金属结构件焊接专家系统科技计划申请书

项目编号：2011KJLX02科技计划项目申请书学科名称：控制科学与工程项目名称：金属结构件焊接工艺专家系统及仿真平台的研制项目负责人：*****所在单位：*******学院填表日期：2011-12-01***********学院科研处制填表说明一、项目名称要确切反映研究内容。二、“学科名称”填写研究项目所属的一级学科，“专业领域”填写项目负责人现从事专业的二级学科。三、申请书须由项目负责人填写，内容要简明扼要，栏内不足可另加附页。四、本申请书一式2份，一律用宋体5号字填写，A4纸双面打印。

、项目基本信息项目概况项目名称金属结构件焊接工艺专家系统及仿真平台的研制学科名称控制科学与工程学科代码0811研究类别B基础研究应用研究起止年限2011年12月至2012年12月项目负责人姓名****性另U男出生年月职称讲师职务最终学历研究生最终学位硕士专业领域模式识别与智能系统所在单位********学院联系电话**********E-mail***********@163.com项目组主要成员情况及签名姓名职称工作单位专业项目分工签名***讲师济宁职业技术学院机械加工焊接工艺数据库的建立****副教授济宁职业技术学院机械设计焊接工艺专家系统建立***副教授济宁职业技术学院机械设计焊接工艺设计***讲师济宁职业技术学院机械工艺设计仿真平台设计与制作****助教济宁职业技术学院自动控制仿真平台的测试与应用****助教济宁职业技术学院机械加工焊接工艺专家库的测试****高工山推工程机械结构件有限公司焊接工艺设计焊接项目管理****高工山推工程机械结构件有限公司焊接工艺设计焊接工艺设计和测试****讲师济宁职业技术学院系统设计仿真平台的设计

二、立项依据（包括项目研究意义,内外研究现状）二、立项依据（包括项目研究意义,内外研究现状）随着技术的进步，推土机结构设计优化对加工技术尤其是焊接工艺与装备提出了新的要求，主要表现为焊接工艺优化与先进装备的应用。山推工程机械结构件有限公司目前基本以高效、低成本的CO2气体保护焊为主要的焊接工艺方法。为适应推土机结构件焊接技术的要求，采用合理的焊接工艺、焊接设备、焊接工装夹具及先进切割工艺与设备，成为推土机结构件焊接生产的显著特点。由于实际生产中人工查询焊接工艺的局限性和焊接工艺规程在实践生产中往往重复编制，而且花费很长的时间，使得查询、管理都极不方便，花费了大量不必要的人力和物力。如果上述工作采用焊接工艺专家系统将得到令人满意的效果。焊接领域的专家系统研究始于20世纪80年代中期，经过30多年的不懈努力，国内外各研究机构已从不同侧面、以不同形式，研制出了多种类型的专家系统。国外开发的焊接专家系统主要涉及焊接工艺设计或工艺选择、焊接缺陷或设备故障诊断、焊接成本计算、实时监控、焊接CAD和焊工考试等。我国的焊接专家系统的研究始于1988年，通过多年的发展和交流，国内焊接专家系统开发得到了普及与提高。目前国内外的焊接专家系统，主要集中在工艺制定、缺陷分析、材料设备选择等方面，其中关于工艺选择及工艺制定的约占70%。我国的焊接专家系统的开发正走向成熟，并且愈来愈受到重视，但目前尚存在很多不足：尽管已开发的焊接专家系统多种多样，但仍有一些领域尚是空白；焊接专家系统多限于研究原型，距实用化、商品化尚有差距；机器学习功能较为薄弱，不能全面反映焊接领域特点，难以实现某些特殊要求和功能；不能结合领域有所发展和创新，特别是一些复杂系统，限制了专家系统的实用性。本课题开发的金属结构件工艺专家系统不但可以提供焊接工艺的查询，而且通过计算机推理，系统还可以提供设计工艺指导书，并且审核人员可以根据自己所在企业生产环境要求进行二次设计，人为编辑、修改，将最终满意的焊接工艺指导书添加到数据库中，以备日后生产时，随用随调。同时，也使即使对焊接知识了解不多的人员也可以从事焊接工作，因而可极大地提高效率。此系统还添加了焊接性分析功能，为能够形成高质量的焊接接头提供参考。另外，本课题提供了一个仿真平台，对专家系统的参考焊接工艺进行仿真，对金属结构件进行焊接应力和焊接变形的分析，并对消除焊接应力和矫正焊接变形提供进一步的参考方法。三、研究目标、研究内容和拟解决的关键问题本课题的研究目标:（1）建立焊接工艺专家系统。提供焊接工艺的查询；通过计算机推理，提供设计工艺指导书；审核人员可以根据自己所在企业生产环境要求进行二次设计，人为编辑、修改；添加焊接性分析功能，为能够形成高质量的焊接接头提供参考。（2）建立焊接工艺仿真平台。对专家系统的参考焊接工艺进行三维仿真，对金属结构件进行焊接应力和焊接变形的分析，并对消除焊接应力和矫正焊接变形提供进一步的参考方法。本课题的研究内容：（1）数据库结构设计：数据库的建立是系统开发的重要一环，数据库结构设计的好坏直接影响着系统的实现和效率。本系统的数据库分为4部分：母材资料、焊材资料、焊接方法资料、焊接设备资料。（2）专家系统功能结构设计：采用模块化结构。系统由总控制模块、查询模块、设计模块、资料库维护模块和窗口模块组成。（3）专家系统的仿真平台的设计：仿真平台由两部分组成--三维显示系统和焊接分析系统。三维显示系统可以通过三维的静态和动态的图像对焊接的过程进行计算机仿真。焊接分析系统可以分析在焊接过程中的焊接残余应力对焊接结构强度、结构件加工尺寸精度、疲劳强度的影响和焊接变形的基本形式，并提供消除残余应力和矫正焊接变形的方法。本课题拟解决的关键问题：（1）建造焊接知识库，包括知识获取和知识表示。焊接专家、知识工程师、计算机程序人员一起将现场的专家知识归纳整理，添加到焊接专家系统的知识库。（2）设计推理机制与策略，包括知识规则的推理和推理解释。对大量实验数据进行归纳和总结，可以得到一些新的规律和知识，利用归纳学习程序，模拟人类思维过程，从有关焊接知识库中发现新知识，然后把这些新知识添加到知识库中。（3）焊接工艺参数的设计。通过大量的实验，比较焊接工艺参数的模糊设计、精确设计与智能设计的性能优劣和实现难易。（4）焊接仿真平台的焊接仿真方式。仿真平台能仿真焊接的真实情境，并分析出焊接过程中的焊接应力和焊接变形。四、研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析本课题采取的研究方法：（1）文献研究法：为了解决本课题的各种理论和方法，查阅大量的文献资料。通过学校网站提供的电子数据库，图书馆的大量图书，查阅相关的论文和资料。（2）调查研究法：调查行业的各种焊接工艺和企业的焊接技术要求。（3）专家咨询法：通过和企业专家合作和交流，把专家的焊接经验收集进专家系统。（4）实践应用法：通过搭建专家系统和仿真平台，不断深入企业进行现场试验和测试，展开对焊接专家系统和仿真平台的各项关键技术的研究。焊接专家系统的开发技术包括：（1）一种或多种固定的焊接知识表示方法，并有相应的内部编码形式；（2）有知识编辑器，能通过焊接专家以交互方式输入焊接知识并自动建立焊接知识库;（3）具有知识库维护和管理机制，处理焊接知识库的矛盾、冗余和其他一些不一致性，以及焊接知识的存储、运筹和调度；（4）提供一套或多套推理机制，与由知识编辑器建立的焊接知识库一起实现实际问题的求解；（5）设置一个跟踪解释机制，帮助用户理解系统求解的结论，并能便于定位焊接知识库中的错误和不完善的问题。可行性分析：（1）理论基础和事实依据：专家系统在焊接领域已经有了应用，技术相对成熟。（2）已取得的相关研究成果：课题组教师成员已经把专家系统应用于其它领域，并取得一定成果，企业成员收集了焊接工艺的部分资料，积累了大量的焊接经验。（3）完成课题的保障条件：研究资料齐全，包括理论资料和实践资料；实验设备完整，有计算机设备和焊接实践设备；企业全力支持，企业对本课题提供全方位的支持，包括资料和设备的支持。五、已具备的研究基础和条件，尚缺乏的研究条件和拟解决的途径如今已具备的研究基础和条件：（1）人员结构：课题组成员配备合理，教师对专家系统和仿真平台软件达到了熟练的程度，具有较强的教科研能力，企业工程师有丰富的焊接实践经验。（2）硬件条件：课题组有学院专用的实验室，计算机设备，企业的焊接机器人，数控加工中心。（3）软件条件：用来开发专家系统的VB和仿真平台的ProE软件都已具备。（4）资料准备：学院有图书馆和电子学术论文可以提供，企业有焊接设备的技术手册，焊接的技术要求。目前尚缺乏的研究条件和拟解决途径：（1）金属结构件的焊接应力测量装置。准备协调企业技术部门来解决。（2）金属结构件的焊接变形评估装置。准备参考企业焊接经验寻找替代方案。六、项目研究的成果去向及经济效益分析本课题建立的有关金属结构件的专家系统和仿真平台将为企业提供以下服务：（1）企业技术人员可以通过计算机专家系统查询各种金属的焊接工艺，焊接中产生的焊接应力和焊接变形，以及消除焊接应力和矫正焊接变形的参考方式；（2）企业技术人员可以通过该系统积累焊接经验，并通过计算机智能分析完善企业焊接技术；（3）企业焊接工人可以通过专家系统和仿真平台进行岗前培训。通过金属结构件的专家系统和仿真平台在企业的应用，可以减少车间的焊接试验，节省焊接的财力成本；可以减少焊接新员工的学习时间和焊接工的查询时间，节省人力的时间成本；也可以减少金属结构件的焊接变形，节省焊接的材料成本。七、项目研究进度计划（分阶段研究活动的简要内容及预期达到的阶段成果）（1）2012.03-2011.04前期焊接工艺的研究。通过与企业的进一步接触，对企业采用的焊节工艺收集。初步建立焊接工艺的数据库。（2）2012.05-2012.09建立焊接专家系统。焊接工艺专家系统，可以提供给技术人员各种金属结构件的焊接工艺及工艺参数。（3）2012.10-2012.12构建焊接工艺的仿真平台。仿真平台可以通过三维的静态和动态图像演示专家系统提供的焊接工艺，并提供在焊接过程中的焊接应力和焊接变形，以及消除焊接应力和矫正焊接变形的参考方法。（4）2013.01-2013.02系统测试。知识工程师和焊接专家通过现实问题和试验来验证系统，企业工人在车间现场测试系统。（6）2013.03维护和升级。根据现场专家和现场测试的大量实践，修补漏洞，增强功能。

八、合作单位意见（应用研究项目填写此项，包括合作意向、实验支持、项目经费支持等）负责人（签字）：（单位公章）年月日九、所在单位审核意见负责人（签字）：（单位公章）年月日十、科研处审核意见负责人（签字）：（科研处公章）年月日十一、院学术委员会审批意见学术委员会主任（签字）：（学院公章）年月日出师表两汉：诸葛亮先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。然侍卫之臣不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。诚宜开张圣听，以光先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其刑赏，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使内外异法也。侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下：愚以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然后施行，必能裨补阙漏，有所广益。将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用于昔日，先帝称之曰能”，是以众议举宠为督：愚以为营中之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也；亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。先帝在时，每与臣论此事，未尝不叹息痛恨于桓、灵也。侍中、尚书、长史、参军，此悉贞良死节之臣，愿陛下亲之、信之，则汉室之隆，可计日而待也，。臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顾臣于草庐之中，咨臣以当世之事，由是感激，遂许先帝以驱驰。后值倾覆，受任于