Введение к работе
-3-
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.
