基于智能的装配序列规划关键技术研究

湖北工业大学 吕志刚

基于智能的装配序列规划关键技术研究

湖北工业大学 吕志刚

本文将深入对模型检验技术进行研究，不同于现有以时态逻辑为基础的模型检验技术，结合装配序列规划特点，考虑使用其他逻辑语言作为模型检验语言基础，对装配序列规划问题进行研究，找出一种新的装配序列规划方法。力图能够更好地反映出工程的实际情况，并能够更好地知道产品装配，因此，本研究的展开具有十分重要的现实意义。

模型检验技术；装配序列

现有的装配序列规划问题[1]-[3]的研究方法多种多样，并与多种相关技术领域相结合，每种方法都有其特有的优势，同时也存在着各自的不足。通过分析不难发现，每一种规划方法中，都不乏有研究人员从逆向拆卸角度对装配序列规划求解进行研究。相对于正向装配需要考虑零件之间的各种优先约束关系，逆向拆卸将装配体拆成零件的时候，就意味着已经满足了这些关系。可见，对于装配操作可逆的装配体来说，逆向拆卸法具有独特的优势。模型检验技术作为有限状态系统验证的形式化方法，具有高度的自动化技术[4]和提供反例的特点。模型检验集成规划系统MIPS在智能规划大赛中的脱颖而出，成功地证明了模型检验技术在智能规划领域中的优势。

装配序列规划在很大程度上决定着产品的装配费用和产品的生产时间。在目前的产品生产过程中，产品装配序列由设计者根据经验在完成产品设计的同时给出。依赖经验得到的装配序列很难保证其最优性，甚至难以确保其正确性，对于结构复杂的产品，其难度更是可想而知。然而装配序列一经确定后很少改变，因此与拥有最优装配序列的生产过程相比，传统的生产过程无形中增加了生产成本，造成了不必要的浪费。

模型检验是一种相当成熟的、高效的对系统性质进行检测的方法。近年来，模型检验思想在智能规划中的应用取得了一定的成功。模型检验集成规划系统（ModelChecking Integrated Planning System,MIPS）的开发，成功地将模型检验应用于智能规划领域，不同于图规划和基于SAT的规划方法，它是第一个正式的基于验证技术的规划系统。该系统在国际规划大赛中取得了优异的成绩。

优先约束法。优先约束关系是依赖于装配结构设计而产生的确定的、隐含的、内在的一种几何约束关系。这种关系的违背将导致最终装配无法完成。因此，在优先约束关系中，装配序列规划问题就转化成了在装配顺序条件下对几何可行序列的搜索。

1984年，Bourjaul提出了产品关联图模型表达方法。该方法通过对关联图进行分析，利用问题回答系统确定出装配顺序。从装配的可行性出发，产生一系列Yes/No形式的问题，通过对这些问题的回答来判断零件装配的优先关系，从而产生可行的装配序列。其设置的两类问题形式如下：

（1）当连接Li已经建立后，连接Lj能否建立。

（2）当连接Li没有建立时，连接Lj能否建立。

其中，Li和Lj是装配体零件间的装配链接关系。通过分析这些问题的答案可以去除组合中不可行的装配状态。但是，用户需要回答至少2（n2+n）（n为装配体零件链接关系个数）个此类问题，显而易见问题的个数会随着零件个数的增加呈指数增长，对于结构较复杂的装配体，问题的数量限制了其实用性。

DeFazio以及Whitney在之后的研究中对Bourjaul的方法进行了改进，他们将两类问题设置成如下形式：

（1）哪些连接必须在连接Lj建立之前建立。

（2）哪些连接必须在连接Lj建立之后建立。

这一改进使得问题数量减少到2n个，但是用户的回答不再是简单的Yes或No，而是要穷举出所有的链接优先关系，这使得问题的难度增加，当答案出现遗漏或错误时，会对结果产生很大的影响，同样存在着局限性。在这一工作基础上，Baldwin等人随后又进行了进一步的改建，他将联接图装配模型作为信息输入，并使用3条推理化规则来减少用户所要回答的问题，以及减少答案遗漏和错误的可能性。

[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）