(北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院, 北京100191)
隨著航空制造企業(yè)的發(fā)展,航空產(chǎn)品的成型工藝設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)也隨之越來(lái)越豐富,而這些經(jīng)驗(yàn)?zāi)壳罢源罅康膶?shí)例形式被保存起來(lái)。如何有效地利用這些實(shí)例來(lái)提高復(fù)合材料構(gòu)件工藝成型設(shè)計(jì)的效率無(wú)疑具有重要的意義?;趯?shí)例推理(CBR)是一種傳統(tǒng)且有效的解決方法,而相似度計(jì)算是實(shí)例檢索的關(guān)鍵技術(shù)。很多專(zhuān)家學(xué)者已經(jīng)從不同角度對(duì)相似度計(jì)算進(jìn)行了研究:蔣占四[1]等給出了區(qū)間值屬性相似度計(jì)算模型,并將各種屬性類(lèi)型的相似度計(jì)算方法加以統(tǒng)一;周宏明[2]等建立了基于實(shí)體屬性的相似度計(jì)算模型,提出了產(chǎn)品配置過(guò)程中相似度計(jì)算流程和方法;閆向彤[3]等建立了向量空間模型,采用余弦函數(shù)值衡量?jī)烧唛g的相似程度。總體上看,這些方法均是基于數(shù)值型的用戶(hù)需求參數(shù)和實(shí)例參數(shù)進(jìn)行屬性相似度計(jì)算。但很多時(shí)候某些屬性無(wú)法采用數(shù)值型參數(shù)直接表示,那么其相應(yīng)的屬性相似度也無(wú)法求解。當(dāng)然也有一些學(xué)者考慮了字符型的屬性,如胡偉等[4]提出了基于有向模糊圖的產(chǎn)品系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相似度計(jì)算模型,但其只考慮了簡(jiǎn)單的情況。而對(duì)于復(fù)雜的復(fù)合材料構(gòu)件成型工藝實(shí)例來(lái)說(shuō),這些方法都不能完全適用,不符合企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)需求。
本文針對(duì)于某航空企業(yè)構(gòu)建了復(fù)合材料構(gòu)件成型工藝知識(shí)庫(kù)系統(tǒng),結(jié)合企業(yè)的實(shí)際需求,將實(shí)例推理應(yīng)用于復(fù)合材料構(gòu)件的成型工藝設(shè)計(jì)中,針對(duì)復(fù)合材料構(gòu)件的特點(diǎn),考慮了成型工藝實(shí)例中的材料信息,外形信息等不同屬性的信息值,提出了一種基于復(fù)合材料構(gòu)件成型工藝實(shí)例的不同屬性局部相似度計(jì)算方法,結(jié)合改進(jìn)后的相似度計(jì)算算法,得到與目標(biāo)設(shè)計(jì)問(wèn)題匹配度較高的解決方案,以便高效率、高質(zhì)量地支持復(fù)合材料構(gòu)件成型工藝的設(shè)計(jì)。
基于實(shí)例推理所使用的知識(shí)即為以往的成功實(shí)例,而這些實(shí)例都是以基于實(shí)例的知識(shí)模型存儲(chǔ)在知識(shí)庫(kù)中,它們均包含管理屬性、問(wèn)題狀態(tài)描述屬性以及解決方案3部分[5]。復(fù)合材料構(gòu)件成型工藝實(shí)例所包含的問(wèn)題描述類(lèi)詳細(xì)信息主要為待設(shè)計(jì)構(gòu)件的外形特征、設(shè)計(jì)要求以及生產(chǎn)要求等,而管理屬性主要包括機(jī)型、零組件名稱(chēng)等信息,解決方案信息則包括所采用的成型工藝、主要工藝參數(shù)以及工序信息等,其中工藝參數(shù)以及工序信息因成型工藝的不同而不同。那么,較為詳細(xì)的復(fù)合材料構(gòu)件成型工藝實(shí)例數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可用圖1表示。
圖1 復(fù)合材料構(gòu)件成型工藝實(shí)例數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Data structure diagram of the composites molding process
系統(tǒng)進(jìn)行推理計(jì)算時(shí)主要計(jì)算實(shí)例問(wèn)題描述部分信息的相似性,當(dāng)該部分信息相似時(shí),即可判定兩個(gè)實(shí)例相似,從而將成功實(shí)例的解決方案信息反饋給用戶(hù),用戶(hù)可在該方案基礎(chǔ)上進(jìn)行修改,最終完成成型工藝設(shè)計(jì)。
實(shí)例相似度是判別實(shí)例間相似性的尺度,是用來(lái)檢索知識(shí)庫(kù)中與待設(shè)計(jì)實(shí)例相似實(shí)例的機(jī)制。兩個(gè)實(shí)例間相似度計(jì)算是通過(guò)計(jì)算其各個(gè)屬性的局部相似度,在此基礎(chǔ)上各自乘以一定的權(quán)重,最后將所有帶權(quán)重的局部相似度累加,最終結(jié)果便是兩個(gè)實(shí)例的相似度。整個(gè)相似度計(jì)算過(guò)程可以這樣簡(jiǎn)單表示:實(shí)例A與實(shí)例B的相似度為,其中PAi表示A實(shí)例的第i個(gè)描述性屬性,PBi表示B實(shí)例的第i個(gè)描述性屬性,而wi表示實(shí)例的第i個(gè)描述性屬性的權(quán)重,即表征了該屬性在眾多描述性屬性中的相對(duì)重要程度(針對(duì)于評(píng)判相似度的情況),相似度Sim(x·x)的取值范圍定為[0,1],值越大表示越相似。
可見(jiàn)實(shí)例相似度計(jì)算的關(guān)鍵即為局部相似度的計(jì)算,本文所分析的復(fù)合材料成型工藝實(shí)例的描述性屬性有:構(gòu)件形狀、構(gòu)件尺寸、構(gòu)件結(jié)構(gòu)形式、構(gòu)件重要面表面粗糙度、構(gòu)件尺寸精度要求、使用材料以及生產(chǎn)量,所以只需計(jì)算這些屬性的局部相似度即可完成兩個(gè)實(shí)例相似度的計(jì)算[6]。一般的相似度計(jì)算方法為根據(jù)屬性值類(lèi)型的不同分為:
①當(dāng)?shù)趇屬性值為字符型
②當(dāng)?shù)趇屬性值為數(shù)值型
式中,VAi、VBi分別為實(shí)例A、B第i屬性的值。
然而,這種方法在對(duì)復(fù)合材料構(gòu)件成型工藝實(shí)例的局部相似度進(jìn)行計(jì)算時(shí),顯得非常不全面,不能直接應(yīng)用上述相似度計(jì)算方法,因?yàn)閮H僅通過(guò)判斷字符值是否相同來(lái)斷定某一屬性是否相似是不切實(shí)際的,舉個(gè)例子來(lái)看看上述方法存在的問(wèn)題:構(gòu)件使用材料,這一屬性是通過(guò)材料牌號(hào)表示的,不同材料牌號(hào)的材料工藝性能不一定完全不同,事實(shí)上很多不同牌號(hào)的復(fù)合材料只是某些添加劑的比例不同而已,往往工藝性能也很相近,所以如果單純的依據(jù)判斷兩個(gè)實(shí)例所使用的材料牌號(hào)字符串是否相同來(lái)計(jì)算材料屬性的相似度會(huì)帶來(lái)很大的計(jì)算誤差。另外,在計(jì)算數(shù)值型屬性的局部相似度時(shí),上述公式(2)的計(jì)算結(jié)果有時(shí)也會(huì)不切實(shí)際,因?yàn)椴煌膶傩缘娜≈捣秶煌?,而兩個(gè)實(shí)例屬性值差的絕對(duì)值大小并不能真實(shí)的反映相似程度,例如:構(gòu)件尺寸精度取值范圍為[1,18],而生產(chǎn)量取值范圍[1,10000],量綱不同,如果單一的用公式(2)來(lái)計(jì)算,當(dāng)兩個(gè)實(shí)例尺寸精度分別為1和18,生產(chǎn)量要求分別為100和108時(shí),計(jì)算出這構(gòu)件尺寸精度相似度和生產(chǎn)量要求相似度是相同的,然而在實(shí)際生產(chǎn)中,尺寸精度值為1和18完全可以判定為不相似,生產(chǎn)量為100和118時(shí),可以判定為相似,所以公式(2)無(wú)法用同一相似度值來(lái)表征不相似與相似這兩種完全相反的情況。由此可見(jiàn),上述局部相似度的計(jì)算方法無(wú)法適用于不同量綱的、不同類(lèi)型屬性相似度的計(jì)算,針對(duì)這些問(wèn)題,結(jié)合復(fù)合材料構(gòu)件成型工藝實(shí)例的實(shí)際情況,設(shè)計(jì)了適應(yīng)于復(fù)合材料構(gòu)件成型工藝實(shí)例相似度計(jì)算的算法。
復(fù)合材料構(gòu)件成型工藝實(shí)例的描述性屬性有:構(gòu)件形狀、構(gòu)件尺寸、構(gòu)件結(jié)構(gòu)形式、構(gòu)件重要面表面粗糙度、構(gòu)件尺寸精度要求、使用材料以及生產(chǎn)量,其中構(gòu)件形狀、構(gòu)件結(jié)構(gòu)形式和使用材料屬性為字符型屬性較為特殊,構(gòu)件尺寸、構(gòu)件重要面表面粗糙度、構(gòu)件尺寸精度要求和生產(chǎn)量為數(shù)值型屬性,本文的相似度算法針對(duì)于不同的屬性采取了不同的相似度計(jì)算方法。
(1)字符型屬性相似度的計(jì)算方法。
·構(gòu)件結(jié)構(gòu)形式相似度計(jì)算
圖2 復(fù)合材料構(gòu)件外形形狀分類(lèi)圖Fig.2 Composites component shape classification
構(gòu)件結(jié)構(gòu)形式屬性是表征構(gòu)件內(nèi)部構(gòu)造的屬性,當(dāng)前企業(yè)中常用復(fù)合材料構(gòu)件結(jié)構(gòu)為壁板內(nèi)部緊密壓實(shí)的層壓結(jié)構(gòu)和內(nèi)部用空隙的夾層結(jié)構(gòu),所以構(gòu)件結(jié)構(gòu)形式取值范圍只有層壓結(jié)構(gòu)和夾層結(jié)構(gòu)兩種情況,該屬性的相似度計(jì)算可以完全使用公式(1)計(jì)算。
·構(gòu)件形狀相似度計(jì)算
構(gòu)件形狀是表征構(gòu)件外形形狀的屬性,本文采用的知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)面向復(fù)合材料構(gòu)件,所以只以復(fù)合材料構(gòu)件作為研究范圍。目前,復(fù)合材料廣泛地應(yīng)用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的制造,所以復(fù)合材料構(gòu)件形狀各異,將這些構(gòu)件形狀一一羅列是不現(xiàn)實(shí)的,美國(guó)麻省理工大學(xué)(MIT)根據(jù)外形特點(diǎn)將常用的復(fù)合材料構(gòu)件分成一些基本形狀[7]。
通過(guò)與企業(yè)工程技術(shù)人員合作對(duì)企業(yè)自身使用情況的研究,在原有基礎(chǔ)上做了一定的修改,如圖2所示。借鑒對(duì)構(gòu)件形狀進(jìn)行分類(lèi)劃分,構(gòu)件形狀屬性相似度的計(jì)算可以設(shè)計(jì)為:首先判斷兩個(gè)構(gòu)件形狀屬性值是否相同,相同則相似度為1,結(jié)束計(jì)算,不相同則判斷兩個(gè)構(gòu)件形狀屬性值是否屬于同一二級(jí)分類(lèi),如果屬于同一二級(jí)分類(lèi),則相似度為0.7,不屬于則繼續(xù)判斷是否屬于同一一級(jí)分類(lèi),如果屬于則相似度為0.4,不屬于則相似度為0。
·使用材料相似度計(jì)算
一個(gè)復(fù)合材料構(gòu)件的設(shè)計(jì)信息中必然包含其所使用的材料信息,因?yàn)閺?fù)合材料構(gòu)件成型過(guò)程與材料性能有很大的關(guān)系,工藝人員要進(jìn)行成型工藝設(shè)計(jì)就必須獲得該構(gòu)件的材料信息,在實(shí)際生產(chǎn)中,構(gòu)件使用材料是用材料牌號(hào)表征,而復(fù)合材料構(gòu)件與金屬構(gòu)件不同,一個(gè)飛機(jī)構(gòu)件可能有多種材料構(gòu)成,通常設(shè)計(jì)人員為了使構(gòu)件滿足不同的力學(xué)、物理性能,會(huì)利用2~3種預(yù)浸料作為構(gòu)件的鋪層材料。那么在計(jì)算兩個(gè)構(gòu)件使用材料屬性的相似度時(shí),就不能簡(jiǎn)單的通過(guò)比較兩個(gè)實(shí)例的使用材料牌號(hào)是否相同來(lái)計(jì)算。在工藝設(shè)計(jì)人員看來(lái),兩種材料相似只需它們的工藝性能相似即可,并不需要它們的力學(xué)性能、物理性能等也相似,所以從材料的工藝性能入手計(jì)算兩種材料的相似度[8]。復(fù)合材料的工藝性能主要包括:成形溫度、成形時(shí)間、凝膠時(shí)間、鋪覆性、黏度和固化收縮率。兩種材料的相似度本質(zhì)也是通過(guò)計(jì)算其各個(gè)工藝性能屬性的局部相似度得到的,本系統(tǒng)的兩個(gè)實(shí)例使用材料集相似度計(jì)算流程為:
①分別獲取待設(shè)計(jì)構(gòu)件與成功實(shí)例的使用材料集MA= {mA1,mA2,…,mAn}與MB={mB1,mB2,…,mBn},其中MAi、MBi分別代表實(shí)例A、B所使用材料的集合,mAi、mBi即為單種材料;
② 判斷MA是否屬于MB,如果屬于則表示A的材料,B實(shí)例中都有,所以應(yīng)用于B實(shí)例材料的工藝參數(shù)也可以適用于A實(shí)例的材料,那么A、B實(shí)例使用材料相似度為1,結(jié)束計(jì)算,如果MA不屬于MB,則轉(zhuǎn)入步驟③計(jì)算;
③判斷MA中是否有材料屬于MB,即是否存在mAi=mBj,i、j可以不相等,如果存在則轉(zhuǎn)入步驟④計(jì)算,如果不存在則轉(zhuǎn)入步驟⑤計(jì)算;
④ 記錄MA與MB相同材料為集合MS,由于MS的材料在MB中都存在,所以MS中每種材料mj與MB的相似度為1,這里記為,而ML=MA-MB中的每種材料與MB的相似度通過(guò)步驟⑤計(jì)算;
⑤材料集MX、MY中不存在相同的材料時(shí),并不代表MX中的材料與MY沒(méi)有絲毫相似之處,欲計(jì)算MX中的某種材料與MY的相似度,則需通過(guò)步驟⑥一一計(jì)算出該種材料與MY中材料的相似度,然后取最大值作為該種材料與MY中材料的相似度,例如:MX中某一材料為mXi,經(jīng)過(guò)利用步驟⑥一一計(jì)算它與MY中各材料的相似度為sim(mXi·mYh)=0.3、sim(mXi·mYk)=0.7、sim(mXi·mYj)=0.5,則材料 mXi與 MY中材料的相似度為=0.7;
⑥現(xiàn)設(shè)MX中某材料mXk,MY中的一材料mYh,兩種牌號(hào)不同的材料的相似度是通過(guò)計(jì)算它們的工藝性能的局部相似度得到的,即其中xx表示復(fù)合材料工藝性能屬性,取值范圍為[成形溫度,成形時(shí)間,凝膠時(shí)間,鋪覆性,黏度,固化收縮率],wxx是代表相應(yīng)工藝性能屬性相對(duì)于其他屬性在材料成型時(shí)重要程度,simxx(mXk·mYh)則是表示mXk、mYh的局部相似度,由于材料工藝性能屬性值均為數(shù)值型,所以該局部相似度的計(jì)算利用公式(2)中數(shù)值型屬性相似度計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算的;
⑦經(jīng)過(guò)步驟④、⑤的計(jì)算,可以得到MA中每種材料與MB中材料的相似度,下面只需計(jì)算MA材料集與MB材料集的相似度,該相似度計(jì)算公式如下:,其中n_all為MA中材料種數(shù),simmi分別由④、⑤步驟得到,Wi表示材料mi占整個(gè)構(gòu)件構(gòu)成的比例,計(jì)算方法見(jiàn)步驟⑧;
⑧一個(gè)實(shí)例中的某種材料與另一個(gè)實(shí)例材料的相似度只能表征它所構(gòu)成部分與另一構(gòu)件的相似度,所以必須乘以其在整個(gè)構(gòu)件中的構(gòu)成比,材料mi在實(shí)例A中的構(gòu)成比即為Wi,其計(jì)算公式為:Wi=n/n_all,n表示實(shí)例A使用材料mi的鋪層數(shù),n_all表示實(shí)例A總鋪層數(shù);
通過(guò)上述①~⑧步驟完成了兩個(gè)實(shí)例材料集相似度的計(jì)算,該計(jì)算方法從實(shí)際的生產(chǎn)情況出發(fā),通過(guò)計(jì)算材料工藝性能屬性的局部相似度,實(shí)現(xiàn)了不同材料集、不同材料牌號(hào)的相似度計(jì)算,計(jì)算結(jié)果完全符合實(shí)際成型工藝設(shè)計(jì)需求,解決了之前材料相似度計(jì)算方法的計(jì)算結(jié)果誤差大,不能進(jìn)行材料集相似度計(jì)算的問(wèn)題。
(2)數(shù)值型屬性相似度的計(jì)算方法。
復(fù)合材料構(gòu)件成型工藝實(shí)例的數(shù)值型描述性屬性有:構(gòu)件尺寸、構(gòu)件重要面表面粗糙度、構(gòu)件尺寸精度要求以及生產(chǎn)量,其中構(gòu)件尺寸表示構(gòu)件的最大尺寸,其取值范圍為0~15m,構(gòu)件重要面表面粗糙度取值范圍則是0.12~50,構(gòu)件尺寸精度取值范圍則為1~18,而生產(chǎn)量取值范圍則為1~1000,這些屬性的量綱不同,而又需使它們的相似度計(jì)算結(jié)果在0~1的范圍內(nèi),所以必須對(duì)這些不同量綱的屬性值進(jìn)行歸一化處理。一般的歸一化處理函數(shù)為其中x1、x2為某屬性待計(jì)算相似度的兩個(gè)值,xmax、xmin分別為該屬性的最大、最小值,即取值范圍[9]。
但是,在實(shí)際生產(chǎn)中,這樣的歸一化處理方式仍然有一定的不足,因?yàn)楦鲗傩缘娜≈捣秶?,是?zhuān)家依靠以往的制造經(jīng)驗(yàn)預(yù)估的大致取值范圍,并不能保證在企業(yè)以后的生產(chǎn)中,某些屬性值會(huì)超出現(xiàn)有取值范圍,當(dāng)有屬性值超出取值范圍時(shí),該歸一化處理方式將無(wú)法計(jì)算,不利于企業(yè)知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)的長(zhǎng)久使用,要消除這一弊端就必須將屬性值超出取值范圍的情況考慮在內(nèi),在原有歸一化處理函數(shù)的基礎(chǔ)上增加了一些處理意外情況的函數(shù),就構(gòu)成了一個(gè)歸一化處理的分段函數(shù),具體如下:
這樣的處理方式是在充分考慮了工程實(shí)際中專(zhuān)家認(rèn)知基礎(chǔ)上完成的,當(dāng)兩個(gè)被計(jì)算值都在取值范圍之內(nèi)時(shí),則按一般的歸一化處理方式處理,而當(dāng)兩個(gè)屬性值都超出取值范圍時(shí),可直接視它們沒(méi)有差別,所以直接將它們差值視為0,例如:若兩個(gè)實(shí)例生產(chǎn)量值分別為1001與1100時(shí),在工程技術(shù)人員看來(lái)這都是屬于大批量生產(chǎn),在工藝條件的設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)時(shí)都會(huì)按照大批量生產(chǎn)的角度進(jìn)行,所以可直接視它們的差值為0。而當(dāng)兩個(gè)屬性值一個(gè)在取值范圍中,另一個(gè)超出取值范圍時(shí),則利用對(duì)它們的差值進(jìn)行歸一化處理,這樣處理可以在考慮生產(chǎn)實(shí)際的基礎(chǔ)上避免計(jì)算結(jié)果超出歸一化的范圍,例如:當(dāng)生產(chǎn)量x1=1,x2=1010時(shí),如果還按照進(jìn)行歸一化處理,則計(jì)算結(jié)果大于1,違反了歸一化處理的初衷,而利用處理后,結(jié)果完全在0~1的范圍內(nèi),并且真實(shí)反映了生產(chǎn)實(shí)際情況,生產(chǎn)量為1屬于單件生產(chǎn)的范疇,而生產(chǎn)量1010屬于大批量生產(chǎn)的范疇,所以它們差值應(yīng)該是接近1的,計(jì)算結(jié)果符合該生產(chǎn)實(shí)際。經(jīng)過(guò)上述歸一化處理后,不同量綱的數(shù)值型屬性值的差值均處在0~1的范圍內(nèi),則兩個(gè)屬性值相似程度反映為差值越小越相似,然而總體的相似度表征是相似度值越大,相似程度越大,所以必須對(duì)上述歸一化處理的結(jié)果進(jìn)行再處理使其符合相似度表征的規(guī)律。構(gòu)造一個(gè)分段函數(shù)對(duì)歸一化處理結(jié)果進(jìn)行了再處理,詳細(xì)函數(shù)表達(dá)式如下:
其中,a為常數(shù),取值范圍為(0,1),如圖3所示。
a為調(diào)節(jié)因子,即相似計(jì)算的一個(gè)閥值,閥值以下部分的相似度值較小,對(duì)最終相似度計(jì)算影響較小,所以在閥值以下部分采用一次函數(shù)快速逼近于0。綜上所述,采用式(3)、(4)解決了復(fù)合材料構(gòu)件成型工藝實(shí)例數(shù)值型屬性量綱不同、取值范圍不固定的問(wèn)題,同時(shí)該相似度計(jì)算方法充分考慮了實(shí)際生產(chǎn)情況,符合領(lǐng)域?qū)<艺J(rèn)知。
圖3 數(shù)值型屬性相似度計(jì)算函數(shù)圖像Fig.3 Picture of the numeric attributes similarity calculation function
現(xiàn)利用所開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)對(duì)一實(shí)例進(jìn)行成型工藝相似實(shí)例的檢索,系統(tǒng)操作界面如圖4所示。
實(shí)例參數(shù)如下:T型梁,生產(chǎn)10件,最大平面尺寸為1500mm,表面粗糙度要求為12.5,精度要求是6,使用材料型號(hào)為759/3233,鋪10層。
根據(jù)以上闡述的方法進(jìn)行局部相似度計(jì)算,復(fù)合材料構(gòu)件成型工藝實(shí)例的描述性屬性中的構(gòu)件形狀、構(gòu)件結(jié)構(gòu)形式和使用材料屬性為字符型屬性,構(gòu)件尺寸、構(gòu)件重要面表面粗糙度、構(gòu)件尺寸精度要求和生產(chǎn)量為數(shù)值型屬性。
構(gòu)件結(jié)構(gòu)形式分為層壓結(jié)構(gòu)和夾層結(jié)構(gòu),有相同和不同兩種情況,對(duì)應(yīng)值分別為<1,0>。 構(gòu)件形狀表示為完全相同,屬于同一二級(jí)分類(lèi),屬于同一一級(jí)分類(lèi),完全不同,對(duì)應(yīng)值分別為<1,0.7,0.4,0>。使用材料同樣為字符型因素,雖然該因素也可通過(guò)樹(shù)脂類(lèi)別進(jìn)行分類(lèi),但是同類(lèi)樹(shù)脂工藝性能仍然存在很大不同,所以不能按照類(lèi)似于制件形狀因素的計(jì)算方法計(jì)算相似度。材料的工藝性能的影響因素很多,例如材料組成,固化溫度、成形壓力、樹(shù)脂黏度和固化收縮率等,這些因素有的為字符型,有的為數(shù)值型,所以可以利用改進(jìn)的局部相似度計(jì)算方法,根據(jù)上述材料相似度計(jì)算流程,以材料的屬性為因素集,計(jì)算其對(duì)應(yīng)每種成型工藝實(shí)例的材料相似度。數(shù)值型的屬性相似度計(jì)算根據(jù)公式(3)和(4)進(jìn)行計(jì)算。在檢索過(guò)程中,不同的用戶(hù)有不同的需求,故系統(tǒng)可根據(jù)用戶(hù)的需求,給每個(gè)屬性配以一定的權(quán)重,最后得到計(jì)算結(jié)果。表1中顯示總相似度大于0.5的實(shí)例。
表1 復(fù)合材料構(gòu)件工藝成型實(shí)例詳細(xì)相似度計(jì)算結(jié)果
根據(jù)最優(yōu)原則,應(yīng)該選擇總相似度較高的實(shí)例為參考實(shí)例。
本文論述的改進(jìn)后的相似度檢索算法應(yīng)用于復(fù)合材料構(gòu)件成型工藝知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)中,其檢索結(jié)果符合生產(chǎn)實(shí)際情況,由此可得以下結(jié)論:
(1)改進(jìn)后的局部相似度檢索算法完全能通過(guò)軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn);
(2)該相似度計(jì)算算法充分考慮了復(fù)合材料構(gòu)件成型工藝的屬性信息,如飛機(jī)構(gòu)件所采用的材料等非常規(guī)類(lèi)字符屬性。由于復(fù)合材料的特殊性,不同名稱(chēng)的材料不一定完全不相似,故提出了復(fù)合材料構(gòu)件的材料相似度計(jì)算流程及方法,符合生產(chǎn)實(shí)際需求;
(3)復(fù)合材料構(gòu)件生產(chǎn)中很多數(shù)值型屬性,它們屬于不同量綱,故需將其歸一化,但在實(shí)際生產(chǎn)中,某些屬性值會(huì)超出其限定的取值范圍,傳統(tǒng)的歸一化處理無(wú)法計(jì)算這些意外的情況。改進(jìn)后的相似度計(jì)算算法充分地考慮了實(shí)際生產(chǎn)情況,綜合處理了各種意外情況,提高了算法的適應(yīng)性,將字符型屬性和數(shù)值型屬性的相似度計(jì)算進(jìn)行了全面的考慮,從而使計(jì)算結(jié)果可靠可信。
總體而言,通過(guò)將改進(jìn)后的相似實(shí)例檢索算法應(yīng)用到計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng),大大提高了復(fù)合材料構(gòu)件成型工藝檢索的的效率和準(zhǔn)確率。
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