Под базой знаний (БЗ) понимают набор взаимосвязанных правил принятия решений специального типа, обеспечивающих получение новых данных на основе анализа имеющихся данных.
Элементарная порождающая система в САПР представляет собой обобщенный функциональный блок. Наиболее удачным и широко распространенным представлением функциональных блоков является стандарт IDEF0. В этом стандарте функциональный блок имеет конструкцию, приведенную на рис.6.1.
Рис.6.1. Функциональный блок IDEF0
В продукционных системах искусственного интеллекта элементом представления знаний является правило-продукция. Такое правило содержит предусловие, определяющее применимость его при конкретном состоянии переменных базы данных (если <условие>, то <действие>).
Приведенные выше теоретические схемы необходимо представить в форме, удобной для их определения человеком при вводе знаний в компьютер. Наиболее простой формой является таблица рис. 6.2.
Такая таблица содержит все элементы функционального блока, представленного на рис.6.1. Наименования параметров должны выбираться из словаря системы, также как и их имена ¾ идентификаторы, необходимые для написания формул. Условие представляет собой ограничения, накладываемые на входные и управляющие параметры и определяющие область определения функции, реализуемой модулем.
Модуль: < Имя>
Наименование: <Описание функции>
| Наименование параметра | Имя | Значение |
| 1. 2. Вход (I) и управление (C) 3. | Условие (C) | |
| 4. Выход (O) | Адрес | Механизм (M) |
Рис.6.2. Внешнее представление модуля инженерных знаний
На рис.6.2 дано внешнее представление модуля инженерных знаний, реализующих элементарные порождающие системы [4]. В верхней части первой таблицы блока записано условие его применения pi(xi) в совокупности с аргументами Xi , а в нижней ¾ набор значений функции Yi.
Сама функция Rk содержится в нижней части первой таблицы или во второй таблице модуля. На рис.6.3¾ рис.6.13 приведены внешние представления различных типов модулей инженерных знаний.
Неструктурированная совокупность модулей инженерных знаний в определенной прикладной области представляет собой базу знаний этой области.
Наименования и имена входных, управляющих и выходных переменных МИЗ должны выбираться из словаря базы знаний (Табл.6.2).
Таблица 6.2 Словарь
| Наименование | Имя | Тип |
| Диаметр оси стандартный, мм Длина оси стандартная, мм Ширина фаски, мм Диаметр буртика, мм Ширина буртика, мм Радиус галтели, мм Радиус скругления буртика, мм Марка материала Изгибающий момент, Н*мм Допустимое напряжение изгиба, МПа Диаметр оси исходный, мм Длина оси исходная, мм Тип оси Номер детали Диаметр оси расчетный, мм | d L c D H r1 r2 Марка Mi Ti dо Lo ТО Ном dr | R R R R R R R S R R R R S I R |
Словарь представляет собой аналог списка терминов и обозначений, который часто помещается в начале инженерной книги.
От такого списка он отличается наличием графы, определяющей тип данных. Используются данные трех типов: действительные числа (R), целые числа (I) и перечисляемые символьные переменные (S).
Для каждой переменной последнего типа должен быть составлен список допустимых значений.
Например, переменная «Тип оси» в словаре (табл.6.2) может принимать два значения:
ось гладкая
ось с буртиком
Механизмы модулей инженерных знаний (МИЗ) должны обеспечивать реализацию всех функций, которые используются при написании инженерных книг.
Простейшая функция ¾ это присваивание значений выходным переменным (рис.6.3).
При задании ограничений числовых переменных используются круглые и квадратные скобки, между которыми через запятую записываются два числа: допустимые наименьшее и наибольшее.
При использовании круглых скобок крайние значения исключаются из числа допустимых, а квадратных ¾ включаются.
При задании неограниченных диапазонов одно из крайних значений отсутствует. Например, диапазон всех положительных чисел задается такой записью (0,).
С точки зрения структуры IDEF0 приведенный на рис.6.3 МИЗ имеет две управляющие и одну выходную переменные.
Механизмы модулей срабатывают, когда становятся известными значения входных и управляющих переменных и они удовлетворяют заданным ограничениям.
Если рассматривать этот МИЗ как правило-продукцию, то он эквивалентен следующему предложению: «если диаметр оси исходный больше 0 и меньше или равен 30 мм и марка материала ¾ сталь 45 улучшенная, то допустимое напряжение изгиба равно 0.85 МПа».
Модуль: M2
Разработчик: Евгенев Г. Б.
Наименование: Определение допустимого напряжения
Источник информации: Анурьев В.И. Справочник конструктора, т.2, табл.8, стр.21
| Наименование | Имя | Ограничение |
| Диаметр оси исходный, мм Марка материала | do Марка | (0, 30] 45 улучшенная |
| Допустимое напряжение изгиба, МПа | Ti | 0.85 |
Рис. 6.3. Внешнее представление модуля – присваивания
В инженерных книгах функциональные зависимости часто представляются в виде формул.
Внешнее представление модуля – формулы приведено на рис.6.4. Здесь управляющей переменной является тип оси, который может принимать значение «ось гладкая» или «ось с буртиком».
Входными переменными являются изгибающий момент и допустимое напряжение изгиба, значения которых используются при расчете выходной переменной ¾ диаметра оси расчетного, который равен корню кубическому из величины изгибающего момента, деленного на десятую долю допустимого напряжения изгиба.
Модуль: M1
Разработчик: Евгенев Г. Б.
Наименование: Расчет диаметра оси
Источник информации: Анурьев В.И. Справочник конструктора, т.2, стр.9
| Наименование | Имя | Ограничение |
| Тип оси Изгибающий момент, Нмм Допустимое напряжение изгиба, МПа | TO Mi Ti | ось гладкая, ось с буртиком (0.,95000) [0.6,0.95] |
| Диаметр оси расчетный, мм | dr | (Mi/(0.1*Ti))^(1/3) |
Рис.6.4. Внешнее представление модуля – формулы
Имеется возможность с помощью одного МИЗ присваивать значения переменным и производить вычисления по набору взаимосвязанных формул (рис.6.5). При этом предшествующие выходные переменные могут использоваться для определения последующих выходных переменных.
Модуль: V13
Разработчик: Евгенев Г. Б.
Наименование: Расчет номинальной величины деформации
Источник информации: Шувалов С. А. Методические указания по расчету волновых зубчатых передач на ЭВМ. Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1987
| Наименование | Имя | Ограничение |
| Тип редуктора Передаточное отношение заданное Число зубьев гибк. колеса предвар. | TипРед uz zf | волновой одновенцовый (0,) |
| Коэф. увеличения вращ. момента при пуске | K1 | 1.9 |
| Номинальная вел. радиальной деформации | NWo | 0.84+0.001*uz+1.6*10^(-3) *K1*uz^(1/2)+0.15*10^(-3) *K1*uz |
| Глубина захода зубьев допуст., мм | hd | 4*NWo-(4.6-4*NWo)*zf/10^3-2.45 |
Рис.6.5. Внешнее представление комбинированного модуля
С помощью МИЗ типа формул можно формировать текстовые переменные, например, обозначения изделий, тексты содержания технологических операций и переходов и т.д.
На рис.6.6 приведен пример формирования содержания перехода механической обработки в соответствии с ЕСТД.
При значениях входных переменных Per=”Точить”, ElObr=”канавку”, NoEl=1, DinPer2=”кольц.”, DinPer4=”окончательно” содержание перехода будет иметь такой вид: ”Точить кольц. канавку 1 окончательно”. Функция STR обеспечивает перевод данных из числовой формы в строковую.
Модуль: TKP3
Разработчик: Евгенев Г. Б.
Наименование: Формирование содержания
| Наименование | Имя | Ограничение |
| Переход обработки резанием Элемент обрабатываемый Номер элемента Дополнит. информация перехода 2 Дополнит. информация перехода 4 Количество элементов | Per ElObr NoEl DinPer2 DinPer4 KolEl | [1,) |
| Номер элемента строковый Содержание перехода | NoElStr SodPer | STR(NoEl:0) Per+” “+ DinPer2+” “+ ElObr+” “+ NoElStr+” “+ DinPer4 |
Рис.6.6. Внешнее представление модуля – формулы формирования текстовой переменной
Функциональные зависимости в инженерных книгах часто имеют табличную форму представления. Для ввода таких зависимостей в базы знаний используются модули знаний с механизмами в виде таблиц.
Модуль: M5
Разработчик: Евгенев Г. Б.
Наименование: Назначение стандартной длины
Источник информации: Анурьев В.И. Справочник конструктора, т.2, стр.8
| Наименование | Имя | Ограничение |
| Диаметр оси стандартный, мм Длина оси исходная, мм | d Lo | (0, 22] (25, 30] |
| Длина оси стандартная, мм | L | Таблица: TABL1 |
| Длина оси | Диаметр оси стандартный, мм | |||||||
| исходная, мм | 5 | 6 | 8 | 10 | 12 | 16,18 | 20 | 22 |
| (25, 28] | 28 | 28 | 28 | 28 | 28 | 28 | ||
| (28, 30] | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | |
Пример такого модуля для присвоения численных значений приведен на рис.6.7. Прилагаемая к модулю таблица может иметь шапку и боковик. На Рис. шапка содержит значения стандартных диаметров осей, а боковик ¾ диапазоны исходных длин осей. На основе этих двух входов таблица позволяет определить значения выходной переменной ¾ стандартной длины оси. Таблица может быть недоопределенной, т.е. содержать пустые клетки, как это имеет место на рис.6.7. При значениях входных переменных, соответствующих этим клеткам модуль не даст решения. В таком случае проектировщик должен будет изменить входные данные, например исходную длину оси.
Модуль: DVKV
Разработчик: Евгенев Г. Б.
Наименование: Расчет диаметра впускного канала конического углового
Источник информации: Пантелеев А.П. и др. Справочник по проектированию оснастки для переработки пластмасс. М.: Машиностроение, 1986, с.86, табл.28
| Наименование | Имя | Ограничение |
| Метод формования | литье под давлением | |
| Форма впускного канала Характеристический размер изделия, мм | Hizd | коническая угловая (0,) |
| Диаметр впускного канала расчетный, мм | Dvpr | Таблица: TABL2 |
| Характеристический | |
| размер изделия, мм | |
| (0, 0.6] | 0.5 |
| (0.6, 2.4] | 0.85*Hizd |
| (2.4,) | 2.0 |
Рис.6.8. Внешнее представление модуля с одновходовой таблицей
Таблицы могут содержать не только числовые, но и символьные константы, а также формулы. На рис.6.8 приведен пример МИЗ с одновходовой таблицей, содержащей как константы, так и формулу. Таблицы могут давать как однозначное, так и многозначное решение. МИЗ с неоднозначной таблицей для структурного синтеза водометного движителя приведен на рис.6.9.
Модуль: VМ33
Разработчик: Евгенев Г. Б.
Наименование: Назначение типа узла соединения энергии с РТ
Источник информации: Папир А.И. Водометные движители малых судов. Л, “Судостроение”, 1970, стр.92.
| Наименование переменной | Имя | Значение |
| Вид изделия Коэффициент быстроходности насоса | ns | водометный движитель с гребным винтом (0, ) |
| Тип узла соединения энергии с РТ | Таблица: TABL3 |
| Коэффициент быстроходности насоса | Вид изделия |
| водометный движитель с гребным винтом | |
| (0, 500) | двухступенчатый |
| [400, ) | одноступенчатый |
Рис.6.9. Внешнее представление модуля с многозначной таблицей
При коэффициенте быстроходности насоса от 400 до 500 могут быть использованы как одноступенчатые, так и двухступенчатые узлы соединения энергии с рабочим телом (водой).
Вне этого диапазона МИЗ выдает однозначное решение автоматически. Внутри диапазона выдается запрос проектировщику для окончательного решения в виде перечисления допустимых вариантов. Проектировщик должен выбрать один из них.
Модуль:OTV01
Разработчик: Евгенев Г.Б.
Наименование: Проектирование маршрута обработки отверстия
Источник информации: Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания. Часть II.-М.:Экономика. 1990.- с.121-127,Карты 44,45
| Наименование | Имя | Ограничение |
| Элемент формы Тип размера 1 Размер 1, мм Квалитет размера 1 Шероховатость Ra поверхности 1 ЭФО, мкм Размер заготовки, мм Тип инструмента Номер предыдущего типового перехода | RAZM1 | отв. цил. сквозное, отв. цил. глухое (дно произв.) диам. внут.(d) (0,) [7,) [0.6,) 0 стержневой |
| Номер типового перехода Обрабатываемый размер (расчетный), мм Признак окончания | FinCalc | Таблица: TABL20T |
| Номер | Квалитет размера 1 | |||
| предыдущего | [13, ) | . . . | [7, 8) | |
| Размер | типового | Шероховатость Ra поверхности 1 ЭФО, мкм | ||
| 1, мм | перехода | [12.5, ) | . . . | [0.6,1.25) |
| [3, 6) | 0 | 1,RAZM1,1 | . . . | 1,RAZM1-0.54,0 |
| 1 | . . . | 9,RAZM1-0.18,0 | ||
| 9 | . . . | 11,RAZM1,1 | ||
| [30,50) | 0 | 2, 25, 0 | . . . | 2, 25, 0 |
| 2 | 25,RAZM1,1 | . . . | 25,RAZM1-2.88,0 | |
| 25 | . . . | 5,RAZM1-1.30,0 | ||
| 5 | . . . | 6,RAZM1-0.34,0 | ||
| 6 | . . . | 11,RAZM1-0.14,0 | ||
| 11 | . . . | 12,RAZM1,1 | ||
Рис.6.10. Модуль синтеза единичного технологического процесса
На рис.6.10 приведен фрагмент четырехвходовой таблицы с двухъярусными шапкой и боковиком. В шапке входными переменными являются квалитет размера 1 и шероховатость Ra поверхности 1 ЭФО, а в боковике ¾ размер 1 и номер предыдущего типового перехода. В соответствии с набором выходных переменных в каждой ячейке таблицы одновременно определяются три переменные: номер типового перехода, величина обрабатываемого размера с учетом припусков и признак окончания процесса проектирования. При построении многоярусных шапок и боковиков каждый вложенный элемент разделяет старший на целое число частей. Например, ячейка с размером 1 в диапазоне от 3 до 6 разделена в столбце с номерами переходов на четыре части, а в диапазоне от 30 до 50 ¾ на семь частей. Информацию о свойствах материалов, параметры стандартных и покупных изделий, а также производственных ресурсов (свойствах станков, приспособлений, инструментов и т.п.) часто хранят в базах данных. В процессе проектирования необходимо выбирать информацию из таблиц баз данных. Для этих целей используются МИЗ выбора (селекции) из баз данных. Пример модуля выбора из базы данных приведен на рис.6.11. В этом модуле тип оси представляет собой управляющую переменную. Она необходима для выбора из базы данных значений только тех переменных, которые определяют деталь данного типа ¾ оси гладкой.
Модуль: M3
Разработчик: Евгенев Г. Б.
Наименование: Назначение стандартных размеров оси гладкой
Источник информации: Анурьев В.И. Справочник конструктора, т.2, стр.7
| Наименование | Имя | Ограничение |
| Тип оси Диаметр оси расчетный, мм | TO dr | ось гладкая (0, 50] |
| Диаметр оси стандартный, мм Ширина фаски, мм | d c | База: STND Таблица: Оси Where “ d ”>=dr |
Рис.6.11. Внешнее представление модуля - выбора из базы данных
Таблица 6.3 Оси
| d | D | H | r1 | r2 | c |
| 5. | 8. | 1.5 | 0.4 | 0.6 | 0.6 |
| 6. | 10. | 2. | 0.4 | 0.6 | 0.6 |
| 8. | 12. | 2. | 0.4 | 0.6 | 0.6 |
| 10. | 14. | 2.5 | 0.6 | 0.6 | 1. |
| 12. | 16. | 2.5 | 0.6 | 0.6 | 1. |
| 14. | 18. | 3. | 0.6 | 0.6 | 1.6 |
| 16. | 20. | 3. | 0.6 | 0.6 | 1.6 |
| 18. | 22. | 3. | 1. | 0.6 | 1.6 |
| 20. | 25. | 4. | 1. | 1. | 1.6 |
| 22. | 28. | 4. | 1. | 1. | 1.6 |
| 24. | 30. | 4. | 1. | 1. | 1.6 |
| 25. | 32. | 5. | 1. | 1. | 1.6 |
| 28. | 36. | 5. | 1. | 1. | 1.6 |
| 30. | 38. | 5. | 1. | 1. | 1.6 |
| 32. | 40. | 6. | 1. | 1.6 | 2.5 |
| 36. | 45. | 6. | 1.6 | 1.6 | 2.5 |
| 40. | 50. | 6. | 1.6 | 1.6 | 2.5 |
| 45. | 55. | 7. | 1.6 | 2.5 | 2.5 |
| 50. | 60. | 7. | 1.6 | 2.5 | 2.5 |
Диаметр оси расчетный является входной переменной, которая используется в условии отбора информации из базы данных, записанном в правом нижнем прямоугольнике таблицы. Помимо условия отбора там занесены имена базы данных и таблицы. Вся эта информация генерируется автоматизированным путем при создании МИЗ. При этом также указывается количество отбираемых из базы данных записей: одна или все, соответствующие условию. В первом случае процесс проектирования идет автоматически, а во втором ¾ отобранная информация выводится на экран и инженер производит окончательный выбор решения. При генерации МИЗ работающих с базами данных автоматизированным путем устанавливается соответствие имен полей таблицы из базы данных с именами переменных модуля. Это позволяет использовать имеющиеся базы данных в формате DBF.
Модуль: MR1
Разработчик: Евгенев Г. Б.
Наименование: Запись результатов проектирование мотор – редуктора
| Наименование | Имя | Ограничение |
| Момент крутящий на вых. валу, Нм Частота вращения на выходе, об/мин Расположение входной и выходной осей Марка электродвигателя Диаметр фланца габаритный, мм Диаметр центров отверстий фланца, мм Диаметр отверстий фланца, мм Тип редуктора Передаточное отношение заданное | Mt nt РаспОс МарЭд Dfg Dcof Dof ТипРед uz | |
| База: MRbase Таблица: MR Insert |
Рис.6.12. Модуль записи результатов метода в базу данных
Содержание таблицы со стандартными размерами осей гладких и с буртиком приведено в Таблица . Если, например, диаметр оси расчетный dr=18.576 мм, то при единичном отборе в результате выполнения МИЗ будут получены значения d=20, c=1.6.
Помимо выбора из информации из баз данных имеются модули записи результатов проектирования в базы данных.
Пример такого модуля представлен на Рис.. Генерация подобных МИЗ осуществляется автоматизированным методом, аналогичным описанному выше, за исключением формирования условия отбора данных.
Модуль: M8
Разработчик: Евгенев Г. Б.
Наименование: формирование чертежа
Источник информации: Анурьев В.И. Справочник конструктора, т.2, стр.7
| Наименование | Имя | Ограничение |
| Тип оси Диаметр оси стандартный, мм Длина оси стандартная, мм Ширина фаски, мм | TO d L c | ось гладкая (0 , 50] |
| Чертеж детали | AXLE | AXLES.prt |
Рис.6.13. Внешнее представление модуля - процедуры геометрической
(Ограничение - имя программы AXLES. prt; Имя - наименование сегмента графической базы)
Геометрические и сложные математические вычисления не могут быть представлены в форме МИЗ. Для использования математических знаний введены модули с механизмами в виде программных модулей. Пример такого модуля приведен на рис.6.13. Этот МИЗ предназначен для генерации чертежа спроектированной детали. Аналогичным образом могут генерироваться поверхностные и твердотельные модели изделий, а также обращение к программным средствам, созданным вне среды СПРУТ.
Дата: 2019-05-29, просмотров: 271.
