压力容器焊接CAPP系统的开发

0 前言

    在压力容器的焊接制造中，合理的焊接工艺是保证产品焊接质量的关键，但由于焊接过程比较复杂，影响焊接工作条件和焊接过程工艺参数的因素较多，因此工艺参数的制定在很大程度上取决于国家标准及有经验的焊接专家共同合作，焊接工艺的制定直接影响到生产效率和生产成本。将CAPP系统应用到焊接领域，充分利用计算机和经验知识，通过较为合理的逻辑思维推理来解决实际问题，减少人为失误，缩短生产准备周期，对提高生产效率、保证焊接质量十分有利。

1 系统设计

    压力容器焊接工艺专家系统是根据国家和行业的相关标准以及焊接专家的经验而开发的，因此系统的体系结构和知识库结构决定了使用的后台数据库和用户界面开发工具。根据系统的设计要求，后台数据库的设计分为两个部分：一部分用于存取和管理问题求解所需的焊接工艺知识和专家经验的知识库；另一部分是用于制定焊接过程中所需的原始数据和推理过程中的中间信息的动态数据库。

    1.1 系统知识库的设计

    系统知识库的设计主要功能包括将标准上的数据结合专家知识记录的输入和知识库记录信息的查找、修改和扩充等。

    知识库系统所需数据的实体—欢喜模型如图1所示。模型是数据库结构设计常用的方法，它描述数据库的一种物理结构。根据系统的实体一关系模型可以设计系统数据库的逻辑模型，分析其间蕴含的物理逻辑关系。

    图1中，焊接参数阈值与焊接规则库构成一对多关系，特征提取规则与焊接规则库构成一对多关系，而焊接参数阈值与特征提取规则构成一对一关系，这三者通过数据表进行联系。

图1 实体—关系模型

    根据知识库系统设计的需要，知识库需要三个模块来实现其功能维护，分别是创建方法类型模块、信息输入模块、查询修改模块。在创建方法类型模块中包含创建焊接工艺类型。焊接工艺类型就是焊接工艺中会用到的多种焊接方法和焊接接头类型，这些方法和接头都可归结为几大类。只有创建一种焊接方法后，才能创建相应的焊接参数子集，每种焊接方法有自己的一组焊接参数阈值。信息输入模块将专家知识输入到知识库中，作为用户选择的基准，保证系统的完整性。查询修改模块实现对数据库的查询，这部分可以实现数据库单个表的字段查询，也可将数据库中各表结合起来复合查询。

    1.2 系统动态数据库的设计

    动态数据库是问题求解过程中数据的集合，它用于存放所需的原始数据和调用过程中的中间信息，包括原始信息、调用的中间结果、推理过程记录等。在程序运行时，存放的数据是动态变化的，数据库进行大量的读、写、删除操作。