2 Разработка проекта программно-методического комплекса базы знаний сапр технологических процессов механообработки

2.1 Разработка логической модели программно-методического комплекса базы знаний САПР технологических процессов механообработки

Разработка логической модели программного продукта включает в себя ряд UML-диаграмм, таких как: диаграмма прецедентов, классов и последовательности [27-32].

2.1.1 Разработка диаграммы прецедентов использования для создания интеллектуальной САПР технологических процессов механообработки

Диаграмма прецедентов применяется для моделирования вида системы с точки зрения прецедентов.

Диаграмма прецедентов имеет большое значение для визуализации, специфицирования и документирования поведения элемента. Они облегчают понимание системы, подсистемы или классов, представляя взгляд извне на то, как данные элементы могут быть использованы в соответствующем контексте. Кроме того, такие диаграммы важны для тестирования исполняемых систем в процессе прямого проектирования и для понимания их внутреннего устройства при обратном проектировании [27-30].

В ходе повышения интеллектуальности САПР Технолог может инициировать процесс ввода и проверки данных, а также процесс работы с БЗ и провести экспертное оценивание введенных данных. Работать с БЗ может также Аналитик. В результате работы с БЗ технолог может добавлять, удалять и редактировать данные. Технолог также участвует в формировании ТП. Аналитик имеет возможность выбирать данные для ИАД или ЭО.

Аналитик, после выбора данных для ЭО может провести экспертное оценивание. После выбора данных для ИАД, аналитик может воспользоваться методами интеллектуального анализа данных: кластеризацией, построением деревьев решений и OLAP-анализом. Результаты ЭО и ИАД можно представить в удобном для понимания виде.

На рисунке 6 показана диаграмма прецедентов для повышения интеллектуальности САПР.

Рисунок 6 – Диаграмма прецедентов для повышения интеллектуальности САПР

В таблице 11 представлено формализованное описание прецедента «Экспертное оценивание».

Таблица 11 – Описание прецедента «Экспертное оценивание»

Основной исполнитель – Компьютер, заинтересованные лица – Аналитик, Технолог

Предусловия: инициация процесса экспертного оценивания

Входные данные: проверенные данные, данные для ЭО. Полученные из БЗ

Основной успешный сценарий (основной процесс): - Аналитик или Технолог инициирует процесс экспертного оценивания - Компьютер при участии Аналитика проводит ЭО - Аналитик или Технолог получает результат ЭО

Частота выполнения: при каждой инициации процесса

Постусловия (результаты): получен результат ЭО для дальнейшего представления

Расширения (или альтернативные потоки): при возникновении ошибочной ситуации происходит возврат на ввод новых данных или выбор данных из БЗ

2.1.2 Разработка диаграммы классов для создания интеллектуальной САПР технологических процессов механообработки

Диаграмма классов используется для моделирования статического вида системы с точки зрения проектирования.

Диаграмма классов – это диаграмма, на которой показано множество классов, интерфейсов, коопераций и отношений между ними [27-30].

Основными действия, совершаемыми технологом является работа с БЗ, формирование ТП и проведение ЭО. Аналитик, в свою очередь, может работать с БЗ, проводить интеллектуальный анализ данных и экспертное оценивание. Данные введенные технологом сохраняются в БЗ. Они также могут использоваться сразу для проведения экспертного оценивания, без занесения в БЗ.

Аналитик может выбирать данные для анализа или экспертного оценивания из БЗ. Интеллектуальный анализ данных включает построение деревьев решений, OLAP-анализ и кластеризацию. В результате проведения ИАД или экспертного оценивания формируется результат, который представляет итоговые результаты интеллектуальной обработки данных в удобном для понимания и дальнейшего принятия решения виде.

Исходя из результатов анализа, Технологом может быть сформирован технологический процесс.

На рисунке 7 представлена диаграмма классов повышения интеллектуальности САПР.

Описание диаграммы классов логической модели ПП для повышения интеллектуальности САПР представлено в таблице 12.

Таблица 12 – Описание диаграммы классов логической модели

Класс	Сфера ответственности (обязанности класса)
ИАД	Содержит в себе методы для интеллектуального анализа данных
ЭО	Содержит методы для проведения экспертного оценивания
Данные	Класс, содержащий данные о ТП, и данные необходимые для анализа
БЗ	Содержит всю информацию, которая заносится в БЗ
Анализ	Класс отвечает за координацию работ в системе
Метод	Содержит методы интеллектуальной обработки данных
Результат	Содержит методы для представления результатов интеллектуальной обработки данных
ТП	Содержит информацию о технологическом процессе

Рисунок 7 – Диаграмма классов повышения интеллектуальности САПР

2.1.3 Разработка диаграммы последовательности для создания интеллектуальной САПР технологических процессов механообработки

Диаграмма последовательности – это диаграмма, на которой показаны взаимодействия объектов, упорядоченные по времени их проявления [27-31].

Диаграмма последовательности дает более четкое понимание протекания процессов в системе. Рассмотрим диаграмму последовательности для процесса проведения ЭО (рисунок 8).

Рисунок 8 – Диаграмма последовательности для проведения экспертного оценивания

Как видно из рисунка 8 технолог инициирует процесс анализа (“open”), далее технолог выбирает данные для экспертного оценивания, вызывая класс «Данные для ЭО». Для проведения экспертного оценивания необходимо выбрать данный метод, путем вызова класса «ЭО». После того, как экспертное оценивание было проведено, необходимо предоставить результат данного процесса в удобном для понимания виде, для этого вызывается класс «Результат ЭО». На основании представленных данных можно сформировать технологический процесс, за выполнение этого действия отвечает класс «ТП». Как результат технолог получает сформированный технологический процесс на основании проведенного экспертного оценивания.

2.2 Разработка физической модели программно-методического комплекса базы знаний САПР технологических процессов механообработки

2.2.1 Разработка диаграммы классов для создания интеллектуальной САПР технологических процессов

Для создания детали, необходимо знать ее характеристики, затем, исходя из этих данных, следует выбирать заготовку с определенными параметрами и учитывать материал, из которого она изготовлена. Для обработки заготовки необходимо использовать инструмент с определенными характеристиками и оборудование. Во время обработки заготовки происходит ряд переходов, а также используется различный вспомогательный материал. Переход операции осуществляется в определенном режиме и является составляющей целой определенной операции, которая в свою очередь входит в технологический процесс. Операция, как и переход, имеет свои параметры, а также может содержать управляющую программу. В технологический процесс входит также документация, составленная технологом. Процессом обработки заготовки управляет исполнитель.

На рисунке 9 представлена диаграмма классов для интеллектуальной САПР технологических процессов.

Описание диаграммы классов физической модели ПП для интеллектуальной САПР технологических процессов представлено в таблице 13.

Таблица 13 – Описание диаграммы классов физической модели

Класс	Сфера ответственности (обязанности класса)
Оборудование	Содержит общую информацию об оборудовании
Инструмент	Содержит общую информацию об инструменте
Деталь	Класс, содержащий данные о детали
Общая информация	Содержит всю информацию о проведении перехода
Заготовка	Класс, содержащий данные о заготовке
Вспомогательный материал	Содержит данные о вспомогательном материале
Переход	Содержит данные о переходе
Операция	Содержит информацию об операции

Рисунок 9 - Диаграмма классов для интеллектуальной САПР технологических процессов

2.2.2 Общая структура программно-методического комплекса базы знаний САПР технологических процессов механообработки

Информационное обеспечение системы осуществляется путем ведения базы данных MS SQL Server. База данных наполняется за счет информации полученной опытным путем. Все данные хранятся в специально созданных соответствующих таблицах.

Данные проходят проверку на их корректность, полноту и соответствие требованиям. Процесс проверки происходит после ввода данных непосредственно в базу данных, либо же в поля, размещенные на форме.

Источниками информации могут служить уже опробованные технологические процессы, как в бумажном так и в электронном форматах, либо же технологические процессы, которые еще не имеют практической реализации для анализа их рентабельности. Интенсивность поступления информации зависит от потребностей предприятия.

Корректировку информации осуществляет опытный специалист, на основании проведенного анализа, либо основываясь на предыдущем опыте.

Вне компьютера данные могут храниться на бумажных и электронных носителях в виде сформированного технологического процесса.

2.3 Разработка структуры информационного обеспечения программно-методического комплекса базы знаний САПР технологических процессов механообработки

2.3.1 Разработка ER-диаграммы программно-методического комплекса базы знаний САПР технологических процессов механообработки

Модель сущность-связь (ER-модель) – модель данных, позволяющая описывать концептуальные схемы предметной области [32].

Исходя из имеющихся данных, мы можем определить ключевые понятие предметной области, для создания модели сущность-связь. Итак, основными сущностями являют оборудование, инструмент, деталь, переход операции, заготовка, вспомогательный материал. Данные о которых мы должны сохранять в БД. Помимо этого у каждой сущности есть свои параметры. Переход операции осуществляется в ходе выполнения конкретной операции, которая входит в технологический процесс, и содержит управляющую программу. Технологический процесс документируется. Этим занимается технолог. За процесс изготовления детали отвечает исполнитель.

Диаграмма сущность-связь представлена на рисунке 10.

Рисунок 10 – Диаграмма сущность-связь САПР технологических процессов механообработки

Исходя из этой диаграммы, пользуясь правилами для получения набора отношений, мы получаем первоначальный набор отношений:

R1(Работник) = таб.ном, ФИО, примечания

I

R2(Исполнитель) = таб.ном, разряд

R3(Оборудование) = инвент.ном.оборуд, год выпуска, модель

R4(Инструмент) = инвент.ном.инструм, вид, тип конструкции

R5(Деталь) = инвент.ном.дет, наименование, тип, модель

R6(Заготовка) = инвент.ном.заг, модель

R7(Переход операции) = id перехода, тип

R8(Вспомогательный материал)= id вспомогательного материала, тип

R9(Общая информация) = таб.ном, инвент.ном.оборуд, инвент.ном.инструм, инвент.ном.дет, инвент.ном.заг, id перехода, id вспомогательного материала

II

R10(Заготовка) = инвент.ном.заг, модель

R11(Материал) = id, наименование, вид, тип

R12(Исходные данные заготовки) = инвент.ном.заг, id

III

R13(Вспомогательный материал) = id вспомогательного материала, тип

R14(Параметры вспомогательного материла) = id параметров вспомогательного материла, наименование, единицы измерения, описание

R15(Характеристики вспомогательного материала) = id вспомогательного материала, id параметров вспомогательного материла, значение

IV

R16(Заготовка) = инвент.ном.заг, модель

R17(Параметры заготовки) = id параметров заготовки, наименование, единицы измерения, описание

R18(Характеристики заготовки) = инвент.ном.заг, id параметров заготовки, значение

V

R19(Оборудование) = инвент.ном.оборуд, год выпуска, модель

R20(Параметры оборудования) = id параметров оборудования, наименование, единицы измерения, описание

R21(Характеристики оборудования) = инвент.ном.оборуд, id параметров оборудования, значение

VI

R22(Инструмент) = инвент.ном.инструм, вид, тип конструкции R23(Параметры инструмента) = id параметров инструмента, наименование, единицы измерения, описание

R24(Характеристики инструмента) = инвент.ном.инструм, id параметров инструмента, значение

VII

R25(Переход операции) = id перехода, тип

R26(Параметры перехода) = id параметров перехода, наименование, единицы измерения, описание

R27(Характеристики перехода) = id перехода, id параметров перехода, значение

VIII

R28(Операции) = id операции, наименование, тип

R29(Параметры операции) = id параметров операции, наименование, единицы измерения, описание

R30(Характеристики операции) = id операции, id параметров операции, значение

IX

R31(Операции) = id операции, наименование, тип, id программы

R32(Управляющая программа) = id программы, код

X

R33(Переход операции) = id перехода, тип, id режима

R34(Режим) = id режима, тип

XI

R35(Операции) = id операции, наименование, тип

R36(Переход операции) = id перехода, тип, id операции

XII

R37(Деталь) = инвент.ном.дет, наименование, тип, модель

R38(Параметры детали) = id параметров детали, наименование, единицы измерения, описание

R39(Характеристики перехода) = инвент.ном.дет, id параметров детали, значение

XIII

R40(Режим) = id режима, тип

R41(Параметры режима) = id параметров режима, наименование, единицы измерения, описание

R42(Характеристики режима) = id режима, id параметров режима, значение

XIV

R43(Операции) = id операции, наименование, тип, id техпроцесса

R44(Техпроцесс) = id техпроцесса, наименование, тип, документ

XV

R45(Операции) = id операции, наименование, тип

R46(Техпроцесс) = id техпроцесса, наименование, тип, документ

R47(Реальный процесс) = id операции, id техпроцесса

XVI

R48(Тех.процесс) = id техпроцесса, наименование, тип, документ R49(Документация) = номер документа, наименование

R50(Технолог) = таб.ном, категория

R51(Документирование) = id_техпроцесса, номер документа, таб.ном, дата составления

Так как встречаются повторения данных, мы можем получить окончательный набор отношений, исключив повторения:

R1(Работник) = таб.ном, ФИО, примечания

R2(Исполнитель) = таб.ном, разряд

R3(Оборудование) = инвент.ном.оборуд, год выпуска, модель

R4(Инструмент) = инвент.ном.инструм, вид, тип конструкции

R5(Деталь) = инвент.ном.дет, наименование, тип, модель

R6(Заготовка) = инвент.ном.заг, модель

R7(Переход операции) = id перехода, тип, id операции, id режима

R8(Вспомогательный материал)= id вспомогательного материала, тип

R9(Общая информация) = таб.ном, инвент.ном.оборуд, инвент.ном.инструм, инвент.ном.дет, инвент.ном.заг, id перехода, id вспомогательного материала

R10(Параметры оборудования) = id параметров оборудования, наименование, единицы измерения, описание

R11(Характеристики оборудования) = инвент.ном.оборуд, id параметров оборудования, значение

R12(Параметры инструмента) = id параметров инструмента, наименование, единицы измерения, описание

R13(Характеристики инструмента) = инвент.ном.инструм, id параметров инструмента, значение

R14(Параметры детали) = id параметров детали, наименование, единицы измерения, описание

R15(Характеристики перехода) = инвент.ном.дет, id параметров детали, значение

R16(Параметры перехода) = id параметров перехода, наименование, единицы измерения, описание

R17(Характеристики перехода) = id перехода, id параметров перехода, значение

R18(Параметры вспомогательного материла) = id параметров вспомогательного материла, наименование, единицы измерения, описание

R19(Характеристики вспомогательного материала) = id вспомогательного материала, id параметров вспомогательного материла, значение

R20(Параметры заготовки) = id параметров заготовки, наименование, единицы измерения, описание

R21(Характеристики заготовки) = инвент.ном.заг, id параметров заготовки, значение

R2(Материал) = id, наименование, вид, тип

R23(Исходные данные заготовки) = инвент.ном.заг, id

R24(Режим) = id режима, тип

R25(Параметры режима) = id параметров режима, наименование, единицы измерения, описание

R26(Характеристики режима) = id режима, id параметров режима, значение

R27(Управляющая программа) = id программы, код

R28(Операции) = id операции, наименование, тип, id техпроцесса, id программы

R29(Параметры операции) = id параметров операции, наименование, единицы измерения, описание

R30(Характеристики операции) = id операции, id параметров операции, значение

R31(Тех.процесс) = id техпроцесса, наименование, тип, документ

R32(Реальный процесс) = id операции, id техпроцесса

R33(Документация) = номер документа, наименование

R34(Технолог) = таб.ном, категория

R35(Документирование) = id_техпроцесса, номер документа, таб.ном, дата составления

2.3.2 Проектирование таблиц базы данных программно-методического комплекса базы знаний САПР технологических процессов механообработки

Представим физическую модель проекта в виде связей между таблицами, разработанными на основании отношений, полученных из диаграммы сущность-связь.

В приложении А приведена диаграмма связей между таблицами базы данных.

Структура некоторых таблиц разработанной базы данных приведена в таблицах 14-15.

Таблица 14 – Характеристика полей таблицы БД Деталь

Поле	Тип	Размер	Ключ	Значение по умолчанию	Назначение
Inv_nomer_detali	int		**	NOT NULL	Инвентарный номер детали
Naimenovanie	nchar	10		NOT NULL	Наименование детали
Tip	nchar	10		NOT NULL	Тип детали
Model	image				Графическая модель детали

Таблица 15 – Характеристика полей таблицы БД Общая информация

Поле	Тип	Размер	Ключ	Значение по умолчанию	Назначение
Tab_nom	int		**	NOT NULL	Табельный номер исполнителя
Inventarn_nom_oborud	int		**	NOT NULL	Инвентарный номер оборудования
Inv_nomer_instrum	int		**	NOT NULL	Инвентарный номер инструмента
Inv_nomer_detali	int		**	NOT NULL	Инвентарный номер детали
Id_perehoda	int		**	NOT NULL	Индентификатор перехода
Id_vspom_mater	int		**	NOT NULL	Идентификатор вспомогательного материала
Inv_nomer_zagot	int		**	NOT NULL	Инвентарный номер заготовки

2.3.3 Структура интерфейса пользователя программно-методического комплекса базы знаний САПР технологических процессов механообработки

При запуске программы «Intelligence SAPR» открывается окно, приведенное на рисунке 11.

Рисунок 11 – Окно программы Intelligence SAPR

На главном окне расположено меню, которые состоит из пунктов «Файл» - 1 и «Help» - 2, так же на главном окне вкладки 3 переходя по которым пользователь попадает на окна работы с БЗ. Цифрой 4 обозначено название таблицы. 5 – область данных таблицы, 6 – панель навигации и управления записями в таблице.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1 Было проведено моделирование процесса технологической подготовки производства.

2 Сформулировано техническое задание, которое регламентирует общие требования к разрабатываемому программно-методическому комплексу интеллектуальной САПР технологических процессов.

3 На основании использования UML разработана физическая модель предметной области и логическая модель программно-методического комплекса интеллектуальной САПР технологических процессов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Кондаков А.И. САПР технологических процессов / А.И. Кондаков – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 256 с.

2. Крючков А. Новая технология автоматизированного решения инженерных задач/ А. Крючков – САПР и графика, № 4, 1997, с. 10-18.

3. Куликов Д.Д. Интеллектуальные программные комплексы для технической и технологической подготовки производства / Д.Д. Куликов, Е.И. Яблочников, В.С. Бабанин – Санкт-Петербург : ИТМО, 2011. – 136 с.

4. Бородин И.Ф. Автоматизация технологических процессов / И.Ф. Бородин, Ю.А. Судник – М. : КолосС, 2004. – 344 с.

5. Филонов И.П. Проектирование технологических процессов в машиностроении / И.П. Филонов – Минск : УП ТЕХНОПРИНТ, 2003. – 910 с.

6. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования: Учеб. для вузов. 2-е / И.П. Норенков – М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. – 336 с.

7. Евгенев Г.Б. Интеллектуальные системы проектирования: Учеб. пособие. / Г.Б. Евгенев – М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. – 334 с.

8. Крылов В.П. Технологическая подготовка и сопровождение производства электронных средств : учеб. пособие / В.П. Крылов – Владимир : Изд-во Владим. гос. ун-та, 2007. – 88 с.

9. Гольдштейн Г.Я. Стратегический инновационный менеджмент / Г.Я. Гольдштейн – Таганрог : Изд-во ТРТУ. - 2004. – 267 с.

10. TechInfo – Технологии. Оборудование. Производство [Электронный ресурс]: Классификация технологических процессов обработки. – Электрон дан. – Режим доступа: http://tehnoinfo.ru/tehnolog/mashstroy/270-pr-obrabotki.html - Загл. с экрана.

11. МГИУ – Образовательный сайт Бармашовой Л.В. [Электронный ресурс]: Классификация технологических процессов – Электрон дан. – Режим доступа: http://www.barmashova.ru/upravlenie_proizvodstvom/klassifikazia_tehnologicheskih_prozessov/index.html - Загл. с экрана.

12. Генкин Б.М. Экономика и социология труда. Учебник для вузов / Б.М. Генкин – М.:НОРМА-ИНФА-М, 1998. – 384 с.

13. Автоматизация технологической подготовки производства. Учебное пособие – Тамбов : Изд-во ТГТУ, 2002. – 33 с.

14. PrivetStudent.com – Множество качественных и уникальных работ: рефераты, курсовые, дипломные работы, презентации [Электронный ресурс]: Обработка металлов резанием. – Электрон дан. – Режим доступа: http://privetstudent.com/referaty/proizvodstvo/140-obrabotka-metallov-rezaniem.html - Загл. с экрана.

15. Пуш В.Э. Металлорежущие станки: Учебник для машиностроительных вузов / В.Э. Пуш – М.: Машиностроение, 1985. – 256 с.

16. Ачеркан Н.С. Металлорежущие станки Том 1 / Н.С. Ачеркан, А.А. Гаврюшин, В.В. Ермаков и др. – М.: Машиностроение, 1965. – 767 с.

17. Системы автоматизации – Техно-Про [Электронный ресурс]: Классификация систем САПР – Электрон дан. – Режим доступа: http://www.tehnopro.com/tehnopro7 - Загл. с экрана.

18. Intermech – Авторизированный разработчик компании Autodesk [Электронный ресурс]: Techcard. – Электрон дан. – Режим доступа: http://www.intermech.ru/techcard.htm - Загл. с экрана.

19. Спрут-Технология – Спрут-ТП [Электронный ресурс]: Techcard. – Электрон дан. – Режим доступа: http://www.sprut.ru/products-and-solutions/products/sprut-tp/#tab=122 - Загл. с экрана.

20. Топ системы – Разработчик российского программного комплекса T-Flex [Электронный ресурс]: T-FLEX Технология – программа для технологической подготовки производства. – Электрон дан. – Режим доступа: http://www.tflex.ru/products/tehnolog/tehno/ - Загл. с экрана.

21. Аскон – Группа компаний [Электронный ресурс]: САПР ТП ВЕРТИКАЛЬ. – Электрон дан. – Режим доступа: http://sapr.spravka.ua/products/4.html - Загл. с экрана.

22. Гаврилова Т.А. Базы знаний интеллектуальных систем / Т.А. Гаврилова, В.Ф. Хорошевский – СПб. : Питер, 2000. – 384 с.

23. Девятков В.В. Системы искусственного интеллекта / В.В. Девятков – М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. – 352 с.

24. Друкер П. Эффективное управление / П. Друкер – М. : ФИАР-ПРЕСС, 1998. – 288 с.

25. Фридман Я.Б. Механические свойства металлов / Я.Б. Фридман – М. : Машиностроение, 1974. – 472 с.

26. Бернштейн М.Л. Механические свойства металлов / М.Л. Бернштейн, В.А. Займовский – М. : Металлургия, 1979. – 496 с.

27. Буч Г. Язык UML. Руководство пользователя / Г. Буч, Д. Рамбо, А. Джекобсон. – М. : ДМК Пресс, 2006. – 496 с.

28. Рамбо Дж. UML 2.0. Объектно-ориентированное моделирование и разработка / Дж. Рамбо, М. Блаха. – С.-П. : Питер, 2007. – 544 с.

29. Леоненков А. Самоучитель UML. Эффективный инструмент моделирования информационных систем / А. Леоненков. – С.-П : BHV – Санкт-Петербург, 2001. – 304 с.

30. Pooley R. Applying UML: Advanced application / R. Pooley, P. Wilcox // Butterworth-Heinemann. – 2003. – 224 р.

31. Диаграмма последовательности – Википедия [Электронный ресурс]: Диаграмма деятельности. – Электрон дан. – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Диаграмма_последовательности – Загл. с экрана.

32. ER-модель данных – Википедия [Электронный ресурс]: ER-модель данных. – Электрон дан. – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/ER-модель_данных – Загл. с экрана.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б