Интеллектуальная автоматизация проектирования ТП

Немаловажное значение среди целей внедренияСАПРимеет повышение качества проектных решений. Необходимо, чтобы накопленный положительный опыт находил отражение в базе знаний системы и был доступен для всех, в том числе и для новых сотрудников. Для достижения этой цели нужно предоставить непрограммирующим носителям технологического опыта возможность сохранять его в системе, что не обеспечивает алгоритмический подход к автоматизации технологических задач. При использовании алгоритмов правила принятия решений, заложенные в системе, недоступны для формирования и изменений непрограммирующими пользователями. Такую возможность обеспечивают методы искусственного интеллекта [1].

Проектирование ТП на уровнях формирования последовательности операций и переходов складывается из этапов структурного и параметрического синтеза. Структурный синтез должен установить последо­вательность элементов на соответствующем уровне. Задача параметрического синтеза заключается в формировании свойств элементов, включенных в ТП. Основными операциями параметрического синтеза являются выбор средств технологического оснащения (станков, приспособлений, инструмента) и нормирование, включающее расчет режимов обработки.

Источник исходной информации для структурного синтеза определяется уровнем решаемой задачи: проектирование маршрута изготовления детали (набора операций) или проектирование операционной технологии (набора переходов обработки). В первом случае исходная информация определяется организационно-технической структурой предприятия. Она индивидуальна для каждого предприятия. Во втором случае информация извлекается из справочников, методических пособий и нормативных материалов. Информация этого уровня может с минимальными изменениями использоваться на различных предприятиях.

Для разработки структуры ТП используются типовые и групповые ТП. Типовые процессы применяются для деталей, обладающих подобием в конструктивном и технологическом плане. С системной точки зрения к числу типовых относятся детали, имеющие одинаковую структуру, то есть набор и связи КТЭ, при различных значениях свойств этих элементов (размеров, свойств материала и т.п.). Групповые процессы используются для деталей, различных в конструктивном отношении, но подобных в технологическом плане. Такие детали обладают различной структурой КТЭ. На основе выбранного множества деталей, входящих в группу, обычно разрабатывают комплексную деталь, включающую все типы элементов, встречающихся у деталей группы. Для такой детали разрабатывается комплексный ТП и формируется общая инструментальная наладка. ТП для каждой детали из группы определяется составом ее КТЭ. Типовой ТП имеет фиксированную структуру. Структура рабочего ТП формируется путем удаления лишних технологических операций или переходов.

Если групповой ТП строится на базе комплексной детали, то структура ТП основывается на виртуальной детали. В отличие от комплексной, виртуальная деталь может не иметь физической реализации. Это про­исходит в тех случаях, когда в ее состав входят взаимоисключающие элементы, например дополнительные элементы, связанные со шпоночным или шлицевым соединением на одном и том же основном элементе ‒ ци­линдрической ступени вала.

Для формирования структуры группового ТП используются операции удаления и замены, что соответствует логическим операциям: дизъюнкция «ИЛИ» и конъюнкция «И». Простейший способ реализации таких знаний заключается в рисовании на экране И/ИЛИ-графа (рис. 14). В местах разветвлений на этом графе проставляются условия, определяющие выбор одного из возможных решений. Метамодель является наиболее общей, интегрируя в себе типовую и групповую. В отличие от групповой модели, для формирования структуры ТП она использует операции не только удаления, но и замены.

а	б	в

Рис. 14. Образование обобщенного И/ИЛИ-графа:

а ‒ граф типового ТП; б ‒ граф группового ТП; в ‒ граф, иллюстрирующий составление рабочего ТП

Сам такой граф в целом также имеет условия своего применения. Примером подобного формирования знаний структурного синтеза является интеллектуальная САПР СПРУТ-Технология. На основе такой информации автоматически генерируются программные средства базы знаний, которые затем используются при проектировании ТП. Для общепринятого набора КТЭ с использованием общемашиностроительных нормативных материалов разработана обширная база знаний структурного синтеза операционных ТП токарной, фрезерной и сверлильно-расточной обработки [1].

Самым простым способом представления знаний параметрического синтеза является использование систем искусственного интеллекта. В таких системах знания представляются в виде условий: ЕСЛИ «условие», ТО «действие». Такие правила строятся на базе словаря, содержащего термины технического языка и их условные обозначения (идентификаторы). В качестве действий используются расчеты по формулам, генерация графических изображений, выбор данных из БД, которая содержит константы, формулы. Этот подход реализован в системе ТехноПро.

Технолог формирует правила параметрического синтеза с помощью специального инструментального средства. Работа с помощью этого средства доступна любому непрограммирующему пользователю. После ввода всех необходимых правил автоматически генерируется программное средство базы знаний, которое в дальнейшем используется при проектировании ТП. Базы знаний получаются модульными, открытыми для модернизации и доступными для чтения и понимания любым технологом. Разработаны базы знаний по оснащению и нормированию основных видов ТП.

Проектирование нового ТП в интеллектуальной системе не занимает много времени. Технологу с помощью простейшего интерфейса необходимо описать деталь, а затем наблюдать за генерацией ТП, отвечая на запросы компьютера по выбору из допустимого набора тех решений, которые неформализованы. В заключение производится автоматическая генерация технологической документации с использованием форм документов, принятых на предприятии. Качество спроектированного ТП практически не зависит от квалификации технолога и определяется содержимым баз знаний. Генерация баз знаний не требует знаний по про­граммированию и доступна широкому кругу специалистов.