可远程共享的焊接工艺设计专家系统开发和应用.pdf

唐 彬等：可远程共享的焊接工艺设计专家系统开发和应用 153可远程共享的焊接工艺设计专家系统开发和应用 唐 彬1 占小红1 魏艳红1 梁 宁2 雷党刚2 （1.南京航空航天大学材料科学与技术学院 南京 150001； 2.中国电子科技集团公司第三十八研究所 安徽省合肥市 230031） 摘 要：由于客户服务器两层结构存在灵活性差、升级困难、维护工作量大等缺陷，已较难适应当前信息技术与网络技术发展的需要随着互联网技术的广泛应用和专家系统进入焊接领域的各个方面开发基于 B/S 模式的专家系统更能充分利用互联网的优点本文顺应时代发展的需要，设计了系列的基于 B/S 模式的可远程共享的焊接工艺设计专家系统，系统能模拟焊接领域专家辅助设计人员进行焊接工艺参数的设计，编制出 WPS 文件并保存系统的工艺设计主要针对母材为钢材和铝合金，但系统采用增量式开发，留有较多接口，能适时进行扩充，设计的范围将逐步扩展到钛合金、铜合金、镁合金等各种材料的焊接工艺 关键词：远程共享 专家系统 焊接工艺设计 B/S 0．前言 焊接技术在航空、航天、武器装备、船舶、压力容器、锅炉、石油管道等各个领域广泛应用，是国民 经济主战场不可缺少的先进制造技术之一。

尽管焊接产品种类和使用条件各不相同，但大多数焊接工艺是 可以相互借鉴，特别是对同一个行业不同企业根据相同标准下制定的工艺，甚至可以通用随着互联网技 术的发展和普及，为焊接工艺远程共享提供了可能性和可行性，因此，焊接知识远程共享逐步提上议事日 程随着目前分布式的web应用系统广泛应用于现代企业的各个方面，开发基于互联网技术的焊接专家系统 也受到了越来越多的关注[1-5]利用计算机的交互功能和网络的传输特性，将专家系统应用在互联网上是现代专家系统的发展趋势 1．系统结构 基于远程共享的焊接工艺设计专家系统以 web 为中心，采用 TCP/IP，HTTP 为传输协议系统采用三层 网络结构设计，在前台客户机浏览器 Browser 和后台数据库 Server 之间增加了一个网络服务器层，所有的 应用程序模块都安装在服务器上在 Browser 上只安装一个通用的浏览器软件客户端便可通过浏览器访 问 web 以及与 web 相连的后台数据库系统结构如图 1 所示 图 1 基于远程共享的焊接工艺设计专家系统结构 这种模式弥补了传统 C/S 结构的不足采用该模式的优势在于：(1)系统简化了客户端，使用户的操作 更加方便，用户使用单一的浏览器软件就能进行工艺设计，基本上无需培训即可使用。

2)应用程序都放在第五届全国计算机在焊接中的应用学术与技术交流会论文集，2008 年 10 月 29 日-11 月 3 日，广西南宁 154服务器上，用户端无需专门的软件软件的开发、升级和维护只在服务器端运行，系统维护量小，扩展非 常容易，同时也大大降低了系统的维护开销3)这种结构最大的优点是实现了通过 Internet 访问系统 用户可以在任何地方进行操作而不用安装任何专门的软件，只要有一台能上网的电脑就能使用只要能上 网，再由系统管理员分配一个用户名和密码，就可以使用了甚至可以申请，通过公司内部的安全认 证(如 CA 证书)后，不需要人的参与，系统可以自动分配给用户一个账号进入系统提高了数据资源的利用 率 2．知识获取 知识库的建立是专家系统开发的中心工作知识库是利用数据库存储技术按一定的知识表示形式把专 家经验和知识储存在数据库中知识库中知识的数量和质量决定了焊接工艺设计的质量和专家系统的决策 能力知识库中积累的知识质量越高可靠性越高，专家系统性能越优越本系统充分利用企业第一线工程 师的知识和经验，在对数据联系进行分析的基础上，搭建合理的知识框架，然后由焊接工程师在前台进行 知识填充。

这样使焊接工艺设计知识更接近生产实际，并可以直接用于焊接生产实际知识框架按焊接方 法进行设计，分别建立了字典库和规则库，如母材知识库，接头形式知识库，工件形状知识库，工艺参数 规则库，焊接设备规则库等 如今，知识更新的速度越来越快，知识倍增的周期越来越短知识库只有在系统的使用过程中不断更 新和增加，才能满足焊接新工艺和新方法的需求所以建立完善的知识获取机制对于专家系统的生命力尤 为重要知识获取机制就是专家系统的自学习机制本系统通过设计方便的人机接口用于接收用户和专家 输入的信息以及系统输出的信息，设计了基于数据库技术的知识获取工具在提供对知识库中规则和事实 进行浏览、编辑、修改和删除等功能的同时，还根据规则和事实的结构形式，设计了基于关系数据库的知 识获取的数据输入方式和可视化知识获取界面，使焊接专家可直接在前台直接参与知识库的维护和扩充， 知识自动转化为计算机内部形式，从而实现知识获取使专家系统知识库中的知识很快丰富起来 图2为知识库管理界面示例由于充分利用了互联网技术，使系统知识体系能满足多位专家异地同时进 行更新要求，使得经验的更新打破时空界限，保证了信息传递的速度和更新的时效性，充分整合异地多位 专家的工艺优势。

图 2 知识库管理界面 3．工艺设计 焊接工艺设计过程根据不同的焊接方法及其工艺特点分别设计不同的推理过程弧焊工艺设计、钎焊 工艺设计和搅拌摩擦焊工艺设计基本上是沿用了以往C/S结构专家系统的设计思想，即采用两级正向推理 充分发挥计算机系统与人的互动，增强了人机对话，使工艺设计最终结果更符合用户的要求工艺设计的 过程主要包括四个基本步骤，初始条件的输入，中间推理过程，最终设计结果以及完成工艺指导书 首先确定初始条件，也就是常说的实事采集过程，如图 3 便为一个钢材焊接工艺设计过程中简单的实 事采集界面实事采集是推理的前提条件此界面根据焊接方法和焊接母材的不同会有所差异此界面采 用动态设计，能选择的范围与知识库中的字典库相联系，随着字典库的更新而变化字典库越完整，能进唐 彬等：可远程共享的焊接工艺设计专家系统开发和应用 155行设计的工艺范围越广 图 3 初始条件设置 用户完成初始条件后，点击提交至中间推理按钮，如果输入的初始条件符合系统的约定，系统便通过 推理机开始第一级推理推理机是模拟人类专家解决问题、进行逻辑思维的智能程序，它能按一定的制策 略，针对动态数据库中的信息，选取知识库中有关的知识，推理并修改动态数据库中的内容，直至得出最 终结果。

本系统的推理过程在查询知识库基础上结合程序语言推理出相关经验或者计算给出推荐工艺参数 在此专家系统中第一级推理根据所焊接的材料牌号、结构尺寸等推理出可用的焊接材料及其规格、焊接接 头坡口形式等由焊接工程师确认其中的一种焊接材料和接头形式，确认后，进行第二级推理，在根据中 间设计结果和初始条件进行其他工艺参数设计，设计结果如图4和图5所示 图 4 最终焊接工艺设计结果——坡口图形及其参数 图 5 最终焊接工艺设计结果——焊接规范参数 图 6 历史工艺设计记录浏览与查询界面 第五届全国计算机在焊接中的应用学术与技术交流会论文集，2008 年 10 月 29 日-11 月 3 日，广西南宁 156用户确定生成设计后， 根据这些设计结果， 系统自动生成一个完整可用的焊接工艺指导书， 如图5所示 焊接工艺指导书采用输入框的形式，用户可以对相关工艺参数根据实际情况进行修改，以满足工厂实际生 产的需要工艺指导书在程序员的参与下能方便的根据工厂和企业的需要更改和更换焊接工艺指导书的样 式对设计出的焊接工艺指导书提供了打印等基本功能用户对此次设计的工艺设计结果满意，可以将工 艺指导书保存入数据库后，工艺指导书按工艺指导书编号标识存入数据库，用户可以在任何时刻进行历史 记录的浏览和查询。

与C/S系统的功能基本相同 主要区别是， 工程师可以通过internet远程完成这些工作 假设公司总部设在北京，但在全国各地均设有项目部只用在北京总部架设服务器，便可以在全国各地进 行工艺设计，也可以查询，浏览到各个项目部的历史工艺记录 如图6为工艺查询与浏览界面数据的远程共享保证了各个项目部的相互协调，大大提高了数据的利用 率 4．用户管理 用户管理主要完成用户的增加，修改，删除以及更改权限等操作系统把所有用户分为两类，一类是 管理员， 一类是普通用户 程序通过SQL数据库验证用户ID和口令 把所有用户的账号和口令存在一个表中， 称这个表为成员数据库主要包括用户的姓名、口令和该用户对应的权限根据这个表编写用户验证程序 权限设置方法采用传统的两种，一种是简单的口令式设置，即在程序运行时要求用户输入口令，口令 检验通过后，根据用户期限赋役相应操作权另一种是将操作员划分为两个级别，分别授予不同的权限， 不同权限操作员可以进行不同的操作，如只有管理员才有:添加、删除、修改以及管理用户等权限，而普通 用户只能进行工艺设计和查询等操作 5．辅助功能 主要包括系统帮助功能，公告功能，留言板功能等网站常见的功能。

系统帮助功能为新用户提供帮助 系统的帮助文件中详细介绍了该专家系统的使用办法，介绍了系统各个组成模块的工作流程以及各模块的 用户界面，并具体介绍了系统的使用方法帮助菜单中包括本软件的帮助主题和当前子窗体的介绍本软 件的帮助主体主要是对系统的作用和功能以及使用方法进行介绍，而字窗体的介绍主要是对用户操作限制 的介绍和当前子窗体的功能介绍公告功能主要为系统管理员对系统的变化以及系统的更新发布消息，便 于用户及时了解留言板功能是连接用户和管理员的通道用户通过留言板对系统进行反馈和提出疑问， 管理员和专家及时的进行回答，使专家系统更具互动性和开放性 6．结论 本文设计了基于 B/S 模式的专家系统，充分体现了现代网络时代的特点开发基于 Internet 的专家系 统将在近期内成为主流随着 Internet 技术的高速发展，在实现远程焊接工艺设计和工艺管理的基础上， 有望在行业范围内共享焊接工艺 基于远程共享的焊接工艺专家系统相比传统的专家系统在知识获取方面有一定优势，但知识获取仍是 建造专家系统的“瓶颈”由于采用 B/S 模式，数据和系统的安全问题将不容忽视，系统也需要在完善用 户管理和安全性方面进行更深入的研究。

参 考 文 献 [1] 段红.基于 B/S 架构的谢一矿网站设计[J].网络与通信,2006. [2] 林子禹等.基于 WEB 与组件技术的企业应用系统设计模型[J].计算机工程与应用,2000,6. [3] 刘慧巍.B/S 体系结构的应用[J].网络通讯与安全,2007:1003-1004. [4] 魏艳红,王敏,李连胜.基于 B/S 的焊接工艺评定报告管理系统焊接,焊接,2003(7):26-28. [5l 黎文航.基于 Client/Server 和基于 Browser/Server 的焊接工艺设计与管理系统[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学. 2002. 。