[发明专利]机器智能参与设计决策的冷挤压件智能设计系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷挤压件的智能设计系统。

背景技术

设计是一个复杂的分析、综合与决策活动，其构成成分可以分为三类：智力创造、分析计算和设计表达。其中，智力创造包括设计过程中的推理、综合、类比等需要通过思维活动来实现的工作，是整体设计构思的阶段，也是设计中最为核心的部分；分析计算是通过数学方法，具体是借助各类分析软件对产品的行为进行分析或对性能进行仿真和模拟，以确定方案的可行性；设计表达是将设计的结果以图形、文字或数字的形式表述出来。传统的CAD系统大多是辅助设计者完成后两类设计工作：在分析计算方面，主要以有限元分析技术为代表，包括各类专用的工程计算系统、仿真系统、设计系统和模拟系统；设计表达方面，包括早期设计开发的一二维绘图技术和今天已被广泛采用的产品三维造型技术，以及由产品三维表达带来的增值功能，如干涉检查、虚拟装配等。即使传统的CAD系统已经能够强有力地辅助设计人员完成后两类工作，但是其智能化水平还有待提高，大多数的CAD软件都是作为独立的分析设计平台而存在，尚无整合了典型分析计算和设计表达类CAD软件的设计平台出现，现有的一些CAD软件的协调工作大多仅仅局限于通过软件各自的接口来实现，接口的应用需要设计人员具有非常高的二次开发能力，这大大提高了设计人员利用接口实现软件平台协同工作的门槛。而作为设计核心的智力创造，传统的CAD系统并没有对其提供有力的辅助和支持。在当前设计模式下，智力创造涉及的推理、综合、联想、类比、学习等智力型劳动仍然由人类专家来完成。而人类专家主导设计有其局限性，具体表现在：设计人员独立开展设计工作需要较高水平的知识和经验的积累，而这些知识和经验的积累通常需要很多年的时间才能掌握，这与工业生产追求高效的原则相矛盾；而且，在老设计人员实际解决问题的过程中往往无法清晰地表述具体用到了哪些知识，无法将含蓄不清的知识转化为精确的物理符号，使得老设计人员无法将知识准确、完整地传递给新设计人员，因而造成长期积累的知识和经验流失。

对于冷挤压件的设计也是如此，现有的冷挤压件设计存在的技术缺陷为：以人类专家主导设计、对用户技术要求很高、工作效率低。

发明内容

为了克服已有冷挤压件的以人类专家主导设计、对用户技术要求很高、工作效率低的不足，本发明提供一种模拟人类智能设计冷挤压件、对用户的技术要求降低、工作效率高的机器智能参与设计决策的冷挤压件智能设计系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种机器智能参与设计决策的冷挤压件智能设计系统，所述智能设计系统包括：

设计型专家系统模块，内部含有大量的冷挤压成形领域专家水平的知识与经验，利用人类专家的知识和解决问题的方法来处理冷挤压成形领域问题，利用所述知识和经验，进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，所述设计型专家系统模块包括：

知识库，集合用于设计冷挤压件的领域知识以及专家的实际经验，包括产品实例库、设计规则库、设计参数库和数值方法库；产品实例库是设计人员工作中长期累积下来的实例的集合，用于基于实例推理时产生新的目标模型，同时作为原始学习模型以便设计中需要时调用；设计规则库是与冷挤压件有关的知识和经验存储的主要场所，将知识和经验转化为计算机可以处理的符号形式以便于描述和编辑；设计参数库主要存放着各种冷挤压模具材料的化学成分、物理性能、推荐的热加工和热处理工艺参数及相应的力学性能技术资料；数值方法库存放着智能设计方法会用到的各类数值算法知识；

推理机，用于在用户输入冷挤压件的性能要求后，由推理机制根据推理策略对知识库进行搜索；

动态数据库，用于在工作时动态存储设计过程中的信息，包括冷挤压件的初始设计要求、中间结果及最终方案，由推理机制控制其刷新；

解释机制，用于对用户或工程师所提出的问题，给出一个回答；工程分析模块，用于建立冷挤压件初始设计方案的设计变量和优化目标之间的函数关系，然后对初始设计方案作优化，并绘制出优化后的图形信息，包括：

仿真分析单元，以有限元软件作为工具模拟出多组有代表性的试验数据，以作为后续建立非线性映射时的训练样本；

计算优化单元，用于将这多组试验数据作为训练数据，采用支持向量机的方法建立设计参数和优化目标之间的映射，利用这一映射再预测出多组试验数据，利用原有和预测出的多组数据拟合出设计参数和优化目标之间的函数关系，将这一函数用于计算优化，采用遗传算法优设计参数，将优化后的设计参数代入参数化的初始设计方案，得到优化后的冷挤压件设计方案；

参数化绘图单元、用于将图纸信息存入产品实例库；