Рис.7.2. Функциональная схема разработки банка знаний
Разработка банка знаний включает следующие этапы:
Формирование концептуальной модели прикладной области и генерация логической и физической структур базы данных
Заполнение базы данных стандартных и покупных изделий
Формирование геометрической и графической баз знаний
Формирование базы экспертных знаний и генерация методов агентов
Генерация мультиагентной метасистемы
Формирование концептуальной модели прикладной области связано с разработкой системы понятий и формированием на этой основе структурированной системы данных в форме И/ИЛИ графа. Вершинами этого графа являются понятия. Понятия связываются друг с другом отношениями «целое-часть», которые моделируются дугами типа И, а также отношениями «род-вид», которые моделируются дугами типа ИЛИ.
Понятие это основная единица любой интеллектуальной деятельности, базовая конструкция представления знаний. Понятия именуют с помощью слов или словосочетаний естественного языка, которые играют роль знаков, или имен. Знак это заменитель некоторого предмета, явления или события, используемый для накопления, хранения, переработки и передачи информации. Понятие может относиться ко множеству однотипных объектов или к конкретному единичному объекту.
Основными характеристиками понятия являются объем и содержание. Объем понятия это множество (класс) всех объектов, обладающих существенными признаками понятия. Содержание понятия совокупность всех существенных признаков (свойств) данного понятия, которые позволяют однозначно идентифицировать его среди множества других понятий.
Всякое системное описание ПО состоит из элементов и связей. При концептуальном моделировании в качестве элементов выступают понятия, а в качестве связей отношения понятий.
Каждому понятию при концептуальном моделировании, приписывают некоторое уникальное имя, или знак. С другой стороны, каждый конкретный объект, входящий в объем понятия, также должен иметь уникальное имя, или знак.
Объекты, составляющие объем понятия, различают с помощью значений признаков (свойств). В концептуальном моделировании признаки понятий делят на три типа: дифференциальные, характеристические и валентные. Дифференциальные признаки используют в качестве характеристики содержания понятия. Они соответствуют собственным характеристикам объекта, которые представлены описательными атрибутами. Характеристические это признаки, которые позволяют отличить объекты, относящиеся к объему одного и того же понятия. Они соответствуют идентификатору и указывающим атрибутам объекта. Валентные признаки обеспечивают связь между различными понятиями и соответствуют структурным переменным объекта, описываемым вспомогательными атрибутами.
Первое действие технологии направлено на разработку проекта метасистемы, охватывающей все множество изделий, подлежащих разработке с помощью многоагентной САПР. Разработка метасистемы производится с помощью функционально-структурного анализа прикладной области. При выполнении этого анализа используется комбинированный метод, основанный на стандартах IDEF0 и IDEF1X с соответствующей нотацией.
На рис.7.3 представлен фрагмент диаграммы метасистемы электродвигателей. Функциональное назначение электродвигателя заключается в преобразовании энергии электрической в механическую энергию вращения. При этом возникают сопутствующие потери в виде тепловой и акустической энергии. Электродвигатель является механизмом реализации этой функции. Имеется несколько вариантов преобразования энергии: с помощью электродвигателей синхронных, асинхронных и постоянного тока. Каждый из этих вариантов имеет свой физический принцип действия.
На рис.7.3 приведена функциональная декомпозиция асинхронных электродвигателей. Каждая подфункция имеет свой механизм реализации. Например, передача механической энергии производится с помощью вала, установленного в станине с помощью подшипниковых узлов. В свою очередь каждый из конструктивных узлов может иметь несколько вариантов исполнения и состоять из различных наборов конструктивных частей. Декомпозиция метамодели изделия доводится до элементов формы деталей, к которым привязаны знания по проектированию технологических процессов. В результате функционально-структурного анализа формируется иерархический И/ИЛИ граф, объединяющий все исходные системы, необходимые для построения комплексной многоагентной САПР.
Параметры стандартных изделий таких, как подшипники, болты и т.п., должных храниться в базе данных. Там же хранится и архив спроектированных ранее изделий.
Рис. 7.3. Метасистема электродвигателей
Следующей операцией CASE-технологии создания многоагентных САПР является разработка объектной метамодели данных. Методической основой для выполнения этой операции служит объектно-ориентированный подход (ООП) к проектированию программных средств. В качестве инструментального средства используется подсистема Sprut X. Суть этой операции заключается в генерации на основе разработанного ранее проекта метамодели изделия концептуальной и физической моделей объектно-ориентированной базы данных. Генерация производится в интерактивном режиме с использованием классической нотации представления иерархических систем.
В качестве элементов при построении метамодели данных используются классы объектов. Иерархия объектов по отношению "целое-часть" определяется конструктивной входимостью в изделие представляемых ими узлов и деталей. На рис.7.4 узлами первого уровня входимости являются ротор, щит подшипниковый и статор. В свою очередь ротор состоит из подсборки ротор без вала и деталей вал и груз балансировочный. На рис.7.4 приведена также декомпозиция вала на функциональные конструкторские элементы: рабочие концы, подшипниковые ступени и т.п.
Отношения "целое-часть" определяет связи между классами объектов типа И. В таких связях параметр "группа" имеет значение 0. На рис.7.4 показано, что вал является частью ротора. Если значение параметра "группа" отлично от 0, то это означает родовидовую связь между классами объектов типа ИЛИ. Например, вал может иметь различные исполнения своих рабочих концов.
После разработки иерархической структуры объектной модели данных, а зачастую и параллельно с ней проводится формирование свойств объектов и их взаимосвязей (рис.7.5). Набор свойств должен быть необходимым и достаточным для решения всех конструкторских, технологических и управленческих задач производства изделий данного класса. На рис.7.5 видно, что в число этих свойств входят: обозначение, масса, марка материала детали, шероховатость "остальное", виды конструктивных исполнений элементов детали, размеры с указаниями точности их изготовления и т.п. Свойства могут наследоваться по иерархии объектов. Например, на рис.7.5 в правом окне показано, что свойство "наличие резьбы в отверстии центровом"(Shen_th), принадлежащее валу (Val), передается в объект, представляющий его рабочий конец левый (RKValLv), а от туда в две разновидности исполнения этого рабочего конца с гладким центровым отверстием (RKLOFGC) и с резьбовым центровым отверстием (RKLOFRC). Предусмотрена также возможность передавать свойства объектам, не соподчиненным по иерархии. Это необходимо для согласования посадочных размеров деталей, принадлежащих разным узлам. В итоге, помимо иерархического графа объектов, генерируется граф связи свойств.
Каждое свойство имеет тип и статус. Имеется возможность использовать свойства трех типов: действительное число(real), целое число(integer) и строковая переменная(string). По своему статусу свойство может быть внутренним (internal), импортируемым (import) и экспортируемым (export).
Построенная метамодель данных определяет интерфейсную часть всех входящих в нее классов объектов. Помимо интерфейсной части, которая в процессе проектирования позволяет фиксировать состояние, каждый объект имеет определенное поведение, определяемое его методом.
Методы строятся на основе баз знаний, которые принадлежат к классу порождающих систем. Порождающие системы делятся на два подуровня иерархии знаний: математический и экспертный. К числу математических относятся геометрические знания.
Заполнение баз данных ведется традиционными методами.
Формирование геометрической и графической баз знаний в СПРУТ-технологии производится с помощью системы Sprut-SCAD (рис.7.6). Эта система представляет собой графический редактор, обеспечивающий генерацию текстового описания формируемого геометрического объекта на соответствующем языке. Между графическим и текстовым описаниями существует взаимно однозначное соответствие. Графическая модель может быть параметризована посредством редактирования текстового описания с заменой фактических параметров на формальные. В результате автоматически генерируется подпрограмма, представляющая собой элемент геометрической базы знаний, позволяющей автоматически генерировать чертежи деталей и сборочных единиц, сформированных из фрагментов, состав и свойства которых определяются экспертной базой знаний в процессе структурного и параметрического синтеза изделия.
Рис.7.6. Экран системы Sprut-CAD для формирования геометрической базы знаний
Формирование базы экспертных знаний и генерация методов агентов в СПРУТ-технологии выполняется с помощью системы .
Фундаментом для разработки экспертной базы знаний является общий словарь, с использованием которого разрабатываются модули инженерных знаний (МИЗ), формирующие базу знаний. В общем словаре перечисляются все свойства, используемые в базе знаний. Каждое свойство, входящее в словарь характеризуется следующими параметрами:
уникальным именем (8 символов). Имя свойства должно быть уникально в пределах словаря БЗ.
полным смысловым наименованием (65 символов),
типом значения:
INTEGER - целое число от -32767 до +32767;
REAL - вещественное (действительное число) от 2.9*10-39 до 1.7*1038
STRING - строковое значение.
Если свойство имеет тип значения STRING, к имени свойства добавляется символ «$», например test$
ассоциативным списком значений, при необходимости,
Наличие ассоциативного списка значений у свойства означает, что при вводе, значение этого свойства изменяется дискретно, по ассоциативному списку значений
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26
