5.5.3 Диалог в автоматизации технологического проектирования

Автоматизация технологического проектирования встречает определенные трудности в поиске рационального варианта из-за наличия трудноформализованных и слабо структурированных правил и процедур.

Автоматизация проектирования в режиме диалога с ЭВМ являясь носителем формально-логической стороны мыслительной деятельности технолога-программиста, представляет собой новую технологию процесса проектирования, основанную на оптимальном распределении функций между технологом-проектировщиком и ЭВМ при обеспечении их тесного взаимодействия. Такая технология основана на представлении всего процесса проектирования в виде совокупности связанных друг с другом в определенном порядке диалоговых процедур, образующих логическую схему процесса проектирования в целом.

Применение диалога в процессе проектирования в настоящее время рассматривается как одно из важнейших средств расширения возможностей и повышения эффективности функционирования этого процесса. Диалоговый режим, представляющий собой двустороннюю обратную связь технолога и ЭВМ в реальном масштабе времени, применяется в процессе проектирования для обеспечения непосредственного и эффективного взаимодействия ЭВМ и технолога при решении конкретных задач, оценке результатов решения, а также при управлении общим функционированием системы "технолог -ЭВМ".

Применение диалога в процессе проектирования имеет свою специфику, отражающую характерные особенности решаемых задач, логику подготовки, применяемые методы и средства обработки информации. Это налагает свой отпечаток на методы и средства реализации диалогового режима. Отметим те причины, которые побудили использовать диалог и считать его целесообразным в процессе автоматизации технологического проектирования.

1 Ввиду различной степени детализации проектных решений не на всех уровнях проектирования может существовать точный критерий оценки и отбора проектных решений. Так, на уровне разработки принципиальной схемы технологического процесса невозможно сформулировать критерий, позволяющий выбрать один оптимальный вариант. Это связано с тем, что представление о процессе проектирования здесь носит принципиальный характер и на следующих уровнях детализируется и уточняется. Поэтому здесь, как правило, критерии оценки носят в той или иной степени эвристический характер. Следовательно, технолог в этом случае задает вид и количественные значения эвристических критериев, а в сложных ситуациях на основе опыта и интуиции производит отбор наиболее рационального решения.

2На некоторых этапах процесса проектирования автоматический выбор решения нежелателен. Так, формирование инструментальной наладки в автоматическом режиме для детали средней сложности, обрабатываемой на токарном стенке 16К20ФЗ на практике приводит, как правило, к неудовлетворительному решению и в ряде случаев к аварийным ситуациям на станке. Это объясняется прежде всего ограниченностью алгоритмической базы и невозможностью вмешиваться технологу в процесс принятия решения этой задачи непосредственно. Применение диалога позволяет избавиться от указанных недостатков. Диалоговый режим формирования инструментальной наладки позволяет вносить исправления и вводить дополнительные параметры управления на этом этапе. Кроме того, появляется возможность визуального оценивания формирования инструментальной наладки и управления по итогам этих оценок дальнейшим ходом вычислительного процесса. Имеет место так называемый режим графического диалога, который особенно эффективен на этапе контроля графических результатов проектирования с целью повышения их- качества. Например, при контроле и отладке управляющей программы в режиме графического диалога время сокращается примерно на60 %по сравнению с ручной отладкой.

3 На таких этапах процесса проектирования, как формирование схем и определение направления обработки, формирование последовательности обработки и некоторых других, автоматическая реализация проектных операций затруднена. Объяснением этому служит наличие трудноформализуемых правил и процедур принятия решений. Например, бывает трудно формализовать такие процедуры, как выбор целевой функции при оптимизации на этих этапах.В силу того, что эти задачи требуют решения в условиях неполной определенности, новый выбор одной из альтернатив на этих этапах является трудноформализуемым. Поэтому технолог, используя свой опыт и знания, формирует в диалоговом режиме различные варианты исходных | данных для различных проектных операций до тех пор, пока не будет получено и оценено приемлемое проектное решение.

Таким образом, говоря о причинах и целесообразности исполь-

зования режима диалога в процессе проектирования, кратко можно их сформулировать следующим образом: наличие трудноформализуемых правил и процедур для принятия решений, эвристический характер критериев и необходимость оперативного вмешательства в процесс проектирования с целью управления им.

Что можно считать диалогом в процессе проектирования? Для ответа на этот вопрос воспользуемся схемой диалога технолога и ЭВМ. Диалог технолога и ЭВМ представим двумя взаимосвязанными циклическими процессами. Один из них представляет деятельность технолога-проектировщика, другой - ход расчетных операций, т.е. ЭВМ. Очевидно, что в этом случае диалог будет представляться как взаимодействие двух контуров – П1, охватывающего действия технолога- проектировщика, и контура П2, в составе которого функционирует ЭВМ. Это взаимодействие можно проследить на рисунке 5.22.

На основе наблюдений по процессу проектирования было выявлено, что в общем случае каждый процесс состоит из четырех фаз: передача данных в другой процесс; период ожидания, в течение которого другой процесс обрабатывает данные и составляет новые; прием данных от другого процесса; разработка данных.

Таким образом, диалог в проектировании можно трактовать как процесс непосредственной подготовки сообщений и их обмена между технологом и ЭВМ, при котором существует постоянная смена их ролей. Технолог и ЭВМ могут как располагать информацией, которая требуется на данном этапе взаимодействия и выдавать ее, так и не обладать этой информацией, но воспринимать ее.

В настоящее время существуют многочисленные типы диалогов, среди которых первоочередной интерес представляют следующие: по соотношению ранга участников -иерархический, паритетный, дидактический, инструктивный; по виду используемых сигналов -визуальный, вербальный, аудиовизуальный; по пространственно-временным параметрам -дистанционный, непосредственный, отсроченный, опережающий (скрытый). Особую группу составляют псевдодиалоги, разного рода восприятия ЭВМ как самостоятельного партнера по взаимодействию.

На основании литературного обзора и производственных наблюдений, а также пробных экспериментов по процессу технологического проектирования в соответствии с вышеизложенной классификацией диалога был принят за основу следующий его типа: паритетный -визуальный -непосредственный.

Рисунок 5.22 – Схема диалога технолога-проектировщика и ЭВМ

Выбрав тип диалога, дав определение, отметим условия его существования. Об условиях существования диалога в каком-либо информационном процессе, о его особенностях в литературе имеются достаточно подробные сведения, которые могут быть успешно применимы и к диалогу в процессе проектирования. Кратко рассмотрим условия существования диалога.

IСуществует цель, для достижения которой инициируется диалог.

2Непосредственный и оперативный обмен сообщениями между технологом и ЭВМ в процессе проектирования.

3Определенная научно-обоснованная степень равноправия при распределении функций, выполняемых в процессе решения задач.

4Высокий уровень знаний и взаимопонимания технолога и ЭВМ, необходимые для достижения основной цели.

Однако необходимо оговориться, что термин "равноправие", вообще говоря, не подходит к характеристике взаимоотношений технолога и ЭВМ. Применительно же к процессу проектирования в диалоговом режиме это допустимо, поскольку программы ЭВМ материализуют знания технологов и системных программистов. При этом не следует забывать, что в любой системе "человек -машина", которой по сути дела является и процесс проектирования, всегда сохраняется стратегическое лидерство человека.

С выполнением перечисленных выше условий существования диалога тесно связано наличие у технолога и ЭВМ определенных характеристик, значения которых и определяют собственно процесс диалогового взаимодействия. Основными из этих характеристик можно считать оперативность, способность к управлению, готовность партнеров к самостоятельному выполнению действий по достижению основное цели диалога и способность партнеров к обучению.

Рассмотрим коротко каждую из перечисленных характеристик. Оперативность -одна из наиболее очевидных характеристик диалога. Незамедительность ответа является важнейшим психологическим требованием к организации диалога технолога и ЭВМ. Если задержка ответа технологу будет более двух-трех секунд,то функции, которые он хотел выполнить, изменяют свой характер. Поэтому оперативным можно считать того из партнеров, у которого время обдумывания очередного сообщения не превышает трех секунд.

Способность к управлению выражается в способности выдавать такие команды партнеру, которые обеспечивали бы выполнение последним некоторых действий, направленных на достижение основной или промежуточной цели диалога.

Готовность партнеров к самостоятельному выполнению действий по достижению основной или промежуточной цели диалога объясняется следующим. Чем больше количество действий, направленных на достижение цели взаимодействия, могут выполнять партнеры, т.е. чем выше их готовность к самостоятельному выполнению упомянутых действий, тем меньшее число обменов информацией будет произведено в процессе достижения основной цели диалога, тем быстрее она будет достигнута. Способность партнеров к обучению проявляется следующим образом: у одного из партнеров (или у обоих) в процессе диалога повышается уровень готовности к самостоятельному выполнению действий по достижению цели диалога, а в ряде случаев даже появится и способность к управлению.

Говоря о характеристиках диалога, следует отметить, что они оказывают существенное влияние на перечисленные ранее условия его существования.

Иллюстрация изложенного выше материала представлена на рисунке 5.23.

Рисунок 5.23 – Диалог в процессе автоматизации технологического проектирования