基于知识的电子装配工艺规划系统研究获奖科研报告

基于知识的电子装配工艺规划系统研究获奖科研报告摘

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