計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)

——CAPP系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1第六章CAPP的決策推理和人工智能技術(shù)CAPP工藝決策分為：邏輯決策、計(jì)算決策和創(chuàng)造性決策。邏輯決策：對(duì)于長期生產(chǎn)實(shí)踐中積累的工藝經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行系統(tǒng)的總結(jié)，建立相應(yīng)的決策規(guī)則，根據(jù)邏輯推理進(jìn)行決策，廣泛應(yīng)用于加工方法選擇、機(jī)床選擇和刀具選擇等。最常用的決策邏輯表達(dá)和實(shí)現(xiàn)方法是決策表和決策樹。2第六章CAPP的決策推理和人工智能技術(shù)計(jì)算決策：主要用于能夠建立數(shù)學(xué)模型和已具備較完善的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的情況，如工序尺寸計(jì)算、切削用量選擇及工時(shí)計(jì)算等。創(chuàng)造性決策:對(duì)于一些具有較大模糊性，需要十分靈活的推理策略，如基準(zhǔn)選擇、裝夾方案確定等，在很大程度上依賴于工藝人員的經(jīng)驗(yàn)及創(chuàng)造性思維，往往采用人工智能技術(shù)來實(shí)現(xiàn)決策。3第六章CAPP的決策推理和人工智能技術(shù)6.1決策表和決策樹6.2人工智能技術(shù)6.3人工智能語言與專家系統(tǒng)工具6.4CAPP專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)46.1決策表和決策樹6.1.1決策表概念：一種描述設(shè)計(jì)活動(dòng)中條件與動(dòng)作之間復(fù)雜關(guān)系的表，為分析、決策、表達(dá)決策推理提供依據(jù)。一個(gè)條件動(dòng)作對(duì)，是事務(wù)活動(dòng)的一條邏輯判斷，我們通常稱之為一條規(guī)則。56.1決策表和決策樹下雨TFF天熱TF去網(wǎng)吧×去公園×去野餐×66.1決策表和決策樹決策表的基本結(jié)構(gòu)：四部分組成每一列中條件項(xiàng)包含一組對(duì)條件根所列的所有條件的回答。T表示條件“真”，F(xiàn)表示條件為“假”，而空則表示“無關(guān)”（即此條件不是影響條件）；在動(dòng)作項(xiàng)中，“×”表示執(zhí)行該動(dòng)作，空表示不執(zhí)行。決策表中，每一列表示一條決策規(guī)則。條件根條件項(xiàng)（T、F、空格無關(guān)）動(dòng)作根動(dòng)作項(xiàng)（×執(zhí)行、空格不執(zhí)行）76.1決策表和決策樹分類基本型決策表：條件根部分準(zhǔn)確地給出了條件是什么，而條件項(xiàng)只能是真、假或無關(guān)。擴(kuò)展型決策表：條件項(xiàng)不只是“T”、“F”或無關(guān)，而包含不確切的數(shù)值或結(jié)論。通過改變條件根，可以將擴(kuò)展型決策表轉(zhuǎn)換成基本型決策表。86.1決策表和決策樹96.1決策表和決策樹規(guī)則的獨(dú)立性和一致性簡單規(guī)則：條件項(xiàng)都是“T”或“F”，并且不含無關(guān)的規(guī)則稱為簡單規(guī)則，否則稱為復(fù)雜規(guī)則。一條復(fù)雜規(guī)則可以簡化成兩個(gè)或更多的簡單規(guī)則。106.1決策表和和決策樹樹冗余規(guī)則則：如果有有兩條規(guī)規(guī)則，除除了一個(gè)個(gè)條件項(xiàng)項(xiàng)兩者分分別取了了“T”和“F”之外，其其余的條條件項(xiàng)和和動(dòng)作項(xiàng)項(xiàng)都相同同，這樣樣的兩條條規(guī)則就就是冗余余規(guī)則，，或重疊疊規(guī)則，，對(duì)冗余余規(guī)則，，應(yīng)將其其合并。。116.1決策表和和決策樹樹建立決策策表時(shí)，，必須使使表中的的任意兩兩條規(guī)則則都具有有獨(dú)立性性，使得得惟一的的一組條條件對(duì)應(yīng)應(yīng)惟一的的一組動(dòng)動(dòng)作，即即任何兩兩條規(guī)則則，都不不含有相相同的簡簡單規(guī)則則。死循環(huán)：：如果一一種動(dòng)作作被用來來改變條條件，并并且重復(fù)復(fù)調(diào)用該該表時(shí)，，就可能能產(chǎn)生死死循環(huán)。。當(dāng)一個(gè)個(gè)動(dòng)作的的條件在在這個(gè)動(dòng)動(dòng)作作完完以后沒沒有改變變，則這這個(gè)[條件-動(dòng)作]對(duì)會(huì)反復(fù)復(fù)被調(diào)用用。126.1決策表和和決策樹樹136.1決策表和和決策樹樹決策表設(shè)設(shè)計(jì)：對(duì)對(duì)于復(fù)雜雜的實(shí)際際問題，，可以采采用分級(jí)級(jí)結(jié)構(gòu)，，一級(jí)決決策表可可以調(diào)用用一張或或多張較較低級(jí)的的決策表表，從而而使決策策表以嵌嵌套式結(jié)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)。146.1決策表和和決策樹樹156.1決策表和和決策樹樹決策表技技術(shù)的特特點(diǎn)：自然性：：表格直直觀，易易于理解解，適合合于交流流模塊性（（易修改改性）：：規(guī)則結(jié)結(jié)構(gòu)與內(nèi)內(nèi)容相互互獨(dú)立，，易實(shí)現(xiàn)現(xiàn)規(guī)則的的增加、、刪除和和修改一致性：：易于檢檢測各規(guī)規(guī)則之間間的冗余余和矛盾盾，易于于維護(hù)166.1決策表和和決策樹樹6.1.2決策樹概念：一一種帶有有單個(gè)根根，并從從此根發(fā)發(fā)出多個(gè)個(gè)分支的的圖，用用于決策策時(shí)，每每個(gè)分支支都傳送送一個(gè)數(shù)數(shù)值或表表達(dá)式，，表示一一個(gè)“IF”語句，而而一連串串的分支支則表示示一個(gè)邏邏輯“AND””或“OR”。由根到到終點(diǎn)的的一條路路徑可以以表示一一條類似似決策表表中的規(guī)規(guī)則，動(dòng)動(dòng)作則列列于每個(gè)個(gè)最終分分支的末末端。176.1決策表和和決策樹樹186.1決策表和和決策樹樹組成：一一個(gè)根和和一些節(jié)節(jié)點(diǎn)、分分支組成成。根是樹的的源，且且每個(gè)樹樹智能有有一個(gè)根根；節(jié)點(diǎn)點(diǎn)可以有有若干個(gè)個(gè)，且節(jié)節(jié)點(diǎn)的前前面有分分支。根根和節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的分支支只能有有兩個(gè)邏邏輯值——真或假。。節(jié)點(diǎn)有兩兩類：互互斥的和和非互斥斥的?；セコ獾墓?jié)節(jié)點(diǎn)允許許在其后后繼的分分支中至至多有一一個(gè)為真真，而非非互斥的的節(jié)點(diǎn)則則允許所所有的后后繼分支支同時(shí)為為真。196.1決策表和和決策樹樹206.1決策表和和決策樹樹216.2人人工智智能技術(shù)術(shù)6.2.1人工智能能簡述人工智能能AI（ArtificialIntelligence）是20世紀(jì)50年代在美美國興起起的一門門綜合性性邊緣學(xué)學(xué)科，它它和“能能源技術(shù)術(shù)”、““空間技技術(shù)”一一起被譽(yù)譽(yù)為20世紀(jì)三大大科學(xué)技技術(shù)成就就。研究究領(lǐng)域包包括問題題求解、、定理證證明、語語音識(shí)別別、圖像像處理和和專家系系統(tǒng)等分分支，其其中專家家系統(tǒng)的的研究已已經(jīng)走向向?qū)嵱没?26.2人人工智智能技術(shù)術(shù)6.1.2專家系統(tǒng)統(tǒng)概念：是是一種求求解問題題的智能能軟件，，在某一一專業(yè)領(lǐng)領(lǐng)域內(nèi)，，它把人人類專家家的經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)和知識(shí)識(shí)表示成成計(jì)算機(jī)機(jī)能夠接接受和處處理的符符號(hào)形式式，采用用專家的的推理方方法和控控制策略略，解決決該領(lǐng)域域內(nèi)問題題，并達(dá)達(dá)到專家家級(jí)水平平，也稱稱知識(shí)基基系統(tǒng)（（KnowledgeBasedSystem）。236.2人人工智智能技術(shù)術(shù)專家系統(tǒng)統(tǒng)用于處處理現(xiàn)實(shí)實(shí)世界中中需要專專家來分分析、解解決的問問題；專家系統(tǒng)統(tǒng)通過推推理的方方法來解解決問題題，且得得到的結(jié)結(jié)論與專專家決策策相同。。知識(shí)+推理=專家系統(tǒng)統(tǒng)數(shù)據(jù)+算法=一般軟件件一般的數(shù)數(shù)據(jù)庫系系統(tǒng)只是是簡單的的存儲(chǔ)答答案，用用戶可以以在機(jī)器器中檢索索答案；；而專家家系統(tǒng)中中存儲(chǔ)的的是推理理的能力力和知識(shí)識(shí)。246.2人人工智智能技術(shù)術(shù)專家系統(tǒng)統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)256.2人人工智智能技術(shù)術(shù)專家系統(tǒng)統(tǒng)的特點(diǎn)點(diǎn)啟發(fā)性：：能使用用判別性性知識(shí)及及已確定定理論的的形式化化知識(shí)進(jìn)進(jìn)行推理理；透明性：：能解釋釋其推理理過程并并對(duì)有關(guān)關(guān)知識(shí)的的詢問作作出回答答。靈活性：：能夠把把新知識(shí)識(shí)不斷地地加入到到已有的的知識(shí)庫庫中；能根據(jù)不不精確的的和經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)性的知知識(shí)（數(shù)數(shù)據(jù)）進(jìn)進(jìn)行推理理；知識(shí)庫和和推理機(jī)機(jī)相分離離，只需需擴(kuò)充知知識(shí)庫。。266.2人人工智智能技術(shù)術(shù)6.2.2知識(shí)的表表達(dá)及推推理概述知識(shí)的表表達(dá)包括括兩個(gè)方方面的問問題：一一是用什什么方法法來組織織、表示示知識(shí)；；二是如如何利用用表示成成一定形形式的知知識(shí)進(jìn)行行推理。。常用的表表達(dá)方法法：規(guī)則則表示法法、框架架表示法法、邏輯輯表示法法、語義義網(wǎng)絡(luò)表表示法276.2人人工智智能技術(shù)術(shù)知識(shí)表達(dá)達(dá)優(yōu)劣的的評(píng)價(jià)：：①是否能能表示所所要求解解問題的的全部知知識(shí)；②能否精精確的表表示所要要求解問問題的全全部知識(shí)識(shí)；③通過適適當(dāng)?shù)耐仆评矸绞绞剑芊穹窀咝У牡哪M專專家的推推理方式式，并獲獲得和專專家相同同的推理理結(jié)果；；④是否方方便擴(kuò)充充、刪除除和修改改；⑤是否接接近于人人類的自自然表示示方式，，且易于于被人理理解。286.2人人工智智能技術(shù)術(shù)規(guī)則表示示法及其其推理規(guī)則表示示法規(guī)則表示示法又叫叫產(chǎn)生式式表示法法，將人人類專家家的知識(shí)識(shí)表示成成“如果果〈條件〉，則〈結(jié)論〉”的形式，，一般形形式如下下：IF〈〈條件1〉A(chǔ)ND/OR〈〈條件2〉A(chǔ)ND/OR………AND/OR〈條件n〉THEN〈結(jié)論1〉OR〈操作1〉〈結(jié)論2〉OR〈操作2〉………〈結(jié)論n〉OR〈操作n〉296.2人人工智智能技術(shù)術(shù)知識(shí)庫規(guī)規(guī)則樹306.2人人工智智能技術(shù)術(shù)產(chǎn)生式系系統(tǒng)產(chǎn)生式系系統(tǒng)最早早由Post提出，該該系統(tǒng)不不把計(jì)算算視為預(yù)預(yù)定順序序的操作作，而是是將它看看成由數(shù)數(shù)據(jù)決定定的、以以某種順順序使用用產(chǎn)生式式規(guī)則的的過程。。產(chǎn)生式系系統(tǒng)使用用規(guī)則表表示法表表示知識(shí)識(shí)，且這這種方法法廣泛的的應(yīng)用于于專家系系統(tǒng)。316.2人人工智智能技術(shù)術(shù)326.2人人工智智能技術(shù)術(shù)推理方式式推理方式式又稱為為推理策策略。每每一種推推理方法法都是與與知識(shí)表表示的方方法密切切相關(guān)的的，并且且在很多多方面依依賴于知知識(shí)表示示。⑴正向推推理：由由已知事事實(shí)出發(fā)發(fā)，按一一定的策策略運(yùn)用用知識(shí)庫庫中的知知識(shí)，推推斷出所所需的結(jié)結(jié)論，也也稱為““數(shù)據(jù)據(jù)驅(qū)動(dòng)策策略”。。工作步步驟如下下：①掃描規(guī)規(guī)則庫，，找出與與當(dāng)前事事實(shí)匹配配的規(guī)則則；②利用產(chǎn)產(chǎn)生式規(guī)規(guī)則，執(zhí)執(zhí)行其操操作部分分，并將將其結(jié)論論作為新新事實(shí)存存入事實(shí)實(shí)庫；③利用更更新后的的事實(shí)庫庫重復(fù)①①、②兩兩步，直直到不再再有規(guī)則則適用或或問題得得到解決決為止。。336.2人人工智智能技術(shù)術(shù)用戶輸入入事實(shí)：：油箱有有油、電電源有電電、熔體體正常、、主傳動(dòng)動(dòng)鏈接、、進(jìn)給系系統(tǒng)連接接、有車車刀。346.2人人工智智能技術(shù)術(shù)⑵反向推推理：先先提出假假設(shè)，然然后去尋尋找支持持這個(gè)假假設(shè)的證證據(jù)，也也稱為““目標(biāo)驅(qū)驅(qū)動(dòng)策略略”。推推理過程程如下：：①驗(yàn)證知知識(shí)庫中中是否有有與假設(shè)設(shè)一致的的事實(shí)，，若有，，則假設(shè)設(shè)成立；；否則，，進(jìn)行下下一步。。②將結(jié)論論包含此此假設(shè)的的規(guī)則找找出，若若找不到到，推理理結(jié)束。。③將該規(guī)規(guī)則的條條件不負(fù)負(fù)設(shè)定為為假設(shè)，，重復(fù)①①、②兩兩步，驗(yàn)驗(yàn)證新的的假設(shè)，，直到不不再有規(guī)規(guī)則可用用為止。。35需要驗(yàn)證證：能否否在車床床上進(jìn)行行鉆孔？？366.2人人工智智能技術(shù)術(shù)⑶雙向推推理：混合式式推理，，把正向向推理和和反向推推理技術(shù)術(shù)混合運(yùn)運(yùn)用⑷不確定定推理不確定性性包括：：證據(jù)不不確定性性結(jié)論不不確定性性。解決方法法：模糊糊推理、、基于