Введение к работе
Актуальность. Современный уровень развития промышленного производства характеризуется многономенклатурностыо,высокой степенью сложности как технических .так и информационно-организационных структур,появлением новых требований к процессам принятия решений. В связи с этим ДЛЯ; решения конструк-торско-технологических и управленческих задач все большую актуальность приобретают вопросы активного взаимодействия различных аспектов процесса проектирования и управления производством - инструментарий, технология и организация. При этом наиболее важная роль отводится средствам генерации решений в быстро меняющихся условиях технологической среды.
Под технологической средой(ТСд) здесь понимается пространственно-временная область .ориентированная на создание необходимых и достаточных условий(технических,экономических,организационных и др.)для проектирования и изготовления изделия по определенным критериям. Она включает сам объект управления, так и систему управления этим объектом.
Рее большее усложнение производственных условий, внедрение новых технологий, расширение номенклатуры изделий приводит к тому, что фактор неопределенности и; неполноты информации становится существенным в принятии технологических решений. Поэтому разрабатываемые модели должны учитывать влияние разнообразных случайных фшсгоров и оценивать вероятность того или иного последствия рассматриваемого решения.
В связи с этим все большее распространение получают системы принятия решенийС СПР), имеющие целью решение, задач с нечеткой исходной информацией, где трудно адекватное формально-математическое описание, или к настоящему времени такой аппарат еще не создан.
Нечеткая ТСд - это ТСд, где исходная информация для проектирования изделия и управления ее изготовлением имеет расплывчатый (нечеткий)характер.
Вопросам создания теории принятия решений в технических системах , разработки метапроцедур проектирования автоматизированных систем технологического назначения в современных работах уделено существенное внимание.
Проведенный анализ работ и опыт разработки автбматиэира-ванных систем позволил сделать "следующие, основные выводы:
- использование традиционных методов построения СПР су
щественно увеличивает время их создания,снижается качества
проектных"' решений и уровень адаптации к изменяющимся условиям
технологической среды; ' "
- налицо противоречие между высокой скоростью автоматизированного решения прикладных задач и низкой скоростью проектирования самих СПР,ведения информационной базы и систем введения изменений в программно-математическое обеспечение систем;
отсутствует единая теория систематизации и формализации конструкторско-технологических знаний ,что затрудняет накопление и создание эффективных баз знаний технологической среды;
использование жестких моделей и алгоритмов принятия решений в современных СПР объясняется отсутствием развитых средств формализации эвристических приемов .методов проектирования -,а также метапроцедур генерации качественно новых решений в детерминированной и нечеткой технологической среде;
'- исследования последних лет доказали необходимость привлечения методов искусственного интеллекта для решения задачи формализации эвристических приемов и методов проектирования и соответственно построения СПР по типу экспертной. В настоящее время практические ' успехи интеллектуальных систем технологического назначения налицо, но в большинстве случаев они обладают такими недостатками,/ как узкая проблемная ориентация на конкретный технологический процесс,отсутствие связей меаду различными типами знаний, жесткие"математические модели и методы, отсутствие удобных для пользователя языков представления знаний и - метапроцедур ",позволяющих ускорить генерацию новых решений на основе накопленных технологических знаний.
Таким образом имеется насущная необходимость в создании теории и методов построения метасистем .позволяющих повысить эффективность разработки СПР" конструкторско-технологического назначения: , дающих возможность генерировать рациональные и оптимальные решения для условий как детерминированной - ,так и
нечеткой ТСд. /
Основной тезис,который защищается в диссертационной" рабо
те . заключается в- том.что процессы управления технической
системой и выбор оптимальных технОлргий рассматриваются в единстве и реализуются метасистемой генерации решений для различных технологических сред. Под метасистемой понимается, высокоорганизованная система .содержащая такую логическую структу-
ру и состав, ксторне обеспечивает сбор,систематизацию и накопление знзшій о ТСд и позволяй? генерировать решения(процедуры концептуального,шъформзционного,математического и т.д. уровней принятия решений),удовлетБорящке требованиям ТСД.
Ц&'ййо иесшдавзвда является разработка теоретических основ и прикладных методов построения метасистем генерации решений задач управления сложными техническими системами в условиях детерминированной и нечеткой технологической среды.
Для реализации цел:.; необходимо решение следующего комплекса задач:
проведение анализа сусзгствущего состояния проблемы построения и интерпретации систем конструкгорско-технологических знаний и разработка теоретических основ построения метасистем генерации реяений ,ее структуры .определение функциональных особенностей;
разработка я исследование концептуальных моделей в форме системы понятий объектов и процессов ТСд и выделение мета -процедур организации и ведения лингвистической базы системы;
систематика конструкторско-техкологических и математических знаний и разработка на ее основе форм представления знаний об объектах ТСд;
разработка прикладных математических моделей и алгоритмов технологического проектирования и управления в детерминированной и нечеткой ТСд;
разработка и исследование автоматизированных систем проектироваиия и технологического управления производством с целью апробации основных принципов построения метасистемы генерации решний.
Кэзсда кесзедшйшиа. в диссертации использованы методы системного и концептуального анализа, логики и лингвистики, математического моделирования, исследования операций, построения СПР технологического назначения,теории искусственного интеллекта и теории нечетких множеств.
Павшая наджзяі кссеэяоешшй. В рамках развития теоретических аспектов проблемы принятия решений в управлении сложными технологическими системами получены следующие основные научные результаты:
- разработаны теоретические основы и методы построения
метасистем генерации решений для реализации задач детерминиро
ванной и нечеткой ТСд;
предлозкзны методы систематизации конструкторско-технологических понятий объектов ТСд как основы построения концептуальной модели предметной области;
разработаны шдели .методы и алгоритмы построения базы математических знаний на основе информационно-лингвистической увязки унифицированных алгоритмических модулей(УНАМ)и стандартных процедуре УШБ);
предложены алгоритмы синтеза »дакроалгоритмов решения задач ТСд из базы математических знаний с использованием метапроцедур генераций решений-,
о целью демонстрации основных ' результатов математического уровня генерации решений разработана система математических моделей и алгоритшв проектирования и управления раск-ройио-ваготовйтельным и холодноштамповочным производством для условий детерьйінированной и нечеткой ТСд ;
для решения трудноформализуеьййс технологических задач предложена нечеткая модель соответсгвий второго рода,методы и алгоритмы ее реаіизации;
проведено исследование нечетких моделей соответствии ьида"Сш,уация-Причина-Действие" и "Дефект-Причина-Действие" в условиях их реализации в прикладных экспертных системах конструкторско-технодогического назначения с целью их апробации и выявления инвариантных принципов для решения широкого класса задач нечеткой ТСд.
Цраювмзсяая цвккоеть.Результаты исследований .реализованные в форме автоматизированных систем конструкторско-техно-логического назначения, позволяют решить широкий класс задач детерминированной и нечеткой ТСд. Они имеют гибкую структуру и интеллектуальную основу , дающие возможность решать труднофор-мали8уемые задачи машиностроения, приборостроения и других отраслей народного хозяйства, накапливать опыт и знания в построении систем и о поведении ТСд.
Прикладные результаты используются при разработке автоматизированных систем технологического управления производством, САПР, экспертных СІЗР конструкторско-технологического назначения. Сфоршрованная база технологических знаний без существенных изменений шжэт быть использована при создании и эксплуатации САПР технологий раскройно-заготовительного и хо-лодноштамповочного производств.
Диссертационная работа выполнялась в соответствии с пла-
нами НИР Института Кибернетики С ВЦ на 1986-І990 гг. по теме "Исследование методов построения интеллектуальных средств принятия решений в интегрированных СЛПР"(рег. N 01660050994J, Института системных исследований УзШО "Кибернетика" АН РУэ по темам "Исследование лингвистических, концептуальных и информационных моделей технологического управления производством" , "Разработка принципов построения интеллектуальных систем проектирования и управления в условиях детерминированной и нечеткой технологической среды'Чтеьа 2.1.9.1.НТП ГКНТ РУ, 1993 г.), ориентировалась на выполнение теш "Экспертная система ковс-трукторско-технологического назначения" в соответствии с програмуй СП-1 мейдународного сотрудничества стран-членов СЭВ в области применения средств вычислительной техники (1986-1988). Дпробзция работы Результаты работы докладывались на Республиканских конференциях "Штодологические и прикладные аспекты систем автоматизированного проектирования" (Ташкент, 1987), "Состояние и перспективы применения вычислительной техники в машиностроительной промышленности Узбекистана" (Ташкент, 1982), "Задачи молодых ученых и специалистов в повьааении качества выпускавши продукции и освоении производственных мощностей" (Ташкент, 1983), "Повышение эффективности производства механизацией и автоматизацией механосборочных и вспомогательных процессов в машиностроении" (Ташкент. 1983); на Всесоюзных конференциях "Автоьгатизированные и роботизированные комплексы сборки изделий и оборудований для сельского tcr-зяйства "Сборка-84" (Москва, 1984), " Мэтоды и средства резіе-ния задач в интегрированных АСУ" (Тажкент, 1984), САПР -85(Москва ,1985), "Штодологические и прикладн&э аспекты систем автоматизированного проектирования и управления в отраслях народного хозяйства" (Ташкент,1986), "Современные методы и средства создания и развития интегрированных АСУ городом (Иэсква.1986), "Повышение эффективности внедрения роботизированных и гибких автоматизированных комплексов в мапмностроении Узбекистана'Ч Ташкент,1986),"Автоматизация технологического проектирования и подготовки производства для станков с ЧПУ и ГАП" (Владивосток, 1986), "Систешое проектирование гибких автоматизированных производств^Владимир,1987), на всесоюзном симпозиуме "Математическое обеспечение интегрированных систем САПР-ГАІГЧ Ташкент, 1986), "Вычислительная шхалика и автоматизация проектирования" (Москва-Ташкент,1988), на IY всесоюзном
координационном совещании по автоматизации проектно-конструк-торских работ в машиностроении(Минск,1988), на совещании по проблемам управления (Ташкент,1989), "Системы баз знаний и данных" (Калинин,1989),"Программное обеспечение новых информационных технологий" (Тверь,1991),"Системный анализ'ЧТаш-кент,1992), и на расширенных научных семинарах лабораторий Института кибернетики, Института системных исследований НПО "Кибернетика" и Научно-учебного центра АН РУ(1983-1994 гг.).
Публикации. По теме и материалам диссертации опубликованы одна монография и 45 печатных работ.
Личный вклад автора Научные результаты, представленные в диссертационной работе, получены автором . Системная реализация предложенных методов .моделей и алгоритмов осуществлена совместно с сотрудниками лабораторий "САПР в машиностроении" , "Автоматизация проектирования технологий" НПО"Кибернетика" и аспирантами автора. В совместных публикациях имеет место неделимое соавторство.
Структура и объем работы Диссертация содержит введение, пять глав, заключение и вьшоды, список используемой литературы из 185 наименований и приложение. Работа изложена на 223 стр. машинописного текста, включает 37 рисунков, 12 таблиц. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
