Vol.15 No.2 故障诊断·机械设计综合专家系统 ·197· 型的选择不是简单的匹配，而是综合用户的各项要求后作智能探索，并进行各种模型的评 价、选择和修正。ICAD又区别于纯推理的分析型系统，它可作数值计算，计算机构参 数、零件尺寸…必要时可调用其他语言作复杂计算，进行参数设计和零件设计。推理机 中的全过程控制策略使系统区别于固定设计过程的系统。整个设计过程因设计对象不同、 约束条件不同而不同，每次设计都要作设计过程的最优选择。同时，系统的过程说明机构 与人机接口相结合，随时向用户解释设计过程、显示各阶段的设计方案。整个设计过程可 无需非专家用户的决策，也允许专家设计者的干预。 2.2设计模式化 知识中心型的专家系统的核心技术之一是知识表达，它需要将设计模式化，包括设计 过程的模式化和设计对象的模式化。 设计过程包括机能设计、概念设计、基本参数设计、结构尺寸设计等，这些过程都需 模式化。将设计专家长期积累的个人经验以一定的模式表达出来。用产生式规则表达每个 步骤，并以嵌套成串的规则集合组成产生式系统操纵整个设计过程。 设计对象也需要模式化。在设计结束前并无真正的实际设计对象，只是作为一种信 息，提供许多“像”即对象模型，供设计者选择、评价。作为“像”的通用机构及其组合机构 的有关知识要以一定的模式来表达：用语义网络方式表达它们的分类和阶层构造；用嵌套 的表结构组成框架构造表达它们的机能、特性、评价函数，表达参数设计时涉及的国标及 各种许用值、经验值等；用谓词演算表达具体计算时所使用的公式集合6) 2.3满足化的再设计 设计型的系统需要最优地满足所有目标和约束。知识库中表达设计过程的规则和设计 对象的知识都是静态的，但推理机中的知识利用都是动态的。规则嵌套的模式不应固定， 而是受控制策略驱动，应是优选的。对各阶段得到的新模型、新方案都要反复进行评价、 修正、再设计、再评价、再修正，直至得到最优方案。设计的过程必须是这样一种满足化 的再设计的动态过程。 3综合专家系统 上述两个系统本是独立存在、单独使用的，但基于深知识的故障诊断专家系统与机械 设计专家系统能利用同样的对象模型，从而在知识表现和解决问题的探索方面产生了很深 的关系。它们可利用知识库中相同的阶层构造和性能框架，一方面作设计推理，寻求最优 的设计方案，另一方面进行诊断推理，寻找故障及产生的原因。由此开发了故障诊断·机 械设计综合专家系统。这个综合系统的结构和两个子系统的相互支援关系如图2所示。 综合系统中一方面可由设计系统支援诊断系统：从设计系统知识库中贮存的设计对象 的机能知识（深知识）中可推导出诊断系统所需的因果知识（浅知识）；又可从设计过程 中各零部件的可靠性分析出发预测故障。另一方面又可由故障诊断系统支援设计系统：当 设计、制造完成后，成品在检查、测试及运行的监测中得到一系列数据，将这些数据输入 诊断系统，得到的分析结果可反馈回设计系统，为修改设计要求、修正设计方案、改进制 造工艺提供依据。V O I . 1 5 N 0 . 2 故障诊断 机械设 计综 合专家系统 19 7 型 的选择不是 简单的匹 配 , 而是综合用户 的各项 要求后作 智能探索 , 并进 行各种 模型 的评 价 、 选择 和 修正 。 I C A D 又 区别 于纯推理的分析 型 系统 , 它 可作 数值计算 , 计算机构参 数 、 零件尺 寸… … 必要 时可 调用其他语言作复 杂计算 , 进 行参数设计和零 件设计 。 推 理机 中的全过程控 制 策略使系统 区别于 固定 设计 过 程的 系统 。 整个设计过程 因设计对象不 同 、 约束条件不 同而不 同 , 每次设计都要 作设计过 程 的最 优选 择 。 同时 , 系 统的过程 说 明机构 与人机接 口 相 结合 , 随 时 向用户解 释设计过程 、 显示 各阶段的设计方案 。 整个设计过 程可 无需 非专家用户 的决策 , 也允许专家设计者的 干预 。 .2 2 设计模式化 知识 中心型 的专家系统的核 心技术之 一是 知识表达 , 它需要将设计模式化 , 包括设计 过 程 的模式 化和设计对 象的 模式化 。 设计过程 包括机能 设计 、 概念设计 、 基本 参数设计 、 结构尺 寸设计等 , 这些过程都需 模式化 。 将设计专家长 期积累 的个人经验以一 定 的模式表达出来 。 用 产生 式规 则表达每个 步骤 , 并 以嵌套成 串的规则 集合组成产生 式系 统操纵整 个设计过 程 。 设计对 象也需 要模式 化 。 在设计结束前并 无 真 正 的实际 设计 对象 , 只是作为一 种信 息 , 提供许多 “ 像 ” 即对 象模型 , 供设计者选择 、 评价 。 作为 “ 像 ” 的通 用机 构及其组合机构 的有关知识要 以一定的模式来表达 : 用语义网 络方式 表达 它 们的分类和 阶 层构造 ; 用 嵌套 的表结构组 成框架构造 表达它们的机能 、 特性 、 评价函 数 , 表达 参数设计时涉 及 的国标及 各种许用值 、 经验值等 ; 用 谓词演算表达 具体计算时所使用 的公 式集合 〔“ , 。 .2 3 满足化的再设计 设计型 的系统需要 最优地满足 所有 目标和 约束 。 知识库中表 达设计过 程 的规则和设计 对象的知识都是 静态 的 , 但 推理机中的 知识 利 用都是动 态 的 。 规则 嵌套的模式不 应 固定 , 而是受控制策略 驱动 , 应是 优选 的 。 对各阶段得到 的新模型 、 新方案都要反 复进行评价 、 修正 、 再设计 、 再评价 、 再修正 , 直至得到最 优方 案 。 设 计的过 程必须是 这样一 种满 足化 的再设计的 动态过程 。 3 综合专家系统 上述两 个系统本是 独立存在 、 单独使用 的 , 但基于 深知 识的故障诊断专家 系统与机械 设计专家系统能利用 同样的对象模型 , 从而在 知识表现和 解决问题 的探索方面 产生 了很深 的关系 。 它们可利 用知 识库 中相 同 的阶层 构造 和性能框架 , 一方 面作设计推理 , 寻求最优 的设 计方案 , 另一方面 进行诊断推理 , 寻找故障及产生 的原因 。 由此开发 了故障诊断 · 机 械设计综合专家系 统 。 这个综合系统的结构和 两个子系统的 相互 支援关系 如图 2 所示 。 综合系统 中一方面可 由设计系统支援诊断系统: 从设计系统 知识库 中贮存的设计对象 的机能 知识 (深知 识) 中可 推导 出诊断系统 所需 的因果知识 (浅 知识 ) ; 又可从设计过程 中各零部件的可靠性分析出发预测 故障 。 另一 方面又 可 由故障诊断系统支援设计系统 : 当 设计 、 制 造完成后 , 成 品在检查 、 测 试及运行 的监测 中得到一 系列 数据 , 将这些 数据输人 诊断系统 , 得 到 的分析 结果 可反馈 回设计系统 , 为 修改设计要求 、 修正设计方案 、 改进制 造工艺提供依据