5.9. Проектирование ТП по методу синтеза

Метод синтеза представляет собой автоматизацию проектирования на базе типовых решений отдельных технологических задач. Этот метод наибо­ лее сложный, и его необходимость диктуется наличием множества ориги­ нальных деталей, для которых нет аналогичных и типовых ТП.

Все, что имеется к началу проектирования ТП, это - унифицированные маршруты обработки отдельных поверхностей, и именно с их определения применительно к текущей детали начинается проектирование. Это первая ча­ стная (отдельная) технологическая задача. Общее проектирование состоит из следующих частных задач (включая и названную):

1)установление маршрутов обработки отдельных поверхностей;

2)формирование принципиальной схемы ТП в виде перечня выпол­ няемых этапов обработки;

3)проектирование ТП в пределах этапа с устаноалением маршрута об­

работки;

4)проектирование операций.

Приведем краткое описание каждой задачи, а подробно они рассматри­ ваются в главе 6.

Маршрут обработай отдельной поверхности (МОП) - это последова­ тельность методов обработки (переходов), необходимых для достижения требуемых чертежом детали характеристик поверхности. Разнообразие суще­ ствующих методов приводит к тому, что одни и те же характеристики могут

138

быть достигнуты разными МОП. После разработки возможных маршрутов производится выбор оптимального МОП по назначенным критериям. В каче­ стве критериев оптимального МОП и при нахождении оптимального реше­ ния других технологических задач используются показатели ресурсоемкости: затраты материалов, энергии, зруда.

Дальнейшая задача заключается в том, чтобы из отдельных МОП по­ строить допустимые варианты ТП обработки детали. Для решения этой зада­ чи используется хранящийся в САПР общий план обработки деталей, разби­ вающий ТП на этапы обработки. План обработки содержит перечень этапов и условия выбора каждого этапа исходя из маршрута обработки поверхно­ стей и характеристик детали в целом. План обработки строится на основе анализа изготовления деталей различных классов с учетом возможных ком­ бинаций термической и механической обработки. По условиям анализирует­ ся необходимость каждого этапа обработки для текущей детали. Перечень полученных этапов называется принципиальной схемой ТП.

Следующая задача - проектирование ТП в пределах каждого этапа. Ис­ ходными данными являются принципиальная схема ТП, указанные обраба­ тываемые поверхности и их характеристики на каждом этапе. Для оконча­ тельного определения состава и последовательности операций устанавлива­ ются схемы базирования и выполняется размерный анализ Далее из сово­ купности переходов формируются операции, а из последовательности опера­ ций - маршрутная карта.

Проектирование операций предполагает выбор средств оснащения, на­ значение режимов обработки, определение нормы времени.

Результатом решения каждой задачи является множество типовых ре­ шений, которые формируют выходную документацию или составляют вход­ ные данные для последующих задач.

Типовые решения можно найти, используя два режима: диалоговый и автоматический. Это деление определяется уровнем участия человека при принятии решения в процессе проектирования. При диалоговом проектиро­ вании технолог все определяющие решения (о структуре и параметрах ТП, операций, переходов, об оборудовании и оснащении) принимает самостоя­ тельно, а ЭВМ оказывает ему методическую, организационную и информа­ ционную помощь. При работе в автоматическом режиме технолог только вводит информацию о детали. Все решения и расчет параметров ТП выпол­ няет ЭВМ по ранее разработанным алгоритмам.

Алгоритмы решения задач разрабатываются опытными технологамиэкспертами, хранятся в базе знаний, и САПР ТП, основанная на знаниях, на­ зывается экспертной системой.

5.10. Экспертные системы

Экспертные системы (ЭС) - сложные программные комплексы, аккумлирующие знания специалистов в конкретной предметной области и тиражи-

139

указанием использованных фрагментов базы знаний, т.е. всех шагов цепи умозаключений.

Интеллектуальный редактор БЗ - программа, представляющая инже­ неру по знаниям возможность создавать базу знаний в диалоговом режиме. Включает в себя систему вложенных меню, шаблонов языка представления знаний, подсказок и других сервисных средств, облегчающих работу с базой.

Интерфейс пользователя - комплекс программ, реализующих диалог пользователя с ЭС как на стадии ввода информации, так и при получении ре­ зультатов.

В создании ЭС участвуют инженер по знаниям, эксперт, программист и пользователь. Процесс разработки ЭС можно разделить на четыре этапа:

1.Разработка прототипа ЭС.

2.Развитие прототипа до промышленной ЭС.

3.Оценка ЭС.

4.Стыковка ЭС.

Прототнпная система. Это усеченная версия ЭС, спроектированной для проверки правильности кодирования фактов, связей и стратегий рассуж­ дения эксперта. Она также дает возможность инженеру по знаниям привлечь эксперта к активному участию в процессе разработки ЭС. Объем прототипа - несколько десятков правил, примеров. В разработке прототипа выделяются шесть стадий:

-идентификация проблемы;

-извлечение знаний;

-структурирование знаний;

-формализация знаний;

-реализация;

-тестирование.

Идентификаиия проблемы - создание неформальной формулировки проблемы, а также знакомство и обучение членов коллектива разработчиков. Уточняется задача, планируется ход разработки прототипа ЭС, определяют­ ся необходимые ресурсы (время, люди, ЭВМ и т. д.), имеющиеся аналогич­ ные ЭС, цели (распространение опыта, автоматизация рутинных действий, накопление знаний и др.), классы решаемых задач.

Извлечение знаний - получение инженером по знаниям наиболее пол­ ного представления о предметной области и способах принятия решения в ней. На этой стадии происходит перенос компетентности от эксперта к ин­ женеру по знаниям с использованием методов: анализа литературы, диало­ гов, экспертных игр, лекций, интервью, наблюдения.

Структурирование, или кониептуализаиия знаний. - разработка не­ формального описания знаний в виде графа, таблицы, диаграммы или текста, которое отражает основные концепции и взаимосвязи между понятиями. Вы­ является структура полученных знаний, т.е. определяются: терминология, список основных понятий, отношения между понятиями, структура входной и выходной информации, стратегия принятия решений.

Формализация знаний - разработка базы знаний на языке представле-

14)

ния знаний, который, с одной стороны, соответствует созданной структуре знаний, а с другой - позволяет реализовать прототип на следующей стадии программной реализации. При формализации строится представление кон­ цепций предметной области на основе выбранного языка. Традиционно ис­ пользуются: логические методы (исчисления предикатов 1-го порядка и др.); продукционные модели (с прямым и обратным выводом); семантические се­ ти; фреймы; объектно-ориентированные языки, основанные на иерархии классов, объектов. Все чаще на этой стадии используется комбинация этих методов.

Реализаиия - разработка программного комплекса, демонстрирующего жизнеспособность подхода в целом. Создается прототип, включающий в себя базу знаний и остальные блоки, при помощи одного из следующих способов: программирования на прадиционных языках типа Packal, и др.; програм­ мирования на специализированных языках, применяемых в задачах искусст­ венного интеллекта; использования инструментальных средств разработки ЭС и «пустых» ЭС или «оболочек» типа ЭКСПЕРТ.

Тестирование - выявление ошибок в подходе и реализации прототипа и выработка рекомендаций по доводке системы до промышленного варианта. Прототип проверяется на: удобство и адекватность интерфейсов ввода/вывода; эффективность стратегии управления (порядок перебора, исполь­ зование нечеткого вывода); качество проверочных примеров; корректность базы знаний (полнота и непротиворечивость правил).

Развитие прототипа до промышленной ЭС. Основная работа на дан­ ном этапе заключается в расширении базы знаний, т.е. в добавлении большо­ го числа дополнительных правил, фреймов или других элементов знаний. В то же время можно включить правила дополнительных подзадач.

Оценка системы. Для такой оценки используются последующие груп­ пы критериев:

-критерии пользователей (понятность и «прозрачность» работы сис­ темы, удобство интерфейсов и др.);

-критерии приглашенных экспертов (оценка советов-решений, срав­ нение решений с собственными, оценка подсистемы объяснений);

-критерии коллектива разработчиков (эффективность реализации производительность, время отклика, дизайн, широта охвата предметной об­ ласти, количество тупиковых ситуаций и т.п.).

Стыковка системы. На этом этапе осуществляется стыковка ЭС с другими программными средствами в среде, в которой она будет работать. Иногда это означает внесение существенных изменений. Стыковка включает обеспечение связи ЭС с существующими базами данных и другими система­ ми на предприятии.

Среди рассмотренных задач разработки ЭС формализация знаний явля­ ется одной из наиболее важных, характерных для систем, основанных на зна­ ниях. Это объясняется тем, что язык (или модель) представления знаний ока­ зывает существенное влияние на характеристики и свойства системы. Остано­ вимся подробнее на моделях представления знаний.

142