基于知识的电子装配工艺规划系统研究

展亚鸽

摘  要：为了提高电子装配工艺编制效率，改善工艺管理状况，在对电子装配工艺设计过程中用到的知识进行分析的基础上，建立知识的对象模型，采用对象类的方法表示电子装配工艺设计知识，并建立电子装配工艺知识模型，对基于知识 的电子装配工艺系统 结构和系统流程进行详细描述。

关键词：电子装配;知识管理;计算机辅助工艺设计

电子技术的发展日新月异，元器件尺寸越来越小、种类越来越多，由此带来电子装配技术的高密度、集成化。电子装配所涉及的知识将更多，同时随着市场竞争的越来越激烈，电子设备结构复杂与改型快的矛盾、预研与实际生产之间的矛盾也将表现地更加突出。传统的工艺编制方式不能很好地管理、利用企业的基础工艺知识，工艺编制效率低，迫切需要采用先进的工艺编制方式，改善电子装配企业的工艺管理状况，提高工艺编制的效率，使企业以最快的速度将产品投入市场。

现代电子设备普遍采用 SMT 技术，实现各种复杂功能。随着器件封装技术的不断发展，并向着小型化高密度封装不 断推进，元器件制造得越来越小，使电子设备小型化、轻量化、多功能化和高可靠性得以实现。这促使现代电子装联工艺技 术从 SMT 向后 SMT 发展。

人们对电子产品追求微型化、薄型化、更高性能等要求永无止境，现有装联工艺技术终极发展对此有些无能为力，未来 电子元气件、封装、安装等产业将发生重大变革，将由芯片封装安装→再到整机的由前决定后的垂直生产链体系，转 变为前后彼此制约的平行生产链体系，工艺技术路线也必将 作出重大调整，以适应生产链的变革;PCB、封装和器件将融 合成一体，传统的使用机械凿刻（通过化学反应）最终达到非 常小尺度的工具不再有优势。电子装联工艺技术逐渐放弃以 往的工具、技术和模型，最终将沿着分子生物学的线索走向分 子水平。

目前国内大部分的计算机辅助工艺系统是针对机械零件加工领域的，装配CAPP方面的研究与机加工CAPP相比，显得有些滞后。这种情况是多种因素制约的结果：一方面是在传统的观念中装配工艺由手工完成、人的活动是主要的，从而使得装配工艺具有很大的主观性、不确定性和经验性，这种情况造成了装配工艺 的不规范性和工艺规则的模糊性;另一方面与加工过 程相比，装配工艺需要解决多个零件之间的关系，需 解决的问题更加复杂。以上两个因素是造成装配CAPP研究进展缓慢的主要原因。

电子产品的装配与机械产品的装配有着显著的区 别：一方面电子产品 的结构 较机 械产品 的结构 简单，更多地表现为元器件的装配;另一方面电子装配作业 的自动化程度明显高于机械产品装配。这方面以印制 电路板装配为代表，由于通孔插装技术尤其是表面贴装技术的应用，大部分装配工序都 可以由机器完成，大幅度提高了装配作业的自动化水平。这就为 CAPP技术在电子装配领域内的应用提供 了广阔的前景。电缆的装配实际上就是将电缆插头连接到电缆上。电缆装配工艺流程十分清楚，每一种电缆插头，其装配时剥制电缆方法与装配方法都是固定的。对于 电缆插头数多于两个且由许多根导线组成的非同轴电 缆其装配的流程与上述的装配过程相似，每一种电缆 插头的装配内容也是固定的。复杂之处在于其插头数 目众多，工艺员需要确定这些插头的装配顺序，并给出导线接线表与展开图。

印制电路板组装技术经历了手工、半自动、插装和表面贴装4个发展阶段。目前，印制 电路板上大部分元件是表面贴装类元器件，也有少量 通孔插装类元器件，因此印制电路板的装配方法主要 是下列 3种：表面贴装方法、通孔插装方法以及两种方法的混合装配方法。

以人为主的交互式工艺设计 这种模式下人是工艺设计的主体，而计算机只是最大限度地辅助工艺员进行工艺编制，减少工艺员事 务性的劳动，但并不参与决策的过程。该工艺设计模 式适用于工艺编制复杂、工艺流程不确定的整机装配工艺。根据整机装配工艺的编制过程，CAPP在这种 模式下应主要完成一些辅助性工作。以计算机为主的智能化工艺设计 在这种模式下，计算机根据系统中存储的决策性 知识，自动决策生成工艺规程，人只是在必要时才介 入计算机的决策过程。对于印制电路板装配工艺和电 缆装配工艺设计，都适于采用这种方式。实现这种设计模式的基础是对工艺设计中用到的知识进行总结，建立丰富的知识库。知识获取就是抽取领域知识并将其形式化的过程，知识获取的方法有 3种类型：间接知识获取、直 接知识获取、自动知识获取。由于工艺设计经验性 强、技巧性高，工艺设计理论和工艺决策模型化研究 仍不成熟，这使工艺决策知识获取只能采用间接知识 获取方法，即从具有丰富实践经验的工艺人员、企业 现行的工艺文件以及企业的典型工艺规程里获取。

基于对象模型的知识获取与分析综合运用从底向 上及从顶向下的技术。一方面知识的对象模型包括了 丰富的领域对象、对象属性、对象值域、对象关系、推理方法、任务结构，不断进行数据提取的办法可以 看作从底向上的方法。知识获取过程的不断往复则是 从顶向下技术的应用，其指导知识的获取，不断分 析、补充新的知识。

通过对电子装配工艺流程的深入了解，分析电子装配工艺不同于一般机械零件工藝的显著特点，采用 对象模型法研究工艺知识的获取方法，以对象类描述 工艺信息实体的信息结构，在知识管理的基础上，借 助于 CAPP的先进理念，深入研究基于知识的电子装 配 CAPP系统，为 CAPP技术从传统制造业向电子装 配工艺领域的拓展奠定坚实的基础。

参考文献

[1]  余国兴.现代电子装联工艺基础[M].西安电子科技大学出版社，2007，5.

[2]  樊融融.现代电子装联工艺工程应用 1100 问[M].电子工业出版社，2013，10.