4.2.Выбор способа представления инженерных знаний в системах параметрического проектирования

Эффективное осуществление процесса параметризации сложной организационно-технической системы невозможно без выбора рационального способа представления инженерных знаний проектировщика в предметной области, к которой относится данный объект проектирования [21].

Формирование инженерных знаний представляет собой преобразование информации, полученной в виде фактов и правил их использования, в форму, приемлемую для машинной обработки. С этой целью к настоящему времени созданы и используются в действующих системах различные модели представления знаний.

Многообразие и особенности видов и форм инженерных знаний таковы, что невозможно указать единого способа представления знаний, эффективного для всех их видов и форм. Выбор того или иного способа представления знаний во многом определяется информационной спецификой описываемой предметной области и того класса задач, которые предстоит решать с использованием выбранного способа [21,31].

Проведенные исследования показывают: несмотря на то, что практически все современные системы автоматизированного проектирования заявляют о наличии параметризации, в настоящее время нет однозначного определения, раскрывающего её суть.

На основе анализа работ установлено, что под параметризацией понимается возможность изменения геометрических и/или негеометрических характеристик модели объекта проектирования путем изменения небольшого числа определяющих эти характеристики параметров.

Механизм параметризации представляет собой следующий процесс: в ходе построения модели объекта проектирования система накапливает сведения о параметрах элементов построения и соотношениях между ними, позволяя простым изменением параметров или отношений между ними легко модифицировать модель, которая лежит в основе технического объекта проектирования. Полученная в ходе этого процесса модель является параметрической [31].

Таким образом, в ходе процесса параметризации происходит накопление информации, которая характеризуется тем, что каждая информационная единица имеет свое уникальное имя, информационные единицы обладают гибкой структурой и связностью. Перечисленные три особенности позволяют сделать вывод о том, что данную информацию следует рассматривать как знания о структуре объекта проектирования.

В информационных системах используют различные способы описания знаний [31].

1.Логические модели. В основе моделей такого типа лежит формальная система, задаваемая четверкой вида:

М=< Т, Р, А, В > (17)

Множество Т есть множество базовых элементов различной природы, например слов из некоторого ограниченного словаря, деталей детского конструктора, входящих в состав некоторого набора и т. п. Важно, что для множества Т существует некоторый способ определения принадлежности или непринадлежности произвольного элемента к этому множеству. Процедура такой проверки может быть любой, но за конечное число шагов она должна давать положительный или отрицательный ответ на вопрос, является ли х элементом множества Т. Обозначим эту процедуру П(Т).

Множество Р есть множество синтаксических правил. С их помощью из элементов Т образуют синтаксически правильные совокупности. Так, из слов ограниченного словаря строятся синтаксически правильные фразы, из деталей детского конструктора с помощью гаек и болтов собираются новые конструкции. Декларируется существование процедуры П(Р), с помощью которой за конечное число шагов можно получить ответ на вопрос, является ли совокупность Х синтаксически правильной.

В множестве синтаксически правильных совокупностей выделяется некоторое подмножество А. Элементы А называются аксиомами. Как и для других составляющих формальной системы, должна существовать процедура П(А), с помощью которой для любой синтаксически правильной совокупности можно получить ответ на вопрос о принадлежности ее к множеству А.

Множество В есть множество правил вывода. Применяя их к элементам А, можно получать новые синтаксически правильные совокупности, к которым снова можно применять правила из В. Так формируется множество выводимых в данной формальной системе совокупностей. Если имеется процедура П(В), с помощью которой можно определить для любой синтаксически правильной совокупности, является ли она выводимой, то соответствующая формальная система называется разрешимой. Это показывает, что именно правила вывода являются наиболее сложной составляющей формальной системы.

Для знаний, входящих в базу знаний, можно считать, что множество А образуют все информационные единицы, которые введены в базу знаний извне, а с помощью правил вывода из них выводятся новые производные знания. Другими словами, формальная система представляет собой генератор порождения новых знаний, образующих множество выводимых в данной системе знаний. Это свойство логических моделей делает их притягательными для использования в базах знаний. Оно позволяет хранить в базе лишь те знания, которые образуют множество А, а все остальные знания получать из них по правилам вывода.

2.Сетевые модели. В основе моделей этого типа лежит конструкция, названная семантической сетью. Сетевые модели формально можно задать в виде

Н=<I, С₁, С₂,...,С_n, Г>. (18)

Здесь I есть множество информационных единиц; C₁, C₂,..., С_n — множество типов связей между информационными единицами. Отображение Г задает между информационными единицами, входящими в I, связи из заданного набора типов связей [31].

В зависимости от типов связей, используемых в модели, различают классифицирующие сети, функциональные сети и сценарии. В классифицирующих сетях используются отношения структуризации. Такие сети позволяют в базах знаний вводить разные иерархические отношения между информационными единицами. Функциональные сети характеризуются наличием функциональных отношений. Их часто называют вычислительными моделями, так как они позволяют описывать процедуры «вычислений» одних информационных единиц через другие. В сценариях используются каузальные отношения, а также отношения типов «средство — результат», «орудие —действие» и т. п. Если в сетевой модели допускаются связи различного типа, то ее обычно называют семантической сетью.

Рис.27.Фрагмент сетевой модели объекта проектирования КСЗИ

3. Продукционные модели. В моделях этого типа используются некоторые элементы логических и сетевых моделей. Из логических моделей заимствована идея правил вывода, которые здесь называются продукциями, а из сетевых моделей — описание знаний в виде семантической сети. В результате применения правил вывода к фрагментам сетевого описания происходит трансформация семантической сети путем смены ее фрагментов, наращивания сети и исключения из нее ненужных фрагментов. Таким образом, в продукционных моделях процедурная информация

явно выделена и описывается иными средствами, чем декларативная информация. Вместо логического вывода, характерного для логических моделей, в продукционных моделях появляется вывод на знаниях [31].

4. Фреймовые модели. В отличие от моделей других типов во фреймовых моделях фиксируется жесткая структура информационных единиц, которая называется протофреймом. В общем виде она выглядит следующим образом [8]:

(Имя фрейма: