基于知识的电子装配工艺规划系统研究

沈俊

中国电子科技集团公司第三十八研究所 安徽省合肥市 230000

摘要：随着电子技术的发展，电子装配工艺涉及知识面越来越广泛，竞争越来越激烈，研发与生产间的矛盾越来越突出。传统的装配工艺已不能适应这些新情况，解决这些新问题，为弥补传统装配工艺的不足，本文详细探讨了电子装配工艺规划系统。

关键词：电子装配；工艺规划系统；知识管理

通过对电子装配工艺流程的深入了解，分析了电子装配工艺不同于一般机械零件工艺的显著特点，研究了用对象模型法获取工艺知识的方法，用对象类描述工艺信息实体的信息结构，在知识管理基础上，结合CAPP的先进理念，深入研究了基于知识的电子装配CAPP系统，为CAPP技术从传统制造向电子装配工艺扩展打下了坚实的基础。

一、电子装配工艺要求

电子装配是电子产品部件及元件安装、焊接、拼装、包装的过程。①严格按作业指导书要求操作；②各种元器件在安装前，均需检验其外观、表面有无划伤和损伤，合格方可装配；③安装中应注意元器件安全要求，如静电敏感器件要注意防静电；④器件在安装中不允许产生裂纹、压伤及可能影响产品性能的其它损伤；⑤安装时严禁将异物掉入仪器内，在安装中应随时注意是否有焊锡、螺丝、导线头等掉入；⑥在整个装配中，应注意整体外观的保护，防止出现划痕、损伤、表面不干净。

二、电子装配工艺

1、整机装配工艺。位于产品制造过程的最后,从完工的零部件上综合表现出生产车间各部门的情况。整机装配工艺目前仍以手工操作为主,比较落后,再加上是小批量生产,并且整机装配不仅仅涉及到元器件、电路的装配,同时也涉及到结构,致使装配工艺的编制更加复杂,其工艺流程具有不确定性,工艺编制更多地是依靠工艺人员创造性思维。

2、印刷电路板装配(PCA)工艺。印制电路板组装技术经历了手工、半自动、插装THT、表面贴装SMT4个发展阶段。目前,印制电路板上大部分元件是表面贴装类元器件,也有少量通孔插装类元器件,因此印制电路板的装配方法主要为：表面贴装方法、通孔插装方法、两种方法的混合装配方法。印制电路板装配工艺特点为：①由于SMT的广泛使用,使印制电路板上的元器件种类、数量众多,编制工艺规程时需逐个对这些元器件进行识别,信息量大。②机器操作,自动化程度高。③对于表面贴装和通孔插装方法,其内部的工序顺序相对固定,工艺设计重在对印制电路板上元器件的正确识别及工艺参数的选择。④工艺规程较规范,工序内容的描述标准化程度强。

3、电缆装配工艺。电缆的装配实际上是将电缆插头连接到电缆上，电缆装配工艺流程十分清楚,每一种电缆插头,其装配时剥制电缆方法与装配方法是固定的。对电缆插头数多于两个且由许多根导线组成的非同轴电缆其装配的流程与上述的装配过程相似,每一种电缆插头的装配内容也是固定的。复杂之处在于其插头数目众多,工艺员需确定这些插头的装配顺序,并给出导线接线表与展开图。

三、系统体系结构

1、设计模式。电子装配计算机辅助工艺系统(CAP系统)中的工艺设计模式包括：①以人为主的交互式工艺设计。在这种设计模式下，人是工艺设计的主体。计算机只是起到辅助作用，并无参与决策的过程。这种模式适用于整机装配工艺，工艺编制较复杂．工艺流程不确定，计算机辅助工艺主要完成一些辅助性工作。②以计算机为主的智能化工艺设计。在这种设计模式下，计算机居于主要地位，它根据决策性知识生产工艺规则流程，只有在必要时，人才会介入决策过程。实践中，这两种工艺不会割裂开来，往往结合在一起。

2、总体框架。为解决传统的电子装配工艺编制模式带来的问题,电子装配CAPP系统还应满足以下要求。

①面向产品。企业的产品设计、生产准备、生产管理、成本核算等均以产品作为基本对象。面向产品的CAPP系统能摆脱以零组件为主体对象,可使产品信息得到最大程度的共享,保证工艺的一致性；有利于用计算机对产品工艺数据进行有效管理,将工艺人员从汇总统计等重复性劳动工作中解放出来,保证工艺文件的准确性、一致性；便于和PDM、MRPII、MIS等系统集成。

②集成化。从企业信息化的角度考虑,CAPP系统应具有高度集成性,能保证与其它制造信息系统集成。

③网络化。网络化的CAPP系统能使所有工艺员共享一份产品数据,保证数据一致性,易于实现工艺知识、经验的共享。

④规范化。在手工设计情况下,设计的工艺一致性差、规范性差。系统必须保证设计工艺的规范化和标准化。根据各种电子装配工艺的特点及在CAPP系统中将要采取的设计模式,并满足电子装配对CAPP系统的总体要求,确立电子装配CAPP系统是以产品数据为核心、以数据库为基础、集智能化工艺设计与管理于一体并包含工艺知识管理的应用系统。该系统主要可划分为:产品结构管理、工艺知识管理、综合智能化工艺设计及各种辅助工具。

3、系统工作流程。系统总体工作流程为：产品结构管理员先要建立产品结构，然后将产品结构存放在计算机辅助工艺的产品数据库中。进入系统后，工艺员根据需要选择一种工艺设计类型，并且在知识库支持下，完成工艺设计，得出的工艺设计结果存放在计算机辅助工艺规程库中。

四、工艺知识管理

1、工艺知识库。电子装配工艺知识库系统表现为三层体系结构：上层为图形用户界面,用户通过该界面与系统进行交互；中间层为对象操纵与查询层,包括对象类的定义与编辑、对象实例的定义与编辑、对象方法、规则的定义与编辑等；下层为知识库表(物理数据库表)操纵与查询层,该层实现对存储在知识库中数据的操纵与查询。

2、知识获取与建模。知识获取就是抽取领域知识并将其形式化的过程，主要有三种方法，即间接获取、直接获取、自动获取。其中，直接、自动获取的知识主要是行业标准、规范及相关手册等资料。同时由于工艺设计的技巧性强、经验性强，并且实践证明决策模型化研究不太可行，因此，在技巧性、经验性知识获取时只能采用间接获取方法进行，也就是从具有丰富实践经验的工艺人员获取，从企业现行工艺档获取或从企业典型的工艺规程里获取。在基于对象模型的知识获取技术中，每个知识获取的过程都以知识对象模型为模板进行。工艺知识获取步骤为：先识别对象类，然后确定对象类的属性及属性值域，并找出它们之间的对应关系；再确定操作领域的对象和关系方法，对组织知识单元进行划分及分类，最终得到所有领域知识。

3、知识模型。根据基于知识对象模型的工艺知识获取步骤，首先确定电子装配计算机辅助工艺系统的领域对象，其中包括装配对象、工艺对象、工序对象，然后对这些对象属性进行总结，确定对象与对象之间的关系，使对象类下的方法得以形成。最后，结合对象类属性和它们之间的关系，得到电子装配工艺的知识模型。

五、结语

综上所述，电子技术的发展日新月异,元器件尺寸越来越小、种类越来越多,由此带来电子装配技术的高密度、集成化。电子装配涉及知识将更多,同时随着市场竞争的越来越激烈,电子设备结构复杂与改型快的矛盾、预研与实际生产间的矛盾也将表现的更加突出。传统工艺编制方式不能很好地管理、利用企业的基础工艺知识,工艺编制效率低,迫切需采用先进工艺编制方式,改善电子装配企业的工艺管理状况,提高工艺编制效率,使企业以最快速度将产品投入市场。

参考文献：

[1]刘小龙.基于知识的电子装配工艺规划系统研究[J].机床与液压，2015(07).

[2]高震.基于知识的电子装配工艺规划系统研究[J].商情，2015(03).