4.3.2. Уровни знания системы спрут-Технология
На уровне 0 формируется система понятий прикладной области. Каждое понятие имеет имя, состоящее из одного или нескольких слов, содержание и объем. В качестве метода и нотации при формировании исходных систем в СПРУТ-технологии используется международный стандарт IDEF-1X.
На рисунке представлен экран подсистемы формирования понятий на концептуальном уровне. На этом экране формируется понятие «Колесо зубчатое цилиндрическое», которое имеет две разновидности: внутреннего зацепления (КолЗубВн) и внешнего зацепления (КолЗубНр). Генерация логической и физической структур баз данных на основе концептуальной модели производится автоматически.
На уровне 1 формируется система данных. Для стандартных и нормализованных объектов, например крепежа, база данных формируется на начальном этапе вручную, а для проектируемых объектов ‒ автоматизировано, в процессе проектирования, формируя архив проектов.
Необходимо подчеркнуть, что архив проектов формируется не в виде выходных документов (чертежей, технологических карт), а в виде баз данных, по которым при необходимости в течение нескольких минут могут быть сгенерированы документы. Подобный подход позволяет без проблем решить задачу интеграции систем автоматизированного конструирования, проектирования технологических процессов, планирования и управления производством[9].
Порождающие системы на уровне 2 делятся на два основных класса: математические и экспертные. При этом первые имеют подчиненное значение по отношению ко вторым. Для решения систем уравнений и неравенств используются стандартные подпрограммы. Геометрические знания представляются в виде параметризованных образов, которые формируются в интерактивном графическом режиме с помощью системы SCAD. В качестве языка представления геометрических знаний используется простой язык, который с начала 60-х годов применяется технологами-программистами при подготовке управляющих программ для станков с ЧПУ. С помощью простого и удобного графического редактора SCAD эксперт формирует изображение. Полученная подпрограмма впоследствии используется в экспертной системе для автоматической генерации чертежной документации. Кстати, с помощью системы SCAD при посредстве DXF-файлов можно очень просто осуществлять параметризацию имеющегося архива чертежей, превращая данные в знания.
Модули инженерных знаний, которые при этом используются, являются аналогами функциональных блоков международного стандарта IDEF0. На рис. представлен экран инструментального средства SKB СПРУТ-технологии для формирования экспертных знаний.
На этом экране осуществляется процесс формирования модуля знаний для расчета основных параметров зубчатого колеса.
Формирование структурированных систем уровня 3 производится автоматически в процессе ввода знаний на нижних уровнях.
4.3.3. Sprut ExPro: программирование для непрограммистов
4.3.3.1. Описание системы
Система SprutExPro представляет собой инструментальную среду, предназначенную для компьютеризации знаний непрограммирующими специалистами с целью создания интеллектуальных конструкторских, технологических и других прикладных систем.[11]
Sprut ExPro реализует принципиально новый метод генерации программных средств, позволяющий непрограммирующему пользователю создавать прикладные программные комплексы с производительностью на порядок выше, чем профессиональный программист. В системе использован метод экспертного программирования, объединяющий лучшие качества объектно-ориентированного подхода и экспертных систем искусственного интеллекта. При этом применяется простейший язык, основанный на правилах, записываемых с помощью ограниченного естественного языка. Такие правила, называемые модулями знаний, представляют собой объект-функции с входными, выходными и управляющими переменными. Функции реализуются с помощью различных механизмов, в том числе расчетов по формулам, выборе данных из многовходовых таблиц, выборе данных из локальных, а также сетевых баз данных, обновлении содержания и добавлении информации в базы данных, генерации 2D и 3D геометрических образов и чертежей с использованием параметризованных моделей из других подсистем Sprut. В качестве механизма могут использоваться исполняемые модули существующих программ, имеющих свои собственные прикладные интерфейсы, при условии, что исходные и результирующие данные этих программ хранятся в базах данных. На основе модулей знаний автоматически генерируются методы, реализующие их совместную работу. Эти методы в свою очередь могут быть использованы в качестве механизмов модулей знаний. Sprut ExPro обеспечивает построение циклических методов. С помощью системы сгенерированы программные комплексы конструкторского, технологического и организационно-экономического назначения, насчитывающие сотни правил каждый.
Технология дает пользователям возможность оговорить свои цели в виде технического задания и не растолковывать программе, как их достичь. Интеллектуальный генератор проектов решает промежуточные задачи невидимо от пользователя и ведет его прямо к достижению цели: генерации модели изделия и комплекта рабочей документации. При этом трудоемкость проектирования сокращается на порядок.
Однако для внедрения второй технологии необходимо ввести в компьютер инженерные знания, что при традиционном алгоритмическом подходе слишком трудоемко и дорого.