CN108038348B - 一种基于材料成份相似性的热处理工艺知识推送方法 - Google Patents

一种基于材料成份相似性的热处理工艺知识推送方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于材料成份相似性的热处理工艺知识推送方法。该方法录入热处理相关各类金属材料元素化学成分含量标准数据，建立数据主表、子表；积累、记录每批次金属材料元素化学成分含量实测数据，建立数据主表、子表；累、记录每批次金属材料热处理时的工艺方法、温度、时间、真空度等工艺参数实测数据；积累、记录每批次金属材料的热处理性能、力学性能数据；根据记录的每项金属材料元素化学成分含量实测数据，计算每项材料的相似度指数；利用材料的相似度指数，热处理知识的推送通过相似性检索实现。本发明实现了热处理数据的积累和重用，减少了对现场操作人员经验的依赖，提升工艺设计的效率和质量。

Description

一种基于材料成份相似性的热处理工艺知识推送方法
技术领域
本发明涉及数字化制造技术领域，具体涉及一种基于材料成份相似性的热处理工艺知识推送方法。
背景技术
当前，在热处理生产现场，已具备热处理工艺参数自动采集的能力和手段，迫切需要通过知识库的方式实现所采集数据的积累和重用。
热处理工艺设计通常以经验性工艺设计为主，尤其是其中的温度等热处理工艺参数，往往规定的比较宽泛，未考虑材料在元素化学成分含量等方面实际存在的批次性差异，在针对性指导能力方面存在不足。
通过集成生产现场的热处理实测工艺参数、材料元素化学成分含量、热处理性能检测结果等数据，建立知识库，是指导现场热处理工艺参数精确设定、提升热处理能力的重要手段。
为此，需要通过建立相应的知识库系统，集成现场的实测工艺参数，集成材料元素化学成分含量等实测数据，实现基于知识的热处理工艺设计。同时，面向生产现场，通过推送最合理的工艺参数，提升金属材料热处理的合格率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于材料成份相似性的热处理工艺知识推送方法，其可以实现针对指定的热处理工艺及金属材料，根据材料实测的元素化学成分含量，计算该金属材料的元素化学成分相似度指数；然后，根据计算的指数值，在热处理工艺知识库中，匹配检索元素化学成分含量相似的金属材料，通过按照相似度进行排序和展示，关联推送最优的热处理工艺参数。
实现本发明目的的技术方案：一种基于材料成份相似性的热处理工艺知识推送方法，该方法包括如下步骤：
(1)录入热处理相关各类金属材料元素化学成分含量标准数据；
通过建立数据主表、子表的方式，录入国家或行业检测标准中给定的各类金属材料元素化学成分含量标准数据；
在主表中设置“材料牌号”、“检测标准代号”等字段，在子表中设置元素序号、元素代号、元素含量、元素权重等属性字段；
通过“元素序号”字段，规定元素的排列顺序；
通过“元素权重”属性字段，按理论或经验给出每个元素参与相似性计算时的权重数值；
(2)积累、记录每批次金属材料元素化学成分含量实测数据；
通过建立金属材料元素化学成分实测数据主表、子表的方式，记录每批次金属材料元素化学成分含量实测数据；
在主表中设置“材料批号”、“材料牌号”、“相似度指数”等字段，在子表中设置元素序号、元素代号、元素含量等属性字段；
对于与步骤(1)中牌号相同的金属材料，元素代号及元素序号与步骤(1)中保持一致；
(3)积累、记录每批次金属材料热处理时的工艺方法、温度、时间、真空度等工艺参数实测数据；
通过建立工艺参数实测数据表，记录每批次金属材料热处理实际应用的工艺参数数据；
在数据表中设定材料批次、工艺方法、温度、时间、真空度等实测工艺参数属性字段；
(4)积累、记录每批次金属材料的热处理性能、力学性能数据；
通过建立热处理实测性能数据表，用于记录每批次金属材料实际的抗拉强度、屈服强度、延伸率、断面收缩率、冲击功、硬度、是否合格等结果数据；
在数据表中设定材料批次、抗拉强度、屈服强度、延伸率、断面收缩率、冲击功、硬度、是否合格等属性字段；
(5)根据步骤(2)中记录的每项金属材料元素化学成分含量实测数据，计算每项材料的相似度指数；
通过遍历步骤(2)主表中的每条材料数据记录，并根据步骤(2)主表中材料牌号与步骤(1)主表中材料牌号的对应关系，分别取得步骤(2)、步骤(1)子表中相对应的元素化学成分含量，并按照下面的公式，计算、给出步骤(2)主表中每条材料数据记录的相似度指数Si；
Figure BDA0001502806170000031
其中：Si为计算得出的相似度指数值；
式中，
i表示步骤(2)主表中的第i条材料数据记录；
Cin为步骤(2)主表中的第i条材料数据记录、对应子表第n个元素的化学成分含量数值；
Cn为根据步骤(2)主表中的第i条材料数据记录，通过材料牌号字段，先定位步骤(1)主表中相同材料牌号的材料数据记录，然后取得的对应子表中第n个元素的化学成分含量数值；
将计算所得的相似度指数，分别保存在步骤(2)主表中每项材料数据记录的“相似度指数”字段；
(6)热处理知识的推送通过相似性检索实现，具体如下；
(7)在针对当前材料，进行相似性检索时，需要输入的信息包括当前材料的材料牌号，以及按与步骤(1)中相同材料牌号、相同元素顺序的当前材料多个元素化学成分含量；
(8)在热处理材料相似性检索时，先取得当前材料牌号、元素化学成分含量数据，然后通过取得的材料牌号，在步骤(1)主表中按牌号进行检索，取得相同材料牌号、对应子表中的元素化学成分含量数据；
(9)按照下面的公式，计算当前材料的相似度指数S；
Figure BDA0001502806170000041
式中：
Cj为当前材料、第j个材料元素化学成分含量数值；
C"j为通过当前材料的材料牌号，先定位步骤(1)主表中相同牌号的材料数据记录，然后取得的对应子表中第j个元素的化学成分含量数值；
j的取值范围为从1至当前材料元素化学成分含量数值数据的总个数；
(10)根据当前材料计算取得的相似度指数S，在步骤(2)主表中匹配、取得相似的材料数据记录；
在相似性检索时，根据设定的相似系数F，计算相似区间S-S*(1-F)、S+S*(1-F)，获取步骤(2)主表中相似度指数在此区间内的多项材料数据记录，形成数据集；
(11)在步骤(10)中所取得的数据集基础上，为进一步得到更加精确的相似性数据，需要结合元素权重，进行相似度的二次计算；
首先可以默认或动态设定元素权重的阀值W，并可以根据阀值W，将当前材料的元素按含量分为G1、G2两组；
分组时，首先根据当前材料牌号，取得步骤(1)主表中相同材料牌号、相应子表中所有的材料元素权重数据，按材料元素权重数值从大到小排序、顺序相加求和，当求和结果大于等于阀值W时的相关材料元素归到G1组，其余归到G2组；
(12)遍历步骤(10)数据集的每条材料数据记录，其中针对每条材料数据记录，按照步骤(11)中的方式先将元素分组，然后按下面的方式分别计算；
根据G1组中的材料元素，计算该项材料数据的相似度指数S1；
Figure BDA0001502806170000051
式中：
Cim为数据集的第i条材料数据记录、G1组中第m个元素的化学成分含量数值；
Cm为步骤(8)中当前金属材料、与Cim相同元素代号的材料元素化学成分含量数值；
m的取值范围为从1至G1组中材料元素的总个数；
根据G2组中的材料元素，计算该项材料数据的相似度指数S2；
Figure BDA0001502806170000052
式中：
Cik为数据集的第i条材料数据记录、G2组中第k个元素的化学成分含量数值；
Ck为步骤(8)中当前金属材料、与Cik相同元素代号的材料元素化学成分含量数值；
k的取值范围为从1至G2组中材料元素的总个数；
(13)按照下面的公式，再次计算数据集每条材料数据记录的二次相似度指数S"；
S"＝S1*W+S2*(1-W)
(14)将数据集的材料数据记录，按照步骤(13)中相似度指数S"数值大小，按照递减的方式重新排序；在结果呈现以列表的方式，呈现经过排序后的材料数据记录；
(15)根据数据集材料数据的“批号”字段，关联呈现热处理性能、力学性能数据表中的抗拉强度、屈服强度、延伸率、断面收缩率、冲击功、硬度、是否合格等知识数据，实现知识推送；
(16)根据数据集材料数据的“批号”字段，关联呈现工艺参数数据表中的工艺参数数据，实现工艺方法、温度、时间、真空度等工艺参数数据的推送。
如上所述的一种基于材料成份相似性的热处理工艺知识推送方法，其步骤(1)中所述的录入热处理相关各类金属材料元素化学成分含量标准数据，即录入国家或行业检测标准中给定的C、Si、P、S等元素化学成分含量标准数据；通过“元素序号”字段，规定元素的排列顺序，一般与国家或行业检测标准中的元素顺序一致。
如上所述的一种基于材料成份相似性的热处理工艺知识推送方法，其步骤(1)中所述的元素含量数据按标准中规定的数据取值，如果检测标准中给出的为数值范围，则取相应的数值中值；所述的元素权重取值范围为0-1之间的小数，一般保留小数点后两位数字，同一种材料所有元素权重合计为1。
如上所述的一种基于材料成份相似性的热处理工艺知识推送方法，其特步骤(2)中所述的记录每批次金属材料元素化学成分含量实测数据，即记录材料实测的C、Si、P、S等元素化学成分含量数据。
如上所述的一种基于材料成份相似性的热处理工艺知识推送方法，其步骤(7)中所述的需要输入的信息，是采用二维码扫码输入的方式，按照材料牌号、元素顺序，构建字符串，生成和输出二维码，然后进行扫码输入；然后，在步骤(8)中通过扫描二维码，先取得当前材料牌号、元素化学成分含量数据。
本发明所述的一种基于材料成份相似性的热处理工艺知识推送方法，其包括如下步骤：
(1)录入热处理相关各类金属材料元素化学成分含量标准数据，建立数据主表、子表；
(2)积累、记录每批次金属材料元素化学成分含量实测数据，建立数据主表、子表；积累、记录每批次金属材料热处理时的工艺方法、温度、时间、真空度等工艺参数实测数据；积累、记录每批次金属材料的热处理性能、力学性能数据；
(3)根据记录的每项金属材料元素化学成分含量实测数据，计算每项材料的相似度指数；
(4)利用材料的相似度指数，热处理知识的推送通过相似性检索实现。
如上所述的一种基于材料成份相似性的热处理工艺知识推送方法，其特步骤(1)具体包括：
通过建立数据主表、子表的方式，录入国家或行业检测标准中给定的各类金属材料元素化学成分含量标准数据；
在主表中设置“材料牌号”、“检测标准代号”等字段，在子表中设置元素序号、元素代号、元素含量、元素权重等属性字段；
通过“元素序号”字段，规定元素的排列顺序；
元素含量数据按标准中规定的数据取值，如果检测标准中给出的为数值范围，则取相应的数值中值；
通过“元素权重”属性字段，按理论或经验给出每个元素参与相似性计算时的权重数值；元素权重值范围为0-1之间的小数，一般保留小数点后两位数字，同一种材料所有元素权重合计为1。
如上所述的一种基于材料成份相似性的热处理工艺知识推送方法，步骤(2)具体包括：
(2.1)积累、记录每批次金属材料元素化学成分含量实测数据；
通过建立金属材料元素化学成分实测数据主表、子表的方式，记录每批次金属材料元素化学成分含量实测数据；
在主表中设置“材料批号”、“材料牌号”、“相似度指数”等字段，在子表中设置元素序号、元素代号、元素含量等属性字段；
对于与步骤(1)中牌号相同的金属材料，元素代号及元素序号与步骤(1)中保持一致；
(2.2)积累、记录每批次金属材料热处理时的工艺方法、温度、时间、真空度等工艺参数实测数据；
通过建立工艺参数实测数据表，记录每批次金属材料热处理实际应用的工艺参数数据；
在数据表中设定材料批次、工艺方法、温度、时间、真空度等实测工艺参数属性字段；
(2.3)积累、记录每批次金属材料的热处理性能、力学性能数据；
通过建立热处理实测性能数据表，用于记录每批次金属材料实际的抗拉强度、屈服强度、延伸率、断面收缩率、冲击功、硬度、是否合格等结果数据；
在数据表中设定材料批次、抗拉强度、屈服强度、延伸率、断面收缩率、冲击功、硬度、是否合格等属性字段。
如上所述的一种基于材料成份相似性的热处理工艺知识推送方法，其步骤(3)具体包括：
通过遍历步骤(2)主表中的每条材料数据记录，并根据步骤(2)主表中材料牌号与步骤(1)主表中材料牌号的对应关系，分别取得步骤(2)、步骤(1)子表中相对应的元素化学成分含量，并按照下面的公式，计算、给出步骤(2)主表中每条材料数据记录的相似度指数Si；
Figure BDA0001502806170000091
其中：Si为计算得出的相似度指数值；
式中，
i表示步骤(2)主表中的第i条材料数据记录；
Cin为步骤(2)主表中的第i条材料数据记录、对应子表第n个元素的化学成分含量数值；
Cn为根据步骤(2)主表中的第i条材料数据记录，通过材料牌号字段，先定位步骤(1)主表中相同材料牌号的材料数据记录，然后取得的对应子表中第n个元素的化学成分含量数值；
将计算所得的相似度指数，分别保存在步骤(2)主表中每项材料数据记录的“相似度指数”字段。
如上所述的一种基于材料成份相似性的热处理工艺知识推送方法，其步骤(4)具体包括：
(4.1)在针对当前材料，进行相似性检索时，需要输入的信息包括当前材料的材料牌号，以及按与步骤(1)中相同材料牌号、相同元素顺序的当前材料多个元素化学成分含量；
(4.2)在热处理材料相似性检索时，先取得当前材料牌号、元素化学成分含量数据，然后通过取得的材料牌号，在步骤(1)主表中按牌号进行检索，取得相同材料牌号、对应子表中的元素化学成分含量数据；
(4.3)按照下面的公式，计算当前材料的相似度指数S；
Figure BDA0001502806170000101
式中：
Cj为当前材料、第j个材料元素化学成分含量数值；
C"j为通过当前材料的材料牌号，先定位步骤(1)主表中相同牌号的材料数据记录，然后取得的对应子表中第j个元素的化学成分含量数值；
j的取值范围为从1至当前材料元素化学成分含量数值数据的总个数；
(4.4)根据当前材料计算取得的相似度指数S，在步骤(2)主表中匹配、取得相似的材料数据记录；
在相似性检索时，根据设定的相似系数F，计算相似区间S-S*(1-F)、S+S*(1-F)，获取步骤(2)主表中相似度指数在此区间内的多项材料数据记录，形成数据集；
(4.5)在上述所取得的数据集基础上，为进一步得到更加精确的相似性数据，需要结合元素权重，进行相似度的二次计算；
首先可以默认或动态设定元素权重的阀值W，并可以根据阀值W，将当前材料的元素按含量分为G1、G2两组；
分组时，首先根据当前材料牌号，取得步骤(1)主表中相同材料牌号、相应子表中所有的材料元素权重数据，按材料元素权重数值从大到小排序、顺序相加求和，当求和结果大于等于阀值W时的相关材料元素归到G1组，其余归到G2组；
遍历步骤(4.4)数据集的每条材料数据记录，其中针对每条材料数据记录，按照元素分组，按下面的方式分别计算；
根据G1组中的材料元素，计算该项材料数据的相似度指数S1；
Figure BDA0001502806170000111
式中：
Cim为数据集的第i条材料数据记录、G1组中第m个元素的化学成分含量数值；
Cm为当前金属材料、与Cim相同元素代号的材料元素化学成分含量数值；
m的取值范围为从1至G1组中材料元素的总个数；
根据G2组中的材料元素，计算该项材料数据的相似度指数S2；
Figure BDA0001502806170000112
式中：
Cik为数据集的第i条材料数据记录、G2组中第k个元素的化学成分含量数值；
Ck为当前金属材料、与Cik相同元素代号的材料元素化学成分含量数值；
k的取值范围为从1至G2组中材料元素的总个数；
最后，按照下面的公式，再次计算数据集每条材料数据记录的二次相似度指数S"；
S"＝S1*W+S2*(1-W)
将数据集的材料数据记录，按照相似度指数S"数值大小，按照递减的方式重新排序；在结果呈现以列表的方式，呈现经过排序后的材料数据记录；
(4.6)根据数据集材料数据的“批号”字段，关联呈现热处理性能、力学性能数据表中的抗拉强度、屈服强度、延伸率、断面收缩率、冲击功、硬度、是否合格等知识数据，实现知识推送；
根据数据集材料数据的“批号”字段，关联呈现工艺参数数据表中的工艺参数数据，实现工艺方法、温度、时间、真空度等工艺参数数据的推送。
本发明的效果在于：
本发明所述的一种基于材料成份相似性的热处理工艺知识推送方法，可以用于生产现场热处理参数的精确设定，利用金属材料实测元素化学成分含量的相似性，以及相应的淬火、回火等热处理工艺方法，自动推送相关联的热处理温度、时间、真空度等热处理工艺参数，指导现场的热处理加工过程。
本发明方法有以下优点：
(1)根据金属材料元素化学成分含量实测数据，在数据库中存储时，预先计算相似度指数，从而可以大幅度提升检索效率。
(2)应用材料元素权重、二次相似度计算，实现更加精确的相似性匹配。
(3)可按照材料元素化学成分含量相似度进行排序，然后关联推送相应的热处理工艺参数、工艺知识。
(4)检索时所需的多项材料元素化学成分含量数据，可以基于二维码实现扫码输入，避免手工操作。
在实际的生产过程中，热处理加工的主要依据是热处理工艺规程，但由于实际的金属材料在元素化学成分含量方面固有的差异性，并且这种差异性对热处理的最终结果有着直接的影响，因此在热处理工艺设计过程中，针对热处理温度、时间、真空度等热处理工艺参数，难以给出精确的数值，往往是规定相应的工艺参数范围。通过应用本发明，可以实现在实际的热处理加工过程中，在参考工艺规程所给定的热处理参数范围的同时，可根据金属材料元素化学成分含量，检索推送精确的热处理温度、时间等热处理工艺参数，从而实现个性化的热处理参数设定，精确控制热处理后的材料性能，提升材料热处理合格率。通过热处理工艺参数等知识的自动推送，实现了热处理数据的积累和重用，减少了对现场操作人员经验的依赖，并且还可以将推送的知识用于热处理工艺设计过程，提升工艺设计的效率和质量。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明所述的一种基于材料成份相似性的热处理工艺知识推送方法作进一步描述。
实施例1
本发明所述的一种基于材料成份相似性的热处理工艺知识推送方法，其包括如下步骤：
(1)录入热处理相关各类金属材料元素化学成分含量标准数据；
通过建立数据主表、子表的方式，录入国家或行业检测标准中给定的各类金属材料元素化学成分含量标准数据，即录入国家或行业检测标准中给定的C、Si、P、S等元素化学成分含量标准数据；
在主表中设置“材料牌号”、“检测标准代号”等字段，在子表中设置元素序号、元素代号、元素含量、元素权重等属性字段；
通过“元素序号”字段，规定元素的排列顺序，一般与国家或行业检测标准中的元素顺序一致；
所述的元素含量数据按标准中规定的数据取值，如果检测标准中给出的为数值范围，则取相应的数值中值；
通过“元素权重”属性字段，按理论或经验给出每个元素参与相似性计算时的权重数值；元素权重(quota)取值范围为0-1之间的小数，一般保留小数点后两位数字，同一种材料所有元素权重合计为1。
(2)积累、记录每批次金属材料元素化学成分含量实测数据；
通过建立金属材料元素化学成分实测数据主表、子表的方式，记录每批次金属材料元素化学成分含量实测数据，即记录材料实测的C、Si、P、S等元素化学成分含量数据；
在主表中设置“材料批号”、“材料牌号”、“相似度指数”等字段，在子表中设置元素序号、元素代号、元素含量等属性字段；
对于与步骤(1)中牌号相同的金属材料，元素代号及元素序号与步骤(1)中保持一致；
(3)积累、记录每批次金属材料热处理时的工艺方法、温度、时间、真空度等工艺参数实测数据；
通过建立工艺参数实测数据表，记录每批次金属材料热处理实际应用的工艺参数数据；
在数据表中设定材料批次、工艺方法、温度、时间、真空度等实测工艺参数属性字段；
(4)积累、记录每批次金属材料的热处理性能、力学性能数据；
通过建立热处理实测性能数据表，用于记录每批次金属材料实际的抗拉强度、屈服强度、延伸率、断面收缩率、冲击功、硬度、是否合格等结果数据；
在数据表中设定材料批次、抗拉强度、屈服强度、延伸率、断面收缩率、冲击功、硬度、是否合格等属性字段；
(5)根据步骤(2)中记录的每项金属材料元素化学成分含量实测数据，计算每项材料的相似度指数；
通过遍历步骤(2)主表中的每条材料数据记录，并根据步骤(2)主表中材料牌号与步骤(1)主表中材料牌号的对应关系，分别取得步骤(2)、步骤(1)子表中相对应的元素化学成分含量，并按照下面的公式，计算、给出步骤(2)主表中每条材料数据记录的相似度指数Si；
Figure BDA0001502806170000141
其中：Si为计算得出的相似度指数值；
式中，
i表示步骤(2)主表中的第i条材料数据记录；
Cin为步骤(2)主表中的第i条材料数据记录、对应子表第n个元素的化学成分含量数值；
Cn为根据步骤(2)主表中的第i条材料数据记录，通过材料牌号字段，先定位步骤(1)主表中相同材料牌号的材料数据记录，然后取得的对应子表中第n个元素的化学成分含量数值；
将计算所得的相似度指数，分别保存在步骤(2)主表中每项材料数据记录的“相似度指数”字段；
(6)热处理知识的推送通过相似性检索实现，具体如下；
(7)在针对当前材料，进行相似性检索时，需要输入的信息包括当前材料的材料牌号，以及按与步骤(1)中相同材料牌号、相同元素顺序的当前材料多个元素化学成分含量；
(8)在热处理材料相似性检索时，先取得当前材料牌号、元素化学成分含量数据，然后通过取得的材料牌号，在步骤(1)主表中按牌号进行检索，取得相同材料牌号、对应子表中的元素化学成分含量数据；
(9)按照下面的公式，计算当前材料的相似度指数S；
Figure BDA0001502806170000151
式中：
Cj为当前材料、第j个材料元素化学成分含量数值；
C"j为通过当前材料的材料牌号，先定位步骤(1)主表中相同牌号的材料数据记录，然后取得的对应子表中第j个元素的化学成分含量数值；
j的取值范围为从1至当前材料元素化学成分含量数值数据的总个数；
(10)根据当前材料计算取得的相似度指数S，在步骤(2)主表中匹配、取得相似的材料数据记录；
在相似性检索时，根据设定的相似系数F，计算相似区间S-S*(1-F)、S+S*(1-F)，获取步骤(2)主表中相似度指数在此区间内的多项材料数据记录，形成数据集；
(11)在步骤(10)中所取得的数据集基础上，为进一步得到更加精确的相似性数据，需要结合元素权重，进行相似度的二次计算；
首先可以默认或动态设定元素权重的阀值W，并可以根据阀值W，将当前材料的元素按含量分为G1、G2两组；
分组时，首先根据当前材料牌号，取得步骤(1)主表中相同材料牌号、相应子表中所有的材料元素权重数据，按材料元素权重数值从大到小排序、顺序相加求和，当求和结果大于等于阀值W时的相关材料元素归到G1组，其余归到G2组；
(12)遍历步骤(10)数据集的每条材料数据记录，其中针对每条材料数据记录，按照步骤(11)中的方式先将元素分组，然后按下面的方式分别计算；
根据G1组中的材料元素，计算该项材料数据的相似度指数S1；
Figure BDA0001502806170000161
式中：
Cim为数据集的第i条材料数据记录、G1组中第m个元素的化学成分含量数值；
Cm为步骤(8)中当前金属材料、与Cim相同元素代号的材料元素化学成分含量数值；
m的取值范围为从1至G1组中材料元素的总个数；
根据G2组中的材料元素，计算该项材料数据的相似度指数S2；
Figure BDA0001502806170000171
式中：
Cik为数据集的第i条材料数据记录、G2组中第k个元素的化学成分含量数值；
Ck为步骤(8)中当前金属材料、与Cik相同元素代号的材料元素化学成分含量数值；
k的取值范围为从1至G2组中材料元素的总个数；
(13)按照下面的公式，再次计算数据集每条材料数据记录的二次相似度指数S"；
S"＝S1*W+S2*(1-W)
(14)将数据集的材料数据记录，按照步骤(13)中相似度指数S"数值大小，按照递减的方式重新排序；在结果呈现以列表的方式，呈现经过排序后的材料数据记录；
(15)根据数据集材料数据的“批号”字段，关联呈现热处理性能、力学性能数据表中的抗拉强度、屈服强度、延伸率、断面收缩率、冲击功、硬度、是否合格等知识数据，实现知识推送；
(16)根据数据集材料数据的“批号”字段，关联呈现工艺参数数据表中的工艺参数数据，实现工艺方法、温度、时间、真空度等工艺参数数据的推送。
上述步骤(7)中所述的需要输入的信息，可以采用二维码扫码输入的方式，按照材料牌号、元素顺序，构建字符串，生成和输出二维码，然后进行扫码输入；然后，在步骤(8)中通过扫描二维码，先取得当前材料牌号、元素化学成分含量数据。
实施例2
本发明所述的一种基于材料成份相似性的热处理工艺知识推送方法，其包括如下步骤：
(1)录入热处理相关各类金属材料元素化学成分含量标准数据，建立数据主表、子表；
(2)积累、记录每批次金属材料元素化学成分含量实测数据，建立数据主表、子表；积累、记录每批次金属材料热处理时的工艺方法、温度、时间、真空度等工艺参数实测数据；积累、记录每批次金属材料的热处理性能、力学性能数据；
(3)根据记录的每项金属材料元素化学成分含量实测数据，计算每项材料的相似度指数；
(4)利用材料的相似度指数，热处理知识的推送通过相似性检索实现。
上述步骤(1)具体包括：
通过建立数据主表、子表的方式，录入国家或行业检测标准中给定的各类金属材料元素化学成分含量标准数据；
在主表中设置“材料牌号”、“检测标准代号”等字段，在子表中设置元素序号、元素代号、元素含量、元素权重等属性字段；
通过“元素序号”字段，规定元素的排列顺序；
元素含量数据按标准中规定的数据取值，如果检测标准中给出的为数值范围，则取相应的数值中值；
通过“元素权重”属性字段，按理论或经验给出每个元素参与相似性计算时的权重数值；元素权重值范围为0-1之间的小数，一般保留小数点后两位数字，同一种材料所有元素权重合计为1。
上述：步骤(2)具体包括：
(2.1)积累、记录每批次金属材料元素化学成分含量实测数据；
通过建立金属材料元素化学成分实测数据主表、子表的方式，记录每批次金属材料元素化学成分含量实测数据；
在主表中设置“材料批号”、“材料牌号”、“相似度指数”等字段，在子表中设置元素序号、元素代号、元素含量等属性字段；
对于与步骤(1)中牌号相同的金属材料，元素代号及元素序号与步骤(1)中保持一致；
(2.2)积累、记录每批次金属材料热处理时的工艺方法、温度、时间、真空度等工艺参数实测数据；
通过建立工艺参数实测数据表，记录每批次金属材料热处理实际应用的工艺参数数据；
在数据表中设定材料批次、工艺方法、温度、时间、真空度等实测工艺参数属性字段；
(2.3)积累、记录每批次金属材料的热处理性能、力学性能数据；
通过建立热处理实测性能数据表，用于记录每批次金属材料实际的抗拉强度、屈服强度、延伸率、断面收缩率、冲击功、硬度、是否合格等结果数据；
在数据表中设定材料批次、抗拉强度、屈服强度、延伸率、断面收缩率、冲击功、硬度、是否合格等属性字段。
上述步骤(3)具体包括：
通过遍历步骤(2)主表中的每条材料数据记录，并根据步骤(2)主表中材料牌号与步骤(1)主表中材料牌号的对应关系，分别取得步骤(2)、步骤(1)子表中相对应的元素化学成分含量，并按照下面的公式，计算、给出步骤(2)主表中每条材料数据记录的相似度指数Si；
Figure BDA0001502806170000201
其中：Si为计算得出的相似度指数值；
式中，
i表示步骤(2)主表中的第i条材料数据记录；
Cin为步骤(2)主表中的第i条材料数据记录、对应子表第n个元素的化学成分含量数值；
Cn为根据步骤(2)主表中的第i条材料数据记录，通过材料牌号字段，先定位步骤(1)主表中相同材料牌号的材料数据记录，然后取得的对应子表中第n个元素的化学成分含量数值；
将计算所得的相似度指数，分别保存在步骤(2)主表中每项材料数据记录的“相似度指数”字段。
上述步骤(4)具体包括：
(4.1)在针对当前材料，进行相似性检索时，需要输入的信息包括当前材料的材料牌号，以及按与步骤(1)中相同材料牌号、相同元素顺序的当前材料多个元素化学成分含量；
(4.2)在热处理材料相似性检索时，先取得当前材料牌号、元素化学成分含量数据，然后通过取得的材料牌号，在步骤(1)主表中按牌号进行检索，取得相同材料牌号、对应子表中的元素化学成分含量数据；
(4.3)按照下面的公式，计算当前材料的相似度指数S；
Figure BDA0001502806170000202
式中：
Cj为当前材料、第j个材料元素化学成分含量数值；
C"j为通过当前材料的材料牌号，先定位步骤(1)主表中相同牌号的材料数据记录，然后取得的对应子表中第j个元素的化学成分含量数值；
j的取值范围为从1至当前材料元素化学成分含量数值数据的总个数；
(4.4)根据当前材料计算取得的相似度指数S，在步骤(2)主表中匹配、取得相似的材料数据记录；
在相似性检索时，根据设定的相似系数F，计算相似区间S-S*(1-F)、S+S*(1-F)，获取步骤(2)主表中相似度指数在此区间内的多项材料数据记录，形成数据集；
(4.5)在上述所取得的数据集基础上，为进一步得到更加精确的相似性数据，需要结合元素权重，进行相似度的二次计算；
首先可以默认或动态设定元素权重的阀值W，并可以根据阀值W，将当前材料的元素按含量分为G1、G2两组；
分组时，首先根据当前材料牌号，取得步骤(1)主表中相同材料牌号、相应子表中所有的材料元素权重数据，按材料元素权重数值从大到小排序、顺序相加求和，当求和结果大于等于阀值W时的相关材料元素归到G1组，其余归到G2组；
遍历步骤(4.4)数据集的每条材料数据记录，其中针对每条材料数据记录，按照元素分组，按下面的方式分别计算；
根据G1组中的材料元素，计算该项材料数据的相似度指数S1；
Figure BDA0001502806170000211
式中：
Cim为数据集的第i条材料数据记录、G1组中第m个元素的化学成分含量数值；
Cm为当前金属材料、与Cim相同元素代号的材料元素化学成分含量数值；
m的取值范围为从1至G1组中材料元素的总个数；
根据G2组中的材料元素，计算该项材料数据的相似度指数S2；
Figure BDA0001502806170000221
式中：
Cik为数据集的第i条材料数据记录、G2组中第k个元素的化学成分含量数值；
Ck为当前金属材料、与Cik相同元素代号的材料元素化学成分含量数值；
k的取值范围为从1至G2组中材料元素的总个数；
最后，按照下面的公式，再次计算数据集每条材料数据记录的二次相似度指数S"；
S"＝S1*W+S2*(1-W)
将数据集的材料数据记录，按照相似度指数S"数值大小，按照递减的方式重新排序；在结果呈现以列表的方式，呈现经过排序后的材料数据记录；
(4.6)根据数据集材料数据的“批号”字段，关联呈现热处理性能、力学性能数据表中的抗拉强度、屈服强度、延伸率、断面收缩率、冲击功、硬度、是否合格等知识数据，实现知识推送；
根据数据集材料数据的“批号”字段，关联呈现工艺参数数据表中的工艺参数数据，实现工艺方法、温度、时间、真空度等工艺参数数据的推送。

Claims (5)

1.一种基于材料成份相似性的热处理工艺知识推送方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
(1)录入热处理相关各类金属材料元素化学成分含量标准数据；
通过建立数据主表、子表的方式，录入国家或行业检测标准中给定的各类金属材料元素化学成分含量标准数据；
在主表中设置“材料牌号”、“检测标准代号”字段，在子表中设置元素序号、元素代号、元素含量、元素权重属性字段；
通过“元素序号”字段，规定元素的排列顺序；
通过“元素权重”属性字段，按理论或经验给出每个元素参与相似性计算时的权重数值；
(2)积累、记录每批次金属材料元素化学成分含量实测数据；
通过建立金属材料元素化学成分实测数据主表、子表的方式，记录每批次金属材料元素化学成分含量实测数据；
在主表中设置“材料批号”、“材料牌号”、“相似度指数”字段，在子表中设置元素序号、元素代号、元素含量属性字段；
对于与步骤(1)中牌号相同的金属材料，元素代号及元素序号与步骤(1)中保持一致；
(3)积累、记录每批次金属材料热处理时的工艺方法、温度、时间、真空度工艺参数实测数据；
通过建立工艺参数实测数据表，记录每批次金属材料热处理实际应用的工艺参数数据；
在数据表中设定材料批次、工艺方法、温度、时间、真空度实测工艺参数属性字段；
(4)积累、记录每批次金属材料的热处理性能、力学性能数据；
通过建立热处理实测性能数据表，用于记录每批次金属材料实际的抗拉强度、屈服强度、延伸率、断面收缩率、冲击功、硬度、是否合格结果数据；
在数据表中设定材料批次、抗拉强度、屈服强度、延伸率、断面收缩率、冲击功、硬度、是否合格属性字段；
(5)根据步骤(2)中记录的每项金属材料元素化学成分含量实测数据，计算每项材料的相似度指数；
通过遍历步骤(2)主表中的每条材料数据记录，并根据步骤(2)主表中材料牌号与步骤(1)主表中材料牌号的对应关系，分别取得步骤(2)、步骤(1)子表中相对应的元素化学成分含量，并按照下面的公式，计算、给出步骤(2)主表中每条材料数据记录的相似度指数Si；
Figure FDA0003139508160000021
其中：Si为计算得出的相似度指数值；
式中，
i表示步骤(2)主表中的第i条材料数据记录；
Cin为步骤(2)主表中的第i条材料数据记录、对应子表第n个元素的化学成分含量数值；
Cn为根据步骤(2)主表中的第i条材料数据记录，通过材料牌号字段，先定位步骤(1)主表中相同材料牌号的材料数据记录，然后取得的对应子表中第n个元素的化学成分含量数值；
将计算所得的相似度指数，分别保存在步骤(2)主表中每项材料数据记录的“相似度指数”字段；
(6)热处理知识的推送通过相似性检索实现，具体如下；
(7)在针对当前材料，进行相似性检索时，需要输入的信息包括当前材料的材料牌号，以及按与步骤(1)中相同材料牌号、相同元素顺序的当前材料多个元素化学成分含量；
(8)在热处理材料相似性检索时，先取得当前材料牌号、元素化学成分含量数据，然后通过取得的材料牌号，在步骤(1)主表中按牌号进行检索，取得相同材料牌号、对应子表中的元素化学成分含量数据；
(9)按照下面的公式，计算当前材料的相似度指数S；
Figure FDA0003139508160000031
式中：
Cj为当前材料、第j个材料元素化学成分含量数值；
C"j为通过当前材料的材料牌号，先定位步骤(1)主表中相同牌号的材料数据记录，然后取得的对应子表中第j个元素的化学成分含量数值；
j的取值范围为从1至当前材料元素化学成分含量数值数据的总个数；
(10)根据当前材料计算取得的相似度指数S，在步骤(2)主表中匹配、取得相似的材料数据记录；
在相似性检索时，根据设定的相似系数F，计算相似区间S-S*(1-F)、S+S*(1-F)，获取步骤(2)主表中相似度指数在此区间内的多项材料数据记录，形成数据集；
(11)在步骤(10)中所取得的数据集基础上，为进一步得到更加精确的相似性数据，需要结合元素权重，进行相似度的二次计算；
首先可以默认或动态设定元素权重的阈值W，并可以根据阈值W，将当前材料的元素按含量分为G1、G2两组；
分组时，首先根据当前材料牌号，取得步骤(1)主表中相同材料牌号、相应子表中所有的材料元素权重数据，按材料元素权重数值从大到小排序、顺序相加求和，当求和结果大于等于阈值W时的相关材料元素归到G1组，其余归到G2组；
(12)遍历步骤(10)数据集的每条材料数据记录，其中针对每条材料数据记录，按照步骤(11)中的方式先将元素分组，然后按下面的方式分别计算；
根据G1组中的材料元素，计算该项材料数据的相似度指数S1；
Figure FDA0003139508160000041
式中：
Cim为数据集的第i条材料数据记录、G1组中第m个元素的化学成分含量数值；
Cm为步骤(8)中当前金属材料、与Cim相同元素代号的材料元素化学成分含量数值；
m的取值范围为从1至G1组中材料元素的总个数；
根据G2组中的材料元素，计算该项材料数据的相似度指数S2；
Figure FDA0003139508160000051
式中：
Cik为数据集的第i条材料数据记录、G2组中第k个元素的化学成分含量数值；
Ck为步骤(8)中当前金属材料、与Cik相同元素代号的材料元素化学成分含量数值；
k的取值范围为从1至G2组中材料元素的总个数；
(13)按照下面的公式，再次计算数据集每条材料数据记录的二次相似度指数S"；
S"＝S1*W+S2*(1-W)
(14)将数据集的材料数据记录，按照步骤(13)中相似度指数S"数值大小，按照递减的方式重新排序；在结果呈现以列表的方式，呈现经过排序后的材料数据记录；
(15)根据数据集材料数据的“批号”字段，关联呈现热处理性能、力学性能数据表中的抗拉强度、屈服强度、延伸率、断面收缩率、冲击功、硬度、是否合格知识数据，实现知识推送；
(16)根据数据集材料数据的“批号”字段，关联呈现工艺参数数据表中的工艺参数数据，实现工艺方法、温度、时间、真空度工艺参数数据的推送。
2.根据权利要求1所述的一种基于材料成份相似性的热处理工艺知识推送方法，其特征在于：步骤(1)中所述的录入热处理相关各类金属材料元素化学成分含量标准数据，即录入国家或行业检测标准中给定的C、Si、P、S元素化学成分含量标准数据；通过“元素序号”字段，规定元素的排列顺序，与国家或行业检测标准中的元素顺序一致。
3.根据权利要求1所述的一种基于材料成份相似性的热处理工艺知识推送方法，其特征在于：步骤(1)中所述的元素含量数据按标准中规定的数据取值，如果检测标准中给出的为数值范围，则取相应的数值中值；所述的元素权重取值范围为0-1之间的小数，保留小数点后两位数字，同一种材料所有元素权重合计为1。
4.根据权利要求1所述的一种基于材料成份相似性的热处理工艺知识推送方法，其特征在于：步骤(2)中所述的记录每批次金属材料元素化学成分含量实测数据，即记录材料实测的C、Si、P、S元素化学成分含量数据。
5.根据权利要求1所述的一种基于材料成份相似性的热处理工艺知识推送方法，其特征在于：步骤(7)中所述的需要输入的信息，是采用二维码扫码输入的方式，按照材料牌号、元素顺序，构建字符串，生成和输出二维码，然后进行扫码输入；然后，在步骤(8)中通过扫描二维码，先取得当前材料牌号、元素化学成分含量数据。
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