智能CNC加工自动编程系统的开发和应用可行性报告.docx

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1、智能cnCj口工自动编程系统的开发与应用可行性报告一、选题的必要性1、项目所处技术领域产业政策本项目符合国家产业发展政策和我省的中部崛起发展规划， 所支持产业符合江西省委、省政府的把江西省打造成为全国制造 基地的发展思路。数控机床是实现柔性制造系统（FMS、计算机集成制造（CIM0等先进制造理论、技术的基础设备，计算机数控（ CNC 系统是其中的核心部分。随着计算机技术和数控技术的发展，数控机床水平也代表着一个国家的工业化水平，它关系到一个国家发展的战略地位。工业化国家的机床数控率达 50-80%,我国在这 方面的差距非常大，CNCC统是主要的薄弱环节。我国每年都要 花费大量的外汇进口数控机床

2、， 仍不能满足国内的需求， 其主要 原因为国外生产的CNCC统大多是专用设备，在结构上提供给用 户有限的选择，用户无法对现有的数控设备的功能进行修改以满 足自己特殊要求。国内有不少单位对 CN系统进行了大量的研究 和开发工作，有的已形成商品化产品，但在功能、适应性、通用 性、价格等方面仍显局限性，无法满足发展国产经济型、高精度、 多功能CNCC统的需求。因此如何有效地解决这些问题，真正切 合实际的发展符合我国国情，具有较强竞争能力的国产CNCC统, 并形成一定的批量生产的能力，已成为我国数控机床研究开发部 门和生产厂家在新世纪的首要任务。因此 ，本项目所处技术领域 的产业属于国家重点扶持产业。

3、2、项目所处技术领域技术发展现状CN系统包括CAD/CAM CAPP数控编程等子系统。数控编程 系统是CNCC统的核心之一。目前国内企业使用的数控编程系统 大体可分为两类：分别开发的独立系统,其集成性差；购 买大型的CAD/CA除件如P ro/E, Euclid系列等,不仅硬件和软 件成本昂贵,而且基本没有实现与CAP廉统的集成，一般都采用 计算机图形自动编程技术,需要人机交互式地完成大量数据输 入和工艺处理,编程过程中人工干预较多,对操作人员有一定 的专业要求。自20世纪80年代以来,先进制造技术在世界范围内得到 了迅速发展,作为先进制造技术组成部分的数控自动编程技术,也在不断发展以适应新的

4、制造环境及其支撑平台,其总的发展方向是集成化、智能化、通用化和网络化。随着计算机技术的高速发展及在各方面的深入应用，特别是 人工智能理论与数控技术的发展，对于把 CNC口工中的各子系统 实现有机、无缝连接的要求越来越强烈，智能Agent技术在应用CN僚统中理论上是可行的。智能Agent是目前分布式人工智能研究的热点， 被认为是具 有自主能力、感知能力的计算系统。由智能Agent组成白多Agent 系统是目前针对分布式问题求解的一种较佳途径。 CNCffl工问题 可作为为一典型的分布式问题来求解。通过智能Agent,可以把CN系统中的CAD/CAM CAPPI自动编 程系统实现有机、无缝连接，使

5、其成为一个有机的统一的整体。系统通过智能Agent,可以根据CAD/CAMP生成的零件图形、CAPP 中对该类零件的工艺规划及数控机床的控制指令，自动完成数控编程的任务，使选择的指令更为精确，减少人为因素而造成的失 误，提高CNC口工的效率与产品的成品率。3、项目技术先进性，对相关领域技术进步的推动作用基于智能Agent的CNC口工自动编程系统是基于网络环境开发研制，由于系统采用人工智能理论中的智能Agent理论，使系统具有主动获取知识的能力，其先进性、适应性、通用性、开放 性强。系统将作为产品应用在CNC口工设备上，应做到设计合理，运行可靠，其性能价格比高于进口同类系统， 技术成果水平达到

6、国内先进水平。本项目的实施对实施CIMSt着非常积极的重要作用，可实现 生产加工过程的一体化，对提高产品的精度、质量有着质的意义； 同时对人工智能、分布式问题求解也具有推进作用。4、项目目前进展情况到目前为止，项目组已经进行了大量前期研究工作， 如智能 Agent理论与实现的研究、CNC 口工控制系统的研究、自动编程理 论、方法的研究以及知识发现的研究以及相关的实验， 其中关于 Agent应用于工业生产的论文2篇（中文核心期刊）,CNC口工控制 系统一套及其相关论文2篇（中文核心期刊）。二、技术方案论述1、项目技术关键点或创新点论述，项目完成时达到的技术 水平主要关键点：I .对现有的CNC1

7、 口工各方面及现有的自动编程算法进行 分析、研究。n.研究分析分布式人工智能理论技术。出.寻求新的CNC加工自动编程求解算法；寻求能实现把 CNCffl工各方面有机集成的人工智能方法、理论。IV .应用于实际的CNCffl工过程，实验检验上述研究成果 并分析其优缺点。V .应用人工智能技术对 CNCffl工的相关领域如决策支持 等做一些有关的研究探讨。核心问题：寻求新的 CNC加工自动编程算法及实现已有的 CNCffl工的各方面的有机的集成，以期实现对CNCffl工问题的智能求解，是本项目的关键问题，也是本项目的重点与难点。主要创新点I .通过对现有CNCffl工各方面以及现有的自动编程算法

8、分析研究，找出把它们集成为一个统一整体所需的理论与方 法；寻找和发现新的自动编程算法。n .利用智能Agent理论与技术把CNCJ工过程的各方面 如CAD/CAM CAPP等进行有机的集成，构造一个能对大多数 CNCJ工适用的智能自动编程系统； 通过智能多Agent技术实 现智能化的自动编程的主动性及对不同的CNC加工求解的自适应性与能动性，使系统具有较好的通用性与开放性。m.研制一套网络环境下基于智能 Agent的CNCffl工自动 编程系统，实现 CNC加工过程中的 CAD/CAM CAPP等子系统 的智能、无缝连接，形成以 CNC机床加工为中心的智能化的 自动加工过程。 项目完成时达到的

9、技术水平：系统将作为产品应用在 CNCffl工设备上，应做到设计合理， 运行可靠，其性能价格比高于进口同类系统， 技术成果水平达到 国内先进水平。2、项目技术方案论述针对CNCJ工问题本身的特点及有机集成要求，拟采用优化理论和分布式人工智能中的智能 Agent理论对该问题进行研究， 寻找新的CN劭口工自动编程算法并实现 CN劭口工过程中各方面的 有机集成，使其具有很强的通用性和自适应性；从理论上分析研究所得结果的优缺点，并通过在CNCffl工设备上调试和试运行等 实验的方法予以验证。本课题研究采用的技术已在其它一些领域获得过比较成功 的应用，将其应用在CNC工领域从理论上是可行的。 3、项目技

10、术质量指标系统研制成功后，应达到以下要求： .系统设计合理，运行可靠。 .系统具备网络环境下参与 CNCJ工过程的功能。 .系统自动生成的加工代码应满足被控机床的要求。 .汉化图形界面，操作简便。4、分阶段描述项目执行过程中各阶段目标年度研究开发的年度计划及年度目标20069-12月：系统调研、收集相关资料，制 定系统总体设计方案。20071-3月：系统分析，制定详细规划，弁从 理论上对CNC加工问题进行深入研究， 给出系统的需求分析及系统各模块的详 细设计。4-6月：理论研究与系统设计。7-9月：理论研究与程序设计、调试。10-12 :撰写学术论文与程序设计、 调试。20081-3月：系统调

11、试及试运行。4-6月：系统维护与自我评价。7-9月：系统维护。10-12:系统总结，弁整理课题鉴定所需 的材料。5、项目经费预算情况单位：万元项目投资与资金筹措号1投资117. 5总固定资产投资70流动资金47. 52资金117. 5筹措自筹资金87. 5其中：已完成投资60新增投资10申请科技三项经费20借（贷）款0申请科技三项经费使用预算表序名称号耳 住数金额量 （万元）使用时 间1 开发费13.02007 年全年项目开发人 员费1.72007 年全年原材料动力 费62007 年全年检测费0.82007 年全年调研费1.22008 年7月查新费0.32007 年3月技术咨询费1.52007

12、 年4月转让、合作 费1.52 设备费3中请二项经费资助132008 年1月开始使用3 试制费3.5人员费0.52008 年1月原材料动力费1.52008 年1月检测费1.52008 年3月4鉴定验收费0.52008 年12月三 项目实施支撑条件1、项目实验、检测条件项目申请单位南昌市科学器材公司， 充分利用人才优势和技 术储备优势，依托南昌大学专业研究人员负责项目的组织中报， 技术研究开发，提供全部实验2、项目申请单位人才资源情况项目申请单位南昌市科学器材公司， 成立于1985,隶属于南 昌市科技局，主要从事合作投资开发高新技术产品， 实行产学研 一条龙。课题组邀请南昌大学信息工程学院和江南

13、电子仪器厂技术专家指导工作，在技术力量和设备条件等方面都具备完成该课 题的能力。近几年来，课题组主要成员一直从事 CN踪统的研究与开发 工作，主要研究如何将先进的计算机控制技术与廉价、可靠的步进驱动系统相结合，形成一套较先进的CNCK统。已研制成功一 套基于 Windows98/2000环境的CNCffl工系统，系统采用面向对 象的程序设计方法，汉化图形界面，并且有多任务处理功能，可 完成加工件的造型和图形模拟， 并实时跟踪显示加工轨迹。 在加 工过程中能安全可靠运行其他应用程序。 该成果已通过省科技厅 组织的省级鉴定，且发表相关学术论文3篇，其中核心刊物2篇。课题组主要成员对加工板材的计算机

14、排料、布局也有比较系 统、深入的研究，研制成功一套计算机布局系统。系统在相关单 位得到应用，该成果已通过省科委组织的省级鉴定。上述工作，为本课题的研究打下了坚实的基础。四、项目预期经济效益1、预期市场需求随着我国改革开放的深入， 国民经济的进一步的发展， 市场 对产品的质量要求越来越高，制约产品质量的一个重要因素就是 产品的精度问题，这个问题的解决依赖于高精密度的机床，目前,我国对此类产品的生产依然处于落后， 其主要原因在于我国生产 的CNC自动化程度相比较低，各个部件各自为政，人工干预太多， 不可避免的使得最终加工出来的产品精度大为下降，而国外此类产品价格十分昂贵，动辙数十万美元，高则数百万

15、美元，很多在 引进以后还必须做相应改造才能实用，且缺乏知识产权。本系统研制成功后，性价比将超过目前国内外的同类产品， 可满足发展国产经济型、高精度、多功能 CN鲸统的需求，同时 可为国家节约大量宝贵的外汇， 提升产品的质量，从而提高产品 的竞争力，并具有了自己的独立知识产权。因此随着我国经济的进一步快速增长， 市场对本系统的需求也将十分强烈。2、预期盈利水平随着社会经济的发展，越来越多的企业涉及制造领域， 社会 对CN鲸统的需求也将变得十分旺盛，保守估算以每年销售200套计，每套10万元，年产值将达到2000万元。本系统研制成功 对环境无任何影响。3、预期产业化前景CNCM制造业的基础，也是产

16、品质量保证的前提，国民经济 的发展、国家竞争力的提高、国家的可持续发展都有赖于制造业 的更大的进步。在目前竞争白热化的国际环境中， 谁拥有产品质 量的保证，谁对市场的占有就有了保证，因此，发达国家对于这 方面的研究一直长盛不衰， 投入的比重也越来越高， 市场需求十 分旺盛。所以，本项目不管是在推广应用前景， 还是产业化需求， 都有十分重要意义。4、项目实施风险分析本项目以南昌大学信息工程学院专家为技术依托，技术力量雄厚。项目组人才结构合理，技术优势突出，长期工作在科研的 第一线，且具有丰富的CNCFF发经验。本项目使用技术均有坚实 理论基础，且经过长期的技术储备， 已研制成功了一套 CNCJ工

17、 控制系统。项目创新点突出，制定实施方案科学合理，关键技术 解决办法切实可行。因此，我们认为，本项目前期工作扎实，项 目组科技力量雄厚，且思路正确，方法得力，该项目技术风险小五、项目预计社会效益、环境效益1、对社会发展的作用：系统研制成功后可大幅度提升企业内在竞争力与市场的竞 争力，有效的促进现代化企业的建立； 同时由于产品质量的改善， 可有效的提高企业的利润，增加收入，为创建和谐社会奠定一定 的基础。2、对资源利用情况：由于产品质量的提高，使得生产的废品率大幅度下降， 生产 原材料也可大量节省，充分利用了生产过程中的各种资源。3、对人才培养情况：项目实施有利于壮大我省 CNCW究方面的人才队

18、伍，加速我 省制造业的发展。项目实施过程中计划引进人才， 并把他们培养 成技术骨干。4、环境影响及效益：本项目对环境无任何影响，绿色环保。系统研制成功后，可 有效提高产品的质量，增加市场竞争力，由于产品质量的提高， 废品的生产率自然下降，可避免资源的浪费，充分、有效的利用 各种资源，具有良好经济效益与社会效益。六、结语系统研制成功后，可大幅度的提高数控机床产品的质量与应 用能力，并可大面积的推广使用。鉴于国内外对数控机床的需求， 市场前景较好，将产生很大的经济效益和社会效益。在整个研制过程中，我们还将关注国内外有关研究动态， 并 充分利用开发、生产数控设备的先进成果和经验， 加快研究进度， 确保课题的先进性和有效性，并确保顺利完成。南昌市科学器材公司2 0 0 6. 1 0