基于模糊推理的机械手表设计专家系统的研究

　　0　引言

　　在机械手表设计中,多依靠计算,有一套比较成熟的设计理论,但在很多方面要用到专家的经验性知识.例如在布局设计过程中,由于手表布局设计的初始状态和目标状态不是一一对应的关系,不同的设计者根据同一初始状态可以得到不同的设计结果,这在很大程度上取决于设计者的设计知识和实际经验是否丰富.同时,由于手表各零部件尺寸小,要求精度高,各零部件易于干涉,如何合理安排零部件的位置,缩短设计周期一直是手工设计无法解决的问题.随着计算机技术的发展和人工智能的进一步成熟,利用CAD技术,建造基于模糊推理的专家系统给这一问题带来了解决途径.本研究开发的基于知识的机械手表设计系统(WLIDS)在这一方面做了有益的探索和尝试.WLIDS系统应用了包括专家知识在内的人工智能和现代设计技术,为手表设计的自动化、智能化奠定了基础.

　　1　系统的组成

　　WLIDS是机械手表设计的智能化系统,它对设计过程的本质特征进行了高度的抽象概括,考虑到大多数类型机械手表设计问题的一般模式和主要零部件的布置,着意于设计的效率、效益和设计的精确性、准确性、适用性、可扩充性,WLIDS系统由如图1所示的几部分组成.

　　机械手表设计是一个复杂的过程,既要进行单个零件的外廓尺寸设计,又要考虑各零部件在空间中的位置及其相对位置关系.WLIDS系统首先进行机芯的布局设计(机芯的大小、形状、各夹板的大小、位置),然后逐一进行各夹板上的规则零件、不规则零件、传动零件(各种齿数的齿轮)、固接件等的形状和位置设计,最后根据机芯类型进行日历机构设计,包括日历环、定位机构、驱动机构的位置、形状设计.在设计过程中,充分利用评价模块和回溯设计进行机械手表的重设计.

　　2　知识表达形式

　　智能系统中,知识水平的高低将直接影响该系统推理的运行结果.知识的不同表达形式,影响推理的效率和表达的便利性[2]. WLIDS系统的知识大体上可分为设计机械手表的经验性知识和设计机械手表的结构原理知识.经验性知识主要来源于手表厂的设计人员的长期设计实践.机械手表的结构原理知识,包括设计原理、工艺技术和装配知识及手表设计性能的评判知识,是成熟的设计、工艺等方面的知识,在手表布局设计中已经形成系列化.这些知识在WLIDS系统中用不同的方式表达:

　　1)经验性知识

　　这一部分知识是专家多年实践的结果,多系感性认识,知识的原因和结果逻辑关系不易用解析式表达,但具启发性,适宜于用规则的IF-THEN结构表达:

　　IF　　　　条件1,条件2,…