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计算机辅助工艺设计(CAPP)是连接产品设计与制造的桥梁和纽带,对产品制造的质量和成本有着重要的影响。本文在分析现代制造企业对CAPP功能需求的基础上,对基于知识的协同CAPP系统中的领域模型、知识集成、工艺协同设计与优化等关键技术进行了研究,主要内容和成果如下:1、论述了CAPP的历史、研究现状以及发展趋势,分析了CAPP在实际应用中存在的问题,由此提出建立基于知识的协同CAPP系统。2、分析了CAPP系统对知识管理和工艺协同设计的需求;详细阐述了基于知识的协同CAPP系统的研究基础和关键技术,提出了一个工艺协同设计的层次模型;论述了基于知识的协同CAPP系统的目标、工作流程以及体系结构。3、基于本体的CAPP领域分析与建模的研究。论述了本体在领域分析中的作用,提出将本体模型和UML模型结合起来对CAPP领域进行建模;提出了一个层次式的领域本体模型,阐述了领域本体的开发原则,给出了领域本体的开发方法;深入研究了CAPP领域本体的开发过程;探讨了本体模型向UML模型的映射规则,并根据本体模型获得相应的UML模型。4、基于本体的CAPP知识集成和知识检索的研究。在分析CAPP知识异构类型和集成需求的基础上,提出了基于本体的CAPP知识集成框架,对CAPP知识源表示模型、基于本体的语义映射以及CAPP知识接口规范进行了详细阐述;提出了基于本体的半自动化CAPP异构知识集成方法,并对算法的各部分进行了深入研究;在知识集成的基础上,给出了基于本体的CAPP知识检索算法和基于语义扩展的CAPP知识检索算法,并给出实例进行了验证。5、基于知识的工艺协同设计及优化的研究。给出一个基于本体的知识表示模型,在对知识管理与组织进行探讨的基础上,提出一个工艺协同设计的知识共享框架;给出了一个工艺协同设计工作流多视图模型,并由此提出了一个基于知识的工艺协同过程模型;阐述了工艺知识的应用方式,详细探讨了工艺协同编制过程中的同步机制、会话机制、通信机制以及控制机制,并分别给出了解决策略;针对工艺协同设计过程中的多工艺路线,提出了基于双链遗传算法的分层工艺路线优化策略,并给出实例进行了验证。6、阐述了J2EE组件的基本组成和通信机制;设计了基于知识的协同CAPP系统的开发策略和总体结构;开发了本体管理模块、CAPP知识管理模块、工艺流程管理模块、工艺协同编制模块和工艺路线优化模块,给出了相应的示例界面,叙述了该系统的应用情况。