2. Метамодель технологического процесса

Проектирование технологического процесса на уровнях формирования этапов, операций и переходов складывается из двух фаз: структурного и параметрического синтеза. Структурный синтез должен установить последовательность элементов ТП на соответствующем уровне. Параметрический синтез заключается в определении свойств элементов технологического процесса, прежде всего состава средств технологического оснащения и технологических режимов.

В отличие от типовых ТП, фиксированных по структуре, и групповых ТП, допускающих исключение отдельных элементов, в системе СПРУТ-ТП структурный синтез реализован на основании обобщенной модели (метамодели), допускающей не только удаление, но и замену отдельных ее элементов. Метамодель представляет собой И-ИЛИ-граф, включающий в себя альтернативные варианты. В точках разветвлений на графе проставляют условия, определяющие выбор одного из возможных решений. Простейший способ ввода таких знаний состоит в изображении графа с простановкой на его ребрах условий выбора решений. Именно так организовано формирование знаний структурного синтеза в системе СПРУТ-ТП.

3. Базы инженерных знаний

Основные операции параметрического синтеза – выбор средств технологического оснащения (станков, приспособлений, инструмента) и определение технологических параметров (режимов обработки и норм времени).

Естественный способ представления знаний параметрического синтеза – использование правил-продукций: ЕСЛИ <условие>, ТО <действие>. Такие правила строят на базе словаря, содержащего термины технического языка и их условные обозначения (идентификаторы). В качестве действий используются расчеты по формулам, выбор данных из многовходовых таблиц, выбор информации из баз данных, генерация графических изображений и т.д.

Технолог-эксперт формирует правила параметрического синтеза с помощью специального инструментального средства – системы генерации баз знаний [4]. После ввода необходимых правил автоматически генерируется программное средство, которое в дальнейшем используется при проектировании технологических процессов. Базы знаний являются модульными, открытыми для модернизации и доступными для понимания любым технологом.

В данном учебном пособии описаны основные этапы автоматизированного проектирования технологических процессов на примере ТП обработки резанием.

1. Создание информационной модели детали

Главный экран системы СПРУТ-ТП, показанный на рис. 1.1, содержит кнопки вызова основных функций системы:

• «Модель изделия» – вызов редактора информационной модели изделия.

• «Описание ресурсов» – описание ресурсов для проектирования технологического процесса.

• «Модель ТП» – описание знаний по проектированию технологического процесса.

• «Проектирование ТП» – собственно проектирование технологического процесса на основе введенных в систему знаний.

• «Документирование» – формирование документации на спроектированный ТП.

З десь же расположены кнопка выхода из системы (крайняя слева) и кнопка базовых настроек системы (крайняя справа).

Рис. 1.1. Главный экран системы СПРУТ-ТП

Информационные модели проектируемых и изготавливаемых изделий формируют и редактируют с помощью редактора информационных моделей, который можно использовать и отдельно от системы СПРУТ-ТП. Ниже описаны лишь возможности редактора, имеющие непосредственное отношение к технологическому проектированию.

Информационная модель детали состоит из объектов, соответствующих некоторому множеству реальных предметов (деталей, их элементов и т.п.). Эти предметы (экземпляры объекта) имеют одни и те же свойства и подчиняются одним и тем же правилам строения и поведения (методам).

Объект характеризуется именем и идентификатором (до восьми символов), а также индивидуальным списком свойств (словарем). Объекты связаны между собой отношениями «род-вид» (например, варианты исполнения детали) и «целое-часть» (составные части детали или сборочной единицы).

Связь «род-вид» реализуется включением в словарь объекта свойства-дискриминатора, значением последнего является идентификатор объекта-подтипа. Так, для объекта Колесо зубчатое вводится свойство-дискриминатор TipKolZu, которое может принимать значения КолЗубЦл (Колесо зубчатое цилиндрическое), КолЗубКн (Колесо зубчатое коническое) и др.

Связь «целое-часть» реализуется для каждого объекта заданием списка его составных частей (структуры объекта). Так, объект Колесо зубчатое цилиндрическое может включать в себя такие элементы: Зубчатый венец, Торец, Отверстие осевое цилиндрическое. В свою очередь, в состав объекта Отверстие могут входить объекты Паз шпоночный, Фаска и др. При этом некоторые свойства могут наследоваться от объекта-целого к объекту-части (наследуемые свойства).

Связанные между собой объекты объединены в библиотеки (рис. 1.2). Библиотека объектов содержит описание типов свойств объектов и связей между ними и хранится в виде файла с расширением LIB. Соответствующая ей база данных экземпляров содержит значения свойств каждого из экземпляров и хранится в файле с расширением SDB. Экземпляры объектов генерируются автоматически с помощью подключенных к объектам методов базы знаний.

Рис. 1.2. Структура библиотеки объектов

Главный экран редактора информационной модели (рис.1.3) содержит кнопки выхода (возврата к главному экрану) и кнопки вызова основных функций:

• «Библиотека» – создание библиотеки объектов и редактирование ее общих параметров.

• «Объекты» – создание и редактирование объектов и связей между ними.

• «Экземпляры объектов» – проектирование экземпляров объектов.

• «Методы» – подключение к объектам библиотеки методов сформированных в системе генерации баз знаний.

• «База знаний» – вызов системы генерации баз знаний (при ее наличии на данном рабочем месте).

Рис. 1.3. Экран редактора информационной модели изделия