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分枝定界算法在注塑工藝規(guī)劃系統(tǒng)中的應(yīng)用 （倫敦施普林格出版有限公司） （新加坡國立大學(xué)部機(jī)械工程學(xué)院P. Y. Gan, K. S. Lee and Y. F. Zhang） 本文介紹了人工智能在注塑模架工藝規(guī)中的使用。計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃系統(tǒng)的IMOLD制定中，將提取和識(shí)別認(rèn)為是在連同其優(yōu)先約束和現(xiàn)有的機(jī)器前為模具底板進(jìn)程產(chǎn)生的切削加工.。這種行動(dòng)計(jì)劃所需的操作，該工藝方案用分支定界算法進(jìn)行了優(yōu)化，而切削加工時(shí)間已經(jīng)被提議作為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)。以智能工業(yè)為例，該算法與具有遺傳算法的工藝規(guī)劃系統(tǒng)相比較，該算法能夠搜索一個(gè)可行的優(yōu)化方案。這一發(fā)展的結(jié)果將使用戶能夠輕松地優(yōu)化工藝計(jì)劃對(duì)任何給定模具 基地選擇，以適應(yīng)在生產(chǎn)車間的動(dòng)態(tài)變化。 關(guān)鍵詞：分支定界算法;計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃（CAPP系統(tǒng)）;優(yōu)化;注塑模具基地 1.簡介 計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃（CAPP）。近幾年來已備受關(guān)注，一直以來它與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）和計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）系統(tǒng)被認(rèn)定為是實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化的工廠的橋梁。盡管CAPP系統(tǒng)已經(jīng)為不同行業(yè)所需要，但這項(xiàng)技術(shù)仍存在許多不足。這項(xiàng)工作的重點(diǎn)是發(fā)展基礎(chǔ)模具制造的CAPP系統(tǒng)。目前，最基礎(chǔ)的模具生產(chǎn)工藝規(guī)劃是手動(dòng)完成的。該過程在很大程度上取決于這一進(jìn)程的計(jì)劃人員引進(jìn)的CAPP系統(tǒng)，它應(yīng)確保更全面的考慮國稅發(fā)制造參數(shù)的工藝計(jì)劃。 CAPP系統(tǒng)中仍需考慮行因素業(yè)，原因如下： 1、 模具基地公司在收到定制模具制造基地的要求時(shí)，這種功能被要求添加到模具基地的情況愈來愈多。因此，需要額外的操作來創(chuàng)建這些新功能，通常，標(biāo)準(zhǔn)模架有一個(gè)預(yù)定的工藝規(guī)劃，用來優(yōu)化加工所需的金額。隨著新業(yè)務(wù)的增加，這種手工工藝規(guī)劃優(yōu)化工藝的方案，是無法跟上變化的步伐的。 CAPP系統(tǒng)能夠重新優(yōu)化工藝方案，以確保不斷提供最優(yōu)方案。 2、 車間整體條件，應(yīng)考慮到工藝過程規(guī)劃。手工工藝規(guī)劃是無法考慮各車間的變化提高其應(yīng)用效率的。只有嚴(yán)格的讓CAPP系統(tǒng)來進(jìn)行優(yōu)化考慮。??這項(xiàng)工作的目標(biāo)是建立一個(gè)基地規(guī)劃模具CAPP系統(tǒng)。 IMOLD?（智能模具設(shè)計(jì)）是一個(gè)以知識(shí)為基礎(chǔ)的應(yīng)用軟件。在機(jī)械工程學(xué)系發(fā)達(dá)的新加坡國立大學(xué)，用此以方便注塑模具設(shè)計(jì)，分支定界的技術(shù)是選擇的搜索算法，在模具基地計(jì)劃建立過程中使用IMOLD優(yōu)先約束工具，機(jī)器，模型數(shù)據(jù)庫中讀取部分文件連同機(jī)器可用性實(shí)時(shí)投入在生產(chǎn)過程規(guī)劃。經(jīng)營者需要輸入自定義功能來產(chǎn)生工藝方案，然后使用某種形式的人工智能。 本文介紹了一種靈活的CAPP系統(tǒng)，他能在協(xié)助操作過程中更全面的規(guī)劃考慮規(guī)劃旨在系統(tǒng)的運(yùn)作。在一個(gè)簡短的調(diào)查中，文獻(xiàn)能提供人工智能一些規(guī)劃并在相關(guān)工作過程中使用這一領(lǐng)域。問題制定和分支定界算法的實(shí)現(xiàn)都包含在下面的章節(jié)。最后，個(gè)案研究表明，該系統(tǒng)具有易用性和非常大的潛力。分支定界之間的CAPP和遺傳算法的CAPP比較顯示在第二個(gè)案例研究。 2.背景 工藝規(guī)劃是一個(gè)為所有需要建立從產(chǎn)品的原料[1]到最終編制一套步驟的詳細(xì)說明。一個(gè)進(jìn)程的計(jì)劃質(zhì)量在很大程度上取決于這一進(jìn)程的計(jì)劃人員的技能。作為可利用的工具，機(jī)器，需要建立一個(gè)廣泛的知識(shí)體系 [2]。因此，一個(gè)CAPP系統(tǒng)看作是在工藝規(guī)劃協(xié)助的重要工具。優(yōu)化的CAPP系統(tǒng)應(yīng)是所有可能的方法制造的一部分。然而，許多報(bào)道CAPP系統(tǒng)無法產(chǎn)生整體優(yōu)化工藝方案[3]。因此，出現(xiàn)了越來越多地使用人工智能為全球解決方案搜索[4,5]。所報(bào)告的許多方法只涉及功能排序，而不包括整個(gè)行動(dòng)的細(xì)節(jié)要求[6,7]。詳細(xì)的操作分配應(yīng)用于執(zhí)行操作車間資源的需要。 績效指標(biāo)是對(duì)目標(biāo)函數(shù)的最大化或最小化問題的所有優(yōu)化。對(duì)于過程的規(guī)劃，不標(biāo)是盡量減少或時(shí)間，成本，有時(shí)兩者。有多種工作完成使用成本 作為衡量性能的標(biāo)準(zhǔn)[8]，但可用于考慮和計(jì)算成本[9,10]車型范圍。據(jù)了解，為了盡量減少中的在一個(gè)車間內(nèi)的作業(yè)時(shí)間提高工作進(jìn)度，用最少的整體加工工藝方案時(shí)，應(yīng)使用[11]。因此，我們使用時(shí)間，因?yàn)樗且粋€(gè)較明確的依據(jù)，他是量化的過程中產(chǎn)生的計(jì)劃質(zhì)量。這個(gè)選擇進(jìn)一步說明，模架的交貨時(shí)間對(duì)模具制造產(chǎn)業(yè)的非常重要。當(dāng)一個(gè)詳盡的計(jì)劃解決方案的一個(gè)過程順序查找導(dǎo)致不可接受的計(jì)算時(shí)間時(shí)，大量的操作是必需的。這項(xiàng)工作采用分支定界算法來搜索最優(yōu)或接近最優(yōu)的工藝方案智能。分支定界算法是一種搜索空間的隱枚舉著名的搜索算法[12]。它作為一個(gè)人工智能方法的使用已被廣泛報(bào)道，用于解決工藝規(guī)劃等領(lǐng)域問題[13]。 已經(jīng)有報(bào)道說一些工作開始使用分支定界法,[14-16工藝設(shè)計(jì))，然而自然界中作品的計(jì)劃不同于過程計(jì)劃所需的模具制造產(chǎn)業(yè)。這項(xiàng)工作采用分支定界法,處理計(jì)劃考慮的所有操作工具，所有可用的訪問方向，以機(jī)器和工具為每個(gè)模具底座。據(jù)我們所知,這一水平的考慮未見有人論及其他相關(guān)研究。 3。問題制定 一個(gè)工藝設(shè)計(jì)操作的次數(shù)的約束關(guān)系,機(jī)器設(shè)備、加工方向,和工具的優(yōu)先是一個(gè)問題。解決方案的優(yōu)化是一種序列，是與其關(guān)聯(lián)的操作機(jī)器的生產(chǎn)工藝方案,以最少的生產(chǎn)時(shí)間來完成設(shè)計(jì)。 3.1工藝規(guī)程模型 在所需的信息提取的基礎(chǔ)上, 用數(shù)據(jù)庫的操作、機(jī)器設(shè)備、加工方向、工具和優(yōu)先約束等工藝設(shè)計(jì)提高機(jī)器的可用性來優(yōu)化模型，用以模具基地使用。該模型的原理表示圖1顯示的是,以下假設(shè)如下: 1.只有一臺(tái)機(jī)器，一個(gè)操作。 2.所有機(jī)器都可以訪問這個(gè)作用只有一個(gè)特定的臉。如果加工是給予另一張鬼臉,那么必須取下來設(shè)置的時(shí)候還將發(fā)生代替部分面臨著不同的方向。 3。起重機(jī)或機(jī)器人隨時(shí)可用。不需要等待時(shí)間許可，將時(shí)間浪費(fèi)在等機(jī)械或勞動(dòng)將部分。 提供度身訂造的學(xué)科特點(diǎn)決定次過程中應(yīng)輸入規(guī)劃師的必需數(shù)據(jù)操作，因?yàn)橐粋€(gè)單一的功能可以由許多可能的方法,這會(huì)讓過程計(jì)劃更多的控制系統(tǒng)。指定的操作和最后生成的進(jìn)程計(jì)劃要滿足下列條件: 1。將模具的基礎(chǔ)板作業(yè)的認(rèn)可指派給他們。指定的操作應(yīng)該產(chǎn)生預(yù)期的形狀、尺寸、容忍、及完成這個(gè)功能。 2。操作序列得到進(jìn)度計(jì)劃的優(yōu)先級(jí)關(guān)系不應(yīng)違反有關(guān)業(yè)務(wù)。 3。操作才能必須在它能加工那個(gè)特別的特征內(nèi)。 計(jì)劃應(yīng)包括得到的數(shù)量，進(jìn)行作業(yè)的層序過程，這些業(yè)務(wù),機(jī)器、加工的發(fā)展方向和相應(yīng)工具的使用。這些細(xì)節(jié)是必要的時(shí)間，它可以保存某個(gè)特定的機(jī)器使用，對(duì)作業(yè)進(jìn)行相同的設(shè)置。例如,一個(gè)盲孔必須打在x軸方向而通過漏洞可以鉆來自x或x的方向。。它可以被考慮的操作,目的就進(jìn)程計(jì)劃應(yīng)該執(zhí)行這兩種操作在同一臺(tái)機(jī)器上來自x指導(dǎo)。 3.2目標(biāo)函數(shù) 我們使用類似疾病學(xué)組的計(jì)算框架作為量化的目標(biāo)函數(shù)[17] 。這是一個(gè)全面的加工時(shí)間(OMT),目標(biāo)函數(shù)是通過計(jì)算每個(gè)連續(xù)序列的過程的計(jì)劃和序列的最低OMT來確定的視最終的過程。有三個(gè)方面,促進(jìn)了OMT的計(jì)算,他們分別是用機(jī)器設(shè)置次,加工方向設(shè)置次和加工次。 3.2.1機(jī)器安裝時(shí)間 機(jī)器安裝時(shí)間(MST)被認(rèn)為兩種操作機(jī)器之間的任何變動(dòng)時(shí)間。它的定義是在某一特定方向上時(shí)間機(jī)器和賽車的各種換模時(shí)間機(jī)器之間移動(dòng)所需要的時(shí)間。它被定義為總氮的業(yè)務(wù)活動(dòng) 我是指工藝操作機(jī)器選擇我,MSTIi指機(jī)器安裝時(shí)間指數(shù)運(yùn)行機(jī)用我,而且操作的次數(shù)是挑選了整個(gè)系列的操作模具的特點(diǎn)。 3.2.2加工方向安裝時(shí)間 準(zhǔn)備(MDST)加工方向是在同一臺(tái)機(jī)器上改變各種模具所需要的時(shí)間的方向。計(jì)算MDST只有改變加工的方向發(fā)展,但沒有變化機(jī)器之間的兩種操作。它的定義是： MDi加工方向是選擇過程的操作方向，MDSTIi加工方向安裝時(shí)間指標(biāo)操作器。有關(guān)MDSTIi和MSTIi差異的移動(dòng)部分在機(jī)器的新和舊之間。因?yàn)槭羌俣ɑ驒C(jī)器人的起重機(jī)所以沒有等待的時(shí)間,我們采取MDSTIi和MSTIi一樣。 4．結(jié)論 本文說明了基礎(chǔ)的CAPP系統(tǒng)的分枝定界，它為操作序列、機(jī)器設(shè)備、加工方法,和工具提供詳細(xì)的過程計(jì)劃。它可以定制容易占模具的更換時(shí)間,且能適應(yīng)不同的環(huán)境。該系統(tǒng)提供的綜合商店地板考慮其優(yōu)化的整體加工時(shí)間。 案例研究計(jì)劃取得了良好的過程,能調(diào)節(jié)操作序列,以適應(yīng)任何車間的變化。計(jì)算實(shí)際模具解決方案需要的時(shí)間達(dá)到發(fā)現(xiàn)合理的工藝設(shè)計(jì)。比較與基因演算法結(jié)合系統(tǒng)證明,分支定界系統(tǒng)是無法與基因演算法結(jié)合的，對(duì)大多數(shù)問題,取得了較好的解決方案。 這個(gè)模塊提供了一種假定有固定車間的適合動(dòng)態(tài)變化的環(huán)境。CAPP系統(tǒng)的發(fā)展將使不同產(chǎn)生之間計(jì)劃定量有助于評(píng)估過程的生產(chǎn)工藝優(yōu)化，在未來,其他性能措施, 對(duì)于較復(fù)雜的部分的探索諸如成本還將使用這個(gè)模塊。 參考 1. 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