автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.05, диссертация на тему:Формирование конструкторско-технологических моделей деталей ГТД для автоматизированного проектирования технологических процессов

РГБ ОД 2 2 ДПР 1998

На правах рукописи

ИВАНОВ Владимир Юрьевич

формирование

конструкторско-технологических

моделей деталей гтд для автоматизированного проектирования технологических процессов

Специальность: 05.07.05 «Тепловые двигатели летательных аппаратов»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

УФА 191' 0

Работа выполнена на кафедре «Технология машиностроения» Уфимского государственного авиационного технического университета.

Научные руководители — заслуженный деятель науки и

техники РФ, доктор технических наук, профессор Мухин В. С.; кандидат технических наук, доцент Рахимов Э. Г.

Официальные оппоненты — доктор технических наук,

профессор Зайцев А. Н., кандидат технических наук Юрьев В. Л.

Ведущее предприятие — Уфимское агрегатное предприятие «Гидравлика».

Защита состоится мая 1996 г. в «__» часов

на заседании диссертационного совета К-063.17.04 в Уфимском государственном авиационном техническом университете по адресу: 450000, г. Уфа, ул. К. Маркса, 12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимскою государственного авиационного технического университета.

Автореферат разослан «_£2._» апреля 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

А. М. Смыслов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Проектирование технологических процессов (ТП) является одним иэ ключевых этапов технологической подготовки про-, изводства и существенно влияет на технические и экономические параметры изделия. Задача повышения эффективности проектирования ТП для сложных деталей ГТД макет быть решена на основе использования таких средств автоматизации проектирования и информационных технологий, которые обладают гибкостью, производительностью, качеством проектных решений и адаптируемостью к различным условиям производств^ деталей двигателей.

Процесс проектирования слсясных технических объектов является неоднородным в отношении используемых способов и приемов. Ему свойственны .слабая структурированность задач и итерационный характер их решения, значительная размерность; проектной информации, многовариантность приемлемых решений и путей их поиска.

Цель работы - нахождение принципов построения конструкторско-технопогических моделей и организации проектирукщей среды, позволяющих: автоматизировать процессы подготовки и преобразования данных для широкого класса деталей ГТД; эффективно представлять и изменять состояние моделируемых объектов (изделие и технология) на всех стадиях проектирования; автоматизировать процесс формирования операционных моделей объекта и проектной документации; повысить качество решений сложных проектных задач.

Мотодизса исследования. Использовались: теории храфов, множеств, фреймов, логика предикатов и продукционных систем, методы и способы представления и обработки знаний. Экспериментальные исследования проводились на ЭЕМ в лаборатории САПР ТП кафедры "Технология машиностроения" и АО "Рыбинские моторы".

Научная новивна. Разработан способ формирования конструкторских и технологических моделей деталей ГТД, отличающийся от йэве-стньрс возможностью получать семантические модели из их графического представления и автоматизировать процессы задания и взаимного отображения проектной информации. Разработаны принципы построения среды проектирования технологии, основанные на понятиях: инвариантного ядра, визуальных моделей детали и технологии, открытой архитектуры и экспертных компонентов, сочетание которых повышает эффективность проектирования технологии для сложных деталей ГТД. Разработана архитектура экспертной системы (ЭС) и модель машины вывода, ориентированные на решение слабоформализованных проектных задач.

На задкту выносятся : Принципы построения среды проектирования

технологии. Способ распознавания графической информации в виде конструкторских и операционных чертежей деталей ГГД. Интегрированная визуальная модель изделия и технологии его изготовления и механизм порождения операционных моделей. Архитектура экспертных компонентов и модель работы машины вывода

Практическая ценность и реализация работы.На основании теоретических исследований создана среда проектирования технологии (СПТ) "Г£>афиТ ТМ". СГГГ эксплуатируется на УАП "Гидравлика", Запорожском объединении "Мотор с1ч" и АО "Рыбинские моторы". В рамках учебного процесса УГЙТУ СПТ "Г^афиТ ТМ" используется при подготовке инженеров-технологов.

Апробация работы. Научные и практические результаты по различным разделам диссертации докладывались на следующих научно-технических конференциях: "Новые, материалы и технологии машиностроения", МПЙТУ, г.Москва, 1993 г.; "Технология и оборудование современного машиностроения", УГАТУ, г.Уфа, 1994 г.;"Управление и контроль технологических процессов изготовления деталей авиакосмической техники",МПОУ/УГКГУ 1994 г.;"Технология механообработки: физика процессов и оптимальное управление",УГМУ, 1994 г.;"Модель-проект-95", КПГУ, г.Казань. Версия 2.06 СПТ "З^рафиТ ТМ" зарегистрирована (Ы 950097) в РОСАПО.

Публикации.По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ. Структура и объем работы. Работа включает введение, четыре плавы, заключение, список используемой литературы из 89 наименований и приложение. В основной части 110 страниц текста,31 рисунок. Приложение содержит фрагменты описаний моделей, баз знаний и пример проектирования ТО с использованием СПТ "ГрафиТ ТМ".

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ В первой главе (Состояние проблемы. Цели и задачи исследования) , содержится анализ существующих методов технологического проектирования и построения автоматизированных систем., Предлагается постановка задачи создания системы проектирования технологии для деталей ГГД, как единой среда поддержки интеллектуальной деятельности технолога и модулей решения технологических задач.

Для технологического проектирования характерен большой объем исходных данных, параметров и критериев, имеющих различную достоверность и полноту.Поэтому для одних задач практически сложно реализовать эффективные процедуры оптимизации,что вынуждает использовать интерактивные компоненты. Для других, допускающих использование формальных процедур, необходимо наличие ряда моделей объ-

екта проектирования и средств их реализации.. Традиционно это сводится к трудоемкому кодированию семейства моделей объекта.

Существенно, что модели в этом случае являются промежуточной формой хранения информации. Полученные на подобных моделях решения должны проходить стадию преобразования выходных данных, которая, зачастую, выполняется технологом вручную.

На основе анализа, выполненного в данной главе, ставится задача разработки способа формирования конструкторских и технологических моделей и организации проектирующей среды, обеспечивающих:

- автоматизацию процессов кодирования и преобразования данных за счет использования моделей детали и технологического процесса, являющихся инвариантными к испсльзуемьм методам проектирования;

- расширяемость среды и .вариантность сценариев проектирования;

- интеллектуальный интерфейс среда с пользователем и пршютяниями.

Выли поставлены следующие научные и практические задачи:

- определить инвариантную информационную основу среда технологического проектирования сложных деталей ГТД;

- разработать алгоритмы распознавания графического описания (конструкторские и операционные чертежи) объекта, автоматизированного формирования семантических моделей и механизма их отображения;

- разработать интегрированную визуальную модель .детали и технологии, позволяющую компактно представлять проект, оценивать его параметры на ранних стадиях и порождать операционные модели;.

- спроектировать архитектуру ЭС и разработать модели машины вывода, технологических знаний и объектов(фактов и проектных ситуаций);

- реализовать базовую версию среда проектирования технологии.

Во второй главе (Семейство продуктивных моделей и информационная основа среды проектирования технологии), разрабатываются формула основы среды и требования к ее базовым компонентам, предусматривающие, как минимум, следующие возможности:

- приоритет и обеспечение оперативного вмешательства технолога в процесс принятия решений любьм из проектирующих компонентов;

- реализация представления моделей сложных технических объектов, поэволяющяя эффективно задавать и изменять их пользователем на любой стадии и применять произвольные проектные стратегии;

- наличие интеллектуального интерфейса между моделями объектов и системами решения'задач, поддерживающего взаимное отображение и ликвидирующего стадию ручного переноса входных/выходных данных; ,

Выходом процесса проектирования является совокупность технологических документов, что позволяет рассматривать их в качес-

тве продуктивной модели. Понятие "документ" трактуется в широком смысле и; является множеством на1\лядно-образных и семиотических моделей, связанных механизмом отображения с проектной документацией (текстовые карга,чертежи, карты эскизов,программы для станков с ЧПУ и пр.). Продуктивная модель содержит множество моделей различного класса, связанных общностью влияния на структуры данных проекта и не зависит от способа своего получения. Являясь образам проекта,она есть источник и приемник его входных/выходных данных.

Такой подход позволяет выделить основные компоненты базового инварианта среды проектирования: продуктивную модель и механизм ее отображения, выполняющий две функции:

1) обеспечение представления объекта пользователю в виде множества проектных документов (чертежей, карт-эскизов (КЭ), операционных карт и т.д.) с возможностью произвольного редактирования;

2) реализация системного интерфейса среда между семейством продуктивных моделей и технологическими приложениями.

Задача формирования продуктивной модели состоит в создании информационно-связанного комплекта документов(моделей),состоящего из двух частично пересекающихся подмножеств Dg и Dt. Dg описывает графические документы проекта, Dt - текстовые. Графические и текстовые документы представляются семантической моделью в виде графа

MD[g,t] «■ D[g/t] <INF[g,t] , LINK[g,tl >, (1)

где вершины INFg есть информационные описатели свойств и параметров элементов объекта(знаки шероховатости,технические требования, описатели физико-химических и геометрических свойств и пр.); вершины INFt - информационные поля текстовых документов? ребра LINK задают связи между элементами объекта, информационными полями.

Структура проектных технологических документов такова, что текстовые и зрафические документы имеют связи, определяемые функциями взаимного отображения:

0L: MDt -> MDg 0L: MDg -> MDt (2)

Состав и структура текстовых проектных документов полностью определены стандартами и адекватно представляются иерархической древовидной структурой, вершинами которой, являются реляционные базы данных (БД) отображаемые в форме документов - для пользователя, и файловых образований - для приложений среда.

В системах геометрического моделирования (СГМ). используют нереляционные модели. БД и необходим более сложные функции отображения графической информации и структур данных проекта, связывают щие два аспекта моделей документов: визуальный и семантический:

Og°,t : MDg,t-> VMDg/t Ogr,t: VMDg,t -> MDg,t, (3)

Q

где Qg ,fc - функция отображения, синтезирующая облик документа по

г

семантической модели, Og ,t - функция распознавания документа и отображение его на семантическую модель, VMDg/t - визуальные модели документов.

Семантические модели ориентированы на обработку информации приложениями среды, визуальные же являются основным элементом интерфейса "среда-пользователь". Традиционно реализованные САПР ТП предусматривают функции класса О , что приводит к:

- использованию кодирования при задании семантической . модели;

- однонаправленности информационных потоков, коуда выходные документа являются пассивными формами отображения информации и не поддерживают обратную связь при их изменении.

В противоположность этому разработана такая форма реализации продуктивной модели и функций ее отображения, когда два ее аспекта: визуальный и семантический являются равноправными и взаимозависимыми. При этом семантическая модель документа может быть получена из визуальной, а не наоборот, как в традиционных САПР.

Задача создания функций отображения Отрешена с помощью разработанного алгоритма распознавания графической информации.

Задача распознавания ставилась следующим образом:

1) обеспечить автоматическое формирование информационной структуры детали ПГД любого типа (тело вращения, корпусная деталь и пр.) при ее изображении или редактировании в СШ типа AutoCAD;

2) автоматически формировать модели описания свойств и связей поверхностей объекта и преобразовывать их во внешнюю файловую структуру, определяемую требованиями системного интерфейса среды;

3) реализовать механизм отображения внешней модели (файловой структуры) на визуальную (образ детали в графическом документе).

За основу решения задачи распознавания были приняты:множество визуальных моделей описания свойств и связей (ВМОСС) объекта, семантическая модель связей объекта и Й40СС, макрофункции создания, связывания и ввода/вывода ВМОСС.

Основными моментами реализации явились следующие предложения:

- для повышения качества распознавания и его ускорения разделить графический образ на два множества: изображение элементов детали и ВМОСС (размеры, знаки шероховатости и отклонений формы и пр.);

- принять ВМОСС за рабочий словарь признаков системы распознава-

ния, главный элемент которого - "идентификатор поверхности".

Для описания свойств и связей детали Сыпи разработаны классы ВМОСС, содержащие: визуальную модель формы,модель связи с деталью, атрибута,задающие технические параметры (отклонения и наминал размера, глубина химико-термической обработки и пр.), процедуры изображения, редактирования и автоматического формирования связей.

Семантическая модель связей элементов детали и ВМОСС определяется набором высказываний:

(3xPRO / OBJ) (WM) LINK ($PRO, VM) (4)

(VxPRO)[LINK(xPRO', VM') -> (VxPRO'){LINK(xPRO', MK)J (5)

где: xPRO - элемента детали OBJ или их проекции; VM - множество объектов ВМОСС;LINK - предикат структурной связи; МК - множество ВМОСС класса "идентификатор поверхности"; VM' — VM - МК;

Каждому экземпляру ВМОСС соответствует файловая структура, называемая внешней моделью, формат которой является открытым для приложений среды.Дополнительно формируются внешние модели свойств и связей поверхностей. Обеспечено отслеживание и автоматический перенос взаимных изменений внешних моделей и ВМОСС. Это позволило ликвидировать стадию кодирования, обеспечить взаимосвязь семантической и визуальной сторон продуктивной модели и двунаправленность информационных потоков мезвду документами и приложениями.

Принятие продуктивной модели с механизмом отображения за базовый инвариант (ядро среда) определило принципы ее построения.

Таким образом, предлагается строить среду проектирования на основе компактного ядра, к которому можно присоединять произвольные функциональные компоненты (приложения) и модели. Расширение среды не влечет существенного изменения ее интерфейса и информационных потоков между ее компонентами. Это позволило достичь стабильности самой системы и обеспечить относительную изоляцию функциональных компонентов с возможностью формирования проблемно-ориентированных версий САПР ТП с заданным составам.

Для устойчивого функционирования среды при любом уровне ее автоматизации необходим' гибкий связукилй элемент - инфраструктура, обеспечивающая логическую зависимость БД проекта на понятийном уровне и позволяющая описывать проектные ситуации и связи в виде продукционных правил.

Среда проектирования (рис.1), реализованная по предложенным принципам, задается формулой:

ТЕплг - <РгскЗМ, БМхгг, ЕзсрЗуа [, .Арр8в*:]>, (б) где РгойМ - продуктивная модель проекта, 5"Ш.ГГ - механизм ее отображения, ЕхрЗуз - ЭС и набор продукций, определяющих связи элементов РгойМ, ЛррВоЬ - множество приложений среда. AppBGt = 0 означает минимальный уровень автоматизации проектирования, большие значения соответствуют его повышению или использованию конкурирующих подсистем проектирования.

гТэшиГ

приложе:

Интерфейс пользователя

С^^ Ядро среды

Вызов приложения

Проектный документ 1

о [V

РиШШ

/Область середачзг ^ параметров Ш/ОЩ

. __ 'непосредственный-А I доступ к иоделян

Рис.1. Структурно-информационная схема среда проектирования

В траТьей глаао (Интегрированная порождающая модель проекта. Визуальное проектирование плана обработки),разработана интегрированная модель детали и технологии, позволяющая оценивать облик проекта в целом на всех его стадиях и решать задачи выбора прототипов детали и ТП.На этой основе реализован алгоритм псрсящения операционных моделей, генерирующий карты эскизов и фрагменты БД операций.

Проектирование технологии для деталей ГТД требует большого объема проектных данных, что увеличивает информационную нагрузку на технолога. Для снижения трудоемкости предлагается использовать формы данных, имеющие высокую степень репрезентативности и позволяющие компактно представлять объект проектирования в целсы. За

основу конструкторско-технологической модели объекта принят облик детали в виде выходных моделей САПЕ "Изделие" или чертежа, являющегося исходной продуктивной моделью. Деталь представляется множеством элементарных объемных примитивов Vent:

Dobj - {Vent}, j-l,2..N, (7)

каядай из которых состоит из M элементарных поверхностей Sent: i

Vent - {Sent}, i-l,2..M (8)

Каждая поверхность, не поглощенная булевыми операциями над объемными примитивами, обладает конструкторско-технологическиыи атрибутами:

к

Asuf - {Aauf}, к-1,2..К, (9)

где К - количество атрибутов,характеризующих поверхность,представляемую набором проекций (примитивов изображения) размерностью Р:

Sont - {Pent}, р-1,2..Р (10)

Каждой поверхности Sent или примитиву Vent сопоставлен план обработки Мр, содержащий вектор-характеристик Ае каждого этапа Е:

Мр - {El[Aal.. Aen], . EN[Aal..Asm]} (11)

Размерность и состав характеристик зависят от этапа обработки.

Предлагается на основе облика детали построить визуальную модель плана ее обработки, представляющую семейство эквидистантных линий (орбит) Oline, охватывакхцих проекции детали, и семейство, радиальных линий Rline. Началами Rline являются поверхности детали Sant,a концами - точки пересечения с внешней орбитой. Каждой орбите соответствует операция: внешней орбите - заготовительная, ближайцей к детали - последняя операция ТП (рис. 2).

Размерность мнаяаества Oline соответствует количеству этапов обработки всей детали. Образом этапа обработки поверхности Мр является BMQCC "описатель технологического перехода" в виде кружка (маркера). Наличие маркеров на точках пересечения орбит и радиальных линий свидетельствует об обработке поверхности, от которой проведена радиальная линия Rline [i], на операции, соответствующей орбите Oline С jfj. Следовательно, план обработки Ъ%> поверхности Sent [i] мажет быть воспроизведен пересечением Rline [i] со всеми орбитами Oline, при условии наличия в точке пересечения маркера:

(VMpti)) —> LINK(Rline[i] , Oline, МТ) , (12)

где МТ - множество ВМОСС "описатель технологического, перехода"...

V 9

.--МОДЕЛЬ СВЯЗЕЙ ПО МОДЕ/Ь РАЗМЕРИЛ МШСМШВ

(ВШ ПШКШШИИ ^

, ___О П ШШШЩРЩопи л

МШЬПМНЛ ^Р СГ^ ^шшпгаФЕ 4

ЮШКИ ./ /V п /^аттптт

—г—ЗАГ. , -V»«™»«»™ ч

> - -ОП.10 о ^ЭКШЖГОЬШЕ^-1 : --0П 20

—1-ш. N

Рис.2. Интегрированная модель детали и технологического процесса

Удобное визуальное представление модели обеспечивает технологу возможность быстрого эскизного проектирования плана обработки с уточнением, по мере необходимости, состава и значений вектора характеристик Ае этапа Е. Использование в качестве основы интегрированной модели продуктивной модели детали позволяет применять алгоритм распознавания.Целью являются автоматическое формирование данных для построения плана обработки приложением среды и отображение^ проектного решения на операционные модели.

Наличие интегрированной модели позволяет эффективно использовать модуль структурно-параметрической оптимизации размерных связей. Входные данные (варианты базирования и простановки операционных размеров) автоматически формируются на основе интегрированной модели. Существенно, что при их формировании могут использоваться выходные фильтры, препятствующие включению во входной поток поверхностей, непригодных для этих целей. Фильтр реализован как . система продукционных правил, обрабатываемых ЭС, и является настраиваемым. Это существенно снижает, размерность входного потока, значительную для деталей ГГД, и повышает достоверность решения.

Интеграция моделей детали и технологии позволяет решить задачу автоматизированного синтеза операционных моделей проектных документов. Постановка задачи синтеза предусматривает: автоматизированное формирование облика детали на заданием этапе обработки с требуемым количеством видов и проекций; автоматическое вьщеление обрабатываемых поверхностей и построение информационной структуры изделия на заданном этапе с учетом вектора его характеристик.

За основу решения задачи синтеза операционных графических документов были приняты:алгоритм распознавания графической информации, продуктивная модель и модель связей технологии и детали:

(BxPRO / OBJ) ( LINK (xPRO, Rline) f) LINK(RMne, Ollne, MT)) (13 )

Каждой радиальной линии ставится в соответствие поверхность с ней связанная. Она, в свою очередь, связана с множеством геометрических примитивов, задающих ее на других видах и проекциях. Если данная поверхность принадлежит множеству обрабатываемых на этапе, то все примитивы ЦЦ СГМ, ее изображающие заносятся в набор выходной продуктивной модели. Для всех остальных поверхностей данная процедура повторяется, начиная с заготовки и до заданного этапа обработки, формируя тем самым множество поверхностей изделия, существовавших в заготовке или уже полученных обработкой на предыдущих этапах. Ко всему множеству поверхностей набора приме-

и

няется макрофункция выборки о&ьектов EMOCÇ с ними связанных, чем обеспечивается перенос информационной структуры прототипа (чертежа) на операционную модель (КЭ). Это позволяет получать продуктивную операционную модель с корректной структурой практически без вмешательства технолога. Образуя самостоятельную информационную единицу - проектный документ, полученная модель ' доступна для изменений и коррекции пользователем и приложениями среды, замыкая тем самым ее информационные потоки.

Сформированная операционная продуктивная модель может быть прототипом для других,что значительно повышает эффективность подготовки графических проектных документов. Такой подход не накладывает ограничений на источник и метод получения операционных моделей и позволяет реализовать следующие функции преобразования: Oint: Mint —>MDop[i], i>»l..LimS (14)

Oprod: MDopfi] —> MDop[j],, i, j-1. .LimH (15) Opint: MDopti] —> Mint, i~l..LiroE, (16)

где Oint - функция отображения интегрированной модели на операционные, Oprod - отображение операционной модели на операционную, Opint - отображение комплекта операционных продуктивных моделей на интегрированную модель; LimE - количество этапов обработки.

Связанная информационная структура может быть использована для задачи выбора прототипа, решаемой при проектировании технологии изделия аналоговым методом: выбор прототипа изделия на основе продуктивных моделей и моделей свойств и связей поверхностей; формирование продуктивной и порождение операционных моделей на базе интегрированной модели прототипа.

Полученное множество моделей может Сыть основой дальнейшего развития проекта, если унаследованные от прототипа проектные решения оказались неудовлетворительными.

В четвертой главе (Интеллектуальная инфраструктура среды. Архитектура ЭС технологического проектирования и использование ее компонентов),разработаны архитектура ЭС и модели знаний, ориентированные на область технологии и позволяющие использовать различные сценарии проектирования и обрабатывать неоднородную информацию в части форм ее представления и достоверности.

Для решения олабоформалиэованных задач принята концепция использовании экспертных компонентов, решающих проблемы связности и достоверности проектных данных. На основе проведенного анализа и предлагаемой формулы среда проектирования (6) были сформулированы следующие требования к X и ее компонентам:

- интеграция продуктивной модели и ВД проекта с базами знаний ЭС;

- возможность использования компонентов ЭС в приложениях среди;

- наличие настраиваемых механизмов логического вывода;

- простота настройки на новые типы данных и подключение функциональных расширений без изменения базовых модулей ЭС;

- обработка противоречивых и недостоверных знаний в незамкнутых проблемных областях с минимизацией запросов ЭС к пользователю.

Архитектурное решение ЭС основано на понятиях инвариантной машины вывода и абстрактных классов фактов и правил. Применение объектно-ориентированной технологии программирования позволило реализовать ЭС в виде функционально-связанного набора объектов

(программных единиц), каждый из которых может быть расширен, а методы, им реализуемые, изменены или переопределены. На этой основе были спроектированы следующие классы объектов ЭС, являющиеся ее , основными компонентами (рис. 3): машина вывода, абстрактный факт предметной области, продукционное правило, фрейм запроса ЭС в режиме диалога с пользователем, селектор доски объявлений, обработчик метакоманд функциональных вызовов.

Особенностью спроектированных классов и реализации ядра ЭС явилась полная независимость объектов в части их данных. Связава-■ние производится только на основе использования словаря методов, вынесенных в интерфейсные секции каждого класса. Такой принцип реализации позволил решить задачу обработки фактов любых типов и структуры без необходимости изменения других объектов ЭС. В свою очередь, модификация машины вывода или фрейма запросов не требует перекомпиляции других классов.

Автономность базовых программных единиц ЭС обеспечивает возможность создания собственно оболочки ЭС, инвариантной к проблемной области и, что более важно,' проблемно-ориентированных реализаций. Для этих цепей предусмотрен механизм обработки метакоманд, определяемых в секции заключений продукционных правил. Метакоманда представляет собой вызов процедурных единиц по их символьным именам с передачей списка параметров. Сама метакоманда не учитывается машиной вывода при поиске решения, . но ее исполнение мажет повлиять на его траекторию. Такая реализация позволяет связывать ЭС с любыми процедурно-офромленными единицами и обходить ограниченность формализма продукций.Это дает возможность применять развитые алгоритмические языки (С, Pascal, FORTRAN и пр.) и высокоэффективные промышленные компиляторы для тех задач, решение которых с помощью продукционных правил было бы затруднительны.

Объектно-ориентированная программная модель ЭС дает возможность ее непосредственного встраивания в приложения среды. Обра-цение к функциям ЭС может быть распределено по телу программы, а

РАСШИРяаИЕ КОМПОНЕНТЫ ЭС

ИНВАРИАНТНОЕ ЯДРО ЭС

Издаль объекта (Факта)

Модель продувдгягюго правив.

йздель Фрейма (бланк запросов)

Тезаурус шгаксианд ACTION

Тезаурус предикатов

ИнгерФейсшэ функции (вкешниз шэош X)

писание проблнмной области

НИШ

.Расурсы определения ггкенгов Филов эедаэтнзй области

ZJZ3CООО.

Подсистема объяснений

Иод/ль ведения протокола вывода

Иэдуль запросов к пользователи

Иодуль обработай нетахсиавд ACTION

МОНИТОР X

МАШИНА ВЫВОДА

УПРАВЛЕНИЕ ЛОГИЧЕСКИЙ ШВОЗЗЫ

Обработчик жзотючвняй

Интерпретатор пройшей Фагстов (поиск правил)

Селектор доски объявлений

3. Расурсы определений Фреймов запроса к проектировщику

Кэш-монитор <$зжгов

зги

-Сагсг-

»ьект.-шреход (символ) юз.знач.: [растачивание... ]

Кэпнюшггор прашл

КЭЕНКЗНШХЗр

Фреймш

РАВСЯАЯ ОБЛАСТЬ ЭС

РАБОЧИЕ ФАКТЫ

¡нгарФейсная секция САПР та

РАБОЧИЕ ПРАВИЛА

йодуль связи с рабочей областью (внешние шэош ЭС)

JZOZ3

2.Ресурсы определения продукционных првшл проблемной облает

.ГТТТ

JUUULJ

Продукционное правило

ВАШ ДАННЫХ ТЕХШЛОГИЧЕОЮГО

ПРОЕКТА И СПРАВОЧНОЙ ИШШШШ '----------- h

праиио:о методе обработана) если:

переход ЕСТЬ растачивание и вид обработки - однократная

ТО: .

катод обработки - растач. одтюкратиэе ACTlON(VALlD,TKn станка, [токар. группа,, рветоч. группа])

Рис. 3. Структурно-информационная модель ЭС

не являться разовым вызовом, что характерно для традиционных.реализаций. Это позволяет делать приложения с "мозаичной" структурой, содержащие участки вызовов процедур решения формализованных задач проектирования и обращение к функциям ЭС для поддержки принятия решений в слабоформализованных областях.

Характер знаний о технологическом проектировании и характеристики исходных данных проекта определили необходимость проработки вопросов принятия решений в противоречивых, исключительных и неопределенных ситуациях. Предложены следующие методы:

- сменные стратегии расчета коэффициентов достоверности данных;

- использование понятия "многозначного" факта для вывода его по множеству альтернативных траекторий с возможностью, при выборе пользователем конкретного значения,восстановления состояния рабочей области ЭС измененной отвергнутым набором вывода.

Обработка знаний с использованием этих методов создает для технолога предпосылки для работы в режиме многовариантного проектирования с немонотонным выводом и сохранением протокола причин и мотивов принятия решений. Отслеживание состояния рабочей области ЭС при вмешательстве проектировщика позволяет учитывать и сохранять приоритета вариантов решений. Этим обеспечивается смешение точки зрения ЭС . при последующих выводах и реализуется один из элементов системы ее самообучения.

Для традиционных реализаций ЭС характерен значительный объем диалога с пользователем, что, применительно к проектированию технологи для сложных деталей ГГД, резко снижает привлекательность их использования. Решение проблемы обоснованного снижения диалоговой активности ЭС основано на использовании двух подходов:

- использования сменного набора гипотез входного потока, когда в режиме эскизного проектирования ряд входных параметров считается известным;

- применения сменных стратегий вывода с возможностью управления запросами ЭС к пользователю.

Метод использования сменных стратегий состоит в организации рабочего цикла таким образом, что для достижения цели используется обратный вывод,для которого характерна обоснованная активность монитора запросов ЭС. При выводе любого факта машина вывода перезапускается и работает в режиме прямого вывода с подавлением запросов к пользователю. При исчерпании пространства выполнимых правил ЭС возвращается в исходное состояние и продолжает поиск цели. Это обеспечивает достижение дали о ш^ншально необходимом числом

запросов и извлечение проектной информации, не лежащей на траектории поиска в режиме обратного вывода. Последнее позволяет автоматически определять сопутствующие параметры проекта по ходу определения основных без организации дополнительных сеансов работы ЭС.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработан способ формирования конструкторских и технологических данных,основанный на понятиях продуктивной модели и функциях ее отображения. Реализованный алгоритм распознавания графической информации (конструкторские и технологические чертежи деталей ГТД) позволяет получать семантические модели из их графического представления и автоматизировать процессы задания и взаимного отображения исходных данных и проектной Информации.

2. Разработаны принципы построения систем автоматизированного проектирования технологических процессов основанные на: информационной технологии инвариантного ядра; визуальных моделях детали; открытой архитектуре и экспертных компонентах. Среда технологического проектирования, выполненная на основе данных принципов, ориентирована на. сложные детали ГТД, ' расширяема в части используемых приложений и содержит гибкий элемент - ЭС, обеспечивающий логическое связывание проектной информации и позволяющий описывать варианты решений технологических задач в форме продукционных правил.

3. Разработана интегрированная консгрукторско-технологическая модель проекта,позволяющая оценивать его в целом на всех стадиях. На ее основе реализован алгоритм порождения операционных моделей, позволяющий автоматически генерировать прототипы карт эскизов.

4. Разработана архитектура ЭС позволяющая собирать проблемно-ориентированные ЭС или встраивать экспертные компоненты в модули технологического проектирования. Обеспечена возможность обработки технологических знаний и данных произвольного типа. Механизм управления стратегиями принятия проектных решений поддерживает обработку различных сценариев проектирования.

5. На основе предложенных принципов и способов реализована среда проектирования технологии СПТ 'Ч^зафиТ ТМ", используемая на У7Ш "Гидравлика", ЗПО "Мотор с±ч" и АО "Рыбинские моторы".

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 1. .Иванов В.Ю. Подход к созданию среды поддержки технологического проектирования с. интеллектуальной инфраструктурой// Новые материалы и технологии машиностроения: российская научно-техническая конференция» Тоэ.докп. -Моокво, 1993. -С.12.

/

2. Рахимов Э.Г., Иванов В.Ю. Интетрированная среда автоматизированного проектирования со свободной архитектурой, выполненная по технологии микроядра // Управление и контроль технологических процессов изготовления деталей авиакосмической техники:всероссийская научно-техническая конференция Тез.докл.-Уфа, 1994. -С.29-30.

3. Иванов В.Ю.,Антипина Л.А., Шляпин Е.Ю. Принцип комбинированного вывода в экспертной системе продукционно-фреймового типа с обработкой исключений // Технология и оборудование современного машиностроения:научная конференция:Тез.докл.-Уфа,1994.-С.15-16.

4. Иванов В.Ю., Рахимов Э.Г., Антипина Л.А. Интеллектуальная инфраструктура интегрированной среды автоматизированного проектирования/Технология механообработки:физика процессов и оптимальное управление:международная конференция:Тез.докл.Уфа,1994 г.-С.93-94

5. Рахимов Э.Г., Иванов В.Ю.Графическая продуктивная модель-ядро интегрированной среды технологического проектирования/Поверхность: технологические аспекты прочности детали: межвузовский тематический научный сборник. -Уфа, 1994. -С.84-87.

6. Иванов В.Ю., Антипина Л.А., Рахимов Э.Г.Подход к созданию САПР ТП для ускорения разработки качественных технологических процессов механообработки//Поверхнос!гь: технологические аспекты прочности детали:межвузовский научный сборник. -Уфа, 1994.-С.130-134.

7. Антипина Л.А., Рахмаикулов Г.М., Иванов В.Ю. Метод структурно-параметрической оптимизации по критерию точности в САПР'ТП механообработки // Технология механообработки: физика процессов и оптимальное управление:ыеждународная конференция: Тез.докл. -Уфа, 1994 г. -С.90-91.

8. Иванов В.Ю.Решение технологических задач с использованием распределенных баз знаний и экспертных компонентов информационных систем И Поверхность: технологические аспекты прочности детали: межвузовский тематический научный сборник. -Уфа, 1995.-С.128-132.

9. Рахимов Э.Г., Иванов В.Ю. Экспертные компоненты в среде автоматизированного решения задач технологического проектирования // Управление и контроль технологических процессов изготовления деталей авиакосмической техники: всероссийская научно-техническая конференция Тез.докл. -Уфа, 1995. -С.26-27.

10. Иванов В.Ю., Антипина Л.А., Визуальная модель плана обработки в задаче структурно-параметрической оптимизации технологических размерных связей//"М0ЦЕ11Ь-ПРОЕКТ-95":международная научно-техническая конференция Теэ.докл. -Казань, 1995. -С.34-36.