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外文資料名稱 ： 文資料出處： , 件： 指導(dǎo) 教師評(píng)語(yǔ)： 簽名： 年 月 日 1 注塑工藝的在線監(jiān)測(cè)專家系統(tǒng) 彬 譯 摘 要： 注塑在中國(guó)以及香港地區(qū)都是一種最重要、高效，同時(shí)它也是有制造高附加值產(chǎn)品能力的制造業(yè)。 由于涉及因素眾多，以 及時(shí)間有限的限制，在線優(yōu)化參數(shù)是很難實(shí)現(xiàn)的。本文介紹了一種能夠預(yù)測(cè)噴射造型法使用參數(shù)發(fā)展趨勢(shì)的專家系統(tǒng)。另外，這種專家系統(tǒng)提供了關(guān)于在發(fā)生質(zhì)量問題之前的需要采取適當(dāng)?shù)男袆?dòng)的建議。 本文記述了專家系統(tǒng)的知識(shí)表示 ,知識(shí)結(jié)構(gòu)、推理機(jī)構(gòu)。這個(gè)研究項(xiàng)目的一個(gè)主要目標(biāo)就是幫助操作人員在線快速反應(yīng)，從而確保產(chǎn)品質(zhì)量 ,提高生產(chǎn)率。這項(xiàng)監(jiān)測(cè)專家系統(tǒng)在一家塑料成型公司的運(yùn)用實(shí)例在其中也有介紹。 關(guān)鍵詞 :注射成型；基于規(guī)則的監(jiān)控系統(tǒng) 。 1 引 言 在香港和中國(guó)注塑是一種常用的制造方法。在這種制造業(yè)中，正在努力使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提高效 率。例如，如果傳感器通過模擬數(shù)字硬件連接到電腦 ，成型條件的實(shí)際狀況通過傳感器通常在噴射造型法的過程中被獲得。這些實(shí)際讀數(shù)通過器械或者電腦的屏幕顯示被記錄。有了這些記錄的數(shù)據(jù)，如果有些數(shù)據(jù)趨于糟糕的意向，將會(huì)引起質(zhì)量問題，那么一些必要的行動(dòng)就必須被采取。 為了避免質(zhì)量問題的 ,操作者必須做出判斷 ,并采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施。不過，這種判斷是基于專家建議的實(shí)用性，并且在許多情況下立即的行動(dòng)其實(shí)是不會(huì)被采取的。正如在相關(guān)的著作中被報(bào)道的，專家系統(tǒng)的應(yīng)用軟件在這樣的環(huán)境下被執(zhí)行得很好。一個(gè)專家系統(tǒng)由專家們的知識(shí)組成并且可 以給低技能的操作者提供建議。 為了得到更好的產(chǎn)品質(zhì)量，在建議改變工藝條件的著作中有許多專家系統(tǒng)被提議。然而，能監(jiān)控工藝條件的趨勢(shì)和能在任何損失發(fā)生前提供建議的專家系統(tǒng)并沒有得到應(yīng)有的重視。一種比較原始的程序被發(fā)展來評(píng)估這一概念，這一主題在成型條件的專家監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（ 被作為緒論提及。 控加工情況的發(fā)展趨勢(shì)，譬如溫度和壓力的變化，接著給操作者適當(dāng)?shù)慕ㄗh。 事實(shí)上，這種系統(tǒng)能非常迅速地應(yīng)付可能的質(zhì)量問題，表現(xiàn)得非常象一個(gè)有長(zhǎng)時(shí)間工作經(jīng)驗(yàn)的熟練操作人員。在對(duì)成型產(chǎn)品有任何損失之 2 前，矯正措施能被很快 的采取，所以這種系統(tǒng)對(duì)于底技能的操作者來說是很有用的 。在這篇文章中，首先，在著作中噴射造型法專家系統(tǒng)的應(yīng)用軟件被概述。第二， 要點(diǎn)被描述。第三， 的知識(shí)基礎(chǔ)，知識(shí)表述和推理機(jī)構(gòu)也被詳細(xì)的描述。最后，專家系統(tǒng)在一家塑料產(chǎn)品公司的實(shí)際應(yīng)用例子也被列出。 2 著作回顧 80 年代以來 ,專家系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于解決工業(yè)問題 . 專家系統(tǒng)的應(yīng)用軟件已經(jīng)開發(fā)了多種用途 ,包括診斷、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、控制 [1,2]。 許多專家系統(tǒng)已經(jīng)從試樣階段進(jìn)入實(shí)用階段。同時(shí)專家系統(tǒng)被納為機(jī)器控制系統(tǒng)成為可能。這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展水平的 最近一次調(diào)查在 [3]中被呈現(xiàn)。由于塑料制品的高生產(chǎn)率的要求，噴射注塑法已經(jīng)得到了很迅速的改進(jìn) [4]。過去 20 多年來 , 許多研究人員和工程師做出了很大努力通過運(yùn)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來從根本上提高生產(chǎn)效率，譬如 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) )與 算機(jī)輔助制造 )系統(tǒng)。專家系統(tǒng)是一種人工智能應(yīng)用軟件，它也被提議 [5在 ，專家系統(tǒng)被建議在噴射注塑過程中應(yīng)用的例子被報(bào)道 [8]。專家系統(tǒng)被建議在噴射造型過程中做典范，減少對(duì)需要人工經(jīng)驗(yàn)而決策的依賴，尤其是對(duì)最佳成型工況的決斷 [9 一般來說 ,噴 射造型法 在很大程度上取決于注塑 壁 壓腔 ,注射液壓、注塑速度、融化溫度等 [4]。而實(shí)際操作中，這些成型條件往往依賴，相關(guān)手冊(cè)和那些有相當(dāng)經(jīng)驗(yàn)的成型操作人員。這種方法并不是十分有效的 ,因?yàn)樗ㄙM(fèi)相當(dāng)多的時(shí)間在決策過程上。因此，為了能夠作出最佳成型工況的決定，專家系統(tǒng)提供了一套工具來幫助操作人員。另外，專家系統(tǒng)應(yīng)用軟件將能有助于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的噴射成型操作 [13]。 許多研究人員試圖利用專家系統(tǒng)技術(shù) ,改善成型條件和提高產(chǎn)品質(zhì)量。一般地，監(jiān)控成型過程中的專家系統(tǒng)包含原始材料，運(yùn)作的知識(shí)表達(dá)和推理機(jī)構(gòu)。在大多數(shù)情況下，這 種系統(tǒng)中知識(shí)表達(dá)方式就是如果 家系統(tǒng)的決策是利用基于規(guī)則和基于事例的信息的推理機(jī)構(gòu)來作出的。噴射造型的操作是十分復(fù)雜的。為了確保產(chǎn)品的質(zhì)量，噴射造型法的合適條件的決策是十分關(guān)鍵的因素。 '4]提議了一種表現(xiàn)離線的和與用戶相結(jié)合的專家系統(tǒng)。這是一種分等級(jí)和提供特定行為的專家系。15] 分析了噴射造型法中的鼓掌的來源并用專家系統(tǒng)演示鼓掌診斷。這是一個(gè)包括基于規(guī)則和案例知識(shí)的混合系統(tǒng)。在專家系統(tǒng)中一種叫“多維矩陣”的方法被人報(bào)道 [16]。 他們論證了專家系統(tǒng)中的 式能夠很好地描述專家知 3 識(shí)。 但是現(xiàn)存的系統(tǒng)就提供了一種沒有顯著特點(diǎn)的解決方法，而不是實(shí)用的方式。他們未能考慮實(shí)時(shí)狀況的角色和影響，例如在調(diào)節(jié)之前的空心壁壓力，注射壓力，注射速度和融化溫度。其他一些研究人員已經(jīng)嘗試去使啟發(fā)式的知識(shí)具體化并讓成型狀況的經(jīng)驗(yàn)融入到專家系統(tǒng)中 [17既然啟發(fā)式知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的本性是脆的并且是硬式結(jié)構(gòu)的，在專家系統(tǒng)中它也不是很容易獲得并且描述的。在這個(gè)領(lǐng)域的研究仍需更多的努力。另外，要建立一個(gè)專家系統(tǒng)，一個(gè)有一定知識(shí)的工程師必須拜訪 從事成型工作的人員，并能以某中規(guī)則努力從中得到適當(dāng)?shù)闹R(shí)。這種知識(shí)很難搜集，并且這種知識(shí)搜集成了構(gòu)建專家系統(tǒng)的一個(gè)瓶頸。然而，為了擁有比較高效率的塑料制品，實(shí)時(shí)監(jiān)控噴射成型法狀況成為趨勢(shì)，并且反映動(dòng)作應(yīng)該被快速執(zhí)行。因此，在這里這個(gè)問題被提及，并且建立 3 專家系統(tǒng)的綱要 發(fā)展成來檢測(cè)噴射造型法過程的成型條件的狀態(tài)趨勢(shì)，為注射成型參數(shù)的決定提供參考。為了監(jiān)控注射成型的情況，傳感器被安置在注射成型機(jī)械上來度量成型的實(shí)際狀況。電腦通過硬件被連接上一些傳感器件并且 記錄著實(shí)際的數(shù)據(jù)。 開發(fā)來分析這些數(shù)據(jù)，并對(duì)操作人員提供建議，（如圖 1）所示的監(jiān)控構(gòu)成。 基于各個(gè)傳感器的讀數(shù)，裝在機(jī)器上的每個(gè)傳感器都被標(biāo)有“低紅杠”，“低衛(wèi)杠”“高衛(wèi)杠”“高紅杠”的標(biāo)志 (如圖 2)。在這個(gè)系統(tǒng)中，讀數(shù)在高低衛(wèi)線之間被視為正常。讀數(shù)在高衛(wèi)線之上但在高紅線之下的，或者在低衛(wèi)線之下但在低紅線之上的被視為可以接受的盡管它是一種不正常趨勢(shì)的跡象。在高紅線之上或者在低紅線之下的讀數(shù)被視為不可接受的。任何在警告范圍里面的讀數(shù)將會(huì)引起系統(tǒng)對(duì)使用者發(fā)出警告。落在警告范圍內(nèi)一定時(shí)間的任何讀書都預(yù)示 著有矯正那些潛在問題的必要。 圖 1 所示，監(jiān)測(cè)專家系統(tǒng) (用來分析傳感器的讀數(shù)的。這種專家系統(tǒng)由這些單元組成，包含：注射過程操作的模數(shù)，知識(shí)基礎(chǔ)，推理機(jī)構(gòu)和用戶界面（如圖 3）。利用專家監(jiān)控系統(tǒng)，從實(shí)際條件中獲得既定的傳感器值的方式被建議。傳感器值和具體的動(dòng)作在表 1 中被概述。 目前，這些被建議的動(dòng)作大部分已經(jīng)都被操作者執(zhí)行，并且一些動(dòng)作是通過注射成型機(jī)械的自動(dòng)化控制執(zhí)行的。 4 圖 1 圖 2 5 圖 3 表 1 6 分四個(gè)單元如圖 3 所示，它在 被建立是為了給操作者更詳細(xì)的 建議。一個(gè)單元是一個(gè)系統(tǒng)的一個(gè)部分，它對(duì)于系統(tǒng)中的其他單元和使用人員是具有明確作用和詳細(xì)分界面的。 的每個(gè)單元都是以噴射造型法的操作知識(shí)為基礎(chǔ)的。這些知識(shí)是由車間的操作人員的經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)的資料組成的。 4 推理機(jī)構(gòu) 的決定是通過專家系統(tǒng)中的推理機(jī)構(gòu)是利用基于規(guī)則的信息來完成的。 專家系統(tǒng)就是一種電腦程序，這種程序能象征性地編譯知識(shí)并且是由知識(shí)基礎(chǔ)和推理機(jī)構(gòu)組成。 在上面的章節(jié)中這些知識(shí)包含在基礎(chǔ)知識(shí)中。也就是，推理機(jī)構(gòu)決定那些應(yīng)用規(guī)則的順序。在 ，推理機(jī)構(gòu)提供基礎(chǔ)知識(shí)中的噴射 造型法的處理知識(shí)，是為了探測(cè)處理的狀況，并且給予合適的建議。 5 評(píng)審和效益 為了防止一些漏洞問題的發(fā)生， 為注射過程中的變化提供一個(gè)敏感的估計(jì)，在階段正確的在線實(shí)時(shí)操作狀況度量方法被表示出來。這些提供了一個(gè)評(píng)定這個(gè)過程的方法，來避免處理過程的中斷。 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試所得的結(jié)果喜人 ,證明這個(gè)系統(tǒng)可應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境。由于廢棄率的降低，切實(shí)的受益是十分可觀的。參照 10臺(tái)機(jī)器測(cè)試結(jié)果 ,從 30至 440噸不同 , 通過節(jié)省相當(dāng)?shù)倪\(yùn)行時(shí)間，廢棄率降低了 20%。 6 結(jié) 論 本文已介紹以實(shí)例 說明其功能的專家監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。這臺(tái)裝了專家系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用來監(jiān)測(cè) 10 臺(tái)自動(dòng)塑料成型機(jī)的工作狀況。原來需要三個(gè)人，現(xiàn)在只需一個(gè)人就能操作這些機(jī)器了。由于采納了對(duì)將被執(zhí)行的措施的必要建議，現(xiàn)在注塑狀態(tài)的發(fā)展趨勢(shì)已經(jīng)能被監(jiān)控，所以塑件的質(zhì)量有了很大的提高。 監(jiān)控系統(tǒng)的執(zhí)行分為三個(gè)階段。投入階段分析傳感器的收集原始數(shù)據(jù)值。趨勢(shì)階段，傳感器的原始值核實(shí)發(fā)展趨勢(shì)，警告階段警告問題并顯示出適當(dāng)行動(dòng)等等。這個(gè)系統(tǒng)被證明是可行的 ,可用于其它工序如壓鑄、電鍍等。 7 參考文獻(xiàn) [1] M. 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F in to a in a to as in of to of 17 of is is it is in an in In to an a to to in of 12 to a in of in to be to be is a of is 3. of to of of to In to to A is to to 1 on `, ``, ``, ` on on 2).A is as in A or is it is an of an A or is to be to to in a of to a As 1, is to of as 3. to be a . At by by of of as 3, in 13 A is a of a to of in is on of is 14 of 15 4. he of is an in An is a of a an is in as in to a in in to of to 5. to in to of of in to a of in a of be in an be on in to of 0 0 40 t, 0% is of a of 6. a to in to 0 in to to of of as of 16 of be of to be of is it s