Автоматизація виробничих систем

d

D

H

r1

r2

c

5.

8.

1. 5

0.4

0.6

0.6

6.

10.

2.

0.4

0.6

0.6

8.

12.

2.

0.4

0.6

0.6

10.

14.

2. 5

0.6

0.6

1.

12.

16.

2. 5

0.6

0.6

1.

14.

18.

3.

0.6

0.6

1. 6

16.

20.

3.

0.6

0.6

1. 6

18.

22.

3.

1.

0.6

1. 6

20.

25.

4.

1.

1.

1. 6

22.

28.

4.

1.

1.

1. 6

24.

30.

4.

1.

1.

1. 6

25.

32.

5.

1.

1.

1. 6

28.

36.

5.

1.

1.

1. 6

30.

38.

5.

1.

1.

1. 6

32.

40.

6.

1.

1. 6

2. 5

36.

45.

6.

1. 6

1. 6

2. 5

40.

50.

6.

1. 6

1. 6

2. 5

45.

55.

7.

1.6

2.5

2. 5

50.

60.

7.

Діаметр осі розрахунковий є вхідний змінної, яка використовується в умові відбору інформації з бази даних, записаному в правому нижньому прямокутнику таблиці. Крім умови відбору там занесено імена бази даних і таблиці. Вся ця інформація генерується автоматизованим шляхом при створенні Міз. При цьому також вказується кількість відбираються з бази даних записів: одна або всі, відповідні умові. У першому випадку процес проектування йде автоматично, а в другому ¾ відібрана інформація виводиться на екран і інженер виробляє остаточний вибір рішення. При генерації Міз працюють з базами даних автоматизованих шляхом встановлюється відповідність імен полів таблиці з бази даних з іменами змінних модуля. Це дозволяє використовувати наявні бази даних у форматі DBF.

Модуль: MR 1

Розробник: Євген Г. Б.

Назва: Запис результатів проектування мотор - редуктора

Ріс.6.12. Модуль запису результатів методу в базу даних

Зміст таблиці зі стандартними розмірами осей гладких і з буртиком наведено в Таблиця. Якщо, наприклад, діаметр осі розрахунковий d r = 18.576 мм, то при одиничному відборі в результаті виконання Міз будуть отримані значення d = 20, c = 1.6.

Крім вибору з інформації з баз даних є модулі запису результатів проектування в бази даних.

Приклад такого модуля представлений на Рис .. Генерація подібних Міз здійснюється автоматизованим методом, аналогічним описаному вище, за винятком формування умови відбору даних.

Модуль: M 8

Розробник: Євген Г. Б.

Найменування: формування креслення

Джерело інформації: Ануров В.І. Довідник конструктора, т.2, стор.7

Ріс.6.13. Зовнішнє подання модуля - процедури геометричної

(Обмеження - ім'я програми AXLES. Prt; Ім'я - найменування сегмента графічної бази)

Геометричні і складні математичні обчислення не можуть бути представлені у формі Міз. Для використання математичних знань введені модулі з механізмами у вигляді програмних модулів. Приклад такого модуля наведений на ріс.6.13. Цей Міз призначений для генерації креслення спроектованої деталі. Аналогічним чином можуть генеруватися поверхневі і твердотільні моделі виробів, а також звернення до програмних засобів, створеним поза середовищем СПРУТ.

Поняття агента і мультиагентної системи проектування

В даний час в області штучного інтелекту (ШІ) відбуваються революційні перетворення. Джерелами цих перетворень служать: 1) розподілений штучний інтелект (рії) і 2) активний об'єктно-орієнтований підхід (АООП). Центральною ідеєю рії є кооперативне взаємодія розподілених інтелектуальних систем. Ці перетворення аналогічні і часто взаємопов'язані з тими, які відбулися в області баз даних з появою мережевих технологій. Вони базуються на класичних засадах ШI з додаванням нових ідей в частині розподілу даних і знань, децентралізованого управління та розподіленої обробки. Ці нові підходи іноді позначають терміном розподілені проблемно-орієнтовані вирішальні мережі.

Причиною виникнення цих нових напрямів є великі труднощі, з якими пов'язане створення складних проблемно-орієнтованих систем. Новий підхід заснований на розгляді таких систем як сукупності автономних модулів більш-менш вільно взаємодіють один з одним у процесі вирішення проблеми, яка направляється системними обмеженнями. Ці системні обмеження визначають поведінку автономних модулів, що може бути охарактеризоване як кооперативне, спрямоване на вирішення поставленого завдання.

Системи рії володіють не просто сумою властивостей своїх компонентів ¾ агентів, але являють собою ціле, яке більше ніж сума своїх частин.

Підобласть рії є мультиагентні системи (МАС). Агент представляє собою подальший розвиток поняття об'єкт. Об'єкт ¾ це абстракція безлічі сутностей реального світу (примірників) або віртуальних істот, що мають одні і ті ж властивості і правила поведінки. Агент ¾ об'єкт, що виникає в середовищі, де він може виконувати певні дії, який здатний до сприйняття частини свого середовища, може спілкуватися з іншими агентами і володіє автономним поведінкою, що є наслідком його спостережень, знань і взаємодій з іншими агентами [1].

Як випливає з наведених визначень поняття об'єкт не пов'язано з наявністю середовища, яка відіграє суттєву роль у визначенні агента. Об'єкт, в принципі, не вимагає існування собі подібних, а агент не може бути один. Таким чином, агент ¾ це підклас об'єктів, що володіє усіма їхніми властивостями, але має також додаткові якості.

З прагматичної точки зору агент ¾ це система, що забезпечує вирішення певної задачі і діюча у взаємозв'язку з мережею інших агентів для вирішення комплексної проблеми, яка не може бути отримано окремими агентами [2]. Агенти в мультиагентної мережі гетерогенні, тобто належать різним класам.

З точки зору об'єктно-орієнтованого підходу (ООП) об'єкт являє собою комплекс з набору даних і процедур (функцій) у сукупності з інтерфейсом, здатним отримувати і посилати повідомлення. Об'єкти об'єднуються в класи, які можуть розглядатися як шаблони для даних і процедур, властивих всім елементам класу. Є механізм наслідування властивостей класу його елементами. Можна вважати [3], що сила ООП не стільки у введенні ідеї об'єкта, скільки в концепції класу. У зв'язку з цим ООП може розглядатися як нова парадигма проектування і генерації систем. У той же час взаємодія між об'єктами через обмін повідомленнями несуттєво для ООП. Оскільки об'єкти створюються з класів, які взаємопов'язані родовідових ієрархією, то в цій ієрархії є взаємозв'язок об'єктів. Однак поза цією ієрархії взаємодії не визначаються.

У ООП розрізняють пасивні та активні об'єкти. Останні іноді називають суб'єктами. Вони постійно готові до прийому повідомлень і зайняті їх обробкою на основі знань, якими вони володіють. Активні об'єкти часто називають агентами. Однак поняття агент не зводиться до активного об'єкту. Мультиагентні системи є, як правило, істотно розподіленими: просторово - розподіленими і / або функціонально - розподіленими.

Мультиагентні системи володіють у порівнянні з централізованими наступними перевагами [3]:

0. скороченням термінів вирішення проблем за рахунок паралелізму,

1. зменшенням обсягу переданих даних за рахунок передачі іншим агентам високорівневих часткових рішень,

2. гнучкістю за рахунок використання агентів різної потужності, які забезпечують спільне динамічне рішення проблеми,

3. надійністю за рахунок передачі вирішальних функцій від одних агентів, які не в змозі вирішити поставленого завдання, ¾ іншим.

Є такі аспекти аналізу кожного агента:

0. до якого класу агент належить;

1. яка архітектура агента;

2. яким чином структурована і підтримується база знань агента;

3. який механізм логічного висновку використовується в агента;

4. якими властивостями адаптації і навчання агент володіє.

МАС може складатися із суто штучних агентів (програмних модулів) або включати також людини. У першому випадку ми маємо машинну, а в другому людино-машинну систему. Можливо наявність суперагентів, утворених з набору штучних агентів і діють в якості їх представника. Такий суперагент поводиться як звичайний агент з точки зору інших агентів як штучних, так і людини.

З теоретичної точки зору агент повинен володіти різними властивостями, що забезпечують його автономію: здатністю сприйняття та інтерпретації даних, що надходять, здібностями приймати і виконувати рішення.

Архітектура агента випливає з наведених вище визначень. Агент ¾ це об'єкт, а кожен об'єкт має властивості і правилами поведінки.

Об'єкт являє собою основну категорію, використовувану для опису прикладної області (ПО) у формі моделей даних. При концептуальному (понятійному) моделюванні ПЗ використовується еквівалентна об'єкту категорія поняття. [5]. Поняття ¾ це основна одиниця будь-якої інтелектуальної діяльності, базова конструкція представлення знань. Поняття іменуються за допомогою слів або словосполучень природної мови, які відіграють роль знаків або імен. Знак ¾ це замінник деякого предмета, явища або події, що використовується для накопичення, зберігання, переробки і передачі інформації [5].

Основними характеристиками поняття є об'єм і зміст. Обсяг поняття ¾ це множина (клас) всіх об'єктів, що володіють істотними ознаками поняття. Зміст поняття ¾ сукупність усіх суттєвих ознак (властивостей) даного поняття, які дозволяють однозначно ідентифікувати розглядається поняття серед безлічі інших понять.

Кожному поняттю, яке використовується для концептуального моделювання, приписується деякий унікальне ім'я або знак. З іншого боку кожен конкретний об'єкт, що входить до обсягу поняття також повинен мати унікальне ім'я або знак.

Об'єкти, що становлять обсяг поняття, різняться за допомогою значень ознак (властивостей). У концептуальному моделюванні ознаки понять розділяють на три типи: диференціальні, характеристичні та валентні [5]. Диференційні ознаки використовуються як характеристики змісту поняття. Вони відповідають характеристикам об'єкта, які представлені описовими атрибутами. Характеристичні ¾ це ознаки, які дозволяють відрізнити об'єкти, пов'язані з обсягом одного і того самого поняття. Вони відповідають ідентифікатору і вказує атрибутів об'єкта. Валентні ознаки забезпечують зв'язок між різними поняттями і відповідають структурним змінним об'єкта, описуваних допоміжними атрибутами.

Ріс.6.14. Архітектура агента

Сукупність імен диференціальних, характеристичних і валентних ознак складають схему поняття (об'єкта), яка визначається як shm P. Таким чином, схему поняття P можна представити у вигляді трійки [5]

shm P = <B, C, D>, (1)

де B = {B _j}, j = 1 ,..., q - безліч імен характеристичних ознак; C = {Ck}, k = 1 ,..., m - безліч валентних ознак; D = {Dl}, l = 1 ,..., n - безліч диференціальних ознак. При цьому B відповідає множині ключів реляційного відносини, що описує об'єкт, а безліч неключових атрибутів A = C È D.

Тоді кожен об'єкт e, що належить обсягом поняття P, може бути представлений у вигляді безлічі пар ім'я - значення ознаки

e = {(B _j, b _j), (C _k, c _k), (D _l, d _l)}

Кожне поняття має свій концепт. Концепт простого поняття визначається його схемою. Концепт є носієм семантики поняття і становить те знання, яке виражається даним поняттям при концептуальному моделюванні ПЗ.

Кожен агент відповідає деякому поняттю P і володіє схемою shm P. У число характеристичних ознак агента ходять вказує атрибут, який визначає унікальне ім'я агента, і ідентифікатор, що задає унікальне ім'я кожного конкретного агента, що входить до обсягу поняття (ріс.6.14).

З іншого боку агент представляє собою особливу категорію об'єктів, яке здійснює перетворення середовища. Ця категорія носить назву об'єкт функції. Неключові атрибути A об'єкт-функцій діляться на два класи: вхідні A i і вихідні A o (Ріс.6.14).

Перетворення вхідних атрибутів у вихідні здійснюється методом агента M, який визначає його поведінку.

Таким чином, архітектура агента A g визначається парою

A g = <shm P, M > (2)

Метод агента може бути реалізований за допомогою традиційних технологій процедурного типу з використанням алгоритмічних мов. У такому випадку агент не може бути віднесений до числа інтелектуальних.

Найбільш прогресивною технологією реалізації методу є використання баз знань продукційного типу. У цьому випадку метод являє собою систему, що складається з безлічі продукційних правил R, пов'язаних в семантичну мережу N, яка визначає структуру методу.

M = < R, N > (3)

Визначення вихідних атрибутів агента при його функціонуванні здійснюється за допомогою логічного висновку на цій мережі.

Метод агента, функціонуючого у вирішальній мережі, складається з трьох підфункцій [5]: сприйняття, рішення і трансформування (рис.12). Подфункция сприйняття

Per: E ® A i

забезпечує відбір інформації з середовища та присвоєння значень вхідним атрибутам. Подфункция рішення

Dec: Ai ® A o

визначає значення вихідних змінних за значеннями вхідних. Подфункция трансформування

Tran: Ao ® E '

змінює стан середовища (ріс.6.14).

Рис. 13. Принципова схема мультиагентної системи

З розглянутих вище агентів будуються колективні формування ¾ мультиагентні системи. МАС як і будь-яка система може бути представлена ​​наступною шісткою:

МАС = {Ind, Prp, Atr, Inp, Out, Str}

Тут Ind ¾ найменування системи; Prp ¾ мети системи; Atr ¾ загальносистемні характеристики; Inp ¾ вхід системи; Out ¾ вихід системи; Str ¾ структура системи. Str = {E, R}, де E ¾ компонент системи, а R ¾ зв'язку компонентів .

Онтологія інженерних знань

Останнім часом в області робіт з штучного інтелекту (ШІ), включаючи інтелектуалізацію інформаційного пошуку і створення мультиагентних систем, що увагу привертають дослідження онтологій і онтологічних систем. Термін онтологія походить від давньогрецьких слів онтос - суще і логос - вчення.

Спочатку термін онтологія був введений у філософську літературу для позначення вчення про буття, про суще на відміну від гносеології - вчення про пізнання. Предметом онтології було вивчення абстрактних філософських понять, таких як буття, субстанція, причина, дію, явище і т.п. У філософському плані онтологія представляє систему категорій, які є наслідком певного погляду на світ [1].

З точки зору проблем, пов'язаних з ІІ, онтологія - це експліцитно (явна) специфікація концептуалізації знань [1]. Формально онтологія складається з ієрархії понять, їх визначень і атрибутів, а також пов'язаних з ними аксіом і правил висновку.

Під формальною моделлю онтології O розуміють впорядковану трійку виду

O = <C, R, F>,

де C - кінцеве безліч концептів (понять) предметної області, яку представляє онтологія O; R - кінцеве безліч відносин між концептами (поняттями) заданої предметної області (ПрО); F - кінцеве безліч функцій інтерпретації (аксіоматизації), заданих на концептах і / або відносинах онтології O [1].

Природними обмеженнями, що накладаються на безліч C, є кінцівку і непустоту. Що стосується множин R і F, то вони можуть бути порожніми, що відповідає приватним видами онтології, класифікація яких наведена в табл.1.

Онтологія першого класу при R = Æ і F = Æ (табл.1) трансформується в простій словник. Онтології - словники корисні для специфікації, поповнення та підтримки словників ПрО. Такі словники не вводять явно сенсу термінів. У галузі технічних знань, в яких смисли понять добре узгоджені і багато в чому стандартизовані, такі онтології застосовуються на практиці. Іншими прикладами таких онтологій є індекси машин пошуку інформації в мережі Інтернет [1].

Таблиця 1 Класифікація моделей онтології інженерних знань

У більш загальних випадках необхідно явно визначати зміст термінів словника з допомогою відповідної аксіоматизації F, метою застосування якої є виключення небажаних моделей і єдність інтерпретації для всіх користувачів.

Онтологія другого класу відповідає непорожній безлічі функцій інтерпретації, тобто наявності аксіоматизації. У цьому випадку кожному поняттю з C може бути поставлена ​​у відповідність функція інтерпретації f з F. Формально такі функції вводяться наступним чином [1].

Нехай C = C ₁ È C _2, де C ₁ - безліч інтерпретованих понять, а C ₂ - безліч інтерпретує термінів. Тоді

$ (Y Î C _1; x ^1, x ^2, ¼, x ^k Î C ₂₎

такі, що

y = f (x ^1, x ^2, ¼, x ^k),

де f Î F.

Введення в розгляд функції k аргументів покликане забезпечити більш повну інтерпретацію, Вид відображення f Î F визначає виразну потужність і практичну корисність цього виду онтології

Якщо вважати, що функція інтерпретації f задається оператором присвоєння (C _1: = C _2), то онтологія трансформується в пасивний словник V ^p [1].

O = V ^p = <C ₁ È C _2, {}, {: =}>.

Такий словник пасивний, так як формується за допомогою декларативної функції присвоювання, яка не містить будь-яких процедур перетворень. Приклади функцій інтерпретації наведені в табл.2.

Таблиця 2 Приклади функцій інтерпретації

У інженерній справі функції інтерпретації багато в чому стандартизовані або уніфіковані. Їх описи містяться в обширних термінологічних довідниках, що видаються видавництвом стандартів [2].

Онтології класу словників (R = Æ) корисні, але малопродуктивні для автоматизації інженерного проектування. Для створення інтелектуальних САПР необхідні семантичні мережі, в яких поняття зв'язуються один з одним різними відносинами.

До числа основних відносин такого типу відноситься родовідових ставлення Є-Деякі або в англійській нотації "is a ". На базі родовідових відносин будуються узагальнення понять і різного роду класифікатори. Ієрархічна система понять, пов'язаних між собою ставленням is a (бути елементом класу) називається таксономічної структурою. Цією структурою відповідає спеціальний підклас онтологій, - проста таксономія (табл.1):

O = T ^o = <C, {is a },{}>.

Ставлення is a має фіксовану заздалегідь семантику і дозволяє організувати структуру понять онтології у вигляді дерева. Поняття, наведені в табл.2, пов'язані родовідових відносинами. Родовим є поняття «виріб». Різновиди його складають поняття «комплекс», «комплект», «збірна одиниця» і «деталь».

Другим найважливішим класом відносин між поняттями є відношення типу ціле-частина, за допомогою якого здійснюється абстракція агрегації понять. У російській нотації це відношення позначається СКЛАДАЄТЬСЯ-ІЗ, а в англійській "part of ". За допомогою цього відношення складне поняття розкривається за допомогою його декомпозиції на складові компоненти.

Ієрархічна система понять, пов'язаних між собою відношенням "part of "(« бути частиною ») називається мерономіческой структурою [3]. Цією структурою відповідає підклас онтологій - проста мерономія (табл.1)

O = M ^o = <C, {part of}, {}>

Поняття з табл.2 можуть бути пов'язані між собою не тільки родовідових відносинами, але й відносинами включення part of. При цьому відношення ціле-частина утворює наступну ієрархію: комплекс (комплект), складальна одиниця, деталь.

На рис.1 наведена семантична мережа понять, пов'язаних обома типами відносин. При цьому використана графічна нотація, прийнята в стандарті IDEF 1 X. На цьому малюнку позначено наявність родовідових декомпозицій понять. Декомпозиції понять «складальна одиниця» і «деталь» по відношенню is a, не розкриті на малюнку, зафіксовані в класифікаторах ЕСКД.

Рис.1. Семантична мережа виробів

Наприклад, в табл.3 наведені приклади різновидів складальних одиниць відповідно до класифікатора ЄСКД.

Як видно з прикладів функцій інтерпретації в табл.2, перетин множин C ₁ і C ₂ не є порожніми (C ₁ Ç C ₂ ¹ Æ). При визначенні поняття-різновиди завжди використовують родове поняття в сукупності з обмежуючими термінами. При цьому обмеження мають бути побудовані так, щоб виділені підкласи не перетиналися, тобто не мали спільних примірників.

Таблиця 3 Класи складальних одиниць по ЕСКД

У зв'язку з необхідністю експліцитно (явної) специфікації процесів функціонування онтології прийнято розглядати онтологічні системи. Під формальною моделлю онтологічної системи S ^o розуміють [1] триплет види:

S ^o = <O ^meta, {O ^{d & f},} X ^inf>,

де O ^meta - онтологія верхнього рівня (метаонтологій); {O ^{d & f}} = {O ^d} È {O ^f} - безліч предметних онтологій і онтологій завдань предметної області; X ^inf - модель машини виводу, асоційованої з онтологічної системою S ^o .

У моделі S ^o є три онтологічні компоненти:

• метаонтологій;

• предметна онтологія;

• онтологія завдань.

Метаонотологія оперує загальними концептами та відносинами, які не залежать від конкретної предметної області. Метаонтологій повинна містити концепти і відносини, необхідні як для предметної онтології, так і для онтології задач. Останні в сукупності повинні забезпечувати побудову операциональной моделі M предметної області. На основі цієї моделі проводиться перетворення вихідних даних In, необхідних для автоматизованого проектування виробів і технологічних процесів їх виготовлення, у вихідні дані Out, що містять модель результатів інженерного проектування (рис.2).

Рис.2. Операційна модель САПР в нотації IDEF 0

Операційна модель M являє собою сукупність концептуальної структури Sk, що відбиває понятійну структуру предметної області, і функціональної структури Sf, що моделює функції перетворення вхідних даних In у вихідні Out. Sk представляє собою синтаксичний аспект предметної онтології, що містить опис семантики понять, а Sf - синтаксичний аспект онтології завдань, що містить смисловий зміст цих завдань.

M = (Sk, Sf)

Sk виступає як пасивна компонента, що містить дані, а Sf - як активна компонента, перетворююча дані [1].

Метаонтологій як і інші види онтологій доцільно будувати на основі стандартів, причому бажано міжнародних. Компоненту метаонтології, пов'язану з описом концептуальної структури, доцільно будувати на базі стандарту IDEF 1 X, а компоненту метаонтології, пов'язану з функціональною структурою - на основі стандарту IDEF 0.

При такому підході взаємозв'язок між компонентами онтологічної системи виглядає, як це представлено на рис.3.

Предметна онтологія Sk містить поняття, що описують конкретну предметну область і відносини між ними. Кожне поняття має повне ім'я, утворене словом або словосполученням природної мови. В інформаційних технологіях прийнято крім повного привласнювати та коротке ім'я або ідентифікатор, що містить не більше 8 символів. Зміст поняття описується за допомогою його істотних властивостей (атрибутів). Властивості, як і поняття, мають повні і короткі імена, а також певний тип даних. Різні поняття не можуть мати однакового змісту.

Що стосується зв'язків між поняттями, то в онтології інженерних знань досить використовувати відносини is a і part of, за допомогою яких формується понятійна метасистема.

На рис.4 представлений екран інструментального кошти СПРУТ-технології, призначеного для опису предметної онтології. Формування імені та ідентифікатора поняття, а також його змісту виробляється в середній частині екрану за допомогою відповідних панелей редактора. На рис.4 наведено опис родового поняття «Деталь». Зміст цього поняття формують власні атрибути, властиві всім деталям (найменування, позначення, марка матеріалу, маса тощо).

Рис.3 Структура онтологічної системи

Родовидові відносини (is a) формуються за допомогою властивості, іменованого дискримінатором. У даному випадку це вид деталі. Підвиди приєднуються за допомогою правого вікна. У цьому вікні перераховані групові деталі: вал, вал-шестірня, втулка, колесо зубчате і т.п.

Для завдання структури, яка визначається відношенням part of, використовується ліве верхнє вікно. У ньому перераховані комплексні конструкторсько-технологічні елементи, з яких може складатися деталь: отвори, елементи осесиметричні і призматичні. Крім того, за допомогою цього відносини з деталлю з'єднуються дані її заготівлі, покриттів і термообробки. Описується поняття може успадковувати властивості інших понять, розташованих вище за ієрархією part of. Це спадкування задається за допомогою лівого нижнього вікна екрану.

Рис.4 Екран формування предметної онтології

Онтологія завдань O ^f містить функції, за допомогою яких виробляється перетворення вхідних даних In операциональной моделі M у вихідні Out. Кожна функція, також як і поняття має повне і короткі імена. Повне ім'я відповідно до стандарту IDEF 0 формується у вигляді словосполучення, що складається з віддієслівного іменника, що описує дію, що виконується функцією (розрахунок, визначення, формування і т.п.), іменника, що вказує предмет, на який спрямована дія, і додаткових слів, містять опис обмежень. Коротке ім'я являє собою ідентифікатор. Подібно властивостями поняття кожна функція має набір вхідних, вихідних і керуючих (C) змінних (рис.2). В онтології інженерних знань досить використовувати змінні трьох типів: цілі та дійсні числа і, а також символьні змінні. Змінні мають повні і короткі імена.

Рис.5 Екран формування онтології задач

На рис.5 представлений екран інструментального кошти СПРУТ-технології, призначеного для формування онтології задач. Імена вхідних, вихідних і керуючих змінних вибираються із загального словника. Як неподільного елемента онтології задач в СПРУТ-технології прийнятий модуль інженерних знань (Міз), відповідний функціональному блоку стандарту IDEF 0 (рис.2). Як механізми (Mc) реалізації функцій у Міз можуть використовуватися формули (мал. 5), таблиці, вибір з баз даних, програмні модулі і т.п. На основі обраної сукупності Міз проводиться генерація методу.

Кожне поняття пов'язується з певним методом, що представляє собою підсистему онтології задач. Така пара носить назву агент. Машина виведення X ^inf онтологічної системи інженерних знань спирається на мережеве подання агентів, що утворюють метасистему. Функціонування її пов'язане з двома процесами: структурним синтезом і синтезом параметричним. Структурний синтез забезпечує вибір і активізацію одного з різновидів понять у всіх родовідових відносинах. Параметричний синтез формує екземпляри обраних понять шляхом обчислення вихідних змінних за допомогою методу і прирівнюючи їх значення властивостям поняття.

Практичне застосування інструментальних засобів СПРУТ-технологиії, розроблених відповідно до описаних теоретичними положеннями, показало їх істинність і високу ефективність. На основі цієї інформаційної технології були створені інтелектуальні системи автоматизованого конструювання (редуктори, електродвигуни) і проектування технологічних процесів (механообробка). При цьому в десятки разів у порівнянні з традиційними інформаційними технологіями була скорочена як трудомісткість створення спеціалізованих прикладних систем, так і трудомісткість проектування з їх допомогою.

7. Методи і програмні засоби автматізаціі конструювання

Згідно з найбільш узагальненої моделі системи, моделі "чорного ящика", система автоматизованого конструювання виробів представляє собою засіб перетворення вхідної інформації у вихідну (рис.7.1). Процес розробки проекту виробу складається з двох основних етапів: етапу проектування, на якому виріб представляється як формальна система з оформленням відповідних схем і ескізної проектної документації, і власне конструювання з формуванням даних загальних видів і робочої документації. Вхідний інформацією цього процесу є дескриптивное опис проектованого об'єкта, яке зазвичай міститься у технічному завданні. Вихідна інформація відповідно з функціональним призначенням системи визначає конструктивне опис проектованого об'єкта, загальноприйнятою формою подання якого є проектна і конструкторська документація, а комп'ютерної формою ¾. Графічні моделі, текстові документи, реляційна і графічна бази даних. Сама система автоматизованого конструювання реалізує за допомогою технічних і програмних засобів обчислювальної техніки процес перетворення вхідної інформації у вихідну. Управляє процесом перетворення інформації ¾ користувач. Звідси випливає, що першими кроками системного аналізу даної проблемної ситуації є системологічного дослідження двох основних компонент: проектованих об'єктів і процесів проектування. Дослідження перших двох компонент відноситься до проблематики аналізу проектованих об'єктів і форм їх подання, а остання - до проблематики аналізу власне проектних дій.

Методи автматізаціі конструювання

Система автоматизованого конструювання, представлена ​​в самому загальному вигляді на рис.7.1 описується такою формулою

X _u: I _u ® O _u (1)

Таблиця 7.1 Методи автоматизації проектних робіт

Об'єкт проектування, розглянутий також як чорний ящик, може мати таке формалізоване представлення

S _m: I _w ® O _w (2)

Тут S _m технічний об'єкт як система, I _w ¾ вхідний операнд реалізованого цією системою технічного процесу, а O _w ¾ вихідний операнд технічного процесу.

Для складових проектних дій X _u, I _u, O _u введемо загальне позначення Z [4]:

Z ^r ¾ використання одного з багатьох відомих рішень;

Z ^j ¾ використання єдиного відомого рішення;

Z ^p ¾ використання нового рішення.

У табл.7.1 представлено результати системного аналізу методів автоматизації проектних робіт.

Перша група методів відноситься до класу проектування за аналогами з пошуком їх і наступним редагуванням для випуску робочої документації.

I ^j _u O ^j _u X ^j _u ¾ метод, заснований на відборі готової інформації O ^j _u (проектної, конструкторської або технологічної) за заданими вихідними даними I ^j _u, визначальним критерії відбору. Метод грунтується на стереотипних інформаційно-пошукових операторах X ^j _u, допустимих у використовуваній інформаційно-пошуковій системі.

I ^j _u O ^r _u X ^j _u ¾ метод, аналогічний попередньому, але забезпечує інформаційний пошук одночасно декількох варіантів вихідний інформації O ^r _u, задовольняють критеріям відбору I ^j _u.

Наступна група методів автоматизації проектування належить до класу типового варіантного проектування. Вона базується на використанні різних операторів проектування X ^r _u, заснованих на наборі евристичних методів, логічних або математичних

алгоритмів, описаних в літературі або на власній або колективної практиці [4] і закладених в базу знань системи автоматизованого проектування:

I ^j _u O ^j _u X ^r _u ¾ метод, де вхідною інформацією є дані I ^j _u, містять однозначне опис вхідних та вихідних даних проектованого виробу або процесу. З використанням відомих методів проектування X ^r _u в проект O ^j _u закладаються відомі технічні рішення.

I ^j _u O ^r _u X ^r _u ¾ метод типового варіантного проектування з отриманням декількох альтернативних проектних рішень для вибору з них найкращого.

I ^r _u O ^r _u X ^r _u ¾ метод типового проектування, аналогічний попередньому, але з варіюванням вихідних даних.

Наступні дві групи методів представляють творчі дії з задумами [4]. Вони спрямовані на пошук того, що ще не відомо.

I ^j _u O ^p _u X ^r _u ¾ метод пошукового проектування з використанням відомих способів X ^r _u. Метод спрямований на пошук нових входів і виходів O ^p _u для відомого технічного засобу або технологічного процесу, інформація про яку міститься у I ^j _u. Відповідає винаходу на застосування.

I ^r _u O ^p _u X ^r _u ¾ метод пошукового проектування, аналогічний попередньому, але з варіюванням вихідних даних.

I ^p _u O ^p _u X ^r _u ¾ метод пошукового проектування, спрямований на синтез принципово нових проектних рішень (спосіб, пристрій) з використанням існуючого проектно-конструкторського або проектно-технологічного потенціалу. Відноситься до апарату винахідницьких дій.

Останній метод I _u O _u X ^p _u відноситься до галузі дослідження нових методів проектування X ^p _u.

Програмні засоби автоматизації конструювання

Розробка інтелектуальних систем типового варіантного проектування пов'язана зі створенням банку знань. Функціональна схема цього процесу представлена ​​на рис.7.2.

Рис.7.2. Функціональна схема розробки банку знань

Розробка банку знань включає наступні етапи:

1. Формування концептуальної моделі прикладної області та генерація логічної і фізичної структур бази даних

2. Заповнення бази даних стандартних і покупних виробів

3. Формування геометричної і графічної баз знань

4. Формування бази експертних знань і генерація методів агентів

5. Генерація мультиагентної метасістеми

Формування концептуальної моделі прикладної області пов'язане з розробкою системи понять і формуванням на цій основі структурованої системи даних у формі І / АБО графа. Вершинами цього графа є поняття. Поняття зв'язуються один з одним відносинами «ціле-частина», які моделюються дугами типу І, а також відносинами «рід-вид», які моделюються дугами типу АБО.

Поняття ¾ це основна одиниця будь-якої інтелектуальної діяльності, базова конструкція представлення знань. Поняття іменують за допомогою слів або словосполучень природної мови, які відіграють роль знаків, або імен. Знак ¾ це замінник деякого предмета, явища або події, що використовується для накопичення, зберігання, переробки і передачі інформації. Поняття може ставитися до безлічі однотипних об'єктів або до конкретного одиничного об'єкту.

Основними характеристиками поняття є об'єм і зміст. Обсяг поняття ¾ це множина (клас) всіх об'єктів, що володіють істотними ознаками поняття. Зміст поняття ¾ сукупність усіх суттєвих ознак (властивостей) даного поняття, які дозволяють однозначно ідентифікувати його серед багатьох інших понять.

Будь-яке системне опис ПО складається з елементів і зв'язків. При концептуальному моделюванні в якості елементів виступають поняття, а в якості зв'язків ¾ відносини понять.

Кожному поняттю при концептуальному моделюванні, приписують деякий унікальне ім'я, чи знак. З іншого боку, кожний конкретний об'єкт, що входить до обсягу поняття, також повинен мати унікальне ім'я, чи знак.

Об'єкти, що становлять обсяг поняття, розрізняють за допомогою значень ознак (властивостей). У концептуальному моделюванні ознаки понять ділять на три типи: диференціальні, характеристичні та валентні. Диференційні ознаки використовують як характеристики змісту поняття. Вони відповідають власним характеристикам об'єкта, які представлені описовими атрибутами. Характеристичні ¾ це ознаки, які дозволяють відрізнити об'єкти, пов'язані з обсягом одного і того самого поняття. Вони відповідають ідентифікатору і вказує атрибутів об'єкта. Валентні ознаки забезпечують зв'язок між різними поняттями і відповідають структурним змінним об'єкта, описуваних допоміжними атрибутами.

Перша дія технології спрямоване на розробку проекту метасістеми, яка охоплює всі безліч виробів, що підлягають розробці з допомогою багатоагентної САПР. Розробка метасістеми проводиться за допомогою функціонально-структурного аналізу прикладної області. При виконанні цього аналізу використовується комбінований метод, заснований на стандартах IDEF 0 і IDEF 1 X з відповідною нотацією.

На Рис.7.3 показано фрагмент діаграми метасістеми електродвигунів. Функціональне призначення електродвигуна залежить від перетворення енергії електричної в механічну енергію обертання. При цьому виникають супутні втрати у вигляді теплової та акустичної енергії. Електродвигун є механізмом реалізації цієї функції. Є декілька варіантів перетворення енергії: за допомогою електродвигунів синхронних, асинхронних та постійного струму. Кожен з цих варіантів має свій фізичний принцип дії.

На Рис.7.3 показано функціональну декомпозиція асинхронних електродвигунів. Кожна подфункция має свій механізм реалізації. Наприклад, передача механічної енергії виробляється з допомогою вала, встановленого в станині за допомогою підшипникових вузлів. У свою чергу кожен з конструктивних вузлів може мати кілька варіантів виконання і складатися з різних наборів конструктивних частин. Декомпозиція метамоделі вироби доводиться до елементів форми деталей, до яких прив'язані знання з проектування технологічних процесів. У результаті функціонально-структурного аналізу формується ієрархічний І / АБО граф, який об'єднує всі вихідні системи, необхідні для побудови комплексної багатоагентної САПР.

Параметри стандартних виробів таких, як підшипники, болти і т.п., належних зберігатися в базі даних. Там же зберігається і архів спроектованих раніше виробів.

Рис. 7.3. Метасистема електродвигунів

Наступною операцією CASE-технології створення многоагентних САПР є розробка об'єктної метамоделі даних. Методичною основою для виконання цієї операції служить об'єктно-орієнтований підхід (ООП) до проектування програмних засобів. Як інструментальний засіб використовується підсистема Sprut X. Суть цієї операції полягає в генерації на основі розробленого раніше проекту метамоделі вироби концептуальної та фізичної моделей об'єктно-орієнтованої бази даних. Генерація проводиться в інтерактивному режимі з використанням класичної нотації подання ієрархічних систем.

В якості елементів при побудові метамоделі даних використовуються класи об'єктів. Ієрархія об'єктів по відношенню "ціле-частина" визначається конструктивною входимость у виріб представляються ними вузлів і деталей. На ріс.7.4 вузлами першого рівня входимость є ротор, щит підшипниковий і статор. У свою чергу ротор складається з подсборкі ротор без валу і деталей вал і вантаж балансування. На ріс.7.4 наведена також декомпозиція валу на функціональні конструкторські елементи: робочі кінці, підшипникові щаблі й т.п.

Відносини "ціле-частина" визначає зв'язки між класами об'єктів типу І. У таких зв'язках параметр "група" має значення 0. На ріс.7.4 показано, що вал є частиною ротора. Якщо значення параметра "група" відмінно від 0, то це означає родовідових зв'язок між класами об'єктів типу АБО. Наприклад, вал може мати різні виконання своїх робочих кінців.

Після розробки ієрархічної структури об'єктної моделі даних, а часто і паралельно з нею проводиться формування властивостей об'єктів і їх взаємозв'язків (ріс.7.5). Набір властивостей повинен бути необхідним і достатнім для вирішення всіх конструкторських, технологічних і управлінських завдань виробництва виробів даного класу. На ріс.7.5 видно, що до числа цих властивостей входять: позначення, маса, марка матеріалу деталі, шорсткість "інше", види конструктивних виконань елементів деталі, розміри з вказівками точності їх виготовлення і т.п. Властивості можуть успадковуватися по ієрархії об'єктів. Наприклад, на ріс.7.5 в правому вікні показано, що властивість "наявність різьблення в отворі центровому" (Shen _ th), що належить валу (Val), передається в об'єкт, що представляє його робочий кінець лівий (RKValLv), а від туди у дві різновиди виконання цього робочого кінця з гладким центровим отвором (RKLOFGC) і з різьбовим центровим отвором (RKLOFRC). Передбачена також можливість передавати властивості об'єктів, не супідрядних за ієрархією. Це необхідно для узгодження посадочних розмірів деталей, що належать різним вузлам. У підсумку, крім ієрархічного графа об'єктів, генерується граф зв'язку властивостей.

Кожна властивість має тип і статус. Є можливість використовувати властивості трьох типів: дійсне число (real), ціле число (integer) і рядкова змінна (string). За своїм статусом властивість може бути внутрішнім (internal), що імпортуються (import) і експортуються (export).

Побудована метамодель даних визначає інтерфейсну частину всіх вхідних в неї класів об'єктів. Крім інтерфейсної частини, яка в процесі проектування дозволяє фіксувати стан, кожен об'єкт має певну поведінку, обумовлений його методом.

Методи будуються на основі баз знань, які належать до класу породжують систем. Твірні системи діляться на два підрівня ієрархії знань: математичний і експертний. До числа математичних відносяться геометричні знання.

Заповнення баз даних ведеться традиційними методами.

Формування геометричної і графічної баз знань у СПРУТ-технології проводиться за допомогою системи Sprut - SCAD (ріс.7.6). Ця система являє собою графічний редактор, що забезпечує генерацію текстового опису формованого геометричного об'єкта на відповідній мові. Між графічним і текстовим описами існує взаємно однозначна відповідність. Графічна модель може бути параметризовані за допомогою редагування текстового опису з заміною фактичних параметрів на формальні. У результаті автоматично генерується підпрограма, що представляє собою елемент геометричній бази знань, що дозволяє автоматично генерувати креслення деталей і складальних одиниць, сформованих з фрагментів, склад і властивості яких визначаються експертної базою знань у процесі структурного і параметричного синтезу вироби.

Ріс.7.6. Екран системи Sprut - CAD для формування геометричній бази знань

Формування бази експертних знань і генерація методів агентів в СПРУТ-технології виконується за допомогою системи.

Фундаментом для розробки експертної бази знань є загальний словник, з використанням якого розробляються модулі інженерних знань (Міз), формують базу знань. Загалом словнику перераховуються всі властивості, які використовуються в базі знань. Кожна властивість, що входить до словника характеризується наступними параметрами:

• унікальним ім'ям (8 символів). Ім'я властивості повинна бути унікальною в межах словника БЗ.

• повним змістовим найменуванням (65 символів),

• типом значення:

INTEGER - ціле число від -32767 до +32767;

REAL - речовий (дійсне число) від 2.9 * 10 ^-39 до 1.7 * ^жовтня 1938

STRING - строкове значення.

• Якщо властивість має тип значення STRING, до імені властивості додається символ «$», наприклад test $

• асоціативним списком значень, при необхідності,

Наявність асоціативного списку значень у властивості означає, що при введенні, значення цієї властивості змінюється дискретно, по асоціативному списком значень

Робота із загальним Словником БЗ

Доступ до екрану «Загальний Словник Бази Знань» здійснюється після натискання на кнопку «Словник» на «Основний Панелі» системи

Додавання нової властивості

Додавання нової властивості до словника здійснюється після натискання кнопки «Додати». Після цього в кінець списку словника буде додана нова рядок, і активовано поле введення імені властивості. При завершенні введення, ім'я нової властивості перевіряється на унікальність. Якщо властивість з таким ім'ям вже присутня в словнику, то видається попередження і необхідно відредагувати ім'я властивості, так щоб воно стало унікальним.

Якщо ім'я властивості закінчується символом «$», тип значення властивості буде автоматичні присвоєний STRING.

Потім необхідно відредагувати найменування властивості, і, при необхідності, змінити тип значень і призначити асоціативний список значень для цієї властивості.

Редагування параметрів властивості

Щоб відредагувати параметри властивості, необхідно вибрати редагується властивість у списку і натиснути ліву кнопку миші на змінюваному параметрі. На місці параметра з'явиться поле введення або список вибору, в якому необхідно змінити значення параметра.

Призначення властивості асоціативного списку значень

Щоб призначити властивості асоціативний список значень необхідно вибрати властивості в списку, вибрати стовпець «Асс. Список », активувати список вибору натисканням лівої кнопки миші на курсор і вибрати один з доступних асоціативних списків.

Властивості може бути призначений асоціативний список тільки з таким же типом значень, як і в самого властивості.

Щоб прибрати призначення властивості асоціативного списку, необхідно вибрати перший пустий рядок в активному списку вибору.

Видалення властивості

Видалення властивості зі словника здійснюється після натискання на кнопку «Видалити». Якщо кнопка «Видалити» заблокована - отже це властивість використовується в словниках Міз. Щоб видалити таку властивість його спочатку необхідно видалити зі словників Міз, в яких воно використовується. Після цього кнопка «Видалити» буде розблокована і властивість можна буде видалити із загального словника БЗ

Робота з екраном «МІЗи Бази Знань»

Доступ до екрану «МІЗи Бази Знань», здійснюється після натискання на кнопку «Модулі» на «Основний Панелі» системи.

Ріс.7.7. Екран системи Sprut-ExPro для роботи з модулями інженерних знань

Функції створення, редагування параметрів і видалення Міз аналогічні функціям по роботі зі Словником БЗ і описані в розділі «Робота з екраном« Словник БЗ »

Призначення типу механізму Міз

При створенні нового Міз за замовчуванням тип механізму призначається таким же, як попередній створюваний або редагований модуль. При необхідності тип модуля може бути змінений.

На екрані «МІЗи Бази Знань» розташовані:

• Кнопка «Механізм». При натисканні на кнопку «Механізм» здійснюється перехід до екранів створення і редагування механізму обраного Мізза

• Кнопка «Моделювання». При натисканні на кнопку «Моделювання» здійснюється перехід до екрану моделювання роботи відтранслювати Мізан. Якщо модуль не був відтранслювати або містив помилки при трансляції кнопка «Моделювання» буде заблокована.

Передумови запуску Міз задаються у вигляді списку обмежень на значення вхідних і умовних властивостей, при яких справедливо застосування даного Міз.

Обмеження на значення властивості може бути задано

• у вигляді інтервалу допустимих значень: [0,100], (-20,20)

• перерахуванням допустимих значень через кому: 10,12,14,

Якщо властивості призначений асоціативний список, то допустимі значення вказуються в активному списку вибору. Проти допустимих значень виставляється значок «ü».

Після завершення вводу, обмеження перевіряється на коректність і в разі відсутності помилок у стовпець «ф» виставляється значок «ü».

Обмеження на значення декількох властивостей об'єднується між собою по логічної операції «І» Залежно від типу, механізм Міз описується різними способами за допомогою різних екранів.

Міз: Формули

Для опису механізму використовується текстовий редактор, в якому описуються формули перетворення вхідних властивостей у вихідні.

Ріс.7.8. Екран системи Sprut-ExPro для введення формул

При написанні формул використовуються імена властивостей.

У редагований текст можна вставити імена властивостей, функцій і операцій. Щоб вставити в текст ім'я властивості необхідно встановити в текстовому редакторі курсор в позицію, в яку потрібно вставити ім'я властивості і вибрати цю властивість в списку вибору властивостей. У списках вибору доступні операції швидкого пошуку. Порядок сортування властивостей у списках відповідає порядку їх сортування в словнику. Наповнення цього списку визначається режимом «Вибір властивостей» задається в словнику Міз.

Вставка функції та операції в редагований текст виконується аналогічно.

У редакторі доступні операції роботи з кишенею:

Ctrl + Ins - скопіювати виділений фрагмент у кишеню;

Shift + Ins - вставити текст з кишені.

Після завершення редагування тексту формул Міз необхідно відтранслювати, натиснувши на кнопку «Транслювати». При трансляції система автоматично виділяє з тексту формул вхідні і вихідні властивості і формує словник Міз. Якщо властивість із знайденим ідентифікатором не було описано в словнику БЗ, воно буде автоматично додано і в словник Міз і в словник Бази Знань. Відредагувати найменування доданого властивості можна буде в словнику БЗ. Таким чином, словник Бази Знань буде автоматично наповнюватися у міру створення нових Міз. Якщо в процесі трансляції виявляться синтаксичні помилки в тексті формул - їх список буде представлений у вікні «Помилки». Якщо трансляція модуля піде успішно, кнопка «Моделювати» буде розблокована і можна буде промоделювати роботу Мізан.

Міз: Таблиця

Для опису механізму типу таблиця використовується спеціалізований редактор таблиць. Редактор складається з двох вікон:

• Словник багатовхідних таблиці, в якому розташовані три списки:

Шапка таблиці

Боковик таблиці

Результати

Ріс.7.9. Екран системи Sprut-ExPro для формування структури таблиці

• Редактора багатовхідних таблиці

Ріс.7.10. Екран системи Sprut-ExPro для заповнення таблиці

Щоб створити нову таблицю необхідно в словнику багатовхідних таблиці вказати, які властивості входять в шапку таблиці, які властивості - у боковик таблиці і значення яких властивостей будуть вибиратися з таблиці.

Додавання властивості у відповідний список здійснюється натисканням кнопки «Додати» у відповідному списку. При цьому в редакторі таблиць буде автоматично побудована заготівля майбутньої таблиці.

Тепер її необхідно заповнити. Редагування і заповнення таблиці здійснюється у вікні «багатовхідних Таблиця".

Осередки шапки і боковика таблиці намальовані жовтим кольором. Осередки результатів - білим кольором.

У комірки результатів таблиці вводяться повернені значення властивостей списку результатів.

У комірки шапки і боковика таблиці вводяться умови, за якими вибираються повернені значення. Умови вибору формуються аналогічно передумовою запуску Міз.

Щоб заповнити клітинку таблиці, необхідно вибрати курсором миші в графічному вікні редаговану клітинку та натиснути ліву клавішу миші. Вміст комірки буде доступно в рядку «Значення». Після завершення введення таблиця буде перебудована.

Для додавання рядків і стовпців у таблицю необхідно натиснути кнопку «Розділити» і вибрати умови в шапці чи боковику таблиці, яке необхідно розділити. Завершення режиму розподілу умов здійснюється при натисканні на праву кнопку миші або кнопу Esc. Видалення умов проводиться аналогічно після натискання на кнопку «видалити». При цьому віддаляються всі подусловія і значення результатів цього умови.

Кнопки керування графічним вікном розташовані вгорі ліворуч екрану. Збільшити фрагмент таблиці можна також натиснувши ліву кнопку миші на вікні, не відпускаючи ліву кнопку виділити цікавить фрагмент.

Міз: PRT-модуль.

Для підключення до бази знань програм мовою СПРУТ використовується Міз типу «PRT-модуль».

Ріс.7.11. Екран системи Sprut-ExPro для узгодження змінних Міз і механізму-підпрограми

Модуль повинен бути оформлений у вигляді підпрограми зі списком передаваних змінних.

Вибір модуля відбувається по натисненню на кнопку «...». Після цього відкривається вікно «Вибір файлу», в якому необхідно вибрати модуль і натиснути кнопку «вибрати». За замовчуванням у вікні «Вибір файлів» відкривається каталог ресурсів.

Після цього буде заповнений список переданих параметрів. Кожному переданому параметру необхідно поставити у відповідність властивість Бази Знань або константу.

Якщо передається параметр відповідає константі - у стовпець з найменування властивості необхідно ввести значення цієї константи.

Якщо передається параметр відповідає властивості - необхідно вибрати вхідними або вихідним є цей параметр і властивість Бази Знань, з якого буде лічено значення, якщо параметр вхідний, чи в який буде підставлено значення цього переданого параметра, якщо він є вихідним.

Переключення відповідності переданого параметра між константою і властивістю Бази Знань здійснюється перемикачем.

МІЗи роботи з Базою Даних

Для використання в Базі Знань баз даних використовуються механізми роботи з БД.

Міз: Вибір з Бази Даних

За допомогою цього механізму Міз формується запит до таблиці бази даних і забезпечується доступ до даних у цій таблиці.

Ріс.7.12. Екран системи Sprut-ExPro для формування вибору з бази даних

Створення і заповнення даними БД здійснюється за допомогою «Адміністратора БД» СПРУТ (sdbm. Exe), розташованого в каталозі системи СПРУТ.

Вибір використовуваної БД здійснюється після натискання кнопки «...». Після цього відкривається вікно «Вибір файлу», в якому в списку файлів необхідно вибрати ваше БД і натиснути кнопку «вибрати». Потім у списку вибору «Таблиця» необхідно вибрати таблицю, з якої будуть вибиратися дані. Переглянути дані, що знаходяться в таблиці, можна натисканням на кнопку «перегляд».

Ріс.7.13. Екран системи Sprut-ExPro для перегляду бази даних

Далі необхідно встановити відповідність між полем таблиці БД і властивістю БЗ. Для цього натиснути на кнопку «Додати» і вибрати властивість БЗ і відповідне йому поле таблиці. Видалення відповідності здійснюється після натискання на кнопку «Видалити». При необхідності можна змінити поле таблиці або властивість БЗ на інше, вказавши потрібне в списку вибору. Поле таблиці має збігатися за типом даних з властивістю Бази Знань.

На таблицю БД можна бути накладено запит: набір умов, яким повинні задовольняти шукані запису в таблиці. Таким чином, з таблиці можна виділити підтаблицю, що складається з декількох записів базової таблиці, або єдиний запис. Формування умов проводиться у списку «Запит до таблиці».

Щоб сформувати запит до таблиці, необхідно натиснути кнопку «Додати», вибрати ім'я поля, операцію порівняння, і властивість Бази Знань, зі значенням якого буде порівнюватися значення поля в таблиці. Кілька запитів об'єднуються в один логічними операціями AND або OR.

При роботі Міз у властивості БЗ будуть прочитані дані з відповідних полів таблиці. Якщо записів у таблиці декілька, то при роботі Міз буде показаний список записів відповідають запиту, в якому потрібно буде вказати з якої записи забирати дані.

МІЗи: Додати в БД. Оновити в БД.

За допомогою цих механізмів Міз можливе додавання та оновлення записів у таблиці БД. Значення властивостей БЗ заносяться до поля таблиці БД.

Вибір БД, таблиці, установка відповідності між полями таблиці і властивостями БЗ і формування запиту до таблиці виробляються аналогічно.

Додавання даних проводиться в новий запис в кінці таблиці. Оновлення даних відбувається в конкретній записи таблиці.

Міз: Зовнішній метод

Цей механізм дозволяє використовувати метод БЗ як Міз, що забезпечує структурування створюваних Баз Знань. За допомогою цього механізму раніше сформовані методи БЗ можуть підключатися як незалежні частини, як підпрограми в створювані методи.

Ріс.7.14. Екран системи Sprut-ExPro для підключення зовнішнього методу

Для підключення зовнішнього методу необхідно вибрати БЗ, в якій був створений це метод. За замовчуванням - це поточна База Знань і підключаються методи поточної БЗ. Вибір іншої бази знань здійснюється після натискання на кнопку «...». Після цього відкривається вікно «Вибір файлу», в якому необхідно вибрати файл БЗ і натиснути кнопку «вибрати». Потім у списку вибору «Метод» необхідно вибрати підключається метод по імені або найменування.

Після цього будуть заповнені списки вхідних і вихідних властивостей зовнішнього методу. Кожному вхідному властивості зовнішнього методу необхідно поставити у відповідність властивість поточної Бази Знань або константу. Якщо передається параметр відповідає константі - необхідно встановити перемикач в положення «константі» і в стовпець з найменуванням властивості Бази Знань необхідно ввести значення цієї константи.

Кожному вихідного властивості зовнішнього методу необхідно поставити у відповідність властивість поточної Бази Знань.

Моделювання роботи Міз

Доступ до екрану «Моделювання роботи Міз» здійснюється після натискання кнопки «Моделювати» на панелі атрибутів Міз при роботі з механізмом Міз або після натискання на кнопку «Моделювання» на екрані «МІЗи Бази Знань».

Ріс.7.15. Екран системи Sprut-ExPro для тестування Міз

На екрані розташовані список вхідних даних і список результатів.

Значення вхідних властивостей використовуваних для моделювання роботи Міз вводяться в стовпець «Значення». Після завершення введення введене значення перевіряється на задоволення передумовою запуску модуля і коректність. Якщо введене значення задовольняє передумовою запуску і коректно то в полі «ü» буде виставлений значок «ü».

Запуск Міз на виконання провадиться натисканням кнопки «Запуск».

Після роботи Міз значення вихідних властивостей, розраховані Мізом, будуть занесені до списку «Результати».

МІЗи Бази Знань об'єднуються в Методи. Метод характеризується наступними параметрами:

• унікальним ім'ям (8 символів). Ім'я повинно бути унікально в межах переліку МІЗов і Методів БЗ.

• повним змістовим найменуванням (65 символів),

До складу методу входять МІЗи пов'язані між собою по входах і виходах.

Робота з екраном «Методи Бази Знань»

Доступ до екрану «Методи Бази Знань», здійснюється після натискання на кнопку «Методи» на «Основний Панелі» системи.

Ріс.7.16. Екран системи Sprut-ExPro для роботи з методами

Функції створення, редагування параметрів і видалення Методів аналогічні функціям по роботі зі Словником БЗ і описані в розділі «Робота з екраном« Словник БЗ »

• Кнопка «Компонування». При натисканні на кнопку «Компонування» здійснюється перехід до екрану компонування Методу з Міз

• Кнопка «Склад». При натисканні на кнопку «Склад» здійснюється перехід до екрану роботи з методом.

Перехід до цього режиму можливий, тільки якщо метод був уже скомпоновано. Якщо метод не був скомпонований або склад Міз, що входять в метод змінився - кнопка «Склад» буде заблокована.

• Кнопка «Моделювання». При натисканні на кнопку «Моделювання» здійснюється перехід до екрану моделювання роботи згенерованого Методу.

Якщо Метод не був відтранслювати або містив помилки при трансляції - кнопка «Моделювання» буде заблокована.

Компонування методу

Доступ до екрану «Компонування Методу» здійснюється після натискання на кнопку «Компонування» в екрані «Методи Бази Знань». З допомогою цього екрана формується список Міз входять до складу Методу.

Ріс.7.17. Екран системи Sprut-ExPro для компонування методу

Додавання Міз до складу Методу виробляється зі списку «Міз База Знань» після натискання на кнопку «Додати>>». Доданий Міз переноситься до списку «Міз, що входять до Метод».

Видалення Міз зі складу Методу проводитися після натискання кнопки «<<Видалити».

Якщо у стовпці «ф» проти імені Міз стоїть значок «*» - це означає, що цей Міз НЕ відтранслювати. При включенні такого Міз до складу Методу кнопка «скомпонувати» буде заблокована.

По натисненню на кнопку «скомпонувати» виробляється компонування Методу: словники всіх Міз входять до Метод об'єднуються, утворюючи словник Методу, відбувається ранжування Міз входять до Метод та освіта семантичної мережі, формується список вхідних властивостей Методу.

Після завершення компонування Методу здійснюється перехід в режим роботи з Методом.

Генерація мультиагентної метасістеми є останнім етапом формування банку знань прикладної системи. Для цього необхідно поєднати структуровану систему даних, побудовану на першому етапі, з методами, розробленими на попередньому етапі. При цьому формується мультиагентна система проектування. Цей процес проводиться за допомогою системи Sprut-X.

Ріс.7.18. Підключення методів до об'єктів

Наступною операцією створення об'єктної метамоделі вироби є підключення методів до об'єктів, виконувана за допомогою Sprut X. На ріс.7.18 представлена ​​структура об'єктів з підключеними до них методами. У процесі підключення виробляється прив'язка вхідних і вихідних змінних методу до властивостей об'єкта.

За допомогою методів проводиться виконання необхідних інженерних розрахунків, вибір стандартних і покупних комплектуючих виробів, генерація при необхідності 3 D моделей, а також креслень, проектування технологічних процесів виготовлення складальних одиниць і деталей.

Останньою операцією CASE-технології створення многоагентних САПР є генерація прикладного інтерфейсу системи. Ця генерація виконується в напівавтоматичному режимі на основі розробленої об'єктної метамоделі вироби. Інтерфейс уніфікований і містить мінімальну кількість засобів управління (ріс.7.19).

Ріс.7.19. Екран вводу ТЗ на проектування асинхронного електродвигуна

Створювані прикладні системи відносяться до класу систем "проектування від однієї кнопки" і можуть працювати в повністю автоматичному режимі. Досить поставити технічні вимоги, що складаються з властивостей верхнього об'єкта, і натиснути на кнопку "Генерація креслень". Властивості задаються за допомогою кнопки "Інспектор" (ріс.7.19). При необхідності скоригувати згенеровані креслення натисканням на кнопку викликається графічний редактор Sprut CAD.

На ріс.7.20 наведено приклад результату проектування ротора електродвигуна.

Ріс.7.20 Приклад результату проектування ротора електродвигуна

8. Методи і програмні засоби автматізаціі проект ювання технологічних процесів

Згідно з найбільш узагальненої моделі системи, моделі "чорного ящика", система автоматизованого проектування технологічних процесів (ТП) представляє собою засіб перетворення вхідних даних і технологічних знань у вихідну інформацію (рис.8.1). Вхідними даними є конструктивне опис вироби на машинних носіях і (або) у формі конструкторської документації. Вихідна інформація у внутрішній формі являє собою машинну модель технологічного процесу, а в зовнішній ¾ технологічну документацію відповідно до стандартів. Звідси випливає, що першими кроками системного аналізу даної проблемної ситуації є системологічного дослідження двох компонент: 1. проектованих технологічних процесів, 2. процесів їх проектування.