Инструментальные средства для создания, использования и накопления компьютерных баз знаний машиностроительного предприятия

Инструментальные средства для создания, использования и накопления компьютерных баз знаний машиностроительного предприятия

Представленный комплекс инструментальных средств используется при формализации знаний и создании систем автоматизированной поддержки информационных решений (САПИР) в машиностроении. Данный комплекс программ ориентирован на специалистов предметной области. Эти средства позволяют не только выполнять формализацию знаний и создавать проектные процедуры, используемые при автоматизированном проектировании, но и более конкретно ставить задачи для прикладных программистов.

Набор инструментальных средств включает следующие основные компоненты (рис.1):

1. Интеллектуальная компьютерная среда (ИКС);
2. Интегрированная интеллектуальная система (ИнИС);
3. Параметрическая графическая система (T-FLEX CAD фирмы Топ Системы).

Рис.1. Компоненты автоматизированного рабочего места  
конструктора, технолога

Конструктор в своей деятельности учитывает многие источники информации (справочники, стандарты предприятия, типовые решения и т.д.). Важнейшими составляющими процесса проектирования являются система понятий предметной области (понятийная модель), выполнение расчетов и графическое моделирование, которые составляют основу базы знаний объекта проектирования в машиностроении. Функционально база знаний состоит из символьной и графической части.

В состав символьной части базы знаний входят система словарей-справочников (свойства объекта), блоки принятия решений (инженерные расчеты по формулам и таблицам) и таблицы нормативно-справочных данных (базы данных) и т.д. Создание символьной части базы знаний выполняется посредством ИКС.

Система словарей и справочников - это программно-методический комплекс, обеспечивающий ввод, хранение и использование системы терминов, понятий и данных в рамках единого информационного пространства предприятия. Система словарей-справочников представляет собой программную среду для создания и ведения в компьютерной форме свойств объектов предметной области.

Блоки принятия решений (БПР) являются простой и удобной формой представления знаний, заданных в виде формул и таблиц. Блоки принятия решений служат для создания расчетных подсистем. Основой разработки и заполнения блоков принятия решений служит традиционная нормативно-справочная информация (справочники, ГОСТы, СТП и т.д.).

Таблицы данных являются еще одним способом представления знаний. Исторически в машиностроении сложилось так, что многие зависимости можно задать в табличном виде. Очень часто деталь или сборочная единица не могут принимать произвольные размеры, а имеют стандартные, нормализованные размеры. Эти зависимости сведены в ГОСТы и стандарты предприятий. На основе таких зависимостей создаются расчетные подсистемы выбора данных из таблиц.

Графическая часть базы знаний содержит набор параметрических чертежей деталей, сборочных чертежей, фрагментов видов, 3-х мерных моделей, эскизов и т.д., которые используются в качестве прототипов реальных чертежей при проектировании конкретного объекта.

Общая схема переноса знаний из традиционного бумажного представления в компьютерную модель представлена на рис.2.

Рис.2. Схема переноса нормативно-справочной информации предприятия  
в компьютерную модель

Представленная методика не исключает использования традиционных и других инструментальных средств при разработке автоматизированных систем, а именно, написание прикладных программ на языках С, С++, Visual C++, Visual Basic и т.д.

Примерами компьютерных баз знаний, созданных с применением данной методики и инструментальных средств, являются системы проектирования штампов для листовой штамповки, гладких и резьбовых калибров, станочных приспособлений, проектирование электродвигателей и т.д. Опыт показывает, что создание баз знаний возможно только при участии в разработке специалистов предметной области. Примерные объемы и состав некоторых компьютерных баз знаний приведены в таблице 1.

Таблица 1: Примерные объемы и состав некоторых компьютерных баз знаний

Здесь "Расчеты" включают, как работу с таблицами данных (как правило, из ГОСТов), так и расчеты с использованием блоков принятия решений (как правило, формулы и таблицы из справочников). Эти проектные подсистемы разрабатывались с помощью ИКС. "Программы" были написаны с использованием традиционных средств на языке программирования "С". Параметрические "Чертежи" создавались с использованием графической системы T-FLEX CAD. В данном случае достаточно двумерных чертежей. Для 3D моделирования можно использовать другие параметрические системы Pro/ENGINEER, SolidWorks, Inventor, Unigraphics, Mechanical Desktop. Оформление чертежей в иностранных системах 3D моделирования сильно ограничено.

Процессы формализации и накопления знаний на предприятии не могут выполняться одномоментно. Поэтому в основу представленных методик и инструментальных средств были заложены методы и технологии, как для быстрой разработки программного продукта, так и для долговременного сопровождения созданных баз знаний. Как показывает практика создания сложных систем, программу на одну страницу может написать любой человек с техническим образованием. Десять или сто таких отдельных программ не могут составить программный комплекс. Для создания сложной программной системы требуются специальные знания и методы проектирования. Представленные здесь методики разрабатывались для применения их специалистами предметной области с учетом этих специальных знаний, необходимых при создании и сопровождении сложных программных систем.

Одним из способов представления знаний в машиностроении является параметрический чертеж. В параметрический чертеж, в отличие от обычного чертежа, конструктором дополнительно закладываются геометрические и функциональные взаимосвязи, основанные на поименованных свойствах детали или узла. Для сложного изделия в комплект входит несколько чертежей, которые имеют общий набор переменных параметров. При ручном способе изменения одних и тех же параметров в разных файлах чертежей возможны (и обязательно будут) ошибки. При создании объекта в системе ИнИС создается общий словарь параметров и список параметрических чертежей (3D-моделей, выходных документов и т.д.). При проектировании конкретного изделия значения параметров из словаря поступают во все необходимые чертежи по команде пользователя автоматически. Даже не включая в систему никаких расчетов можно получить эффект от автоматизации. Далее возможно включение в объект расчетных подсистем. Этот пример является только иллюстрацией того, что проверить и использовать разрабатываемые решения можно почти на любом этапе создания автоматизированной системы.

Поставляемые инструментальные средства и системы проектирования развиваются в соответствии с задачами, возникающими в реальном производстве, и дорабатываются по заказу пользователей.

<< Назад Вперед >>

Контактная информация:

Email: avr48@rambler.ru, inisw@rambler.ru