藝資源管理模塊的處理，由內(nèi)置的智能優(yōu)化算法、專家系統(tǒng)和仿真優(yōu)化分析，系統(tǒng)可輸出相關(guān)仿真分析數(shù)據(jù)文件供設(shè)計人員參考，例如布局優(yōu)化仿真、加工工藝排程優(yōu)化仿真、FMS其他主要加工仿真文件。

圖1 柔性制造單元工藝資源數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)框架圖

圖2 工藝資源管理功能分析

1.2.3 用戶界面模塊

該模塊建立了良好的人機(jī)交互界面，其主要功能為：將FMS設(shè)計任務(wù)需求書需求數(shù)據(jù)輸入到C#語言編程的界面程序，在C#環(huán)境下調(diào)用柔性制造單元工藝資源數(shù)據(jù)庫中各工藝參數(shù)

進(jìn)行智能數(shù)字化設(shè)計，由界面顯示所設(shè)計的FMS優(yōu)化工藝布局模型，以及進(jìn)行各種輸出文件閱覽和下載。

2 FMS快速設(shè)計專家系統(tǒng)技術(shù)研究

專家系統(tǒng)技術(shù)可以模擬工藝設(shè)計人員的思維，在數(shù)據(jù)庫中已有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行推理，對不同的FMS整體設(shè)計方案進(jìn)行綜合評價，完成復(fù)雜的設(shè)計配置決策，得到與當(dāng)前車間情況最符合的相關(guān)工藝設(shè)計數(shù)據(jù)和方案。專家系統(tǒng)技術(shù)對FMS工藝資源管理與虛擬仿真設(shè)計系統(tǒng)的智能性至關(guān)重要。FMS虛擬仿真設(shè)計的專家系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 專家系統(tǒng)技術(shù)流程圖

2.1 實例庫的建立

實例庫是柔性制造系統(tǒng)加工設(shè)計知識的重要組成部分，是專家系統(tǒng)進(jìn)行知識推理的基礎(chǔ)，其主要是對設(shè)計過程中的優(yōu)化設(shè)計實例進(jìn)行記錄，將之變成計算機(jī)能識別和利用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。加工實例應(yīng)盡量多地包含柔性制造系統(tǒng)的工藝設(shè)計信息，確保設(shè)計方案和FMS參數(shù)規(guī)格數(shù)據(jù)得到準(zhǔn)確全面的描述，且知識結(jié)構(gòu)清晰簡潔，方便檢索和推理。本文采用框架式方法對FMS優(yōu)化設(shè)計加工實例進(jìn)行結(jié)構(gòu)化表示，每條FMS設(shè)計實例由設(shè)計問題描述、設(shè)計問題解決方案和實際設(shè)計應(yīng)用結(jié)果三部分構(gòu)成，如圖4所示。

2.2 推理機(jī)

推理機(jī)是FMS虛擬仿真設(shè)計專家系統(tǒng)技術(shù)的核心部分，系統(tǒng)中的推薦引擎即推理機(jī)負(fù)責(zé)指導(dǎo)FMS虛擬仿真設(shè)計系統(tǒng)優(yōu)化方案確定的業(yè)務(wù)流程，依據(jù)特定的推理機(jī)制搜尋調(diào)取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、專家知識庫和用戶日志數(shù)據(jù)等中的推薦數(shù)據(jù)和設(shè)計規(guī)則，對當(dāng)前FMS總體工藝布局設(shè)計問題進(jìn)行求解。本文在系統(tǒng)中采用的是基于實例－排序的推理。

圖4 FMS項目設(shè)計實例知識組成

2.2.1 基于實例推理

基于實例推理（Case-BasedReasoning，CBR）核心是對新的FMS設(shè)計問題和工藝資源數(shù)據(jù)庫中FMS設(shè)計實例的相似性程度進(jìn)行比對。設(shè)有兩個FMS設(shè)計項目各自為Case1和Case2，則兩個FMS設(shè)計相似度為：

對FMS工藝設(shè)計問題涉及到的屬性知識進(jìn)行全面仔細(xì)的分析，歸納出屬性相似度的計算主要分為數(shù)值型和字符型兩個部分。

（1）數(shù)值型

FMS數(shù)字化設(shè)計中的一些屬性比如生產(chǎn)設(shè)備行數(shù)及各自臺數(shù)、各區(qū)域尺寸大小、設(shè)備布局間距、對應(yīng)加工時長等，都有具體的數(shù)值表示，則對應(yīng)的屬性相似度計算方式為：

式中：1、2分別為FMS規(guī)劃設(shè)計實例case1和case2特征屬性的取值；max()和min()為FMS工藝資源數(shù)據(jù)庫中該特征屬性的最大值和最小值。

（2）字符型

加工設(shè)備型號、加工零件信息、工藝流程安排等屬性特征一般都由特定的字符串指代，和數(shù)值型屬性不同，歸納整理為字符型特征。這種形式的屬性相似度直接通過相同與否進(jìn)行求解判定，計算方式為：

2.2.2 基于RankSVM的推薦算法

當(dāng)基于實例推理不能有效推薦出合適的FMS優(yōu)化設(shè)計方案時，專家知識系統(tǒng)會基于內(nèi)容推薦的智能算法原理，根據(jù)FMS設(shè)計屬性特征學(xué)習(xí)，最終為設(shè)計人員生成初始推薦列表并提供優(yōu)化方案選擇結(jié)果，如圖5所示。

支持向量機(jī)SVM（Support Vector Machine）為一類對于數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)、預(yù)測、分類的算法，指定樣本數(shù)據(jù)訓(xùn)練集為：

SVM模型即需要在此空間中找到一個劃分超平面。可劃分樣本的超平面理論上有很多個，若要讓此超平面擁有超好的魯棒性，對沒出現(xiàn)過的FMS設(shè)計方案實例有較優(yōu)的泛化性，則需要找到一個“容忍性”最優(yōu)的超平面，超平面表述為：

樣本集中隨意一點距超平面（,）的距離為：

若需要超平面(,)可準(zhǔn)確劃分，即存在(x,y)∈，滿足：

根據(jù)式（6）可知，使得該不等式等號存在的樣本點就是“支持向量”（support vector），兩個異類支持向量到超平面距離之和為：

為“間隔”。“容忍”性最好的超平面就為“最大間隔”（maximum margin）劃分的超平面(,)，故線性支持向量機(jī)的基本模型為：

排序?qū)W習(xí)（Learning to Rank）即將待排序的方案生成相應(yīng)的屬性特征矩陣，將一部分?jǐn)?shù)據(jù)作為訓(xùn)練集，另一部分作為測試集，利用訓(xùn)練集訓(xùn)練相應(yīng)的模型，利用最小化損失函數(shù)的原理來訓(xùn)練模型，然后使用測試集進(jìn)行預(yù)測。根據(jù)損失函數(shù)不同，排序?qū)W習(xí)算法分為三類：Pointwise、Pairwise、Listwise。

RankSVM是排序?qū)W習(xí)中Pointwise方法的一種，使得排序問題轉(zhuǎn)換為分類問題。用特征向量＝(,,...,)指代其中某一待排序FMS設(shè)計方案，則可能有函數(shù)()，通過對()結(jié)果大小比較進(jìn)行排列。

起始假定()是線性函數(shù)，有：()＝(,)

通過實現(xiàn)排序到分類的轉(zhuǎn)變，再一次定義全新的訓(xùn)練樣本，如數(shù)據(jù)庫中已存在的FMS實例1、2、3，使1－2、1－3、2－3是正樣本，2－1、3－1、3－2是負(fù)樣本，則有：

如圖6所示，出現(xiàn)新樣本1－3、2－3、2－1、3－1、3－2，憑借SVM對全新集進(jìn)行分類訓(xùn)練。前面理論敘述中已假定()是線性函數(shù)，故可通過線性支持向量機(jī)（Linear SVM）對樣本進(jìn)行訓(xùn)練。

圖6 RankSVM原理圖

FMS專家知識庫本質(zhì)上是對FMS各工藝資源的動態(tài)數(shù)據(jù)管理，管理了經(jīng)由FMS設(shè)計人員布局工藝初始以及優(yōu)化設(shè)計后各設(shè)備所裝載刀具、輔具情況、工件工序排布及切削時間、輔助時間等現(xiàn)場工藝信息；除此以外還通過了內(nèi)置的智能優(yōu)化算法和虛擬仿真分析平臺對FMS現(xiàn)場工藝布局進(jìn)行仿真優(yōu)化分析，產(chǎn)生可布局優(yōu)化分析數(shù)據(jù)（設(shè)備排列順序、設(shè)備布局間隔）、工藝優(yōu)化分析數(shù)據(jù)（工序配置、工藝流程優(yōu)化）等，根據(jù)專家系統(tǒng)推理確立新的FMS工藝布局設(shè)計項目是否滿足優(yōu)化指標(biāo)要求。由于目前無法采集大量方案設(shè)計數(shù)據(jù)進(jìn)行排序訓(xùn)練，故該專家智能算法的應(yīng)用還需做進(jìn)一步的驗證，本文提出此種推薦機(jī)制并將在后續(xù)研究中進(jìn)行智能應(yīng)用。設(shè)計流程如圖7所示。

圖7 基于實例和內(nèi)容排序推理的專家知識系統(tǒng)設(shè)計流程

3 設(shè)計實例

3.1 運行環(huán)境和數(shù)據(jù)庫設(shè)計

該系統(tǒng)選擇在Windows 10操作系統(tǒng)下進(jìn)行開發(fā)，以SQL 2012為數(shù)據(jù)庫開發(fā)平臺、Visual Studio 2015為系統(tǒng)集成開發(fā)環(huán)境、C#為系統(tǒng)主開發(fā)語言以及C/S架構(gòu)為系統(tǒng)開發(fā)架構(gòu)。

通常的概念模型設(shè)計有實體－聯(lián)系法（Entity-Relation，E-R）、面向?qū)ο竽Ｐ头āU(kuò)充實體－聯(lián)系法等，本文采用數(shù)據(jù)庫設(shè)計中常用的E-R模型來描述柔性制造單元仿真設(shè)計系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的概念模型，在E-R模型中實體集（Entity Set）、實體屬性（Entity Attribute）、實體聯(lián)系（Entity Relation）分別用矩形、橢圓和菱形框?qū)?yīng)表示。實體聯(lián)系中三種聯(lián)系形式為：一對一、一對多、多對多。

以本文柔性制造系統(tǒng)工藝資源管理與仿真設(shè)計為例，經(jīng)過上文論述可確定相關(guān)實體集中包含用戶信息、主要功能單元設(shè)備（各型機(jī)床、自動物流運輸工具、上下料單元、立式倉儲單元等）、刀具、輔具、工件現(xiàn)場工藝、工藝布局實例等；實體集中每個實體元素又各自擁有自己的相關(guān)屬性，比如機(jī)床設(shè)備包含機(jī)床設(shè)別名稱、機(jī)床設(shè)備廠內(nèi)編號、機(jī)床的尺寸型式、工作臺規(guī)格參數(shù)、三軸移動行程、主軸功能參數(shù)等；實體間的聯(lián)系實際上便是該系統(tǒng)進(jìn)行FMS工藝資源設(shè)計的過程，在此過程中將有著各自屬性的實體元素通過管理聯(lián)系、匹配聯(lián)系、生成聯(lián)系、使用聯(lián)系等實體的聯(lián)系融入到設(shè)計結(jié)果中，展現(xiàn)方式為輸出存儲的各類型文件形式。因為FMS設(shè)計單元多樣、實體組成復(fù)雜且各屬性也相對繁復(fù)，因此先對各單一實體的實體關(guān)聯(lián)屬性進(jìn)行整理，使得FMS整體設(shè)計過程中E-R模型更加簡明易懂。一些典型的FMS屬性數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖8所示。

圖8 E-R圖

3.2 運行實例

針對企業(yè)某一FMS設(shè)計項目，按照加工任務(wù)和生產(chǎn)車間布局現(xiàn)狀，初步擬定為雙排線性布置方案，單排設(shè)備工位為5個，還配置有兩個存儲單元。現(xiàn)對系統(tǒng)功能做簡要論述。

（1）設(shè)計系統(tǒng)主界面主要由菜單欄和功能

區(qū)等區(qū)域，如圖9所示；菜單欄為FMS設(shè)計系統(tǒng)的功能選擇區(qū)，包括了文件、基本信息管理、模板管理、數(shù)據(jù)庫管理等；虛擬仿真設(shè)計功能區(qū)分為初步布局方案設(shè)計、加工方案配置、物料運輸與物料庫配置、仿真布局確定、模型驅(qū)動、生產(chǎn)節(jié)拍控制以及主要刀具管理等。

（2）加工方案配置如圖10所示，根據(jù)初步布局設(shè)計的參數(shù)信息確定加工設(shè)備列數(shù)，列數(shù)確定為2，每列設(shè)備數(shù)量根據(jù)合同提供的加工任務(wù)指標(biāo)確定為5；然后通過添加加工設(shè)備編號、加工設(shè)備類型、加工設(shè)備型號進(jìn)行初步配置，配置情況在下方對話框中初步顯示，展示了從M1工位到M10工位的機(jī)床基本類型。

圖9 設(shè)計系統(tǒng)主界面

圖10 加工方案配置界面

（3）進(jìn)入設(shè)備布局方案選擇顯示界面，如圖11所示。選擇區(qū)包含了雙排產(chǎn)線布置及一條物流通道，設(shè)計人員可在此區(qū)域里進(jìn)行加工設(shè)備的初始布局設(shè)計和設(shè)備參數(shù)配置；顯示區(qū)則顯示經(jīng)過配置后后各工位的主要參數(shù)信息，其余相關(guān)屬性則轉(zhuǎn)化為符合系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫表達(dá)方式的專家知識系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)而進(jìn)行優(yōu)化方案推薦。

（4）系統(tǒng)進(jìn)入方案確定流程，經(jīng)過基于實例－排序的專家系統(tǒng)推薦，輸出若干種排序結(jié)果較好的方案，顯示在布局優(yōu)化方案推薦界面中，系統(tǒng)智能選擇出其中的最優(yōu)布局方案，該最優(yōu)布局方案是由Plant Simulation軟件仿真優(yōu)化后得到并存儲到系統(tǒng)專家知識庫中；并根據(jù)此方案顯示出優(yōu)化后的布置模板預(yù)覽。最優(yōu)布置方案如圖12所示。

圖11 設(shè)備布局方案選擇顯示界面

圖12 專家系統(tǒng)推薦布局優(yōu)化方案模板

4 結(jié)語

本文在對企業(yè)柔性生產(chǎn)車間仔細(xì)調(diào)研的基礎(chǔ)上，設(shè)計了FMS虛擬仿真設(shè)計系統(tǒng)的總體架構(gòu)并完成了其數(shù)據(jù)庫設(shè)計和軟件開發(fā)，確定了該系統(tǒng)開發(fā)的總體環(huán)境，最后完成了在.NET框架下，采用C#語言和SQL Server數(shù)據(jù)庫的虛擬仿真設(shè)計系統(tǒng)的相關(guān)代碼程序的設(shè)計和編寫；在智能化內(nèi)容的專家系統(tǒng)推薦方面，與系統(tǒng)整體功能集成融合度還不是很高，一部分內(nèi)容還停留在理論模型階段，所以使得系統(tǒng)實例應(yīng)用存在一定的片面性，未來如何提升系統(tǒng)的智能化、數(shù)字化、集成性仍是重要的探究方向。本文雖引入了系統(tǒng)虛擬仿真設(shè)計的概念，但在實際運用過程中，系統(tǒng)應(yīng)用程序與仿真平臺的集成即仿真系統(tǒng)的二次開發(fā)還存在明顯不足，使得系統(tǒng)智能化還存在明顯欠缺，這在系統(tǒng)2.0開發(fā)中還需繼續(xù)深入研究。

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An Expert Optimization Design System for FMS Based on Case-Sort Reasoning Algorithm

LI Yanru，HU Xiaobing，CHEN Yingfei，LIU Zhiming，PENG Zhengchao

( School of Mechanical Engineering, Sichuan University,Chengdu 610065, China)

Based on a flexible production line project of Ningjiang Machine Tool company, this paper studied the process resources, the status quo of processing management and the method of workshop equipment layout and analyzed the characteristics of FMS80 system flexible unit design and the layout of production line in the workshop. Data analysis was conducted regarding process performance and design attributes of FMS rapid design. After database design and software design of virtual simulation FMS design system was completed, the overall environment of the system development was determined and the whole process of FMS rapid design was summarized and analyzed. Knowledge base structure of expert system and related inference rules of rapid design of FMS structure was established. This research provides cases for reference, so as to improve the design efficiency and to reduce the waste of resources and the cost of enterprise in FMS design and operation.

flexible manufacturing system；workshop layout；process database technology；Visual Studio；expert system technology

TH164；TP315

A

10.3969/j.issn.1006-0316.2020.12.005

1006－0316 (2020) 12－0028－09

2020－04－20

國家科技重大專項（2018ZX04032001）

李彥儒（1995－），男，重慶人，碩士研究生，主要研究方向為智能制造、數(shù)字化生產(chǎn)，E-mail：1564647444@qq.com；胡曉兵（1970－），男，湖北黃岡人，博士，教授，主要研究方向為企業(yè)信息化、機(jī)器視覺、數(shù)字化車間。