автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Создание интеллектуального решателя задач проектирования технологических процессов как ядра ИСАПР ТП механической обработки

"'6 МЙЙДеТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГОРНАЯ АКАДЕМИЯ УКРАИНЫ

- 8 ОКТ 1996

На правах рукописи

Ивченко Алексей Вадимович

•ЗДАНИЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО РЕШАТЕЛЯ ДАЧ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ КАК ЯДРА ИСАПР ТП МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Специальность: 05.02.08 — «Технология машиностроения»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Днепропетровск — 1996

Диссертация является рукописью

Работа выполнена в Государственной Горной Академии Украины

Научный руководитель

кандидат технических наук, доцент

Солодухин Яков Абрамович

Официг: ные оппоненты доктор технических наук,

профессор . Михалёв Александр Ильич

кандидат технических наук, .

с.н.с. отдела САПР )

Института Кибернетики НАН Украины Валькман Юрий Роландович

Ведущее предприятие

Украинский Научно-Исследовательский Институт Тёхнологии Машиностроения

Защита диссертации состоится 9 октября 1996 года в 12 часов'на заседании спе ализированного совета К 03.06.05 в Государственной Горной Академии Украк (320600, Украина, г.Днепропетровск, пр.К.Маркса, 19) '

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГГАУ

Автореферат разослан '23 " а&гус та 1996 п

Учёный секретарь специализированного совета, кандидат технических профессор

В.С.Лобанов

щая ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

3

Актуальность работы

САПР/САПР технологических процессов (ТП), выполненные по тривиальной <нологии не удовлетворяют потребностям производства. Основными их недостатки являются: ориентация на конкретный сортамент изготавливаемой продукции в эдметной области (ПО); недостаточная гибкость при изменении технологии; ис-пьзование узкоспециализированных алгоритмов для каждого метода обработки и здств производства; заранее заданные параметризованные решения; высокая зимость разработки, модификации и сопровождения. С другой стороны, выполне-| исследовательские и опытно-конструкторские работы по созданию Интелпекту-ьного Решателя Задач (ИРЗ), как ядра САПР ТП на основе средств и методов ис-;ствен«ого интеллекта (ИИ) - ИСАПР ТП. Показана принципиальная возможность здания семантического алгоритма функционирования ИРЗ, обеспечивающего лфицированное решение всего комплекса задач проектирования ТП вне зави-мости от номенклатуры выпускаемой продукции.

ИРЗ позволяет моделировать принятие технологических решений экспертом и проектировании ТП. Обобщенное представление стратегии решения технологи-ских задач обеспечивает гибкую адаптацию САПР ТП при изменении условий и рактера производства, заменяет модификацию программного обеспечения доза-лпанием баз данных и фактов сведениями о среде проектирования ТП.

ИРЗ поддерживает объектно-ориентированный инжиниринг знаний (ООИЗ) и разработке ТП, который включает этапы планирования и проектирования про-сса решения задачи. Такой подход обеспечивает большую эффективность на здии разработки и использования интеллектуальных программных средств для шения задач проектирования ТП, чем методы структурного, функционального и ъектно-ориентированного анализа и проектирования (ООАП). Использование ИРЗ звопил создать обобщенный алгоритм проектирования ТП, не зависящий от меда обработки, оборудования, инструмента.

Эти обстоятельства обуславливают актуальность исследований, связанных с зданием и разработкой ядра ИСАПР ТП - интеллектуального решателя зад. ч про-гированчя ТП.

Идея работы

состоит в создании ИРЗ, использующего обобщенный алгоритм решения ос-

новных задач проектирования ТП (выбора планов и расчета режимов механичеся обработки в процессах технологам машиностроения) и использования его в качеси ядра комплекса ИСАПР ТП.

Цель работы: разработать ИРЗ, обеспечивающий универсальное модели| вание и решение оонювмых задач проектирования ТП обработки металлов резани (ОМР). Выполнить технический проект модулей ИРЗ и сопрягаемых подсистем кс < плекса ИСАПР ТП.

Для достижения поставленной цели решеныследующие задачи:

1) уармалиапвама ПО. разработаны семантическая модель и алгоритмы | шения задач выбора альтернативных планов обработки и расчёта режимов резан!

2) спроектирована структура модулей управления информацией баз данж фактов и знаний ((БД, ВФ m БЗ. соответственно) и фреймовых структур их npi стааления в вьвчлапшзеяшой чреде;

3) спроектированы оруюуры и алгоритмы работы ИРЗ, Позволяющие Mai

лупироаать и оЩрябатывать выделенные концептуальные элементы с целью ф<

" i мированад« алгоритма решения; !

4) создам язык запросов ИРЗ к модулю управления информацией компле» ИСАПР ТП;

5) разработан алгоритм (расширенного вывода функционирования ИРЗ;

6) выполнена методика реализации алгоритма ИРЗ для формирования yi версальнопэ гаэдризда к решению задач технологической подготовки прос .¡ci методом СШР;

7) paapaÊEffiяма методика функционирования ИРЗ для задач определения m нов и расчётов режимов обработки, определена структура и значения входных, е ходхых и промежуточных данных, фактов и фрейм-правил (знаний);

8) разработана спецификация технического проекта на создание полном* штабного сомплЕЖса ИСАПР ТП и выполнен расчёт- его экономической эффектив» ст.

Нящм дтаагожвния и их результаты

Оашамымипздзмсщмгами создания ИРЗ.ИСАПР ТП являются: использован цдаапапм «бъектоддоютодовамного инжиниринга, знаний для анализа, вь(де< ния а фпрмашгаациинтнцвптв !ШЗ>, построения семантической модели рассужден спвциашисяа ядо пршкпняшэнии технологии; структуризация информации на дг ные, факты м знания, азвспамю её внутренней природы и роли в проектировании 1

>рмирование типовых этапов решения задачи проектирования. Такой подход поз-пил сформировать методику функционирования ИРЗ.

Научные положение, выносимые на защиту:

1) обобщенный алгоритм решения задач проектирования ТП ОМР с исполь-

эанием этапов планирования и проектирования решения на примере формиро-ния альтернативных вариантов планов обработки и расчета для них режимов рения;

2) расширенный логический вывод работы ИРЗ, который осуществляется в однородной информационной среде (данные, факты, знания) с учётом семантики едставления переменных, их конкретизации и контекста решения задачи;

3) представлены специализированные фрейм-структуры описания понятий I, БФ и БЗ в вычислительной среде и язык запросов к ним.

Результаты:

1) создан ИРЗ, обеспечивающий решение основных задач проектирования ТП юмощью обобщенного алгоритма формирования альтернативных стратегий пре-разования подпонятий;

2) создан язык обращений к семантическим БД, БФ, БЗ и алгоритмы его реакции

3) создан алгоритм расширенного логического вывода для реализации запасов о БД, БФ и БЗ

4) выполнен анализ, формализация и создание семантической модели опре-¡ленного подмножества ПО Машиностроения для решения ¡задач проектирования |ана механической обработки произвольной поверхности изделия из соответству-цей поверхности заготовки и задачи определения режимов обработки при этом

^образовании

5) определена экономическая целесообразность создания комплекса ИСАПР 1 на базе использования ИРЗ

Научная новизна'

Впервые разработаны семантические алгоритмы, положенные в основу функ-юсироианич Ш которые обеспечивают универсальный по.чход к решети- осно-

за,;<зч п,,оомиро!1 !ния ТП обработки металлов резанием. Знания о рт-иении ¡икладной задачи представлены в виде вложенной структуры фрейм-правил, а call решение является результатом расширенного логического вывода, базирующе-ся на теории математической логики. При решении происходит декомпозиция пос-

тавленной задачи на множество подзадач, согласно семантики участвующих в р шении концептов.

Таким образом, ИРЗ не ограничен набором заранее определенных и пар метризованных решений, а создает новое знание на основе содержащейся в БД БФ информации о мире проекта и знаний о методах её решения в БЗ.

Обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтвер дается основными концепциями и положениями теории абстрактной и многосортн< алгебры, -математической и булевой логики, объектно-ориентированных метод анализа ¡.глра проекта и проектирования прикладных задач, логико-математичесю моделей САПР ТП. ■

Достоверность полученных результатов подтверждается практической апр бацией разработанной методики при расчетах планов и режимов обработки ко пусных деталей, валов и зубчатых колёс для сверления, точения, фрезерования, з бонарезания и их сопоставления с данными, полученными на основании традиц

I

оцных локальных технологических расчётов. I

Научное значение работы состоит в разработке универсальных семантиче ких алгоритмов функционирования ИРЗ при решении основных задач лроектиров; ния технологических процессов ОМР.

Практическая ценность работы заключается в разработке универсальнс методики определения планов и режимов механической обработки резанием вн зависимости от используемого метода формоизменения и физико-химических хар; ктеристик материала изделия, используемого оборудования, инструмента и оснаег ки. ;

Апробация работы материалы диссертаций докладывались и обсуждалис на: международной конференции "САПР в машиностроении" (г. Мелитополь -Приморск, 1994 г.);

международной конференции "Знание-Диалог-Решение-95" (г. Ялта, 1995 ); международной конференции "Наука и предпринимательство" (г. Львов, 1996 научно-технических семинарах кафедры технологии горного машиностроени Государственной горной академии Украины (г. Днепропетровск, 1993-1996 г.г.);

объединенном научном семинаре кафедры технологии горного машинострое ния Государственной горной академии Украины, кафедры ЭВТ Государственной ме теллурической академии Украины и специализированного ученого совета I 03.06.05 по специальности "Технология машиностроения" (1996 г.).

>

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 печатных работы.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, :лючения, списка цитируемой литературы и приложений и содержит_страниц.

Основное содержание работы

Системы САПР/САПР ТП, выполненные по тривиальной технологии не удов-гворяют потребностям производства. Основными их недостатками являются: ори--ация на конкретное производство в локальной ПО; недостаточная гибкость при денении условий производства; использование локальных алгоритмов для каж-о метода обработки и средств производства; заранее заданные параметризован-е решения; высокая стоимость разработки и сопровождения. С другой стороны, чествуют предпосылки и выполненные исследовательские работы по созданию ПР ТП на основе средств и методов ИИ. Принципиальная возможность создания «антического алгоритма, обеспечивающего унифицированное решение всего »плекса задач проектирования ТП вне зависимости от номенклатуры выпускаемой >дукции разрабатывалась коллективом учёных под руководством Н.М.Капустина. 5ота по созданию логико-математической модели технологических процессов бы-выполнена Б.Е.Челищевым, И.В.Бобровой, А.Гонсалес-Сабатер.

Эффективность работы систем ИСАПР ТП определяется концепцией, поло ¡ной в основу модели представления знаний и семантическими алгоритмами для обработки. Использование представления знаний в виде фреймовых семанти-:ких сетей, предложенных М.Минским, и их разделение информации на данные, кты. и знания, показанные в работах Я.А.Солодухина, позволяет эффективно вымять процедуры логического вывода.

В работах В.П.Гладуна была показана декомпозиция процесса решения слож-\ задачи на этапы планирования и проектирования. Такой подход позволяет раз-ь задачу проектирования ТП на множество вложенных подзадач и решить их. В ютах Я.А.Солоухина показано, что Весь процесс проектирования ТП сводится к 1;ению десяти ¡дач от структуризации входной информации до задачи р счётов ;имов сбработ;':1. '

В работе использован метод объектно-ориентированного инжиниринга знаний )ИЗ), который предполагает большую эффективность на стадии разработки и ис-

пользования интеллектуальных программных средств для решения задач проект рования ТП, чем методы ООАП. Он позволяет создать обобщенный алгоритм прое тирования ТП, не зависящих от метода обработки, оборудования, инструмента наиболее подходящий для использования при проектировании ТП.

САПР ТП, разработанная по методике ООИЗ обладает значительными прем ществами перед традиционными системами при сопровождении. Она обладает гу костью при переходе к другой ПО или производству. При этом производится до; полнение БД и БФ понятиями, соответствующими новым условиям эксплуатации, отличие от САПР, разработанных на базе ООАП, изменение алгоритмов фyнкциo^ рования не требуется. Корректировка БЗ может потребоваться при использован новых методов проектирования ТП.

При выполнении данной работы были выбраны две основные задачи проек! рования ТП. Первая задача определяет альтернативные планы обработки машиь строительного изделия вне зависимости от методй формообразования его повер ностей. !

Имя: Задача 1. Формирование стратегии преобразования свойств и характер ' стик изделия на ¡-м этапе Механической обработки металлов (резанием)

Дано:

1. Требуемы свойства и характеристики заготовки и целевого изделия

2. Таблица соответствия поверхностей заготовки и получаемых из них повер ностей изделия : ' ■

3. Таблица применимости методов обработки, для получения целевых повер ностей изделия ! ■

4. Табличные и аналитические зависимости между методом обработки и пар метрами получаемых поверхностей

5. Знания о методике выбора плана обработки экспертом-технологом

6. Сведения о средствах труда, доступных для выполнения обработки

Требуется получить:

Набор альтернативных планов обработки, обеспечивающих преобразован исходной поверхности заготовки к целевой поверхности изделия в рамках даннс производства для последующего их отбора по технологическим, экономическим ) рактеристикам и производственным условиям действующего производства.

Вторая задача определяет режимы резания для сформированного в первой : даче плана обработки поверхности изделия.

Имя: Задача 2. Определение режимов преобразования свойств и характерис-:к изделия на 1-м этапе механической обработки металлов (резанием)

Дано:

1. Требуемы свойства и характеристики заготовки и целевого изделия

2. План обработки поверхностей

3. Припуски на обработку поверхностей'

4. Таблица применимости методов обработки для получения целевых поверх-иггей изделия

5. Табличные и аналитические зависимости между значениями элементов рас-та режимов резания

6. Табличные и аналитические зависимости между глубиной резания и пара-¡трами получаемых поверхностей

7. Знания о методике выбора плана обработки экспертом-технологом

8. Сведения о средствах труда, доступных для выполнения обработки

Требуется получить:

Набор параметров режимов обработки, соответствующих плану обработки и ¡еспечивающих преобразование исходной поверхности заготовки к целевой по-

рхности изделия в рамках данного производства для последующего их отбора по хнологическим, экономическим характеристикам и производственным условиям йствующего производства. Сформировать операционное описание процесса.

Для решения поставленных задач была формализована ПО, создана семанти екая модель и алгоритмы решения задач выбора альтернативных планов обра-тки и расчёта режимов резания, выполнен анализ ПО и разработаны формальные исания понятий-участников ТП, зависимых пон "лй, их роли в проектировании ТП. ,¡делены концепты, принимающие участие в процессе моделирования рассудоч-й деятельности технолога.

Сформировано математическое описание семантической роли средств произ-дства при проектировании ТП, семантики взаимодействия элементов ТП в рамках шаемых задач.

Процесс, обеспечивающий выделение и структуризацию концептов ПО вклю ет макро и микро процессы. *

Макропроцесс определяет нисходящий процесс абстрагирования, микропро-сс - типизирует действия разработчика. После выполнения одного из пунктов мак-рроцессов, микропроцесс создает базу для перехода на более детальный уровень

описания среды проектирования.

Выберем дескрипторы средств описания структур элементов ТП. Открытый ► бор дескрипторов, может быть как угодно дополнен

х (хсь, хр. х.ж. л. Ха.....). : О) .

X определяет обобщенное представление некоторой структуры ПО по всем вложе ным дескрипторам её описания; хл - характеристика; выделяет отличительные ос бенности некоторой структуры в буквенно-цифровой или стринговой форме; Х\

I

свойство выделяет сходство некоторой структуры по набору характеристик однс типа; х« - экземпляр; выделяет элемент совокупности, обладающий общностью м йств, но различием набора характеристик с другими элементами; XI - совокупное выделяет набор из генеральной совокупности, обладающий общностью свойств; х слоение; задает совокупность приведенных дескрипторов одного уровня общности Слоения характеризуют дескрипторы одного уровня общности. Каждый дескриптор является именем, или "эшкеткой", а его качественные количественные представления описываются на?-ором вложенных дескриптор ■ следующего, младшего уровня.

Г' х х<* С Хи с X« I

-! • I Ха . (2)

I. V х« с XI ' I - !

Здесь X - описывает как бы "плоский срез" базы, ее иерархию для однс экземпляра; |

I '

V - формирует ее "объем", т.е. число экземпляров. Каждый дескриптор из (1) описывается списком элементов

Х<*=1.....сЬ..... х»=1.....а (3)

Из этого видно, что в системе понятий ПО строго задана таксономия понят и наследование свойств. Поэтому задавая любой вложенный элемент из Х/хо в (; определяется вся иерархия его описания. ■ •

Понятия ПО представим в предикативной форме.. На верхнем уровне опр делим:

Средства_производства (Средства_труда, Предметы_труда) Средства_труда (Технологическое_Оборудование, Инструмент, Оснастка) . Предметы _труда (Изделие, Заготовка)

//

Заготовку можно определить, как Изделие на 1-м этапе обработки: Заготовка Оделив"1) ,

Экземпляр (хе*) определяется как один определенный объект с типом данного ¡нятия. Каждому экземпляру присваивается собственный уникальный идентифи-тор: Экземпляр (Средство_производства, Идентификатор).

Аналогично определены понятия, их свойства и характеристики на всех уров-ix иерархии в рамках решаемых задач.

Для определения плана обработки поверхностей детали необходимо сформи-1вать стратегию преобразования свойств нового подпонятия (изделия) при переде к исходному подпонятию (заготовка).

В качестве условий решения должны быть заданы наборы элементов соответ-вующих подпонятий, условие применимости. В результате необходимо сформовать некоторую последовательность этапов преобразования свойств нового дпонятия в исходное.

При решений выбираются отношения свойств соответственной пары элемен-в и определяется стратегия преобразования второго описания в первое. Решение итается оконченным при получении описания необходимых свойств для всех соо-етстаенных пар элементов исходного и нового подпонятий.

Сформулированные задачи имеют подобную структуру и заключаются в формовании вектора преобразования между исходным и конечным подпонятием (рис. и определении его характеристик.

Обобщённый вектор преобразования определен на уровне общности, соответ-зующем постановке задачи. Для решения задачи необходимо декомпозировать становку, используя понятия меньшего уровня общности. Представим каждое еобр'азование указанного уровня элементарным вектором г:

х,1 <4>

Элементарный вектор самостоятельна может выступать в^качестве обобщён-

го на соответствующем уровне детализации. Один и тот же обобщенный вектор жет быть сформирован из альтернативных наборов элементарных векторов. Потно, чю г,+г2+г3• г4 з г ,+г5 = г1+г2+гв з К. Показанные цепочки являются альт^рнати-э1ми путями выполнения преобразования Р.

Пусть Д" - множество отношений свойств соответствующей пары элементов <одного и нового подпонятия для у-го преобразования, Д* - (б^.^., 8*У, X - обоб-

щенное представление некоторой структуры СрП по всем вложенным дескриптор её описания, X = { Хсь, Хр. X«. XI. X», ...}; У - альтернативные стратегии преобразо: ния описания нового свойства в исходное на соответствующем уровне детализац! У = {У(,...,Ут}; Я" - соответствующий вектор преобразования, Я* =■{£ г,(1/,..., £ г,<т1)

Альтернативы формирования обобщенного вектора преобразования элементарными векторами

. Б) - исходное подлонятие (состояние)

Б2 - конечное подпонятие (состояние)

в,' - промежуточные состояния

Х,...„ - характеристики преобразования

Я - обобщенный вектор преобразования

Г| - элементарные вектора преобразования

Рис1.

Тогда формирование альтернативных стратегий преобразования можно заг сать следующим образом:

^ ; ■

Нот^Л", Х)->У ' (5)

Подставляя вместо указанных переменных соответствующие элементы опис

ния среды проектирования ТП и используя соответствующее гомоморфное преобр зование Нот находим вектор преобразования Я и его характеристики.

Алгоритм преобразования содержит два этапа: планирования и проектироЕ ния преобразования.

На этапе планирования вектор Я отображается в альтернативные цепоч элементарных векторов меньшего уровня общности. Происходит декомпозиция р

I

шения задачи на ряд детализированных подзадач. При проектировании происход поиск параметров преобразования для каждого из элементарных векторов в рамк полученного при планировании уровня детализации.

Используемые при преобразовании отношения свойств Д"делятся на селекти

ныв и ограничивающие (й.\„). Селективные позволяют сделать выбор альтернативных вариантов преобразования, а ограничивающие отсекают их по Тем или иным условиям. .Отношения свойств формируются на основании используемых экспертом-технологом аналитических зависимостей и эвристик. Поскольку эвристики представляют знание о получении рациональных технологических решений, то решение, полученное на их основе является субоптимальным. Таким образом, критерии оптимизации задаются неявно на стадии формирования отношений свойств.

При планировании вектор Р? разбивается на множество альтернативных цепочек элементарных векторов г, согласно значению Л",,!. Разбиение вектора ведется в направлении от конечного состояния к исходному (рис. 2) Точки декомпозиции представляют ориентировочные промежуточные состояния, которые могли бы предшествовать. предыдущему. В каждой точке переопределяется конечное состояние отношения Д"»!.

Проектировании ведется от исходного состояния к конечному. Каждый п должен удовлетворять А*пт. В противном случае, п в свою очередь разбивается на множество дополнительных векторов одного уровня общности согласно Д",* и снова проверяется на Д"Вт. В каждой точке разбиения переопределяется исходное состояния отношений Д',.! и Д',,т.

Планирование и проектирование преобразования

4--------

планирование

проектирование

П - элементарные вектора преобразования

Гцд - дополнительные элементарные вектора преобразования

Э^/Эг - переопределенное отношение свойств

в) - исходное подпонятие (состояние) вг - конечное подпонятие (состояние)

- промежуточные состояния в!*"1 - дополнительное состояние

Рис 2

Для задачи определения плана обработки основным селективным отношением выступает возможность применения метода обработки для преобразования вида поверхности, а для выбора режима резания - выбора глубины резания.

■ При нахождении альтернатив плана обработки выполним преобразование свойств поверхности заготовки в поверхность изделия. В роли этих свойств выступают конфигурация поверхности, геометрические размеры, точность, качество обработки заготовки и изделия соответственно. Для их нахождения необходимо сформировать обобщенный показатель преобразования:

Формировать (Обобщенный_показатель_преобразования, Альтернатива (План_обработки)) .

План_обработки (Метод_обработки (Этап_метода_обработки)) S) = Заготовка.Поверхность; S2 = Изделие.Поверхность. Запишем отношения между характеристиками исходных понятий:. 6t: отношение видов соответствующих поверхностей средствдруда 8г- отношение размеров соответствующих поверхностей средств труда 53t: отношение качества обработки соответствующих поверхностей средств труда •

632: отношение точности обработки соответствующих поверхностей средств труда

б<: отношение свойств материала изделия и заготовки Запишем отношения между исходными и зависимыми понятиями

5и= {61, 5г, 5з1, 5з2,

б*. (Этап метода обработки, б„)

Выделим селективные и ограничивающие отношения

Asel= { 6j/1 }', Апш = { 63/2, 6э/31. 6v32, 5эЛ }

Формирование обобщенного вектора преобразования обеспечивает интеллектуальный решатель задач - ядро ИСАПР ТП. Комплекс ИСАПР ТП (рис.3) включает: ИРЗ, модуль управления информацией, процессор контекста рещен.ич (KP) и кодогенератор. Модуль управления информацией содержит семантическую базу данных (СБД), фактов (БФ), знаний (БЗ) и модули связи с реляционными БД общего назначения. СБД хранит иерархию классов понятий ПО, их свойства и характеристики, экземпляры понятий. БФ содержит информацию об отношениях между понятиями БД и связанными с ними понятиями и характеризует инфраструктуру среды решения

Блок-схема комплекса ИСАПР ТП "АШАР'

Элементы целевой ОС и машины РБД

БД

Системный интерфейс с РБД

—

Терминал

Графический интерфейс пользователя

Модули ИСАПР ТП

Т

Процессор

контекста

решения

Модуль управления информацией

Интерфейс с реляционной БД

Интерфейс с семантической БД

Интерфейс с семантической БФ

Интерфейс с семантической БЗ

Кодогенератор для целевого языка

Модули ИРЗ

■ Монитор решения: ; Планировщик, проекти-. ровщик, транзактор

Машина-расширенного логического вывода

Процессор состояний и отношений

Процессор условий и требований .

Процессор запросов, 'макросов и внешних" модулей

Примечание: разработанные модули ИСАПР ТП затенены, сплошной линией - блоки, на которые выполнен технический проект, пунктирной линией - техническое задание

^ис.З

проблемы. БЗ содержит знания о том, как решать задачу в форме фрейм-правил. БД, БФ и БЗ-имеют кластерную иерархическую структуру (рис. 4). Структура ИРЗ обеспечивает резолюцию фрейм-прави/1 и формирование запросов к модулю управления информацией. Каждая из баз модуля имеет свой язык запросов, обеспечивающий требуемые описания, манипуляции и логический вывод. Процессор КР обеспечивает взаимодействие пользователя и ИСАПР ТП в процессе создания, подготовки и решения задачи. КР представляет документ, разрабатываемый для решения класса задач, в который включены визуальные элементы ИСАПР ТП и органы управления, выделенные подбазы БД, БФ и БЗ, а также шаблоны выходных документов. Кодогенератор является опциональным элементом ИСАПР ТП и обеспечивает генерацию кода задачи на целевом объектно-ориентированном языке программирования для последующей компиляции и использования отдельной задачи САПР.

Основным алгоритмом работы ИРЗ является алгоритм расширенного вывода. По сравнению с алгоритмом машины логического вывода Робицрона/Ковальски он имеет ряд принципиальных отличий:

1) алгоритм реализован для работы с представлением данных, фактов и знаний в специализированных структурах баз;

2) в качестве значений конкретизации переменных выступают объекты определенного типа;

3) используются специализированные факты для ограничения и расширения области логического вывода, поддержки использования понятий-синонимов;

4) используются знания о иерархии объектов пространства решения для ограничения дерева вывода

Схема обращений ИРЗ к модулям информационной подсистемы представлена на рис. 5. •

Экономический эффект ИСАПР ТП, созданного по данной методике определяется как Е(Т)=Е1(Т)+ Е2(Т)+ Е3(Т), где Т - срок эксплуатации ИСАПР, Е1 - экономический эффект от использования новой и традиционной методики создания ИСАПР ТП; Е2 - экономический эффект от изготовления продукции по традиционной и технологии полученной ИСАПР ТП; Е3 - экономический эффект при модификации, перенастройке и сопровождении традиционного и нового ИСАПР ТП.

Структура БД комплекса ИСАПР ТП

Таксономическая проекция БД ПО ОМР (фрагмент)

Характеристическая проекция БД ПО ОМР (фрагмент дерева свойств понятия Оборудование:»)

Наименование Обозначение Значение Размерность

Мощность Идв. 22.0 кВт

Рис. Чъ

Структура баз комплекса ИСАПР ТГ

Структура фрейма, задающего факт

Имя факта

Аргумент 1 Аргумент 2 Аргумент к

Значение 1-1 Значение 1-2 Значение 1-к

Значение т-1 Значение т-2 Значение т-к

Кластеризация фактов в БФ и БЗ

Корневой кластер Root Кластер 1

Кластер 1-2

Факт 1-2-1 / Праьило

Факт 1-1 /

Праьило

Кластер 2 .,

Факт 2-11 П^ае>ило

Пример заполнения БФ для задачи определения плана обработки поверхности (фрагмент) .

Выбор плана обработки.Материал заготовки

-метод обработки +3araTOBKa...HRC +заготовка...а.

нарезание резьбы машинным метчиком £38 • ¿2200

нарезание резьбы гребенчатой фрезой ¿38 ¿2200

накатывание резьбы бес-стружным метчиком <37 ¿850

Рис.

шуцпипу^иоатпн У1ГО

5. Резольвировать управляющий оператор Р Порядок обращений к БЗ, БФ и БД в ходе резолюции пп. 1-5

Рис.5

Заключение

В диссертационной работе изложены обоснованные научные и технологичес кие разработки, направленные на решение актуальной задачи проектирования ТГ механической обработки в ПО Машиностроение - создание ИРЗ, обеспечивающей универсальное моделирование и решение основных задач проектирования ТП об работки металлов резанием (ОМР). Выполнен технический проект модулей ИРЗ I сопрягаемых подсистем комплекса ИСАПР ТП.

Основные результаты работы заключаются в следующем:

1) выполнен анализ существующих подходов к созданию САПР ТП, определе ны основные принципами создания ИРЗ, как ядра ИСАПР ТП нового поколения. Та кими принципами являются: использование идеологии объектно-ориентированног инжиниринга знаний для анализа, выделения и формализации концептов ПО, моде лирование рассуждений специалиста при проектировании технологии; структуриза ция информации на данные, факты и знания, согласно её внутренней-природы и рс ли в проектировании ТП; формирование типовых этапов решения задачи проекта рования;

2) выполнен анализ, формализация и создание семантической модели по; множества ПО Машиностроения для решения задач проектирования плана мехг нической обработки произвольной поверхности изделия из соответствующей пове{ хности заготовки и задачи определения режимов обработки при этом преобразов; нии;

3) создан ИРЗ, обеспечивающий решение основных задач проектирования Т с помощью обобщенного алгоритма формирования альтернативных стратегий пр< образования подпонятий, язык обращений к семантическим БД, БФ, БЗ;

4) разработан алгоритм расширенного логического вывода для реализацк запросов в БД, БФ и БЗ;

5) определена экономическая целесообразность создания комплекса ИСАГ) ТП на базе использования ИРЗ; использование созданного по приведенной метод ке комплекса позволяет сократить затраты на разработку, эксплуатацию и сопр вождение ИСАПР ТП, обеспечивает его гибкую настройку на изменяющиеся услоВ1 производства.

Основные положения диссертации отражены в следующих публикациях

1) Я.А.Солодухин, А.В.Ивченко: Инструментальный решатель задач - яд| ИСАПР ТП. Тезисы международной конференции "САПР в машиностроении", с.с. 4

(7, Мелитополь, 1994 г. г

2) Я.А.Солодухин, А.В.Ивченко, В.Я.Солодухин, А.А.Бирицкая: Семантические ¡азы данных проектирования технологических процессов. Тезисы докладов между-(ародной конференции "Знание-Диалог-Решение-95", г. Ялта, т.2„ с.с. 392-394,1995

3) Я.А.Солодухин, А.В.Ивченко, А.А.Бирицкая: Логическая модель универ-:ального представления многосортной среды проектирования. Тезисы междуна-юдного симпозиума "Наука и предпринимательство", г.Львов, с. 81, 1995 г.

4) Я.А.Солодухин, А.В.Ивченко, А.А.Бирицкая: Операционная среда раэра ютки САПР. Тезисы международного симпозиума "Наука и предпринимательство", Львов, с. 82, 1995 г.

Личный вклад в работы, написанные в соавторстве

Определение структуры ИРЗ, данных, фактов и знаний и их представление а шерациоКной среде; определение средств инструментальной реализации; алгори-мов работы системы.

ИВЧЕНКО A.B. Создание интеллектуального решателя задач (ИРЗ) проекти-ования технологических процессов, как ядра ИСАПР ТП механической обработки |иссертация на соискание учёной степени к.т.н. по специальности 05.02.08 - техно гагия машиностроения. - ГГАУ,- Днепропетровск.- 1996.

Защищается научная работа, которая содержит результаты теоретических и кспериментапьных исследований по созданию ИРЗ, как ядра ИСАПР ТП. Выполнен нализ и формализация ПО Машиностроение в части решения задач выбора пла-ов и режимов обработки металлов при проектировании ТП. Разработаны структуры редставления данных, фактов и знаний в вычислительной среде. Разработаны ал-зритмы функционирования ИРЗ и методика реализации универсального подхода к ешению указанных задач технологической подготовки производства методом ОМР. ■

Ключевые слова: ИСАПР ТП, технологическая подготовка производства, об-аботка металлов резанием, решатель задач.

1ВЧЕНКО О.В. Утворення ¡нтелектуального розв'язувача задач (IP3) як ядра 1АПР ТП механ|'чноУ обробки металщ. Дисертащя на здобуття вченого стуленю т.н. зп'дно з фахом 05.02.08 - технолопя машинобудування,- ДГАУ.-нтропетровськ.-1996.'

Захищаеться наукова робота, яка мютить результати теоретичних та експери ментальних дослдав по створенню 1РЗ, як ядра 1САПР ТП. Виконано анализ та фор малЬацю предметно)' обласп (ПО) машинобудування у частиж ршення задач вибо ру лланш та режим)в обробки яри лроектуванн) ТП. Розроблено структури представ лення даних, факпв та знань у обчислювальному середовищ!. Розроблено алгорип функцюнування IP3 та методика реал1заци уншерсального походу до ршення вказа них задач технолопчно'( шдготовки виробництва методом обробки металл р|заннж (ОМР)'. .

Ключов» слова: 1САПР ТП, технолопчна.гидготовка виробництва, обробка ме тал(в р(занням, розв'язувач задач.

IVCHENKO A.V. Creation of the intelligent problem solver (IPS) of technologic; processes (TP) as a kernel of CAD TP of mechanical treatment. The thesis for competition of a degree of candidate of technical sciences by the^sp'aciality 05.02.0 Machinery technology.- State Mining University of Ukraine.- Dnepropetrovsk.- 1996.

Science work which consists of the theoretical and experimental researches 1 create IPS is defended .Analysis and formalization of the machinery technology problei domain to choose treatment plan and regimes are worked out. Data, facts and knowledc representation structures are elaborated. Algorithm of IPS functioning and approac generalized'to solve problem concerned to production technological preparation of met cutting treatment are represented.

Keywords: CAD TP, production technological preparation, metal cutting treatmer problem solver.

Подписано до друку 16.08.96. Формат 60x84/16. ITanip друкарський. Офсетний друк. Умовн. друк. арк. 1,16. Умовн. фарб.-вщб. 1,16. Тираж 100. Замовлення N 682. Замовлене. ЗАТ Видавництво «Пол1граф|ст», 320070, м. Днтропстровськ, вул. Серова, 7.

Соискатель

АВТОРЕФЕРАТ В1дпов!дальиий за випуси В. С. Лобанов