автореферат диссертации по документальной информации, 05.25.05, диссертация на тему:Автоматизированная информационная интеллектуальная система для проектирования технологического оборудования

165360

На правах рукописи

МАРИКОВСКАЯ Мария Павловна

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Специальность 05 25 05 — Информационные системы и процессы,

правовые аспекты информатики

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 з МАР

Тамбов 2008

003165360

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Тамбовский государственный технический университет» на кафедре «Автоматизированное проектирование технологического оборудования»

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент

Мокрозуб Владимир Григорьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент

Пасечников Иван Иванович

кандидат технических наук Земской Николай Александрович

Ведущая организация ГОУ ВПО «Воронежская государственная

технологическая академия»

Защита диссертации состоится 4 апреля 2008 г в 13 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д212 260 05 Тамбовского государственного технического университета по адресу 392000, г Тамбов, ул Советская, 106, Большой зал

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять по адресу 392000, г Тамбов, ул Советская, 106, ТГТУ, ученому секретарю диссертационного совета Д212 260 05

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Автореферат разослан « 19 »

2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, доцент

3 М Селиванова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Использование автоматизированных информационных систем (АИС) является в настоящее время необходимым условием эффективной работы промышленных предприятий Проектирование технологического оборудования — один из наиболее длительных и ответственных этапов технической подготовки машиностроительного производства В связи с возрастающими требованиями заказчика часто возникает необходимость проектирования нестандартного типового оборудования, что ведет к увеличению времени, затрачиваемого на разработку проектной документации

Большой вклад в разработку информационных систем автоматизированного проектирования и искусственного интеллекта внесли Ю М Соло-менцев, В В Кафаров, В В Павлов, Г Д Волкова, Т А Гаврилова, Г Б Евгеньев, А Ф Прохоров, Д Б Фогель, Л А Заде, Д Джонс, Н М Капустин, И П Норенков, Е Н Малыгин и другие отечественные и зарубежные ученые

Несмотря на несомненные достижения в области искусственного интеллекта и большое разнообразие существующих АИС, предназначенных для проектирования технических изделий, конструкторские отделы затрачивают много времени на разработку технической документации, особенно чертежей В связи с этим проблема создания АИС, позволяющей проектировать технологическое оборудование, остается актуальной, особенно в плане применения методов искусственного интеллекта и получения технической документации с минимальным участием лица, принимающего решения

Развитие перерабатывающих отраслей промышленности, в том числе химической и пищевой, является в настоящее время актуальной задачей экономики Российской Федерации

Технологическое оборудование химических и пищевых производств состоит преимущественно из типовых элементов, что дает возможность создать информационную систему, которая позволит автоматизировать не только такие стадии проектирования, как определение основных элементов аппаратов, технологические и механические расчеты, но и стадии разработки рабочих чертежей, что является актуальным, так как позволит уменьшить сроки проектирования и повысит качество проектных решений

Создание процедурных и информационно-логических моделей технологического оборудования на разных уровнях представления и разработка на их основе информационных систем, обладающих интеллектуальными свойствами, позволит накапливать и использовать опыт экспертов всеми разработчиками проекта

Работа выполнена в рамках гранта РФФИ (проект № 06-08-96352-рцентра)

Объектом исследования является автоматизированная информационная интеллектуальная система для проектирования технологического оборудования

Предметом исследования являются процедурные модели проектирования и информационно-логические модели технологического оборудования на разных уровнях представления

Целью работы является разработка математического обеспечения и элементов программного и информационного обеспечения автоматизированной информационной интеллектуальной системы (АИИС) для проектирования технологического оборудования, позволяющей сократить сроки проектирования и улучшить качество проектных решений

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

- провести информационный анализ конструкции и исследовать процесс проектирования технологического оборудования,

- разработать процедурную модель процесса проектирования технологического оборудования,

- разработать информационно-логическую модель технических объектов на абстрактном уровне и, на примере емкостного аппарата, на объектном уровне представления,

- разработать продукционно-фреймовое представление информации о технических объектах,

- разработать прототип экспертной системы поддержки принятия решений при проектировании емкостных аппаратов,

- разработать программы механических и технологических расчетов технологического оборудования,

- разработать базу типовых параметрических элементов технологического оборудования

Методы исследования. Поставленные задачи решаются с использованием методов теории множеств, теории графов, математической логики, средств искусственного интеллекта, теории полихроматических множеств и графов

Научная новизна исследования состоит в следующем

1 Предложена процедурная модель процесса проектирования технологического оборудования, описывающая процесс проектирования от получения исходных данных до выдачи рабочей документации, отличительной чертой (новизной) которой является применение средств искусственного интеллекта не только на ранних, но и на заключительных этапах создания рабочей документации,

2 Предложена информационно-логическая модель технических объектов на абстрактном уровне представления, включающая модель структуры объекта, модель параметров элементов объекта и модель позиционирования элементов в пространстве,

3 Предложена информационно-лох ическая модель емкостного аппарата на объектном уровне представления, описывающая элементы аппара-

та, связи между параметрами элементов, включая и взаимное расположение элементов в пространстве, позволяющая генерировать законченный вариант конструкции аппарата с минимальным участием проектировщика, за счет применения средств искусственного интеллекта,

4 Разработано продукционно-фреймовое представление информации о технических объектах на абстрактном уровне и, на примере емкостного аппарата, на объектном уровне, позволяющее представить информационно-логическую модель технического объекта в памяти ЭВМ

5 Разработана АИИС для проектирования технологического оборудования, базирующаяся на предложенных процедурной и информационно-логической моделях и позволяющая осуществлять автоматизацию проектирования на всех этапах выполнения конструкторской документации

Практическая ценность и реализация результатов.

1 Разработаны процедурная и информационно-логическая модели, предназначенные для проектирования технологического оборудования

2 Создано программное обеспечение и информационные базы АИИС для проектирования технологического оборудования, включающие прототип экспертной системы выбора элементов емкостного аппарата, программное обеспечение для технологических и механических расчетов емкостных аппаратов, базу параметрических ЗЭ и 2D моделей и базу типоразмеров элементов химического оборудования, базу свойств материалов и их применимости в различных средах

3 Разработанное программное обеспечение внедрено на ОАО «Тамбовский завод "Комсомолец" им Н С Артемова» и ЗАО «Завод Тамбовпо-лимермаш»

4 Внедренное программное обеспечение использовано указанными организациями при проектировании более 350 единиц оборудования

На защиту выносятся:

1 Процедурная модель проектирования технологического оборудования, представляющая формализованное описание процесса проектирования и отличающаяся применением средств искусственного интеллекта как на ранних, так и на заключительных этапах создания рабочей документации

2 Информационно-логическая модель технических объектов на абстрактном уровне и, на примере емкостного аппарата, на объектном уровне представления, включающая модель структуры аппарата, модель, описывающую параметры элементов и всего аппарата в целом, и модель позиционирования элементов в пространстве, и позволяющая генерировать законченный вариант конструкции аппарата

3 Продукционно-фреймовое представление информации о технических объектах на абстрактном уровне и, на примере емкостного аппарата, на объектном уровне представления

4 Базовые компоненты АИИС для проектирования технологического оборудования, включающие прототип экспертной системы выбора элементов емкостного аппарата, программное обеспечение для технологических и механических расчетов емкостных аппаратов, базу параметрических ЗБ и 2И моделей и базу типоразмеров элементов химического оборудования, базу свойств материалов и их применимость в различных средах

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на Российской (VI Тамбовской межвузовской) научно-практической конференции «Актуальные проблемы информатики и информационных технологий» (г Тамбов, 2002 г), XVI Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (г Ростов н/Д, 2003 г ), Международной научно-практической конференции «Качество науки - качество жизни» (г Тамбов, 2006 г XVI Всероссийской межвузовской научной конференции «Формирование специалиста в условиях региона» (г Тамбов, 2006 г), Международной научно-практической конференции «Глобальный научный потенциал» (г Тамбов, 2006 г )

Публикации. Основные результаты, полученные при выполнении диссертационной работы, опубликованы в 13 печатных работах

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка используемых источников Содержание диссертации изложено на 156 страницах машинописного текста, включая 33 рисунка, 18 таблиц и 11 страниц приложений

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, ее научная новизна и практическая значимость, сформулированы цель работы и приведено краткое содержание диссертации по главам

В первой главе «Состояние вопроса разработки информационных систем для проектирования технических объектов» проведен краткий обзор существующих методов разработки информационных систем автоматизированного проектирования технических объектов Рассмотрены и проанализированы основные достижения в области искусственного интеллекта, способы представления и обработки знаний, подходы в области исследования проектирования технических объектов Представлен анализ существующих информационных систем для автоматизированного проектирования технических объектов

Описана методология ручного (автоматизированного не интеллектуального) конструирования технических объектов и ее основные этапы

Во второй главе «Разработка процедурной модели процесса проектирования технологического оборудования и информационно-логической модели технического объекта» проведен информационный анализ конструкции и процесса проектирования технологического оборудования

Отмечено, что, несмогря на большое разнообразие технологических процессов химической, нефтегазовой, спиртовой, пищевой промышленности, разнообразие рабочих сред, давлений, температур и других параметров, в конструкции технологического оборудования можно выделить много общего Все аппараты, наряду с наличием у них своих специфических устройств, как правило, состоят из следующих основных элементов и узлов цилиндрического корпуса, днища, крышки, штуцеров, устройств для присоединения контрольно-измерительных приборов, люков, опор, сварных и фланцевых соединений, строповых устройств и др

Технический объект ТО представляет собой систему, состоящую из элементов Е и связей 51 между ними ТО = {Е,Б) Будем называть элементы и связи структурными единицами технического объекта

На основании проведенного анализа основных узлов и деталей, составляющих конструкцию, множество всех элементов технологического

объекта представлено выражением Е = Еь [} Е5, где Еь ={еь} - функциональные элементы, несущие технологическое назначение (перемешивающее устройство емкостного аппарата, трубная решетка теплообменника), Е5 = {е!} - соединительные элементы, служащие для связи основных элементов друг с другом (сварные швы, фланцевые соединения, болты и т д ) Выделены два вида связей 5 между элементами

- связи позиционирования Бр - параллельность осей, совпадение поверхностей и т д, которые однозначно определяют взаимное расположение элементов друг относительно друга,

— связи Б-^, определяющие зависимость значений свойств элементов друг от друга

Исходные данные для проектирования технологического оборудования изложены в техническом задании ТЗ = {¿, й, бг> бз> 64} > где Ь -определяющий размер проектируемого аппарата (объем, поверхность теплообмена, поверхность фильтрации и др ), Еа - {/а, | / = 1, , и} - множество функций проектируемого аппарата, £>1 - условия взаимодействия аппарата с рабочей средой (давление, температура, коррозионные свойства и др ), Qг - условия взаимодействия аппарата с окружающей средой (место установки, ветровые, снеговые нагрузки и т д), <23 — условия взаимодействия аппарата с человеком (требования к обслуживанию и безопасности), 04 - дополнительные требования и ограничения (например, ограничение по габаритным размерам)

Функции аппарата /а = {В, О, Н}, где И - указание действия, производимого аппаратом, в — указание объекта, на который направлено действие, Н - указание особых условий и ограничений, при которых выполняется действие

Результат проектирования - рабочий проект РП = {РПк}, к = 1,2,...,9 , где РП; - сборочный чертеж аппарата; РП2 - сборочные чертежи отдельных частей аппарата; РП3 — чертежи всех деталей аппарата; РП4 — спецификации; РП5 - паспорт аппарата; РП6 - расчет на прочность; РП7 - технологические расчеты; РП8 - руководство по эксплуатации; РП? - технологическая документация.

Функциональная модель, отражающая основные этапы проектирования технологического оборудования, представлена на рис. 1.

Информационные потоки:

1У ={/ц, /[2, /хз> Л4}' где ^п ~ множество данных о наличии функциональных элементов; /12 - множество данных о типах функциональных элементов; 1ц - множество данных о взаимном расположении функциональных элементов; /!4 - множество данных о наличии и типах соединительных элементов;

/2 — основные размеры и характеристики функциональных элементов аппарата, удовлетворяющие условиям технологического назначения аппарата; /3 ={РП^},к = 1, 2, 3, 4; /4 ={РГу, к = \, 2, 3, 4, 5, 6, 8; /5 ={РПЛ}, к = 9 ; ]6 — данные, подтверждающие невозможность удовлетворения условиям технологического назначения аппарата при его выбранной структуре; /7={РПа},* = 7.

Информационные потоки изменений: кх - изменения структуры аппарата (удаления, добавления, изменения типа или взаимного расположения функциональных элементов); 1г2 - изменения технологических параметров; 1г3 - изменения конструкции; 1г4 - изменения технологии изготовления.

Рис, 1. Функциональная модель процесса проектирования технологического

оборудования

Для разработки программного обеспечения АИИС необходима процедурная модель процесса проектирования ЕМ, реализующая функции, представленные на рис 1 ЕМ при помощи информационно-логической модели М проектируемого объекта, модели процессов, протекающих в аппарате Л/8, модели технологии изготовления технического объекта М' позволяет получить вариант конструкции и технологию его изготовления

М М8 М' РМ ТЗ ' ' >РП

Процедурная модель представлена в виде системы выражений

М*

ъ лша иа иа иа и/г, >/,, р2 ¿иа и а иа и/, ил2 МР>М8 -^/2и/7)у/б, ^з а иа иа иа и /, и/2 и ^ >/4, я, аиаи/3и^4 м' >/5.

где — процедура определения структуры технологического оборудования, - процедура выполнения технологических расчетов оборудования, ^з - процедура разработки конструкции оборудования, Гл - процедура разработки технологии изготовления оборудования, М\ Мр, Мг - составляющие информационно-логической модели проектируемого объекта Составляющие процедурной модели Ри Ръ Fз, представлены в виде

где Т7!] - процедура определения наличия функциональных элементов оборудования, 7^12 - процедура определения типа каждого из функциональных элементов, - процедура, выполняющая предварительную компоновку функциональных элементов, Ги - процедура, определяющая наличие и типы соединительных элементов оборудования,

= С'21. ^22 )>

где - процедура, определяющая предварительно основные, необходимые для проведения технологических расчетов, размеры функциональных элементов оборудования, Ргг - процедура, выполняющая материальный, тепловой и гидродинамический расчеты

При проведении технологических расчетов основные размеры уточняются или изменяются так, чтобы обеспечивались заданные материальная нагрузка, гидродинамический и тепловой режимы в аппарате При невозможности обеспечить необходимые материальный, гидродинамический и тепловой режимы при выбранных параметрах оборудования, возможно изменение типов составляющих его элементов или типа оборудования

= (^31> ^32. ^33 > ^34. ^35 )>

где 7*31 - процедура, определяющая предварительно основные, не определенные ранее в Рг, размеры функциональных элементов оборудования, Fз2 - процедура, производящая предварительный прочностной расчет, ^зз - процедура, выполняющая уточненную компоновку элементов оборудования, Г34 - процедура, определяющая неопределенные ранее параметры элементов оборудования, необходимые для создания рабочей документации, — процедура, производящая проверочный прочностной расчет По результатам проведенных прочностных расчетов возможен возврат к процедуре и изменение размеров элементов

/Ч - процедура, разрабатывающая технологию изготовления оборудования Входными данными для разработки технологии изготовления является конструкторская документация, парк оборудования, инструментов и приспособлений Результат - технологическая документация изготовления деталей и сборки аппарата

Для выполнения функций проектирования, определенных процедурной моделью, необходимо иметь информационно-логическую модель (ИЛМ) проектируемого технического объекта М, модели процессов, протекающих в аппарате, Мг, модель технологии изготовления технического объекта М' В рамках данной работы рассматривается информационно-логическая модель проектируемого технического объекта М на абстрактном и объектном уровнях представления

На основе методологии автоматизации интеллектуального труда (МАИТ), разработанной в МГТУ «Станкин», предложена структура формирования информационно-логических моделей, представленная на рис 2 Информационно-логическое моделирование в соответствии с МАИТ описывает строение технических объектов на разных уровнях представления. абстрактном, объектном и конкретном Множество структурных единиц объектного уровня формируется на основе системы структурных единиц абстрактного уровня Множество структурных единиц конкретного уровня базируется на системе структурных единиц объектного уровня и отражает текущее информационное состояние ее элементов

Информационно-логическое моделирование

Абстрактный уровень

Технический объект

Объектный уровень

Емкостной аппарат

категории связсй

классы связей

Конкретный уровень

Т

Емкостной аппарат, проектируемый в текущей задаче

Рис. 2. Структура формирования информационно-логических моделей

ИЛМ технических объектов на абстрактом уровне представлена в виде М = (Е, М*, Мр, Мг), где Е = {е} - множество элементов технологического объекта, Л/г - модель структуры технологического объекта, Мр - модель, описывающая параметры элементов технологическо: о объекта, Мг — модель позиционирования элементов технологического объекта в пространстве

Каждый элемент представлен в виде е - (Р, 2п), где Р ~{р} - множество свойств этого элемента, 2п — {т} - множество возможных значений свойств данного элемента

Модель структуры М' используется на уровне концептуального проектирования технического объекта и позволяет

- выделить из множества функциональных элементов всего технологического оборудования Е подмножество функциональных элементов Е'ь, Е'ь е Еь , принадлежащих конкретному проектируемому аппарату,

— для каждого элемента из Е'ь определить его тип,

- установить между элементами из Е'ь связи позиционирования Бр,

— на основании установленных связей позиционирования Бр между элементами из Е'ъ определить подмножество Е" соединительных элементов проектируемого технологического аппарата

Модель структуры представлена в виде А/'5 = (Е, Vе, У', Ук, У'), где Уе - правила, определяющие наличие и количество функциональных элементов технического объекта, У' - правила, определяющие типы каждого функционального элемента, У — правила, определяющие предварительное

расположение элементов друг относительно друга, У1 - правила, определяющие наличие и типы соединительных элементов технического объекта

Модель параметров элементов технического объекта необходима для конкретизации значений таких параметров элементов, как размеры (габаритные, присоединительные и другие), допускаемые отклонения размеров, шероховатость поверхностей, материал изготовления, прочностные и технологические характеристики

Согласно теории полихроматических множеств и графов, параметры элементов подразделяются на единичные и унитарные Единичные параметры элемента зависят от исходных данных на проектирование и от параметров других элементов Унитарные параметры элемента полностью определяются единичными

Модель параметров элементов представлена в виде

Мр = (Е, Уь, Урр, Уре), где Уь- правила и зависимости, определяющие параметры аппарата в целом, Урр — правила и зависимости, определяющие значения единичных параметров элементов, Уре - правила и зависимости, определяющие значения унитарных параметров элементов

Модель позиционирования позволяет однозначно определить положение элементов относительно друг друга и осуществить их автоматическую сборку Модель позиционирования представлена в виде

Мг - (Е3°, 7'лр, Уг) , где Гр - реестр типов сопряжений между базовыми

осями, ребрами и гранями элементов, Уг - правила, определяющие сопряжения между базовыми геометрическими параметрами элементов

Любой твердотельный геометрический объект характеризуется кортежем Езг> = (О, II, Ог, 8Р), где 0 = {о} - множество осей, Я = {/-} -множество ребер, Ог = {¿7*} - множество поверхностей (граней),

={лр} — множество связей позиционирования (сопряжений) между О, Ли вг

Установлены следующие типы сопряжений $р параллельность (или совпадение) плоскостей или осей //, концентричность ©, пересечение под углом друг к другу ¿-, касание О], симметрия ||

При позиционировании элементов в пространстве необходимо -- определить базовые геометрические параметры, т е выделить

подмножество Оь,Оъ ^ О базовых осей, ЯЬ, Я1' е К базовых ребер и бг А, Огь е Ог базовых поверхностей для каждого элемента,

- установить сопряжения Бр между базовыми геометрическими параметрами соединяемых элементов

Для компьютерной обработки модели структуры и модели параметров разработано продукционно-фреймовое представление элементов технического объекта и их свойств

На абстрактном уровне продукционно-фреймовое представление технического объекта имеет вид ЕЯ - {Ш*, ЕЯР, Брк) , где ЕЛ" - множество фреймов, описывающих структуру сложных элементов технического объекта, ЕЯР — множество фреймов, описывающих свойства элементов технического объекта, - связи между фреймами

В третьей главе «Информационно-логическая модель емкостного аппарата» проведен информационный анализ конструкции емкостного аппарата Представлен краткий обзор основных конструктивных элементов емкостного оборудования, к которым можно отнести обечайки, днища, штуцера, различные опоры и строповые устройства, теплооб-менные устройства, фланцевые соединения, перемешивающие устройства и приводы к ним

Приведен И-ИЛИ граф структуры емкостного аппарата Показано представление конструкции емкостного аппарата в виде графа О ~{ЕЬ, Е1), вершинами которого являются функциональные элементы, ребрами — соединительные, позволяющий наглядно отобразить множество элементов емкостного аппарата

Предложена ИЛМ емкостного аппарата на объектном уровне представления М = (Е, М5, Мр, Мг) ИЛМ емкостною аппарата предназначена для получения вариантов конкретных конструкций емкостных аппаратов, удовлетворяющих исходным данным текущей задачи проектирования Конкретные конструкции получаются при присвоении свойствам структурных единиц объектного уровня определенных фиксированных значений

Е = {е}, £ - £А и Е* - множество элементов емкостного аппарата Множество функциональных элементов на верхнем уровне иерархии Еьо = {еьо} е\° - корпус, е2 - теплообменное устройство, — перемешивающее устройство, 4° - опоры, £5° - строповые устройства, - устройства ввода-вывода (штуцеры, люки, лючки), е*0 - теплоизоляция, еь% -футеровка, ед° — устройство заземления, е^ — устройства для крепления (кронштейны и т д ) На следующем уровне иерархии множество функциональных элементов корпуса £м ={ем} е\1 - обечайка, е2 - днище Множество функциональных элементов перемешивающего устройства ЕЬЪ = {е63} еЪ\ — вал, — стойка, с*3 — мешалка, — мотор-редуктор и так далее для каждой сборочной единицы

Множество соединительных элементов емкостного аппарата

Е" ~ {е1} е\ — сварное соединение, е2 — фланцевое соединение, е\ - муфтовое соединение, е\— шпоночное соединение, е%— подшипники, е<,— крепления для теплоизоляции

Представлены модели структуры емкостного аппарата М\ определения параметров Мр и позиционирования элементов емкостного аппарата Мг

Модель структуры содержит правила Уе, У', Ук, У*, например }\е ЕСЛИ перемешать е РА, ТО Перемешивающее Устройство Наличие = присутствует,

У5е ЕСЛИ Корпус Ориентация = вертикальный и Нижнее Днище Тип = = Плоское, ТО Опоры Наличие = отсутствуют,

}'з . ЕСЛИ Корпус Ориентация = вертикальный и Среда Состояние =-= сыпучий материал, ТО ДнищеНижнее Тип = коническое,

У|'5 ЕСЛИ Корпус Ориентация = горизонтальный, ТО Опоры Тип = = седловые

Модель параметров элементов содержит правила и зависимости Уь, Урр, Уре, например

Урр Обечайка Толщина_стенки = /(Давление, Диаметр, Длина, материал, рабочая среда, коэффициент прочности сварных швов),

Уу,р Днище Диаметр внутренний = Обечайка Диаметр внутренний

Всего представлено около 100 правил и зависимостей для определения структуры и параметров элементов емкостного аппарата.

Разработано продукционно-фреймовое представление структуры элементов и их свойств на объектном уровне на примере емкостного аппарата, фрагмент которого представлен на рис. 3.

Аппарат_Структура

Параметр

Корпус. Наличие

Корпус. Количество

Корпус. Тип

Перемешивающее устройство Наличие

Перемешивающее устройство. Кол

Перемешивающее устройство Тип

|Кор!7ус_ Структура

1 Обечайка. Наличие

Параметр

РХ 2п

Обечайка. Количество

Обечайка. Тип

Дкище. Наличие

Днище. Количество

Днище Тип

Аппарат Свойства

Параметр РЕ 1п

1 Аппарат Структура

2 Аппарат. Объем

3 Аппарат. Масса

4 Аппарат. Высота

Корпус Свойства

Параметр РЕ. 2п

1 К ор пус. Струкгур а

2 Корпус. Объем

3 Корпус. Материал

Обечайка Свойства

Параметр РК Ъъ

1 Диаметр внутренний

2 Диаметр наружный

3 Длина

Ряс. 3, Фрагмент продукционно-фреймового представления элементов аппарата

Для определения значений '.¿п слотов используются процедуры РЯ, каждая из которых представляет собой подмножество правил У, У е{Уе, У', Ук, У, Урр, Уре, У) и значение слота, используемое по умолчанию или подсистему расчетов (прочностных, тепловых и др.). Здесь описана подсистема прочностных расчетов технологического оборудования, позволяющая на основании множества исходных данных определить, какие элементы необходимо рассчитать, какие расчеты для этих элементов необходимо провести и выполнить соответствующие расчеты.

Модель позиционирования разработана на объектном уровне, базовые геометрические параметры определяются для каждого класса функциональных и соединительных элементов емкостного аппарата независимо от таких параметров Есак тип элемента, его геометрические размеры, материал изготовления и другие. На конкретном уровне, при фиксированном информационном состоянии элемента, каждый элемент наследует базовые геометрические параметры, определенные для соответствующего класса элементов на объектном уровне.

Модель позиционирования представляет собой ограничения расположение и взаимосвязь базовых геометрических параметров элементов (оси, ребра, поверхности). Например, сопряжение днища с обечайкой (рис. 4) описывается системой выражений:

где /

еьп.Сг\ II е\2

е\\.05) © е^.смь еьп.Сг2 // е\2.0гъ совпадение плоскостей;

е"и.О!

© - соосность.

Разработанные примеры позиционирования типовых сборочных единиц также выполнены на объектном уровне, и, следовательно, универсальны по отношению к текущим значениям параметров сопрягаемых элементов.

eti.Gr!

еЪ-ЬГг

Рис. 4, Неотъемное сопряжение днища с обечайкой

В четвертой главе «Структура и элементы автоматизированной информационной интеллектуальной системы для проектирования технологического оборудования» описывается АИИС для проектирования технологического оборудован™, разработанная на базе математического обеспечения, представленного выше.

АИИС реализует следующие интеллектуальные функции:

— определение на основании данных технического задания структуры проектируемого объекта;

— определение значений параметров элементов проектируемого объекта;

— создание сборочных чертежей на основе автоматического позиционирования элементов в пространстве.

Базовые компоненты АИИС представлены на рис. 5.

Рис. 5. Базовые компоненты АИИС для проектирования технологического оборудования

Программное обеспечение АИИС состоит из управляющей программы, реализующей процедурную модель (.ГЛ-/), разработанную в главе 2, отдельных исполнительных модулей, выполняющих конкретные задачи проектирования и необходимых при проектировании баз данных и баз знаний Лицо, принимающее решения, которыми являются конструктор и технолог, имеет возможность корректировки результатов работы системы на различных этапах проектирования

Обмен данными между модулями осуществляется через информационные базы, включающие в себя базы данных свойств веществ и конструкционных материалов, стандартных элементов, ЗО параметрических элементов и 20 параметрических чертежей, результаты работы отдельных .модулей (база проекта) и базу правил (правила

Г, Г', Ук, У3, Уь, Урр, Уре, Уг, описанные в главе 3)

Здесь представлена структура базы данных и описаны реализованные элементы программного обеспечения и информационные базы АИИС, которыми являются

1) программы и электронные книги механических расчетов элементов технологического оборудования и программа гидромеханического расчета вертикальных аппаратов с перемешивающими устройствами, выполненные в соответствии с действующей нормативной документацией,

2) база типоразмеров стандартных изделий, включающая крепежные изделия, подшипники качения, фланцы сосудов и аппаратов, прокладки для фланцев сосудов и аппаратов, фланцы для трубопроводов, опорные и строповые устройства, мешалки, уплотнения валов, соединительные устройства валов, стойки вертикальных приводов для аппаратов с перемешивающими устройствами,

3) база свойств материалов,

4) база параметрических ЗБ моделей, включающая обечайки и днища аппаратов, фланцы, опорные и строповые устройства, перемешивающие устройства, муфты, люки,

5) экспертные системы определения структуры емкостного аппарата, выбора типа и исполнения стойки и типа уплотнительного устройства привода емкостного аппарата

В заключении приведены результаты и выводы, полученные автором в ходе исследования

В приложениях представлены акты внедрения результатов диссертационного исследования и копии свидетельств о регистрации программных продуктов

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1 Исследован процесс проектирования и проведен информационный анализ технологического оборудования Составлен граф С = £*) и И-ИЛИ дерево, описывающие емкостной аппарат с перемешивающим устройством как. информационный объект

2 На основании проведенного анализа разработана процедурная модель процесса проектирования технологического оборудования, описывающая процесс проектирования от получения исходных данных до выдачи рабочей документации, отличительной чертой (новизной) которой является применение средств искусственного интеллекта не только на ранних, но и на заключительных этапах создания рабочей документации

3 Разработана информационно-логическая модель технического объекта на абстрактном уровне и на объектном уровне представления на примере емкостного аппарата, описывающая элементы аппарата, связи между параметрами элементов, включая и взаимное расположение элементов в пространстве, позволяющая генерировать законченный вариант конструкции аппарата с минимальным участием проектировщика

4 Разработано продукционно-фреймовое представление на абстрактном уровне и на объектном уровне (на примере емкостного аппарата), позволяющее представить информационно-логическую модель технического объекта в памяти ЭВМ

5 На основе предложенных процедурной модели процесса проектирования и информационно-логической модели проектируемого объекта разработана АИИС для проектирования технологического оборудования, выполняющая такие интеллектуальные функции, как определение структуры и параметров элементов проектируемого объекта и создание сборочных чертежей на основе автоматического позиционирования элементов в пространстве

6 Созданы элементы программного обеспечения и информационные базы АИИС для проектирования технологического оборудования, включающие программы и электронные книги механических расчетов элементов технологического оборудования, базу типоразмеров стандартных изделий. базу свойств материалов, базу параметрических ЗБ моделей элементов и прототипы экспертных систем (определения структуры емкостного аппарата, выбора типа и исполнения стойки и типа уплотнительного устройства привода емкостного аппарата)

7 Разработанное программное обеспечение внедрено на ОАО «Тамбовский завод "Комсомолец" им Н С Артемова» и ЗАО «Завод Тамбов-полимермаш» Внедренное программное обеспечение исполыовано указанными организациями при проектировании более 350 единиц оборудования

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК для публикации результатов диссертации

1 Мокрозуб, В Г Методологические основы построения автоматизированной информационной системы проектирования технологического оборудования / В Г Мокрозуб, М П Мариковская, В Е Красильников // Системы управления и информационные техно тогии -2007 1 2(27) - С 259-262

2 Мокрозуб, В Г Разработка информационной системы автоматизированного проектирования техно логических объектов на примере емкостного аппарата /

В Г Мокрозуб, M П Мариковская, В Е Красильников // Вестник Тамбовского университета -2006 -Т 11, №3 -С 314-316

Другие издания

3 Мокрозуб, В Г Автоматизированное проектирование приводов емкостных аппаратов / В Г Мокрозуб, M П Мариковская, А Е Юминов // Актуальные пробтсмы информатики и информационных технологий материалы Российской (VI Тамбовской межвузовской) научно-практической конференции (сентябрь 2002) - Тамбов Изд-во ТГУ им Г Р Державина, 2002 - С 106-107

4 Мокрозуб, В Г Автоматизированное проектирование приводов перемешивающих устройств емкостных аппаратов / В Г Мокрозуб, МП Мариковская, А Е Юминов И Труды ТГТУ сб науч ст молодых ученых и студентов — Тамбов Изд-во Тамб г ос техн ун-та, 2003 -Вып 13 -С 181-183

5 Мокрозуб, В Г Автоматизированное проектирование приводов перемешивающих устройств емкостных аппаратов / В Г Мокрозуб. M П Мариковская, АЕ Юминоь // Математические методы в технике и технологиях сб тр XVI Междунар науч конф В Ют - Т 8 Секция 12, под общ ред ВС Балакирева -РТАСХМГОУ - Ростов н/Д, 2003 -С 73-74

6 Мокрозуб, В Г Автоматизированное проектирование емкостных аппаратов / В Г Мокрозуб, M П Мариковская // Труды ТГТУ сб науч ст молодых ученых и студентов - Тамбов Изд-во Тамб гос техн ун-та, 2005 -Вып 17 -С 88-92

7 Мокрозуб, В Г Интеллектуальная система автоматизированного проектирования емкостных аппаратов / В Г Мокрозуб, M П Мариковская, П Ю Верещагина // Качество науки - качество жизни сб материалов междунар науч -пракг конф -Тамбов,2006 - С 82-83

8 Мокрозуб, В Г Функциональная модель конструирования емкостных аппаратов / В Г Мокрозуб, M П Мариковская, П Ю Верещагина // Глобальный научный потенциал сб материалов Междунар науч -практ конф - Тамбов, 2006 — С 125-126

9 Мокрозуб, В Г Автоматизированное проектирование технологических объектов на примере емкостного аппарата / В Г Мокрозуб, M П Мариковская, В Е Красилышков // Информационные системы и процессы сб науч тр , под ред проф В M Тюнонника - Тамбов, M , СПб , Баку, Вена Изд-во «Нобелисти-ка», 2006 -Вып 5 - С 65-72

10 Мокрозуб, В Г Разработка информационно-логических моделей технических объектов / В Г Мокрозуб, M П Мариковская, В Е Красильников // Формирование специалиста в условиях региона Новые подходы материалы VI Всерос межвузов науч конф (г Тамбов 11-12 апр 2006 г ), под ред проф В M Тютюн-ника, В А Сысоева - Тамбов, M, СПб, Баку, Вена Изд-во «Нобелистика», 2006 - С 131-133

11 Мариковская M П Расчег фланцевых соединений емкостных стальных аппаратов / M П Мариковская, В Е Красильников, В Г Мокрозуб // Программа зарегистрироьана в отраслевом фонде алгоритмов и программ № 6895 - M ВНТИЦ, 2006 - Номер государственной регистрации 50200601654

12 Мариковская, M П Расчет валов вертикальных емкостных аппаратов с перемешивающими устройствами / МП Мариковская, В Г Мокрозуб, ВЕ Кра-сичьников // Программа заре1 истрирована в отраслевом фонде ani оритмов и программ № 7418 - M ВНТИЦ, 2007 - № 50200700035

13 Мариковская МП Подход к созданию автоматизированной информационной системы проектирования емкостного аппарата /МП Мариковская // Труды ТГТУ сб науч ст мотодых ученых и студентов - Тамбов Изд-во Тамб гос техн ун-та, 2007 - Вып 20 -С 166-170

Подписано в печать 27 02 2008 Формат 60 х 84/16 0,93 уел печ л Тираж 100 экз Заказ № 87

Издательско-полиграфический центр ТГТУ 392000, Тамбов, Советская, 106, к 14

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА РАЗРАБОТКИ

ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ' '' I I , > <

ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ.

1.1. Обзор современных автоматизированных информационных систем для проектирования технологического оборудования

1.2. Направления развития автоматизированных информационных интеллектуальных систем для проектирования технических объектов.

1.3. Методология проектирования технологического оборудования.

1.3.1. Проектирование технологических схем.

1.3.2. Проектирование отдельных единиц оборудования

1.4. Постановка задачи диссертационного исследования.

2. РАЗРАБОТКА ПРОЦЕДУРНОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ И ИНФОРМАЦИОННО-ЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА.

2.1. Информационный анализ конструкции и процесса проектирования технологического оборудования.

2.2. Процедурная модель процесса проектирования технологического оборудования.

2.3. Информационно-логическая модель технического объекта

2.4. Продукционно-фреймовое представление информации о техническом объекте.

3. ИНФОРМАЦИОННО-ЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЕМКОСТНОГО АППАРАТА.

3.1. Описание конструкции емкостного аппарата.

1 > )

3.2. Анализ конструкций емкостных аппаратов.

3.3. Информационно-логическая модель емкостного аппарата

3.3.1. Множество элементов емкостного аппарата.

3.3.2. Модель структуры емкостного аппарата.

3.3.3. Модель параметров элементов емкостного аппарата

3.3.4. Модель позиционирования элементов емкостного аппарата в пространстве.

3.4. Продукционно-фреймовое представление информации о емкостном аппарате.

3.4.1. Продукционно-фреймовое представление модели структуры емкостного аппарата.

3.4.2. Продукционно-фреймовое представление модели параметров элементов емкостного аппарата.

3.4.3. Подсистема механических расчетов.

4. СТРУКТУРА И ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ.

4.1. Структура автоматизированной информационной интеллектуальной системы для проектирования технологического оборудования.

4.2. Элементы автоматизированной информационной интеллектуальной системы для проектирования технологического оборудования.

4.2.1. Прототипы экспертных систем.

4.2.2. Элементы программного обеспечения.

4.2.3. База свойств материалов.

4.2.4. База типоразмеров стандартных изделий.

4.2.5. База параметрических ЗО моделей элементов.

Использование автоматизированных информационных систем (АИС) является в настоящее время необходимым условием эффективной работы промышленных предприятий. Проектирование технологического оборудования - один из наиболее длительных и ответственных этапов технической подготовки машиностроительного производства. В связи с возрастающими требованиями заказчика часто возникает необходимость проектирования нестандартного типового оборудования, что ведет к увеличению времени, затрачиваемого на разработку проектной документации.

Большой вклад в разработку информационных систем автоматизированного проектирования и искусственного интеллекта внесли Соломенцев Ю.М., Кафаров В.В, Павлов В.В., Волкова Г.Д., Гаврилова Т.А., Евгеньев Г.Б., Прохоров А.Ф., Фогель Д.Б., Заде JT.A., Д. Джонс, Капустин, Н.М., Норенков И.П., Малыгин E.H. и другие отечественные и зарубежные ученые.

Несмотря на несомненные достижения в области искусственного интеллекта и большое разнообразие существующих АИС, предназначенных для проектирования технических изделий, конструкторские отделы затрачивают много времени на разработку технической документации, особенно чертежей. В связи с этим, проблема создания АИС, позволяющей проектировать технологическое оборудование остается актуальной, особенно в плане применения методов искусственного интеллекта и получения технической документации с минимальным участием лица принимающего решения.

Развитие перерабатывающих отраслей промышленности, в том числе химической и пищевой, является в настоящее время актуальной задачей экономики Российской Федерации.

Технологическое оборудование химических и пищевых производств состоит преимущественно из типовых элементов, что дает возможность создать информационную систему, которая позволит автоматизировать не только такие стадии проектирования, как определение основных элементов аппаратов, технологические и механические расчеты, но и стадии разработки рабочих чертежей, что является актуальным, так как позволит уменьшить сроки проектирования и повысит качество проектных решений.

Создание процедурных и информационно-логических моделей технологического оборудования на разных уровнях абстрагирования и разработка на их основе информационных систем, обладающих интеллектуальными свойствами, позволит накапливать и использовать опыт экспертов всеми разработчиками проекта.

Объектом исследования является автоматизированная информационная интеллектуальная система для проектирования технологического оборудования.

Предметом исследования являются процедурные модели проектирования и информационно-логические модели технологического оборудования на разных уровнях представления.

Цель работы. Разработка математического обеспечения и элементов программного и информационного обеспечения автоматизированной информационной интеллектуальной системы (АИИС) для проектирования технологического оборудования, позволяющей сократить сроки проектирования и улучшить качество проектных решений.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

- провести информационный анализ конструкции и исследовать процесс проектирования технологического оборудования;

- разработать процедурную модель процесса проектирования технологического оборудования;

- разработать информационно-логическую модель технических объектов на абстрактном уровне и, на примере емкостного аппарата, на объектном уровне представления;

- разработать продукционно-фреймовое представление информации о технических объектах;

- разработать прототип экспертной системы поддержки принятия решений при проектировании емкостных аппаратов;

- разработать программы механических и технологических расчетов технологического оборудования;

- разработать базу типовых параметрических элементов технологического оборудования.

Работа состоит из введения, четырех глав и выводов

В первой главе рассмотрена общая методология автоматизированного проектирования технических объектов. Проведен краткий обзор существующих информационных автоматизированных систем для проектирования технологического оборудования. Рассматриваются основные достижения российских и зарубежных ученых в области искусственного интеллекта и разработки интеллектуальных систем. Описаны основные этапы методологии ручного (автоматизированного не интеллектуального кон стру ирования).

На основании проведенного анализа достижений в области искусственного интеллекта и современных средств и методов проектирования технологического оборудования сформулированы выводы и основные задачи исследования.

Во второй главе проведен информационный анализ конструкций технологического оборудования. Разработана процедурная модель процесса проектирования технологического оборудования, рассмотрены присутствующие при проектировании информационные потоки, определено, какие информационные модели проектируемого объекта необходимо разработать для реализации функций процедурной модели.

Рассмотрен подход к формированию информационно-логических моделей на разных уровнях абстрагирования. Предложена информационно-логическая модель технических объектов на абстрактном уровне.

Разработано в общем виде на абстрактном уровне продукционно-фреймовое представление информации о технических объектах.

В третьей главе приведено краткое описание и осуществлен информационный анализ конструкции емкостных аппаратов. В соответствии с общими- принципами, изложенными во второй главе, разработана информационно-логическая модель технического объекта на объектном уровне на примере емкостного аппарата.

Представлено продукционно-фреймовое представление информации о элементах емкостного аппарата. Описана подсистема для прочностных расчетов оборудования, позволяющая автоматически определять подлежащие прочностным расчетам элементы и вызывать соответствующие расчетные модули.

В четвертой главе описывается автоматизированная информационная интеллектуальная система для проектирования технологического оборудования, разработанная на базе математического обеспечения, представленного выше. В этой главе также представлена структура программного обеспечения системы и структура базы данных, и описаны реализованные элементы информационной системы: программы и электронные книги механических расчетов элементов технологического оборудования; база типоразмеров стандартных изделий; база свойств материалов; база параметрических ЗЭ моделей включающая; прототипы экспертных систем определения структуры емкостного аппарата, выбора типа и исполнения стойки и типа уплотнительного устройства привода емкостного аппарата.

В заключении приведены результаты и выводы, полученные автором в ходе исследования.

Научная новизна исследования состоит в следующем:

1. Предложена процедурная модель процесса проектирования технологического оборудования, описывающая процесс проектирования от получения исходных данных до выдачи рабочей документации, отличительной чертой (новизной) которой является применение средств искусственного интеллекта не только на ранних, но и на заключительных этапах создания рабочей документации;

2. Предложена информационно-логическая модель технических объектов на абстрактном уровне представления, включающая модель структуры объекта, модель параметров элементов объекта и модель позиционирования элементов в пространстве;

3. Предложена информационно-логическая модель емкостного аппарата на объектном уровне представления, описывающая элементы аппарата, связи между параметрами элементов, включая и взаимное расположение элементов в пространстве, позволяющая генерировать законченный вариант конструкции аппарата с минимальным участием проектировщика, за счет применения средств искусственного интеллекта;

4. Разработано продукционно-фреймовое представление информации о технических объектах на абстрактном уровне и, на примере емкостного аппарата, на объектом уровне, позволяющее представить информационно-логическую модель технического объекта в памяти ЭВМ.

5. Разработана АИИС для проектирования технологического оборудования, базирующаяся на предложенных процедурной и информационно-логической моделях и позволяющая осуществлять автоматизацию проектирования на всех этапах выполнения конструкторско-технологической документации.

На защиту выносятся:

1. Процедурная модель проектирования технологического оборудования, представляющая формализованное описание процесса проектирования и отличающаяся применением средств искусственного интеллекта, как на ранних, так и на заключительных этапах создания рабочей документации;

2. Информационно-логическая модель технических объектов на абстрактном уровне и, на примере емкостного аппарата, на объектном уровне представления, включающая модель структуры аппарата, модель, описывающую параметры элементов и всего аппарата в целом и модель позиционирования элементов в пространстве, и позволяющая генерировать законченный вариант конструкции аппарата;

3. Продукционно-фреймовое представление информации о технических объектах на абстрактном уровне и на примере емкостного аппарата на объектом уровне представления;

4. Базовые компоненты АИИС для проектирования технологического оборудования, включающее прототип экспертной системы выбора элементов емкостного аппарата, программное обеспечение для технологических и механических расчетов емкостных аппаратов, базу параметрических ЗБ и 20 моделей и базу типоразмеров элементов химического оборудования, базу свойств материалов и их применимость в различных средах.

Практическая ценность и реализация результатов.

1. Разработаны процедурная и информационно-логическая модели, предназначенные для проектирования технологического оборудования;

2. Создано программное обеспечение и информационные базы АИИС проектирования технологического оборудования, включающие прототип экспертной системы выбора элементов емкостного аппарата, программное обеспечение для технологических и механических расчетов емкостных аппаратов, базу параметрических ЗБ и 20 моделей и базу типоразмеров элементов химического оборудования, базу свойств материалов и их и применимость в различных средах;

3. Разработанное программное обеспечение внедрено на ОАО «Тамбовский завод «Комсомолец» им. Н. С. Артемова» и ЗАО «Завод Тамбовполимермаш»;

4. Внедренное программное обеспечение использовано указанными организациями при проектировании более 350 единиц оборудования.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на: Российской (VI Тамбовской межвузовской) научно-практической конференции «Актуальные проблемы информатики и информационных технологий» (г. Тамбов, 2002 г.), XVI Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (г. Ростов н/Д, 2003 г.), VIII Научной конференции ТГТУ (г. Тамбов, 2003 г.), Международной научно-практической конференции «Качество науки — качество жизни» (г. Тамбов, 2006 г.),VI Всероссийской межвузовской научной конференции «Формирование специалиста в условиях региона» (г. Тамбов, 2006 г.), Международной научно-практической конференции «Глобальный научный потенциал» (г. Тамбов, 2006 г.).

Публикации. Основные результаты, полученные при выполнении диссертационной работы, опубликованы в 13 печатных работах, в том числе 2 статьи, опубликованные в журналах, рекомендованных ВАК.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Исследован процесс проектирования и проведен информационный анализ технологического оборудования. Составлен граф О = (Еь, и И-ИЛИ дерево, описывающие емкостной аппарат с перемешивающим устройством как информационный объект.

2. На основании проведенного анализа разработана процедурная модель процесса проектирования технологического оборудования, описывающая процесс проектирования от получения исходных данных до выдачи рабочей документации, отличительной чертой (новизной) которой является применение средств искусственного интеллекта не только на ранних, но и на заключительных этапах создания рабочей документации.

3. Разработана информационно-логическая модель технического объекта на абстрактном уровне и на объектном уровне представления на примере емкостного аппарата, описывающая элементы аппарата, связи между параметрами элементов, включая и взаимное расположение элементов в пространстве, позволяющая генерировать законченный вариант конструкции аппарата с минимальным участием проектировщика.

4. Разработано продукционно-фреймовое представление на абстрактном уровне и на объектном уровне (на примере емкостного аппарата), позволяющее представить информационно-логическую модель технического объекта в памяти ЭВМ.

5. На основе предложенных процедурной модели процесса проектирования и информационно-логической модели проектируемого объекта разработана АИИС для проектирования технологического оборудования, выполняющая такие интеллектуальные функции, как определение структуры и параметров элементов проектируемого объекта и создание сборочных чертежей на основе автоматического позиционирования элементов в пространстве.

6. Созданы элементы программного обеспечения и информационные базы АИИС для проектирования технологического оборудования, включающие: программы и электронные книги механических расчетов элементов технологического оборудования, базу типоразмеров стандартных изделий, базу свойств материалов, базу параметрических ЗО моделей элементов и прототипы экспертных систем (определения структуры емкостного аппарата, выбора типа и исполнения стойки и типа уплотнительного устройства привода емкостного аппарата).

7. Разработанное программное обеспечение внедрено на ОАО «Тамбовский завод «Комсомолец» им. Н. С. Артемова» и ЗАО «Завод Тамбовполимермаш». Внедренное программное обеспечение использовано указанными >1 организациями при проектировании более 350 единиц оборудования.

1. Аверкин, А.Н. Нечеткие множества в моделях управления и искусственного интеллекта/ А.Н. Аверкин, И.З. Батыршин, А.Ф. Блишун,

2. B.Б. Силов, В.Б. Тарасов; под ред. Д.А. Поспелова. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986.

3. Амиров, Ю.Д. Основы конструирования: Творчество стандартизация -экономика: Справочное пособие / Ю.Д. Амиров. - М.: Издательство стандартов, 1991. — 392 с.

4. Ахремчик, О.Л. Эвристические приемы проектирования локальных систем автоматизации: Монография / О.Л. Ахремчик. Тверь: ТГТУ, 2006.- 160 с.

5. Балабуев, П.В. Глобальная информатизация — прорыв информационных (компьютерных) технологий / П.В. Балабуев // Информационные технологии в наукоемком машиностроении. — Киев: «Техника», 2001. —1. C.64-83.

6. Батыршин И.З. Параметрические классы нечетких конъюнкций в задачах оптимизации нечетких моделей// Исследования по информатике. Вып. 2. ИПИАН РТ. Казань: Отечество, 2000. - С. 63-70.

7. Берж, К. Теория графов и ее применения. Пер. с фр. / К. Берж. М: Изд-во иностр. лит., 1962. - 320 с.

8. Бодров, В.И. Оптимальное проектирование энерго- и ресурсосберегающих процессов и аппаратов химической технологии / В.И. Бодров, С.И. Дворецкий, Д.С. Дворецкий // ТОХТ. -1997.- Т.31 .-№5.

9. Волкова, Г. Д. Концептуальное моделирование при создании САПР машиностроительного назначения / Г. Д. Волкова // Межотр. науч.-техн. сб. Техника. Экономика. Сер. Автоматизация проектирования. Вып. 4. -М.: ВИМИ, 1994.-С. 6-15.

10. Волкова, Г.Д. Моделирование инженерных знаний при создании прикладных автоматизированных систем./ Г.Д. Волкова, М.В. Щукин //

11. Информационные технологии в науке, образовании и промышленности: Материалы международной научно-технической конференции. Архангельск: Соломбальская типография, 2005 — С. 52-57.

12. Волкова, Г. Д. Проектирование прикладных автоматизированных систем в машиностроении: Учебное пособие. / Г. Д. Волкова, О.В. Новоселова, Е. Г. Семячкова. М.: МГТУ «Станкин», 2002.-162 с.

13. Волкова Г.Д. Развитие теоретических основ концептуального моделирования как основы представления проектно-конструкторских знаний / Г.Д. Волкова // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2005.-№5(11). - С. 21-26.

14. Гаврилова, Т. А. Извлечение и структурирование знаний для экспертных систем / Т. А. Гаврилова, К. Р. Червинская. М.: Радио и связь, 1992. -199 с.

15. Горанский, Г. К. К теории автоматизации инженерного труда / Г.К. Горанский. Минск: Изд-во АН БССР, 1962. - 212 с.

16. Гордеев, Л.С. Интегрированная экспертная система для организации многоассортиментных химических производств / Л.С. Гордеев, М.А. Козлова, В.В. Макаров // Теоретические основы химической технологии. 1998. - Т. 32. -№ 3. - С. 322-332.

17. ГОСТ 23501.101-87 Системы автоматизированного проектирования. Основные положения.

18. Гренандер, У. Лекции по теории образов / У. Гренандер. Пер. с анг. -Под ред. Ю. И. Журавлева. - М.: Мир. Т1- 1979.; Т2 - 1981.; ТЗ -1983.

19. Евгеньев, Г.Б. Объектно-ориентированные анализ и проектирование в машиностроении / Г.Б. Евгеньев // Информационные технологии. 2003.-№7. - С. 2-7.

20. Евгеньев, Г.Б. Многоагентные САПР в машиностроении / Г. Б. Евгеньев, А. С. Кобелев //Информационные технологии. 2003. - №11. - С. 19-24.

21. Еремеев, A.B. Разработка и анализ генетических и гибридных алгоритмов для решения задач дискретной оптимизации. Автореф. дис. канд. физ.-мат. наук. Омск, 2000. - 16 с.

22. Зыков, А. А. Основы теории графов / А. А. Зыков. М.: Наука, 1987. -384 с.

23. Иноземцев, А. Н. Применение экспертных систем в задачах классификации машиностроительных деталей / А.Н. Иноземцев, Д. И. Троицкий, Н.П. Шишкова, М.В. Новикова // Информационные технологии. 2002. - №6. - С. 36-39.

24. Кафаров, В.В. Анализ и синтез ХТС / В.В. Кафаров, В.П. Мешалкин. -М.: «Химия», 1991.-370 с.

25. Кафаров, В.В. Математические основы автоматизированного проектирования химических производств: Методология проектирования и теория разработки оптимальных технологических схем /В.В. Кафаров, В.П. Мешалкин, В.Л. Перов. М.: Химия, 1979. - 320 с.

26. Кафаров, В.В. Основы автоматизированного проектирования химических производств / В.В. Кафаров, В.Н. Ветохин. М.: Наука, 1987.-624 с.

27. Коган, Ю.Г. Применение метода объектно-ориентированного анализа в автоматизированном проектировании в машиностроении / Ю.Г. Коган // Автоматизация и управление в машиностроении. — 1998. №5. http://magazine.stankin.ru

28. Кол чин, А.Ф. Извлечение предметных знаний для задач проектирования/ А.Ф. Колчин // III конференция по искусственному интеллекту. Тверь, 1992.-С. 121-123.

29. Колчин, А.Ф. Интеграция данных об изделии на основе ИПИ/САЬ8-технологий. Сборник лекций в двух частях / А.Ф. Колчин, М.В. Овсянников, С.А. Буханов и и др..- М.: "Европейский центр по качеству", 2002.

30. Колчин, А.Ф. Методология разработки интеллектуальных систем / А.Ф. Колчин // Сб. научных трудов "Проектирование технологических машин" М.: МГТУ "СТАНКИН", 1997. - №7. - С. 6-11.

31. Колчин, А.Ф. Управление жизненным циклом продукции / А.Ф. Колчин, М.В. Овсянников и и др..- М.:Анахарсис, 2002. 304 с.

32. Курейчик, В.М. Эволюционные алгоритмы: генетическое программирование. Обзор / В.М. Курейчик, С.И. Родзин // Известия РАН. ТиСУ. 2002. - №1. - С. 127-137.

33. Лапидус, A.C. Экономическая оптимизация химических производств / A.C. Лапидус. М.: «Химия», 1986. - 420 с.

34. Лащинский, A.A. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. Справочник / A.A. Лащинский, А.Р. Толчинский. М.: МАШГИЗ, 1970-752 с.

35. Малыгин, E.H. Методология определения аппаратурного оформления многоассортиментных химических производств / E.H. Малыгин, C.B. Карпушкин, E.H. Туголуков // Химическая промышленность. — 2004. — № З.-С. 148-156.

36. Малыгин, E.H. Проектирование гибких производственных систем в химической промышленности / E.H. Малыгин, C.B. Мищенко // Журнал Всесоюзного химического общества им. Д.И. Менделеева. — 1987. — Т. 32. -№ З.-С. 293-300.

37. Малыгин, E.H. Проектирование многоассортиментных химических производств: определение длительностей циклов обработки партийпродуктов / E.H. Малыгин, C.B. Карпушкин // Вестник ТГТУ. 1999. —1. Т. 5. -№ 2. С. 201-212.

38. Малыгин, E.H. Система автоматизированного расчета и конструирования химического оборудования / E.H. Малыгин, C.B. Карпушкин, М.Н. Краснянский, В.Г. Мокрозуб // Информационные технологии. 2000. - № 12. — С. 19-21, 4-я ст. обложки.

39. Маневич, A. AutoCAD 2007. Что нового? Часть II./ А. Маневич // CAD master.- 2003. №3(33). - С. 11-19.

40. Мариковская, М. П. Подход к созданию автоматизированной информационной системы проектирования емкостного аппарата / М.П. Мариковская // Труды ТГТУ: сб. ст. молодых ученых и студентов. Тамбов, 2007. Вып.20. С. 166-170.

41. Мариковская М.П., Мокрозуб В.Г., Красильников В.Е. Расчет валов вертикальных емкостных аппаратов с перемешивающими устройствами. Программа зарегистрирована в отраслевом фонде алгоритмов и программ №7418 М.: ВНТИЦ, 2007. - №50200700035.

42. Мариковская М.П., Красильников В.Е., Мокрозуб В.Г. 'Расчет фланцевых соединений емкостных стальных аппаратов. Программа зарегистрирована в отраслевом фонде алгоритмов и программ №6895 -М.: ВНТИЦ, 2006. Номер государственной регистрации 50200601654.

43. Месарович, М. Теория иерархических многоуровневых систем / М. Месарович, Д. Мако, И. Такахара. М: Мир, 1973. - 344 с.

44. Мешалкин, В.П. Экспертные системы в химической технологии. Основы теории, опыт разработки и применения / В.П. Мешалкин. М.: Химия, 1995.-368 с.

45. Мокрозуб, В: Г Автоматизированное проектирование емкостных аппаратов / В.Г. Мокрозуб, М.П. Мариковская,- // Труды ТГТУ: сб. ст. молодых ученых и студентов. Тамбов, 2005. Вып. 17. С. 88-92.

46. Мокрозуб, В.Г. Информационно-логическая модель приводов емкостных аппаратов с перемешивающими устройствами / В. Г. Мокрозуб, М. П. Мариковская // VIII Научная конференция ТГТУ. Пленарные докл. и краткие тез. Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2003. - 41. - С. 88.

47. Мокрозуб, В:Г Функциональная модель конструирования емкостных аппаратов / В.Г. Мокрозуб, М.П. Мариковская, П.Ю. Верещагина // Глобальный научный потенциал : сб. материалов междунар. науч.-практ. конф. Тамбов, 2006. - С. 125-126.

48. Мочаев, Ю.П. Моделирование процесса проектирования технологии механообработки заготовок с использованием автоматно-токарного оборудования / Ю.П. Мочаев // Информационные технологии. 1997.2. :http://www.techno.edu.ru: 1600 l/db/msg/25347.htmlj

49. Новоженов Ю. В. Объектно-ориентированные технологии разработки сложных программных систем // Москва, 1996.

50. Норенков; Н. П Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем / ИЛ I. Норенков: — М.: Высшая школа, 1986.-304 с.

51. Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования: Справочник. Т. 3. / Под ред. A.C. Тимонина. М.: Мир, 2002. - 968 с.

52. ОСТ 26-291-94. Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия.

53. Островский, Т.М. Оптимизация химико-технологических процессов. Теория и практика / Т.М. Островский, Т.А. Бережинский. М.: Химия, 1984.-240 с.

54. Павлов, В. В. Полихроматические графы в теории систем / В. В. Павлов // Информационные технологии. — 1998. №6. - С. 2-9.

55. Павлов, В. В. Полихроматические множества в теории систем / В. В. Павлов // Проблемы CALS-технологий: Сб. научных трудов; под ред. В. Г. Митрофанова. М.: ЯНУС-К, 1998. - С.35-46.

56. Павлов, В. В. Структурное моделирование в CALS-технологиях / В. В. Павлов; отв. ред. Ю. М. Соломенцев; Ин-т конструкторско-технологической информатики РАН. М.: Наука, 2006.- 307 с. - ISBN 502-033454-5 (в пер.).

57. Павлов, В. В. CALS-технологии в машиностроении (математические модели) / В. В. Павлов. М: ИЦ МГТУ Станкин, 2002. - 328 с.

58. Петров, В. Н. Информационные системы / В. Н. Петров. — СПб.: Питер, 2003. 688 с. - ISBN 5-318-00561-6

59. Половинкин, А.И. Автоматизация поискового конструирования (искусственный интеллект в машинном проектировании) / А.И. Половинкин, Н. К. Бобков, Г. Я. Буш. М.: Радио и связь, 1981.-83 с.

60. Половинкин, А. И. Основы инженерного творчества / А.И. Половинкин. М.: Машиностроение, 1988. - 368 с.

61. Прохоров, А. Ф. Системное проектирование технических средств / А.Ф. Прохоров // "Автоматизация проектирования", 1998. №1. http ://www.osp.ru/ap/1998/01 /33 .htm

62. РД IDEFO-2000. Методология функционального моделирования IDEF0: Руководящий документ. М.: Госстандарт Россия, 2000.

63. Родзин, С.И. Гибридные интеллектуальные системы на основе алгоритмов эволюционного программирования / С.И. Родзин // Новости искусственного интеллекта. 2000. - №3. - С. 159-170.

64. Родзин С.И. Параллельные нейроэволюционные вычисления / С.И. Родзин // Известия НАН Украины. Искусственный интеллект. Донецк: Наука i осв1та, 2003. - №4. - С. 485-492.

65. Серавкин, A. Autodesk Inventor 11. Шаг первый работа с большими сборками / А. Серавкин // CAD master.- 2003. - №3(33). - С. 20-24.

66. Соломенцев, Ю.М. Автоматизированное проектирование и производство в машиностроении / Ю.М. Соломенцев, В.Г. Митрофанов, А.Ф. Прохоров и и др.; Под общ. ред. Ю. М. Соломенцева, В. Г. Митрофанова. М.: Машиностроение, 1986. — 256 с.

67. Соломенцев, Ю.М. Информационно-вычислительные системы в машиностроении CALS-технологии / Ю.М. Соломенцев, В.Г. Митрофанов, В.В. Павлов, JT.B. Рыбаков. М.: Наука, 2003. -'292 с. -ISBN 5-02-006261-8

68. Статюха, Г.А. Автоматизированное проектирование химико-технологических систем / Г.А. Статюха. Киев: Выща шк. Головное изд-во, 1989.-400 с.

69. Третьяков, В. М. Семейство изделий и его элементная база / В. М. Третьяков // «Автоматизация и современные технологии». — 2001. №1. -С. 28-34.

70. Burr, D. J. Experiments with a connectionist text reader. In Proceedings of the First International on Neural Networks / D. J. Burr eds. // M. Caudill and C. Butler. vol. 4. - San Diego, CA: SOS Printing., 1987. - P. 717-24.

71. Cottrell, G. W. Image compressions by backpropagation: An example of extensional programming / G. W. Cottrell, P. Munro, D. Zipser // Advaces in cognitive science. vol.3. - Norwood, NJ: Ablex., 1987.

72. Dovi, V.G Fundamentals of Process Integration and Environmental Economics / V.G.Dovi, V.P. Meshalkin, L. Puigianer, R. Smith. Genova: Arti Grafiche Lux, 2001.

73. Fensel, D. A Comparison of Languages which Operationalize and Formalize KADS Models of Expertise/ D. Fensel, F. van Harmelen // The Knowledge Engineering Review, vol.9. - №2 - June 1994.

74. Fogel, L.J. Artificial Intelligence through simulated evolution / L.J. Fogel, A.J. Owens, M.J. Walsh. N.Y.: J.Wiley&Sons, 1966.

75. Fogel, D.B. Evolutionary Computation. Toward a New Philosophy of Machine Intelligence/ D.B. Fogel. N.Y.: IEEE Press, 1995.

76. Goldberg, D. E. Genetic algorithms in search, optimization, and machinetlearning. Reading / D. E. Goldberg.- MA: Addison-Wesley, 1989.

77. Inozemtsev A.N., Troitsky D.I., Bannatyne M. W. McK Parametric Modelling: Concept and Implementation // Proceedings of the IEEE International Conference on Information Visualisation. July 19-21, 2000, London, England, pp. 504-509

78. Koza, J.R. Genetic Programming / J.R. Koza. Cambridge: MA: MIT Press, 1994.

79. Menger, K. Statistical Metric Spaces / K. Menger // Proc. Nat. Acad. Sei. USA. 1972. -Vol.28. - P.535-537.

80. Muhlenbein, H. Parallel genetic algorithm, population dynamics and combinatorial optimization / H. Muhlenbein // Proc. Third Inter. Conf. Genetic Alg, San Mateo: Morgan Kaufman, 1989. - P. 416-421.

81. Newell, A. The Knowledge Level / A. Newell // Artificial Intelligence, vol. 18, №1. 1982. - P. 87-127.

82. Parker, D. B. Learning-logic. / D. B. Parker // Invention Report. File 1. Office of Technology Licensing. Stanford University, 1982. - P. 81-64

83. Puigjaner, L. Advanced concepts on process integration and environmental economics./ L. Puigjaner, R. Smith, V.G. Dovi', V.P. Meshalkin. Genova: Arti Grafiche Lux, 2002.

84. Rumelhart, D. E. Learning internal representations by error propagation / D. E. Rumelhart, G. E. Hinton, R. J. Williams // In Parallel distributed processing. Cambridg, MA: MIT Press, 1986. - vol. 1. - P. 318-62.

85. Sejnowski, T. J. Parallel Networks that learn to pronounce English text / T. J. Sejnowski, C. R. Rosenberg; Complex Systems 3. 1997. - P. 145-68.

86. Werbos, P. J. Beyond regression: New tools for prediction and analysis in the behavioral sciences / P. J. Werbos // Masters thesis. Harvard University, 1974.

87. Zadeh, L.A. Fuzzy Sets/ L.A. Zadeh // Inform. Contr. 1965. -Vol. 8. -P.338-353.

88. Zadeh, L.A. The Concept of a Linguistic Variable and its Application to Approximate Reasoning, Part 1, 2 and 3 / L.A. Zadeh // Information Sciences. 1975. - Vol. 8. - P. 199-249, 301-357 and Information Sciences.-1976. -Vol. 9.-P. 43-80.

89. Zadeh LA: The Calculus of Fuzzy If-Then Rules / L.A. Zadeh // AI Expert. -1992.-Vol. 7.-P. 23-27.

90. Zadeh, L.A. Toward a Theory of Fuzzy Systems. Aspect Network and System Theory / L.A. Zadeh. New York: Rinehart and Winston, 1971.