Автоматизация производственных систем (стр. 10 из 26)
Язык представления инженерных знаний
Под базой знаний (БЗ) понимают набор взаимосвязанных правил принятия решений специального типа, обеспечивающих получение новых данных на основе анализа имеющихся данных.
Элементарная порождающая система в САПР представляет собой обобщенный функциональный блок. Наиболее удачным и широко распространенным представлением функциональных блоков является стандарт IDEF0. В этом стандарте функциональный блок имеет конструкцию, приведенную на рис.6.1.
Рис.6.1. Функциональный блок IDEF0
В продукционных системах искусственного интеллекта элементом представления знаний является правило-продукция. Такое правило содержит предусловие, определяющее применимость его при конкретном состоянии переменных базы данных (если <условие>, то <действие>).
Приведенные выше теоретические схемы необходимо представить в форме, удобной для их определения человеком при вводе знаний в компьютер. Наиболее простой формой является таблица рис. 6.2.
Такая таблица содержит все элементы функционального блока, представленного на рис.6.1. Наименования параметров должны выбираться из словаря системы, также как и их имена ¾ идентификаторы, необходимые для написания формул. Условие представляет собой ограничения, накладываемые на входные и управляющие параметры и определяющие область определения функции, реализуемой модулем.
Модуль: < Имя>
Наименование: <Описание функции>
| Наименование параметра | Имя | Значение |
| 1.2. Вход (I) и управление (C)3. | Условие (C) | |
| 4. Выход (O) | Адрес | Механизм (M) |
Рис.6.2. Внешнее представление модуля инженерных знаний
На рис.6.2 дано внешнее представление модуля инженерных знаний, реализующих элементарные порождающие системы [4]. В верхней части первой таблицы блока записано условие его применения pi(xi) в совокупности с аргументами Xi , а в нижней ¾ набор значений функции Yi.
Сама функция Rk содержится в нижней части первой таблицы или во второй таблице модуля. На рис.6.3¾ рис.6.13 приведены внешние представления различных типов модулей инженерных знаний.
Неструктурированная совокупность модулей инженерных знаний в определенной прикладной области представляет собой базу знаний этой области.
Наименования и имена входных, управляющих и выходных переменных МИЗ должны выбираться из словаря базы знаний (Табл.6.2).
Таблица 6.2Словарь
| Наименование | Имя | Тип |
| Диаметр оси стандартный, ммДлина оси стандартная, ммШирина фаски, ммДиаметр буртика, ммШирина буртика, ммРадиус галтели, ммРадиус скругления буртика, ммМарка материалаИзгибающий момент, Н*ммДопустимое напряжение изгиба, МПаДиаметр оси исходный, ммДлина оси исходная, ммТип осиНомер деталиДиаметр оси расчетный, мм | dLcDHr1r2МаркаMiTidоLoТОНомdr | RRRRRRRSRRRRSIR |
Словарь представляет собой аналог списка терминов и обозначений, который часто помещается в начале инженерной книги.
От такого списка он отличается наличием графы, определяющей тип данных. Используются данные трех типов: действительные числа (R), целые числа (I) и перечисляемые символьные переменные (S).
Для каждой переменной последнего типа должен быть составлен список допустимых значений.
Например, переменная «Тип оси» в словаре (табл.6.2) может принимать два значения:
ось гладкая
ось с буртиком
Механизмы модулей инженерных знаний (МИЗ) должны обеспечивать реализацию всех функций, которые используются при написании инженерных книг.
Простейшая функция ¾ это присваивание значений выходным переменным (рис.6.3).
При задании ограничений числовых переменных используются круглые и квадратные скобки, между которыми через запятую записываются два числа: допустимые наименьшее и наибольшее.
При использовании круглых скобок крайние значения исключаются из числа допустимых, а квадратных ¾ включаются.
При задании неограниченных диапазонов одно из крайних значений отсутствует. Например, диапазон всех положительных чисел задается такой записью (0,).
С точки зрения структуры IDEF0 приведенный на рис.6.3 МИЗ имеет две управляющие и одну выходную переменные.
Механизмы модулей срабатывают, когда становятся известными значения входных и управляющих переменных и они удовлетворяют заданным ограничениям.
Если рассматривать этот МИЗ как правило-продукцию, то он эквивалентен следующему предложению: «если диаметр оси исходный больше 0 и меньше или равен 30 мм и марка материала ¾ сталь 45 улучшенная, то допустимое напряжение изгиба равно 0.85 МПа».
Модуль: M2
Разработчик: Евгенев Г. Б.
Наименование: Определение допустимого напряжения
Источник информации: Анурьев В.И. Справочник конструктора, т.2, табл.8, стр.21
| Наименование | Имя | Ограничение |
| Диаметр оси исходный, ммМарка материала | doМарка | (0, 30]45 улучшенная |
| Допустимое напряжение изгиба, МПа | Ti | 0.85 |
Рис. 6.3. Внешнее представление модуля – присваивания
В инженерных книгах функциональные зависимости часто представляются в виде формул.
Внешнее представление модуля – формулы приведено на рис.6.4. Здесь управляющей переменной является тип оси, который может принимать значение «ось гладкая» или «ось с буртиком».
Входными переменными являются изгибающий момент и допустимое напряжение изгиба, значения которых используются при расчете выходной переменной ¾ диаметра оси расчетного, который равен корню кубическому из величины изгибающего момента, деленного на десятую долю допустимого напряжения изгиба.
Модуль: M1
Разработчик: Евгенев Г. Б.
Наименование: Расчет диаметра оси
Источник информации: Анурьев В.И. Справочник конструктора, т.2, стр.9
| Наименование | Имя | Ограничение |
| Тип осиИзгибающий момент, НммДопустимое напряжение изгиба, МПа | TOMiTi | ось гладкая,ось с буртиком(0.,95000)[0.6,0.95] |
| Диаметр оси расчетный, мм | dr | (Mi/(0.1*Ti))^(1/3) |
Рис.6.4. Внешнее представление модуля – формулы
Имеется возможность с помощью одного МИЗ присваивать значения переменным и производить вычисления по набору взаимосвязанных формул (рис.6.5). При этом предшествующие выходные переменные могут использоваться для определения последующих выходных переменных.
Модуль: V13
Разработчик: Евгенев Г. Б.
Наименование: Расчет номинальной величины деформации
Источник информации: Шувалов С. А. Методические указания по расчету волновых зубчатых передач на ЭВМ. Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1987
| Наименование | Имя | Ограничение |
| Тип редуктораПередаточное отношение заданноеЧисло зубьев гибк. колеса предвар. | TипРедuzzf | волновой одновенцовый(0,) |
| Коэф. увеличения вращ. момента при пуске | K1 | 1.9 |
| Номинальная вел. радиальной деформации | NWo | 0.84+0.001*uz+1.6*10^(-3) *K1*uz^(1/2)+0.15*10^(-3) *K1*uz |
| Глубина захода зубьев допуст., мм | hd | 4*NWo-(4.6-4*NWo)*zf/10^3-2.45 |
Рис.6.5. Внешнее представление комбинированного модуля
С помощью МИЗ типа формул можно формировать текстовые переменные, например, обозначения изделий, тексты содержания технологических операций и переходов и т.д.
На рис.6.6 приведен пример формирования содержания перехода механической обработки в соответствии с ЕСТД.
При значениях входных переменных Per=”Точить”, ElObr=”канавку”, NoEl=1, DinPer2=”кольц.”, DinPer4=”окончательно” содержание перехода будет иметь такой вид: ”Точить кольц. канавку 1 окончательно”. Функция STR обеспечивает перевод данных из числовой формы в строковую.
Модуль: TKP3
Разработчик: Евгенев Г. Б.
Наименование: Формирование содержания
| Наименование | Имя | Ограничение |
| Переход обработки резаниемЭлемент обрабатываемыйНомер элементаДополнит. информация перехода 2Дополнит. информация перехода 4Количество элементов | PerElObrNoElDinPer2DinPer4KolEl | [1,) |
| Номер элемента строковыйСодержание перехода | NoElStrSodPer | STR(NoEl:0)Per+” “+ DinPer2+” “+ ElObr+” “+ NoElStr+” “+ DinPer4 |
Рис.6.6. Внешнее представление модуля – формулы формирования текстовой переменной
Функциональные зависимости в инженерных книгах часто имеют табличную форму представления. Для ввода таких зависимостей в базы знаний используются модули знаний с механизмами в виде таблиц.
Модуль: M5
Разработчик: Евгенев Г. Б.
Наименование: Назначение стандартной длины
Источник информации: Анурьев В.И. Справочник конструктора, т.2, стр.8
| Наименование | Имя | Ограничение |
| Диаметр оси стандартный, ммДлина оси исходная, мм | dLo | (0, 22](25, 30] |
| Длина оси стандартная, мм | L | Таблица: TABL1 |
| Длина оси | Диаметр оси стандартный, мм | |||||||
| исходная, мм | 5 | 6 | 8 | 10 | 12 | 16,18 | 20 | 22 |
| (25, 28] | 28 | 28 | 28 | 28 | 28 | 28 | ||
| (28, 30] | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | |
Пример такого модуля для присвоения численных значений приведен на рис.6.7. Прилагаемая к модулю таблица может иметь шапку и боковик. На Рис. шапка содержит значения стандартных диаметров осей, а боковик ¾ диапазоны исходных длин осей. На основе этих двух входов таблица позволяет определить значения выходной переменной ¾ стандартной длины оси. Таблица может быть недоопределенной, т.е. содержать пустые клетки, как это имеет место на рис.6.7. При значениях входных переменных, соответствующих этим клеткам модуль не даст решения. В таком случае проектировщик должен будет изменить входные данные, например исходную длину оси.