автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.14, диссертация на тему:Разработка и применение специализированных экспертных систем для САПР технологических процессов механической обработки заготовок

гвах рукописи

СИСЮКОВ АРТЕМ НИКОЛАЕВИЧ

Разработка и применение специализированных экспертных систем для САПР технологических процессов механической обработки заготовок

Специальность 05.11.14 - Технология приборостроения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2007

003052264

Работа выполнена на кафедре технологии приборостроения Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий,

механики и оптики

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент

Филиппов Александр Николаевич

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Лавровский Сергей Константинович

кандидат технических наук, доцент Помпеев Кирилл Павлович

Ведущая организация ОАО «Техприбор»

Защита состоится 10 апреля 2007 г. В /¿"часов Ь^ минут на заседании диссертационного ' совета Д212.227.04 при Санкт-Петербургском государственном университете информационных технологий, механики и оптики по адресу: 197101, Санкт-Петербург, Кронверский пр., д.49.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СПбГУ ИТМО. Автореферат разослан $ марта 2007 г.

Ученый секретарь Совета Д212.227.04, к.т.н., доцент

И%аааа.Андрей Юрьевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Современный подход к созданию САПР технологических процессов (САПР ТП) предполагает использование новых информационных технологий, которые основываются на методах теории искусственного интеллекта (ИИ). Одним из важнейших направлений при разработке ИИ являются экспертные системы (ЭС). Современные информационные технологии должны быть частью таких систем.

Технологические данные в ЭС, как программной системе, можно классифицировать по двум типам: статические и динамические. Статические данные, как правило, описывают конкретные объекты. Динамические данные представляются в процедурном виде. В ходе работы системы прослеживается связь между статическими и динамическими данными, или, в терминологии ЭС, между данными и знаниями. Каждый программный модуль системы должен иметь равные возможности получения, как данных из базы данных (БД), так и знаний из базы знаний (БЗ). Равные возможности при работе с БД и с БЗ из прикладных программ обеспечивают принцип эволюционного развития САПР ТП с применением ЭС. В современных условиях особенно актуальны методы построения специализированной экспертной системы и ее применения в рамках интеграции с приложениями АСТПП, как необходимого источника данных и знаний в масштабах предприятия.

Проектирование технологических процессов с использованием экспертной системы САПР ТП без интеграции с АСТПП происходит в большей степени в диалоговом режиме. Исходные данные о заготовке, необходимые ЭС в проектировании ТП вводятся технологом вручную, вынуждая его задействовать не малую часть времени не на проектирование технологического процесса экспертными средствами САПР ТП, а на подготовку к этому проектированию. В современных условиях возможно сокращение времени подготовки исходных данных путем их получения из графических моделей и технологических баз программных комплексов АСТПП.

Целью диссертационной работы является разработка методов информационного оснащения специализированной гибридной ЭС для систем автоматизированного проектирования технологических процессов, которые должны обеспечить технологическую базу знаний и интеграцию ЭС с программными комплексами АСТПП.

Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:

• Анализ и разработка модели и метода представления знаний в специализированной ЭС;

• Разработка методов пополнения знаний в специализированной ЭС;

• Разработка методов извлечения знаний из специализированной ЭС;

• Исследование и разработка методов обеспечения единого информационного пространства в СГЭС;

• Разработка методов получения параметрической информации о заготовке механической обработки из ее геометрического представления;

• Разработка методов получения геометрического преставления заготовки механической обработки из ее параметрического описания.

Предметом исследования являются методы применения ЭС в САПР ТП, инструментальные средства, включающие в себя средства интеграции с АСТПП, лингвистическое и информационное обеспечение экспертной системы в области проектирования технологических процессов.

Методы исследования. При решении поставленных задач использовались основы теории информационных систем, теории ИИ, методы виртуального строкового пространства технологических данных, методы фреймового и продукционного подходов к представлению баз знаний. При реализации использовались методы объектно-ориентированного анализа и проектирования. Использован объектно-ориентированный подход в реализации программных модулей экспертной системы, применены технологии по взаимодействию приложений (COM, DCOM), технологии проектирования программ на шаблонных классах (STL, ATL).

Основные положения, выносимые на защиту:

• Модели представления знаний в специализированной ЭС;

• Методы пополнения знаний в специализированной ЭС;

• Методы обеспечения единого информационного пространства в СГЭС (интеграция с системой PDM);

• Разработка методов получения параметрической информации о заготовке механической обработки из ее геометрического представления путем интеграции с системой CAD;

• Разработка методов получения геометрического преставления заготовки механической обработки из ее параметрического описания путем интеграции с системой CAD.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• усовершенствован подход к представлению знаний в виртуальном строковом пространстве технологических данных;

• спроектирован и наполнен рубрикатор специализированных предметных терминов для отбора документов в полнотекстовые базы данных, применяемых при проектировании и . функционировании специализированной ЭС САПР ТП механической обработки заготовок;

• разработана методика интеграции специализированной гибридной ЭС с системами АСТПП;

• показана возможность получения параметрической информации о детали в специализированной ЭС из геометрического представления детали;

• предложен метод получения геометрической информации о детали из параметрического представления детали в специализированной гибридной ЭС;

• разработан алгоритм и программный модуль взаимодействия специализированной гибридной ЭС с CAD системой;

• предложен метод интеграции специализированной гибридной ЭС с PDM системой;

• разработан алгоритм и программный модуль взаимодействия с PDM системой.

Практическая значимость и реализация результатов. Результаты работы использованы для создания программных модулей специализированной гибридной экспертной системы для САПР технологических процессов. Данные программы используются в учебном процессе на кафедре ТПС при СПбГУ ИТМО. Материалы диссертационной работы были использованы при подготовке дипломированных специалистов по специальности 2203 (системы автоматизированного проектирования) на кафедре технологии приборостроения СПбГУ ИТМО. Ряд предложенных методов применен в автоматизированной библиографической информационной системе «Колибри+».

Апробация работы. Основные результаты работы представлены в докладах на 10 и 11 международных конференциях в Крыму «Библиотеки и информационные ресурсы в современном мире науки, культуры, образования и бизнеса» (5-13 июня 2003, 7-15 июня 2004 г.), седьмой сессии международной научной школы «Фундаментальные и прикладные проблемы надежности и диагностики машин и механизмов» (24-28 октября 2005 г.), на III конференции молодых ученых СПбГУ ИТМО (2005 г.), XXXV и XXXVI научно-методических конференциях СПбГУ ИТМО (2006, 2007 г.).

Публикации. Основные результаты работы отражены в 9 публикациях. Список работ приводится в конце автореферата.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников из 174 наименований и приложений. Основной текст работы изложен на 150 страницах, включает в себя 4 таблицы и 35 рисунков.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулированы цель и задачи работы, научная новизна и практическая ценность полученных результатов, основные положения, выдвинутые на защиту. Приведена краткая характеристика работы.

В первой главе диссертации представлен анализ существующих работ в области создания САПР ТП. Эти вопросам уделяется внимание в работах Г.К. Горанского, Н.М. Капустина, С.П. Митрофанова, В.М. Валькова, Ю.М. Соломенцева, В.В. Павлова, В.Д. Цветкова, Д.Д. Куликова, Б.С. Падуна, А.Н. Филиппова и других ученых, внесших значительный вклад в развитие теории и практики построения САПР ТП. Проанализированы методы построения систем, основанных на знаниях, экспертных систем.

Предложена концептуальная схема нового подхода в организации специализированной экспертной системы (рис.1). Разработка и применение ЭС предложена в плане ее гибридности - интеграции с другими приложениями АС 11111, взаимодействием с сервисами локальных и глобальных сетей с целью пополнения базы данных, базы знаний экспертной системы для САПР технологических процессов. Предложена структура гибридной ЭС.

Гибридность экспертной системы определяет наличие в ее составе модулей-адаптеров, позволяющих взаимодействовать ЭС с приложениями в сетевой среде предприятия (LAN) и коммуникативными форматами и протоколами в глобальной сети (WAN). Специализацию ЭС определят направленность модулей-адаптеров на взаимодействие с приложениями АСТПП (CAD\PDM), и ориентация механизма извлечения знаний из глобальных сетей на область проектирования технологических процессов, взаимодействие ядра ЭС с модулями САПР ТП.

Рисунок 1 - концептуальная схема специализированной гибридной экспертной системы.

ЭС САПР ТП - ядро экспертной системы, определяющее в своем составе базы данных, полнотекстовые базы данных (ПТБД), базы знаний, механизм непосредственного сопряжения с модулями САПР ТП.

Модуль, отвечающий за интеграцию с CAD состоит из двух адаптеров: ГПП и ПГП.

ГПП - геометрико-параметрический преобразователь. Геометрическую информацию о детали в ЗО-модели представляет в параметрическом виде.

Ч -s

Геометрические данные (ГД) поступают на вход ЭС в виде параметрических данных (ПД), избавляя технолога-пользователя от ручного их ввода. Так описание заготовки и чертежа детали могут быть получены не через диалоговый режим, как это принято в ЭС не гибридного типа, а через адаптер ГПП.

Проектирование технологического процесса в блоке ЭС САПР ТП может привести к модификации ряда параметров детали. Измененные параметрические данные поступают на вход модуля обратного преобразования (ПГП).

ПГП - параметрико-геометрический преобразователь. Данные о детали в параметрическом виде преобразует в геометрическое представление этой детали в ЗО-модели. Возможно обновление текущей модели или генерация новой CAD-модели. Так возможно получение CAD-модели операционной заготовки с целью получения операционных эскизов.

ИМИ - интерпретатор мнемонических имен. Модуль, отвечающий за интеграцию с PDM-системой, обеспечивая функционирование ЭС в едином информационном пространстве (ЕИП). Данные о спроектированном ТП предаются в PDM через модуль ИМИ с целью трансляции имен, принятых в ЭС в структуры данных, характерные для PDM. Данные о ТП могут извлекаться из PDM и интерпретироваться в символьные имена, характерные для ЭС.

ДШП - дешифратор протоколов. Адаптер обеспечивает взаимодействие ЭС с серверами сети Internet на уровне коммуникативных форматов и протоколов (Z39.50) для извлечения технологических знаний (ТЗ). Разбор полученных из глобальной сети записей в формате UNIMARC\RUSMARC позволяет получить ссылку на полнотекстовый источник данных с последующим отбором документа в ПТБД, в соответствии со специализированными предметными рубриками. Тем самым обеспечивается редуцирование области поиска документов в полнотекстовой базе в составе ЭС.

ГИП - графический интерфейс пользователя. Модуль обеспечивает взаимодействие технолога-эксперта с ЭС в диалоговом интерактивном режиме. Включает применение дедуктивной машины вывода (ДМВ) в ходе общения с экспертом.

Во второй главе предложены методы построения и пополнения баз знаний в специализированной гибридной экспертной системе. Показаны подходы к построению и применению адаптера ДШП с использованием протокола Z39.50 и коммуникативного формата MARC с последующим индексированием и редуцированием области поиска в ПТБД. Представлен механизм ДМВ в составе графического интерфейса пользователя (ГИП).

Предложены модели представления знаний в БЗ. Модель представления, основанная на фреймах и модель представления знаний в виде правил вывода или продукций. Определен метод организации фреймового и продукционного представления знаний - виртуальное строковое пространство технологических данных, дана характеристика ВСПТД и применение в рамках ЭС.

В ВСПТД введено понятие фактов и целей системы и представление их в виде триплетов, которое основывается на двухуровневом описании характеристик объектов. Под триплетом понимается специальная форма описания в символьном представлении по следующей схеме:

"объект - имя характеристики - отношение - значение - комментарий".

В процессе проектирования системе приходится оперировать со множеством различных данных. Одни данные вводятся в процессе диалога, другие, могут быть получены через адаптер ГПП или модуль ИМИ. Другие выбираются из базы данных ЭС, третьи получаются расчетным путем из первых. Возникает проблема такого представления данных, которое позволило бы безболезненно подключать новые модули к системе, а также расширять список участвующих в принятии решений правил. Данные, известные

системе в текущий момент - факты. Каждый факт представляется в виде триплета:

Ф = <Р,1,г>,

где Р - префикс, / - имя параметра, X - значение параметра.

Формируется некоторое множество (пространство) фактов р, которое в процессе проектирования размещается в виртуальном строковом пространстве технологических данных (ВСПТД):

где Ф/ - триплет /-го факта.

Еще неизвестные системе факты - цели системы. Каждая цель представляется в виде соответствующего триплета цели:

Префикс.имя = заявка;

Задача системы - заменить заявку этого триплета на значение либо, используя информационно-поисковую систему (ИПС), либо расчетным или логическим путем на основе уже имеющихся фактов, либо с помощью лица, принимающего решение (модуль ГИП) или адаптера ГПП, модуля ИМИ, ДШП. В процессе проектирования появляется множество целей С.

с=ис/,

где О триплет/'-той цели.

Задача системы заключается в переводе каждого триплета цели во множество фактов. В процессе проектирования триплеты группируются в строки в контексте "операция-переход" и помещаются в ВСПТД.

К примеру, в модуле экспертной системы возможен набор символьных данных в формате ВСПТД, представленных как триплеты-факты:

SL.D-3.5; $LL=10; $Р SE='221440'; $L.KW=12; $E.NST=1; SE.KRM-1; $0.GRO= '20001'; $E Vi=35; SE.NI=1; $L.WOD=27; $M.PGM=3;

Применение подхода с фреймовой моделью базы знаний позволило системе динамически формировать тексты переходов и операций с подстановкой значений триплетов-фактов из ВСПТД в позиции слотов фреймов-переходов и фреймов-операций. Фрейм-переход:

"Зенкеровать "SL.KOL "отв., выдерживая размеры " SL.D " " SLQV "(" SL WD "|" SL ND ")" <ПС SL SHSL OSSH>//$Q ZAGA="Текст перехода",$QZAGP="Переменная информация",$Q W=600;$Q.X=100; $Q.Y=200; $Q.H=400;

Применение подхода с продукционной моделью базы знаний позволило использовать в программной системе (ядре ЭС), для автоматического формирования заявок триплетов-целей, набор правил вида «ЕСЛИ УСЛОВИЕ ТО ДЕЙСТВИЕ».

На основе имеющихся в системе триплетов-фактов и их значений, ядро экспертной системы извлекает и интерпретирует правила, к примеру правила расчета конструктивно-технологического шифра E.KTS, понимаемый системой как триплет-цель. Выбор равнозначных правил определяется весовым коэффициентом эксперта, вводившего правило в базу знаний На основе имеющихся в системе триплетов-фактов и правил в БЗ будет получено значение триплета-цели:

ПРАВИЛО 1 ("Сверло общего назначения"):

ЕСЛИ (($L WOB =25 ИЛИ SL WOB=27) ИНЕТ($ТТ)) ТО $EKTS[1,2]:='21';

ПРАВИЛО 2 ("Конструкция рабочей части: спиральное обычное"): ЕСЛИ(($E.KTS='4I'ИЛИ$E.KTS-21') ИSE.NI^l И$LKfV>-~ 12И$L.KW<=

13) ТО $Е KTS[3,1]:=7 ';

ПРАВИЛО 3 ("Правое"):

ЕСЛИ ($Е.KTS= '21'И($0.GRO <>'10000'ИSO.GRO <>'10001') ТО $E.KTS[4,1]='Q\

ПРАВИЛО 4 ("Средняя серия"):

ЕСЛИ ($E.NST> 2) ТО $E.KTS[5,1]='5';

ПРАВИЛО 5 ("Цилиндрическое"):

ЕСЛИ ($E.KTS[1,2]='21' ИЛИ SE.KTS[l,2]='4r) ТО $E.KTS[6,1]=T;

В третьей главе предложены методы интеграции ЭС с системой CAD.

Анализ CAD\CAM систем показал, что в качестве приложения для интеграции может быть выбрана любая популярная среда CAD. Это связано прежде всего с тем, что все современные системы обладают необходимым набором API (программный интерфейс приложения) классов и методов.

В работе показано, что выбор той или иной системы CAD для интеграции, с целью доступа к геометрической информации модели, зависит прежде всего от следующих факторов:

• Наличие открытого API, позволяющий использовать функциональность приложения из «внешней» среды, в том числе написание интеграционных модулей для самой среды CAD (плагины).

• Наличие в API таких объектов и их методов, позволяющих работать с геометрическими данными модели как на чисто геометрическом уровне (поверхностей, кривых, вершин, точек и т.д.), так и на уровне процедур, т.е. шагов построения этих геометрических примитивов (объектов).

Реализация программного модуля показала, что CAD-сисгема, отвечающая этим двум требованиям может быть использована в решении обозначенных задач. Для демонстрации возможностей автоматизации CAD, была использована CADVCAM Cimatron Е.

Преобразование геометрической информации из 3D модели в параметрическое описание детали. Процесс решения сводится к анализу многочисленных форматов передачи геометрической информации различных CAD систем, так и стандартных форматов передачи геометрии (DXF, IGES, STL и STEP).

На данный момент существующие CAD понимают не только стандартные форматы передачи геометрических данных, но и специфичные для других CAD систем. Остается данную геометрию извлечь из CAD среды.

Предложенный способ взаимодействия ЭС с CAD системой, посредством API позволяет получить эту информацию.

В работе анализируются способы извлечения геометрической информации средствами CAD для тел вращения, деталей получаемых механообработкой.

3D модель в структуре Cimatron Е API представлена различными классами объектов, определяющих тот или иной геометрический элемент. Анализ объектной модели CAD показал, что каждый геометрический класс, представляемый объектом в модели в обязательном порядке содержит кроме

геометрических данных примитива еще и служебную информацию, упрощающую анализ полной геометрии детали.

Модуль преобразования, как часть специализированной ЭС для САПР ТП, выполняет 3 задачи:

1. функции геометрического анализатора;

2. осуществляет трактовку геометрических элементов в элементы параметрического описания;

3. осуществляет трактовку элементов параметрического описания в их представление, характерной для экспертной системы.

В задачи геометрического анализатора, в контексте модели CAD, входит поиск геометрических элементов детали. В Cimatron Е API были выделены следующие классы объектов, определяющих геометрию:

Тело (Body), Грань (Face), Контур (Loop), Ребро (Edge), Вершина (Vertex), Точка (Point3D). Все перечисленные классы можно отнести к топологической группе «topological objects».

Непосредственно с геометрией связаны объекты категории базисных -«Datum Objects», к ним относятся: Система координат 3D (объект UCS), Плоскость (объект Plane), Ось (Объект Axis).

Полученный геометрический анализатор, пробегая по элементам модели, в состоянии отличить какого класса объект представляет элемент.

Body. Данный класс в иерархии графических объектов определяет тело, полученное в результате твердотельной операции (выдавливание, вращение) и определяется интерфейсом IBody. Разработанный программный модуль показал что, объект, определяющий тело можно расщепить на составляющие классы, а именно поверхности, ребра, вершины и точки.

Face. Представляется интерфейсом IFace. Получив ссылку на объект данного класса анализатор превращает объект этого класса в базовый класс IEntity и обращается к его свойству Geometry, представляющее собой указатель на объект интерфейса IGeometiy3D. Последний интерфейс позволяет получить сведения о типе грани. Различимы следующие виды: поверхность (cmGeomSurface), кривая (cmGeomCurve) и точка (cmGeomPoint).

В свою очередь, поверхность описана интерфейсом IGeom3DSurface. В случае определения геометрического элемента как поверхность, анализатор извлекает указатель на объект представляющий данный интерфейс и узнает тип поверхности.

Анализатором разделяются все типы поверхности, которыми оперирует конструктор,используя редактор системы.

Такие поверхности представлены в интерфейсах: а) тороидальная структура (IGeom3DTorus)

i. фигура «яблоко» (apple shape)

ii. фигура кольцевой тороид («баранка»)

iii. фигура типа «лимон»

iv. полый тороид

v. вихревой тороид (вортекс)

b) коническая (IGeom3DCone);

i. сплошная поверхность

ii. полая поверхность (виртуальный метод интерфейса IsHollow)

c) цилиндрическая (подкласс);

i. сплошная поверхность

ii. полая поверхность

d) плоские поверхности (IGeom3DPlan);

e) сферические поверхности (IGeom3DSphere);

f) сплайны;

g) ячейки (IGeom3DMesh)

Loop. Edge. Являются чисто абстрактными классами и используются анализатором для идентификации элементов своей группы.

Vertex. Используется для идентификации элементов своей группы. Посредством метода интерфейса класса Vertex (вершина), анализатор может узнать положение элемента в модели.

В работе проанализированы различные подходы к извлечению геометрии по объектной модели CAD.

Применение API системы Cimatron Е позволило организовать 4 вида прохода по элементам CAD-модели с целью выявления из геометрических составляющих параметрические признаки детали:

• перебор элементов твердотельной, каркасной процедурных групп;

• перебором поверхностей CAD модели;

• гибридный подход, объединяющий первые два;

• проход по процедурам типа «Эскизник»;

Выделен гибридный подход для реализации анализатора.

На выходе модуля преобразования геометрических данных в параметрические признаки детали получили их набор для передачи в ЭС. На этом шаге параметрическое описание детали, представляется как набор данных, понятный для ЭС в виде триплетов ВСПТД (рис. 2).

сллоциой

Геометрическая нодепь

Вал (1 ед): ' $CIM_CYLRAD=30: < ■ SCIM_CYLLEN=20: [_J ÎCIM СУL TYPE-1 , îCIM_CYLUNK=0;

Отверстие (1 вд ):

SCIM_CYL1.RAD=20; ÎCIM^CYLI. LEN-20; SCIM__C YL1. TYPE-0, $CtM_CYL1. UNK=0;

Фаска (4 ед.):

$CIM CHM.LEN=3; $CIM_CHMUNK=1. SCIM CHM MGL£=45;

Параметрическая модель

Рисунок 2 - П1П из геометрического описания заготовки получает

параметрическое представление заготовки

|

Для этого были разработаны объекты-триплеты, соответствующие телам вращения при механической обработке, и помещены в словарь метаданных ЭС. Передача параметрической информации о детали в САР

При проектировании технологического процесса с помощью специализированной ЭС для САПР ТП возможны изменения размерных величин детали. Это связано с выбором оборудования для обработки, режущего инструмента, и других средств технологического оснащения (СТО), имеющихся в распоряжении технолога и предлагаемых информационно-поисковой системой, входящей в ЭС, Как результат, размеры, заданные конструктором в модели, должны быть скорректированы.

Результатом отработки модуля проектирования ТП с использованием ЭС в конечном счете будет технологический процесс и скорректированное технологическое описание детали. Соответствующие изменения через модуль преобразования вносятся и в саму CAD-модель, как показано на рис. 1.

Преобразование параметрического описания детали в геометрическое представление в виде 3D-модели выполняет модуль преобразования, в данном случае обратного (рис. 3). Данный модуль выполняет следующие функции:

• преобразование параметрического описания детали в форме понятной ЭС (в виде триплетов ВСПТД) в структуры генератора геометрии;

• генератора плоскостной геометрии (2D);

• генератора 3D объектов процедурами твердотельного моделирования.

Реализованный в работе экспериментальный генератор работает с телами

вращения, имеющими следующие технологические элементы: валы, отверстия, фаски, канавки. Генератором модель детали строится процедурами твердотельного моделирования, такими как выдавливание, вращение, добавление, удаление, фасонные процедуры.

вал 1

ICIM_CYL.RAD*3Q ft ¡OU CYLL£NGTH=20, iCIM ÇYL.TYPE=1; ÏCIbfCYLLimO,

au 2

$CIM_CYI1RAD=20. | ÎCIM CVL1 LENGTH=30; j t.CIM~CYUTYPÈ=1, ÎCIM_CYL1.U№=0, | | __________J t

Отверстие 1

ICIM CYL2 RAD=10; SCIM'C YL2.LENG TH-30; ICIM~CYL2.TYPE=0, $CIM_CYL2JJNK*1,

Ormepcmue 2

tÇIM CYL3.RAD=15: ÎCIM~CYL3,UENG TH-20: SÇIM~CYL3 TYRE-0: ICIM CYL3 UNK-0.

ПНМЦЯИ?

Цилиндрen

TKïrwtT

Цшмдйрспдиид^ (ÎCJWCVTfJ

, ЦиджДр полм> __j\ (tOSTCYU^

\ )

Технологическое описание в ЭС Геометрическое представление я ЭС

Рисунок 3 - ПГП генерирует из параметрических данных о детали геометрический эквивалент (ЗО-модель).

Результатом анализа методов интеграции с CAD стал алгоритм генератора на объектно-ориентированном языке и адаптеры ГПП и ПГП в гибридной экспертной системе.

ш>

Рисунок 4 - модель детали, получаемая в результате работы модуля обратного преобразования (ПГП)

В четвертой главе проведен анализ методов интеграции с PDM-систсмой и предложен метод взаимодействия со специализированной гибридной ЭС. Развертывание ЭС в локальной сети предприятия открывает новые возможности интеграции. Источником информации, технологическим банком данных масштаба предприятия, является PDM-система. Интеграция ЭС с PDM позволила извлекать структуры данных технологического процесса и обновлять их в общем хранилище PDM.

Предложен подход к интеграции ЭС в PDM. Приведен программный аппарат интеграции.

Выбор пути взаимодействия модуля сопряжения ЭС с PDM системой оказался не таким однозначным,как в случае интеграции с CAD Cimatron Е. Прежде всего,это связано со значительной вариацией технологий и протоколов коммуникаций со стороны PDM в рамках интеграции.

Анализ подходов к интеграции ЭС через адаптер ИМИ (рис.1) со Smarteam определил следующие пути взаимодействия:

• через SmartGateway, который может быть подключен к шине интеграционных платформ MS Biztalk и IBM WebSphere;

• посредством интеграционной платформы I-Platform на базе протокола SOAP;

• применяя предоставленный API (более 400 открытых методов) -технологии COM\DCOM\ActiveX.

Каждый из рассмотренных подходов имеет сильные и слабые стороны. Нельзя сразу выявить метод, подходящий при построение модуля сопряжения ЭС (ИМИ).

Использование SmartGateway неоправданно в рамках малых предприятий, но обеспечивает универсальность интерфейсов сопряжения для всех участников интеграции, что устраняет момент специализации приложений на интеграционной шине MS Biztalk и IBM WebSphere.

Подход, основанный на протоколе SOAP позволил обеспечить простоту и кросплатформенность самого клиента. Передача технологических данных между PDM и адаптером ГЭС в формате XML делает универсальной реализацию последнего. Клиент может быть Web-ориентированным и GUI приложением, может быть реализован на любом языке с поддержкой TCPÏÏP сокетов. Однако в нем заложены некоторые ограничения при использовании адаптером ЭС функционала PDM, в том числе невозможность написания внедряемых модулей (плагинов) и необходимость в развертке дополнительного программного комплекса (I-Platform).

Подход, ориентированный на COMYDCOM позволяет получить полный набор интерфейсов по взаимодействию с PDM, но ограничен в плане кросплатформенности.

С учетом следующей специфики опытной специализированной ГЭС для САПР ТП:

• устанавливается на рабочих станциях, а не серверах;

• не требует дополнительного интеграционного окружения;

• ориентировано на семейство ОС Windows;

• должна обладать дружественным GUI интерфейсом пользователя;

• возможность внедрения дополнительного функционала в редактор Smarteam (Plugin),

предложен метод сопряжения на базе API СОМ и ВСПТД, как и в случае интеграции с CAD.

Связующий модуль или модуль сопряжения (ИМИ) специализированной ЭС для САПР ТП выполняет функции (рис.1):

• интерпретация структур данных, хранимых в PDM, в триплеты ВСПТД (рис. 5);

• прием параметров технологического процесса из PDM в случае редактирования ТП средствами САПР ТП;

• обновление данных ТП в базе PDM по завершению редактирования средствами САПР ТП;

• синхронизация базы PDM с локальной базой САПР ТП в части средств технологического оснащения;

• соответствующая корректировка базы знаний в случае необходимости.

Рисунок 5 - интерпретация структур данных, хранимых в PDM в параметры ВСПТД

Предложенный метод к включению ЭС САПР ТП в единое информационное пространство, путем интеграции с PDM определил алгоритм построения модуля ИМИ. На рис.5 показаны интерпретируемые структуры данных PDM в параметрическое представление ВСПТД. На рисунке показан состав одного из программных интерфейсов PDM (слева), структуры данных, соответствующая этому интерфейсу (справа) и интерпретированную адаптером ИМИ в триплеты ВСПТД (снизу).

Интерфейсы

Приложение клиент объекты Приложение сервер OLE-Automation Автоматизации

OLE-Automation

Рисунок 6 - Взаимодействие адаптеров ЭС с приложениями АСТПП.

Общая схема взаимодействия специализированной гибридной экспертной системы с приложениями АСТПП показана на рис.6.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

В процессе выполнения диссертационной работы были получены следующие основные результаты:

• Исследованы модели представления знаний и разработаны методы построения баз знаний в экспертной системе САПР ТП.

• Исследован и улучшен подход к организации баз знаний ЭС с применением виртуального строкового пространства технологических данных (ВСПТД). Реализованы методы накопления знаний:

- извлечение знаний от эксперта-технолога с применением диалогового интервью;

- с применением внешних коммуникаций в глобальной сети по протоколу Z39.50, TCPVIP, HTTP;

- разработаны методы поиска, индексирования полнотекстовых источников информации в предметной области технологии приборостроения с применением рубрикатора специализированных предметных терминов;

- разработаны принципы и программный модуль дедуктивной машины вывода в контексте проектирования технологических процессов;

- спроектированы редактор и БЗ с применением продукционного подхода к базам знаний;

- создан прототип БЗ с применением продукций для назначения инструмента;

- спроектированы редактор и БЗ с применением фреймового подхода к базам знаний переходов и операций ТП;

- накоплена БЗ в виде фреймов-переходов и фреймов-операций;

- исследованы методы сопряжения ЭС с различными системами управления базами данных.

• Исследованы и предложены методы извлечения параметрических данных непосредственно из CAD-модели детали группы механической обработки. Спроектирован алгоритм построения геометрико-параметрического преобразователя (ГПП) данных.

• Исследованы и предложены методы преобразования параметрических данных с выхода ЭС в геометрическое представление детали в виде CAD-модели. Реализован модуль ГЭС - параметрико-геометрический преобразователь (ППТ) данных.

• Реализованы ПГП и ГПП в системе CADNCAM CimatronE.

• Исследованы методы интеграции ЭС для САПР ТП в единое информационное пространство.

• Предложены методы интеграции ЭС и PDM с применением различных подходов, таких как Smartgateway, SOAP (XML, iXF, Java), COM API.

• Реализован модуль интеграции в PDM Smarteam.

Разработанные адаптеры сопряжения ЭС с приложениями АСТПП, средства взаимодействия с серверами Internet по протоколу Z39.50, тестирование специализированных предметных рубрик при проектирование полнотекстовых баз данных в составе ГЭС показали, что цель диссертационной работы достигнута.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Сисюков А.Н., Филиппов А.Н. АБИС "КОЛИБРИ" - АРМ "иностранная литература". Библиотека и доступность информации в современном мире: электронные ресурсы для науки, культуры и образования: 10-я международная конференция «Крым 2003»: Тр. конф. - М.: ГПНТБ России, 2003. Т.1. - С. 138-140.

2. Сисюков А.Н., Филиппов А.Н. Виртуальное строковое пространство технологических данных // Материалы межвузовской научно-технической конференции «XXXII неделя науки СПбГТУ» / Под ред. В.В. Глухова, СПб, СПбГТУ, 2004. - С. 117-118

-203. Сисюков А.Н., Филиппов А.Н. Web Колибри - применение на терминальных станциях и в Интернет. Библиотеки и информационные ресурсы в современном мире науки, культуры, образования и бизнеса: 11-я международная конференция «Крым 2004». 5-13 июня: Тр. конф. - М.: ГПНТБ России, 2004.

4. Филиппов А.Н., Сисюков А.Н. Перечитывая заново или опыт применения формата RUSMARC в АБИС Колибри+. Библиотеки и информационные ресурсы в современном мире науки, культуры, образования и бизнеса: 11-я международная конференция «Крым 2004». 5-13 июня: Тр. конф. - М.: ГПНТБ России, 2004.

5. Сисюков А.Н. Филиппов А.Н. Организация поиска в полнотекстовых базах данных технологического назначения. // Труды седьмой сессии международной научной школы: «Фундаментальные и прикладные проблемы надежности и диагностики машин и механизмов» /Под ред. Л. Ефремова, В.М. Мусалимова. - СПб, 2005. СПбГУ ИТМО. 24-28 октября 2005 г.

6. Сисюков А.Н. Филиппов А.Н. Методы построения дедуктивной машины вывода, работающей с виртуальным строковым пространством технологических данных. // Сборник научных трудов III Межвузовской конференции молодых ученых СПбГУ ИТМО - СПб: СПбГУ ИТМО, 2006.

7. Филиппов А.Н. Сисюков А.Н. Концепция построения экспертной системы технологического назначения с применением методов виртуального строкового пространства. // Материалы XXXV научной и учебно-методической конференции СПбГУ ИТМО "достижения ученых, аспирантов университета в науке и образовании". Февраль 2006 г.

8. Филиппов А.Н. Сисюков А.Н. Организация взаимодействия виртуального строкового пространства технологических данных и коммуникационного формата MARC.// Материалы XXXVI научной и учебно-методической конференции СПбГУ ИТМО. Февраль 2007 г.

9. Сисюков А.Н. Вопросы интеграции САПР ТП и CAD на примере CAD\CAM CIMATRON Е // Сборник научных трудов IV Межвузовской конференции молодых ученых СПбГУ ИТМО - СПб: СПбГУ ИТМО, 2007.

Тиражирование и брошюровка выполнены в Центре «Университетские телекоммуникации». 197101, Санкт-Петербург, Саблинская ул., 14. Тел. (812) 233-46-69 Тираж 100 экз

СОДЕРЖАНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТП И МЕТОДОВ ЭС.

1.1 методы автоматизированного проектирования технологических процессов механической обработки.

1.2 Анализ методов систем основанных па знаниях-экспертпых систем.

1.2.1 Модели представления знаний.

1.2.2 Выводы, основанные на знаниях.

1.2.3 Работа с нечеткостью.

1.2.4 Архитектура и особенности экспертных систем.

1.2.5 Классификация экспертных систем.

1.2.6 Разработка экспертных систем.

1.2.7 Человеческий фактор при разработке ЭС.

1.3 Анализ принципов построения интегрированных САПР TII.

ГЛАВА 2. ПОСТРОЕНИЕ БАЗ ЗНАНИЙ И МОДУЛЕЙ ЭС САПР ТП.

2.1 модули (информационноеобеспечение)эс наэтапепроектирования.

2.1.1 Организация баз знаний ЭС.

2.1.1.1 Базовые понятия ВСПТД: Факты, цели, триплеты.

2.1.1.2 Переходы как фреймы.

2.1.1.3 Представление знаний в виде формул.

2.1.1.4 Базы знаний: таблицы.

2.1.1.5 Фреймы-запросы.

2.1.1.6 Предметные рубрики, как методы представления знаний.

2.1.2 Организация баз данных ЭС.

2.1.2.1 Извлечение знаний из сетевой среды.

2.1.2.2 Полнотекстовые БД.

2.2 модули (информационное обеспечение) эс па этапе эксплуатации.

2.2.1 Организация отчетов в ЭС.

2.2.2 Организация ДМВ в ЭС.

ГЛАВА 3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭС САПР ТП С СИСТЕМОЙ CAD.

3.1. Аспекты интеграции ЭС САПР ТГТ в среду CAD и PDM.

3.2. Выбор среды 3D моделирования.

3.3. Создание модуля ЭС по взаимодействию с CAD (Cimatron Е) посредством'API.

3.4. передача геометрической информации о детали в ЭС.

3.5. Передача параметрической информации о детали в CAD.

3.6. Программный интерфейс приложения Cimatron Е (API).

3.6.1. Запуск модуля на Visual Basic.

3.6.2. Запуск модуля на Visual С++.

3.6.3. Запуск модуля на Borland Builder С++.

3.6.4. Скрипты.

ГЛАВА 4 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ САПР ТП НА ОСНОВЕ ЭС С СИСТЕМОЙ РИМ.

4.1 Выбор PLM системы для интеграции.

4.2 Целесообразность интеграции.

4.3 интеграция приложений предприятия.

Интеграция посредством SmartGateway.Ill

Сетевая архитектура взаимодействия 1-Platform.

Прямой подход - применение API SMARTEAM (COM\DCO\MctiveX).

Для обеспечения эффективности производства предприятия и удовлетворения спроса «заказчика» необходимо в короткие сроки осуществить технологическую подготовку производства, освоить новую и модернизируемую технику и встроить осваиваемые изделия в постоянно меняющийся технологический процесс. Почти все виды производственных разработок связаны с компьютерной обработкой информации с тем, чтобы автоматизировать ряд работ, освобождая человека и ускоряя производственный процесс. Использование вычислительных машин обусловливает разработку и широкое внедрение новых методов автоматизированной подготовки технологических процессов, что является важным резервом снижения себестоимости изготовления деталей, повышения качества технологии, сокращения сроков технологической подготовки производства.

Современный подход к созданию САПР технологических процессов (САПР ТП) предполагает использование новых информационных технологий, которые основываются па методах теории искусственного интеллекта (ИИ). Одним из важнейших направлений при разработке ИИ являются экспертные системы (ЭС). Современные информационные технологии должны быть частью таких систем.

Технологические данные в ЭС, как программной системе, можно классифицировать по двум типам: статические и динамические. Статические данные, как правило, описывают конкретные объекты. Динамические данные представляются в процедурном виде. В ходе работы системы прослеживается связь между статическими и динамическими данными, или, в терминологии ЭС, между данными и знаниями. Каждый программный модуль системы должен иметь равные возможности получения, как данных из базы данных (БД), так и знаний из базы знаний (БЗ). Равные возможности при работе с БД и с БЗ из прикладных программ обеспечивают принцип эволюционного развития САПР ТП с применением ЭС. В современных условиях особенно актуальны методы построения специализированной экспертной системы и ее применения в рамках интеграции с приложениями АСТПП, как необходимого источника данных и знаний в масштабах предприятия.

Проектирование технологических процессов с использованием экспертной системы САПР ТП без интеграции с АСТПП происходит в большей степени в диалоговом режиме. Исходные данные о заготовке, необходимые ЭС в проектировании ТП вводятся технологом вручную, вынуждая его задействовать не малую часть времени не на проектирование технологического процесса экспертными средствами САПР Т11, а па под! отовку к этому проектированию. В современных условиях возможно сокращение времени нодго тонки исходных данных путем их получения из графических моделей и технологических баз программных комплексов АСТПП.

В первой главе предлагается обзор существующих сегодня методов проектирования технологических процессов в САПР ТП. Обозначаются проблемы, требующие решения. Рассматриваются методы систем, основанных на знаниях и экспертных систем. Принципы построения интегрированных САПР ТГ1.

Работа затрагивает исследования в области разработки и применения модулей экспертной системы для САПР TII, как части этой САПР, помогающий пользователю в процессе проектирования принимать решения. Акцепт делается на методы, основанные на знаниях, т.е. «сильные методы»[53] в терминологии ИИ. Сильной стороной экспертной системы считается не столько методы вывода знаний и механизм объяснений принятия решений, сколько методы накопления и отбора этих зпаний[53].

Знания можно добывать от эксперта или экспертной среды (знания 1-го рода или прямые), брать с носителей информации в электронной и бумажной формах (знания 2-го рода или опосредованные). Так определяются виды знаний, обозначенные учеными в области экспертных систем достаточно давно, один из них Поспелов Д.А. [79].

На сегодняшний день обозначается еще один источник получения знаний экспертной системой. Это знания, извлекаемые из внешней среды, и связанные, прежде всего, с понятиями информационного поиска (ИП). Поиска в сетевых средах — глобальных сетях, не только Internet, но и Intranet\Extranet, масштабы которых с каждым днем растут. Такие знания по содержанию эквивалентны знаниям второго рода, но требуют особого подхода к их извлечению с применением аппаратных и программных средств. Исследуются методы приобретения таких знаний.

Во второй главе предложены методики построения и пополнения баз знаний в специализированной гибридной экспертной системе. Показаны подходы к построению и применению адаптера ДШП с использованием протокола Z39.50 и коммуникативного формата MARC с последующим индексированием и редуцированием области поиска в ГГГБД. Представлен механизм ДМВ в составе графического интерфейса пользователя (ГИП).

Предложены модели представления знаний в БЗ. Модель представления, основанная на фреймах и модель представления знаний в виде правил вывода или продукций. Определен метод организации фреймового и продукционного представления знаний - виртуальное строковое пространство технологических данных (ВСПТД), дана характеристика ВСПТД и применение в рамках ЭС. [87, 112].

В третьей главе предложена методика интеграции системы САПР ТП, построенной на ЭС с CAD-системой. Проблема представления геометрических элементов CAD-модели в их технологический эквивалент на сегодня достаточно актуальна [146]. Также предлагаются методы отображения технологического описания детали в CAD-модель. Все методы имеют программную реализацию, т.е. числовые методы, и используют программный аппарат самой CAD-системы. Интеграция с CAD позволяет получать на вход ЭС, помогающей САПР ТП решать задачу проектирования технологического процесса, параметры этого ТП, не вводя их вручную.

В четвертой главе проведен анализ методов интеграции с PDM-системой и предложен метод взаимодействия со специализированной гибридной ЭС

Развертывание ЭС в локальной сети предприятия открывает новые возможности интеграции. Крупным источником информации, технологическим банком данных масштаба предприятия, служит PDM-система. Интеграция ЭС САПР TII позволит извлекать новые данные, обновлять их в общем хранилище PDM. В главе рассмотрены практически все варианты взаимодействия с системой и предложен подход к интеграции ЭС в PDM. Опять же рассматриваются достаточно подробно программный аппарат интеграции.

Экспертам система без интеграции в PLM-сисгему (PDM) и СЛО-сисюму иред-скиияег собой мехашпм с закрьпым аппаратом накопления знаний и помогающим проектирован. ТП, но не вписывающимся в современные условия iinreiрациим. Как следствие, потеря актуальности локальных банков данных и баз знаний самой ЭС в рамках предприятия и снижение или потеря эффективности принимаемых решений. Каждая система выполняет свою роль, ERP - управление ресурсами предприятия, SCM - управление цепочками поставок, СРС - корпоративное управление торговлей, PDM - общий банк данных, управление жизненным циклом (ЖЦ) изделия, CAD - графическое сопровождение, ЭС САПР ТП — помощь в проектировании ТП на базе актуальной информации из систем, способных ее предоставить.

Целью диссертационной работы является разработка методов информационного оснащения специализированной гибридной ЭС для систем автоматизированного проектирования технологических процессов, которые должны обеспечить технологическую базу знаний и интеграцию ЭС с программными комплексами АСТГ1П.

Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:

• Анализ и разработка модели и метода представления знаний в специализированной ЭС;

• Разработка методов пополнения знаний в специализированной ЭС;

• Разработка методов извлечения знаний из специализированной ЭС;

• Исследование и разработка методов обеспечения единого информационного пространства в СГЭС;

• Разработка методов получения параметрической информации о заготовке для механической обработки из ее геометрическог о представления;

• Разрабопа методов получения геометрического преставления загоювкн для механической oopaooiKu из ее параметрического описания.

Предметом исследования являются меюды применения ЭС в САПР TII, инструментальные средства, включающие в себя средства ишеграции с ЛСТПП, лингвистическое и информационное обеспечение экспертной системы в области проектирования технологических процессов.

Методы исследовании. При решении поставленных задач использовались основы теории информационных систем, теории ИИ, методы виртуального строкового пространства технологических данных, методы фреймового и продукционного подходов к представлению баз знаний. При реализации использовались методы объектно-ориентированного анализа и проектирования. Использован объектно-ориентированный подход в реализации программных модулей экспертной системы, применены технологии по взаимодействию приложений (COM, DCOM), технологии проектирования программ на шаблонных классах (STL, ATL).

Научная новизна работы заключается в следующем:

• усовершенствован подход к представлению знаний в виртуальном строковом пространстве технологических данных;

• спроектирован и наполнен рубрикатор специализированных предметных терминов для отбора документов в полнотекстовые базы данных, применяемых при проектировании и функционировании специализированной ЭС САПР TII механической обработки заготовок;

• разработана методика интеграции специализированной гибридной ЭС с системами ACTIIII;

• показана возможность получения параметрической информации о заготовке в специализированной ЭС из геометрического представления заготовки;

• предложен метод получения геометрической информации о заготовке из параметрического представления заготовки в специализированной гибридной ЭС;

• разработан алгоритм и программный модуль взаимодействия специализированной гибридной ЭС с CAD системой;

• предложен метод интеграции специализированной гибридной ЭС с PDM системой;

• разработан алгоритм и программный модуль взаимодействия с PDM системой.

Практическая значимость и реализация результатов. Результаты работы использованы для создания программных модулей специализированной гибридной экспертной системы для САПР технологических процессов. Данные программы используются в учебном процессе на кафедре ТПС при СПбГУ ИТМО. Материалы диссертационной работы были использованы при подготовке дипломированных специалистов по специальности 2203 (системы автоматизированного проектирования) на кафедре технологии приборостроения СПбГУ ИТМО. Ряд предложенных методов применен в автоматизированной библиографической информационной системе «Колибри+».

Апробация работы. Основные результаты работы представлены в докладах на 10 и 11 международных конференциях в Крыму «Библиотеки и информационные ресурсы в современном мире науки, культуры, образования и бизнеса» (5-13 июня 2003, 7-15 июня 2004 г.), седьмой сессии международной научной школы «Фундаментальные и прикладные проблемы надежности и диагностики машин и механизмов» (24-28 октября 2005 г.), на III конференции молодых ученых СПбГУ ИТМО (2005 г.), XXXV и XXXVI научно-методических конференциях СПбГУ ИТМО (2006, 2007 г.).

Выводы

Исследованы методы интеграции с PDM-системой. Развертывание ЭС в локальной сети предприятия открывает новые возможности интеграции. Крупным источником информации, технологическим банком данных масштаба предприятия, служит PDM-система. Интеграция ЭС САПР ТП позволит извлекать новые данные, обновлять их в общем хранилище PDM.

Предложен подход к интеграции ЭС в PDM. Рассмотрен достаточно подробно программный аппарат интеграции.

Выбор пути взаимодействия модуля сопряжения ЭС с PDM системой оказался не таким однозначным как в случае интеграции с CAD Cimatron. Прежде всего это связано значительной вариацией предлагаемых технологий и протоколов коммуникаций со стороны PDM в рамках интеграции.

Каждый из рассмотренных подходов имеет сильные и слабые стороны. Нельзя сразу выявить метод, подходящий при построение экспериментального модуля сопряжения ЭС.

Подход, основанный па протоколе SOAP оказался очень интересным в плане простоты и кросплатформенности самого клиента. Клиент может быть Web-ориентированным и GUI приложением, может быть реализован на любом языке с поддержкой ТСРМР сокетов. Но в нем заложены некоторые ограничения при использовании функционала, в том числе невозможность написания внедряемых модулей (плагинов).

Подход, ориентированный на СОММЭСОМ позволяет получить полный набор интерфейсов но взаимодействию с PDM, но ограничен в плане кросплатформенности.

С учетом следующей специфики экспериментальной ЭС САПР TII:

• Устанавливается на рабочих станциях, а не серверах;

• Ориентировано па семейство ОС Windows;

• Должна обладать дружественным GUI интерфейсом пользователя.

• Возможность внедрения дополнительного функционала в редактор Smarteam (Plugin).

Предпочтение отдано методу на базе API СОМ, как и в случае интеграции с CAD.

Исследованы и реализованы методы информационного обеспечения ЭС гибридного типа в контексте интеграции с CAD и PDM системами. Экспертная система без интеграции в PLM-систему (PDM) и CAD-систему представляет собой механизм с собственным аппаратом, основанном па знаниях и помогающем проектировать ТП, но не вписывающемся в современные условия интеграции систем. Как следствие потеря актуальности локальных банков данных и баз знаний самой ЭС в рамках предприятия и снижение или потеря эффективности принимаемых решений.

Предложен подход к интеграции ЭС в PDM. Рассмотрен достаточно подробно программный аппарат интеграции.

Рассмотрены методы интеграции ЭС САПР ТП с CAD\CAM и PLM системами, исследованы и использованы следующие технологии

1) Адаптация на уровне XML модулей к PDM-системе в распределенной среде

2) Использование COM\COM+\DCOM технологий как средство взаимодействия с CADYPDM, в том числе интерактивное.

3) Использование технологий Java как средство взаимодействия с PDM.

Заключение

В процессе выполнения диссертационной работы 6елли получены следующие основные результаты:

• Исследованы модели представления знаний и разработаны методы построения баз знаний в экспертной системе САПР ТП.

• Исследован и улучшен подход к организации баз знаний ЭС с применением виртуального строкового пространства технологических данных (ВСПТД). Реализованы методы накопления знаний:

- извлечение знаний от эксперта-технолога с применением диалогового интервью;

- с применением внешних коммуникаций в глобальной сети по протоколу Z39.50, TCPUP, HTTP;

- разработаны методы поиска, индексирования полпотекстовых источников информации в предметной области технологии приборостроения с применением рубрикатора специализированных предметных терминов;

- разработаны принципы и программный модуль дедуктивной машины вывода в контексте проектирования технологических процессов;

- спроектированы редактор и БЗ с применением продукционного подхода к базам знаний;

- создан прототип БЗ с применением продукций для назначения инструмента;

- спроектированы редактор и БЗ с применением фреймового подхода к базам знаний переходов и операций ТП;

- накоплена БЗ в виде фреймов-переходов и фреймов-операций;

- исследованы методы сопряжения ЭС с различными системами управления базами данных.

Исследованы и предложены методы извлечения параметрических данных непосредственно из CAD-модели детали группы механической обработки. Спроектирован алгоритм построения геометрико-нараметрического преобразователя (ГПП) данных.

• Исследованы и предложены методы преобразования параметрических данных с выхода ЭС в геометрическое представление детали в виде CAD-модели. Реализован модуль ГЭС — параметрико-геометрический преобразователь (ПГГ1) данных.

• Реализованы ПГП и ГПП в системе CAD\CAM Cimatron Е.

• Исследованы методы интеграции ЭС для САПР ТП в единое информационное пространство.

• Предложены методы интеграции ЭС и PDM с применением различных подходов, таких как Smartgateway, SOAP (XML, iXF, Java), COM API.

• Реализован модуль интеграции в PDM Smarteam.

Разработанные адаптеры сопряжения ЭС с приложениями АСТПП, средства взаимодействия с серверами Internet по протоколу Z39.50, тестирование специализированных предметных рубрик при проектирование полнотекстовых баз данных в составе ГЭС показали, что цель диссертационной работы достигнута.

Перспектива в развитии метода сопряжения CAD с САПР ТП не только для тел вращения, но и для других геометрических элементов. А также развитие метода в рамках распознавания сборочных единиц в сборочных CAD-моделях.

Возможно пополнение баз знаний фреймов переходов и продукционных баз знаний. В перспективе возможен перевод методов и функций ВСПТД под Web.

Новизна работы в методиках разработки, применения специализированной экспертной системы, где знания и данные для задач проектирования технологических процессов, приобретаются в первую очередь из среды предприятия — вопросы интеграции. И в глобальной сети приобретаются знания, недоступные в пределах предприятия и рамках проектирования технологического процесса с применением ЭС (модуль ДШП). Предложен новый подход создания ГЭС САПР ТП механической обработки деталей путем интеграции в единое информационное пространство ТПП через взаимодействие с PDM-системой.

1. Н., Батыршии И. 3., Блишун А. Ф., Силов В. Б., Тарасов В. Б. Нечеткие множества в моделях управления и искусственного интеллекта. // Под ред. Д. А. Поспелова. — М.: Наука, 1986.

2. Аверченков В.И., Каштальян И.А., Пархутин А.П. САПР технологических процессов, приспособлений и режущих инструментов. Мп.: Высшая школа, 1993.

3. Автоматизированная система проектирования технологических процессов механосборочного производства./ Под ред. Н.М.Капустина М.: Машиностроение.1979. 247с.ил.

4. Адаменко А. П., Кучуков А. М. Логическое программирование и Visual Prolog. -СПб: БХВ-Петербург, 2003.

5. Алахвердов В. М. Когнитивные стили в контурах процесса познания. Когнитивные стили. // Под ред. В. Колги. — Таллинн, 1986. — С. 12—23.

6. Американский коммуникативный формаг представления библиографических записей. СПб: Изд-во РНБ, 1990г., 673с.

7. Андриеико Г. Л., Аидриенко Н. В. Игровые процедуры сопоставления в инженерии знаний.// Сборник трудов 111 конференции по. искусственному интеллекту. — Тверь, 1992, —С. 93—96.

8. Арчер Т., Уайтчепел Э. Visual С++ .NET Библия программиста. — Киев: Диалектика, 2005 г.

9. Архангельский А.Я. Borland Developer Studio. Delphi 2006. Справочное пособие. -М: Бином, 2006 г.

10. Аткипсон Р. Человеческая память и процесс обучения. // Пер. с англ. -М.: Прогресс,1980.

11. Байдуп В. В., Бунин А. И. Средства представления и обработки знаний в системе FRL/PS. // Всесоюзная конференция но искусственному интеллекту: тез. докл., т. 1.1. Минск, 1990. — С. 66—71.

12. Белнап 11., Стил Т. Логика вопросов и ответов. — М: -Прогресс, 1981.

13. Боггс У., Боггс М. UML и Rational Rose. — М.: ЛОРИ, 2001.

14. Борисова Н. В., Соловьева А. А. и др. Деловая игра "Методика конструирования деловой игры". —М.: ИПКИР, 1988.

15. Буч Г. Объектно-ориентированное проектирование. — М.: ИВК, 1993.

16. Буч Г., Рамбо Д., Джекобсон А. Язык UML. Руководство пользователя. М.: ДМК, 1993.

17. Вертгеймер М. Продуктивное мышление. // Пер с нем. — М.: Прогресс, 1982.

18. Випер Н. Кибернетика или управление и связь в животном и машине. — М.: Советское радио, 1958.

19. Воинов А., Гаврилова Т. Инженерия знаний и психосемантика: Об одном подходе к выявлению глубинных знаний. // Известия РАН. Техн. кибернетика. — 1994, № 5.1. С. 5—13.

20. Волков А. М., Ломнев В. С. Классификация способов извлечения опыта экспертов. // Известия АН СССР. Техн. кибернетика. — 1989, № 5. -С. 34-45.

21. Гаврилова Т. А. Представление знаний в экспертной диагностической системе ABTAIГГЕСТ. // Изв. АН СССР. Техп. кибернетика. 1984,№5.-С. 165-173.

22. Гаврилова Т. А. Как стать инженером по знаниям. // Доклад на Всесоюзной конференции по искусственному интеллекту. — М.: ВИНИТИ, 1988. — С. 332—338.23