螺紋智能專家系統的開發研究與探索

摘 要:該軟件以實踐教學為基礎，工藝為引線，突出設計理念下的螺紋繪圖和自檢的學習，該系統以Visual C++語言開發，用Visual C++編寫與Pro/E軟件的接口程序，實現螺紋虛擬連接與裝配、螺紋連接件的參數化設計，分析，檢驗，以及三維造型，促進高校教學體系的建設。

關鍵詞:智能專家系統螺紋加工工藝螺紋設計

中圖分類號:G642.0文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)09(b)-0013-01

知識來源于生活，又回歸于生活并在生活中得到升華，以實踐為基礎的理論學習是現代大學生渴求的一種學習途徑。

機械設計制圖是工科院校本科生教學的一門基礎課，它既是學生基礎理論知識培養和學生學習能力培養的重要環節，更是學生創新能力培養的搖籃，同時，機械設計制圖課程以它獨特的教學內容和作用，為后續的技術基礎課和專業課以及課程設計、畢業設計打下必要的設計制圖基礎，教師應用計算機多媒體技術設計、制作融文字、圖形、聲音、動畫于一體的多媒體智能專家系統課件，使授課形式更加生動、形象，并使教與學的方式更加靈活。

1 智能專家系統開發的重大意義

螺紋在生產、生活中隨處可見，螺紋連接也是生產、生活中常見的連接形式之一，螺紋教學是制圖教學的重點和難點，而大學生工藝知識和工程背景知識嚴重欠缺的事實，給這部分內容的掌握帶來很大的難度。因此以工程實踐教學為基礎，工藝為引線，提高學生工程意識，工程設計能力培養的制圖教學改革成為新世紀高等制圖教學的重要目標。

螺紋加工、設計、繪圖一體化智能專家系統的開發與研究正是對當前制圖缺乏工藝知識的彌補，實現了以工藝知識為傳遞知識的平臺，增加學生自主學習能力的培養。

專家系統(Expert System)是一個具有智能特點的計算機程序系統，它的智能化主要表現為能夠在特定的領域內模仿人類領域專家思維來求解復雜問題。因此，專家系統包含領域專家的大量知識，擁有類似人類專家思維的推理能力，并能用這些知識輔助或代替領域專家來解決實際問題[1]。螺紋加工、設計、繪圖一體化智能專家系統框圖見圖1。

2 系統的設計

該系統由智能專家系統模塊、制造工藝系統模塊、設計模塊、繪圖模塊、自檢模塊等五大模塊組成。每個模塊包含了許多子模塊，五大模塊可以獨立使用，也可以由程序系統有機地聯系在一起，來滿足用戶需要。

3 智能專家系統

專家系統模塊由知識庫、過程分析機、數據庫、解釋器等模塊組成。知識庫用來存放類似專家思維或專家來自于實踐生活和生產經驗的知識，包括了螺紋基礎知識、螺紋連接實例、實際螺紋問題等內容組成，可以通過改變、完善知識庫中的知識內容不斷提高智能專家系統的性能。過程分析機針對現實解決問題的已知信息，反復匹配知識庫中的規則，獲得新的結論，以得到問題求解結果。知識庫是通過過程分析機來實現其價值的。數據庫用于存儲推理過程中所需的原始數據、中間結果和最終結論，作為存儲區。解釋器能夠根據用戶的提問，對結論、求解過程做出說明，因而使專家系統更具有人性化和思維化。通過知識獲取，教師可以擴充和修改知識庫中的內容，以實現學生創新意識培養的學習功能。

4 螺紋加工工藝系統模塊

螺紋加工系統模塊按照不同工藝目的分類進行設計，包括機器加工和手工加工;單件小批生產加工和成批大量加工;傳統工藝加工和先進工藝加工。本模塊包含了大量的聲音、實際生產加工動畫文件以及加工工藝文件。

5 繪圖模塊

分為虛擬三維零件造型模塊，虛擬連接和裝配模塊二維標準繪圖模塊。三維造型等模塊主要應用PRO/E軟件開發。

增強學生對螺紋形成過程的感性認識，從加工工藝知識和加工過程來記憶內外螺紋的規定畫法，并為學生今后對其他課程的學習打下良好的工藝基礎。

6 幫助自檢模塊

幫助自檢模塊可以智能化檢查學生理解基礎知識點、掌握難點、重點的情況，學生可以根據自己對知識的需求，進行可重復性強化自主學習。

7 螺紋加工、設計、繪圖智能化專家系統的實現

本系統采用VisualC++語言開發，將工藝、 設計、繪圖、自檢與VisualC++技術相結合，開發出螺紋加工、設計、繪圖一體化智能化專家系統。同時系統中大量的模塊數據庫由Microsoft Access 軟件編程，這些數據可以獨立使用，也可以嵌入到專家系統中，方便修改，使系統具有很強的實用性和智能性。

智能人機界面是系統與用戶進行交流時的界面。通過該界面，用戶輸入基本信息、回答系統提出的相關問題，獲取相關的知識。

領域專家可以通過智能的方式不斷地充實和完善知識庫中的知識，形成一個知識開放系統，可以由感應器直接由外界接受資料，也可由系統外的知識庫獲得資料，在推理機中除推理外，同時能擬定規劃，仿真問題狀況等。知識庫所存的不只是靜態的推論規則與實例，更有規劃、分類、結構模式及行為模式等動態知識。

8 結語

將螺紋的繪制與加工工藝相聯系，便于學生對螺紋設計知識，繪圖知識的理解，同時通過自檢模塊實現自我學習，自我檢驗的目的，促進自學教學體系的建設。

螺紋加工、設計、繪圖一體化智能專家系統，以實踐教學為基礎，以工藝為引線，突出以設計為理念的繪圖自檢智能化系統，具有較強的智能化和實用化。

參考文獻

[1]鐘相強.基于知識工程的緩降器輪繩參數化設計[J].機械工程師，2007，11:12-15.

[2]王未卿.高校網絡考試方式改革問題研究[J].北京科技大學學報，2008，6:141.