Формирование базы знаний для ТПО Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

ФОРМИРОВАНИЕ БАЗЫ ЗНАНИЙ ДЛЯ ТПО

Р.В. Бондаренко, Ф.В. Киселев Научный руководитель - д.т.н., профессор Д.Д. Куликов

В статье рассматривается способ формирования базы знаний для ТПО на основе системы «Т-95», разработанной на кафедре технологии приборостроения.

Проектирование технологических процессов (ТП) - это одна из важнейших функций ТПП. Результатом проектирования технологического процесса является комплекс технологической документации. В этот комплекс могут входить различные документы в зависимости от сложности технологического процесса: технологические карты; ведомости оснастки; карты с операционными эскизами, карты наладки оборудования и карты с управляющими программами для станков с ЧПУ и т.д.

Самым простым вариантом хранения информации о технологическом процессе является использование текстовых файлов, фиксирующих технологические карты как текстовой документ. Такой «документальный» подход к хранению информации о технологическом процессе обладает рядом преимуществ, к которым относятся простота просмотра и вывода на печать технологических карт, а также возможность их корректировки с помощью обычных текстовых редакторов. Однако указанный способ хранения требует большого объема памяти.

Другим способом хранения информации о технологическом процессе является хранение информационной модели технологического процесса, выраженной на формальном языке. Использование для хранения информационных моделей позволяет на порядок сократить объем базы данных для технологических процессов.

На кафедре ТПС была разработана система «Т-95». Эта система предназначена для моделирования технологических процессов (единичных, типовых и групповых), в основном для механической обработки деталей. С помощью системы получают модель технологического процесса, которую будем называть фактографической моделью технологического процесса (ФМТП). Модель ТП вводится в базу знаний и используется для автоматизированного решения технологических задач. Технологические карты, хранимые в базе данных как текстовые файлы, будем называть текстовыми моделями ТП. Достоинствами фактографической модели являются:

- независимость ФМТП от форм технологических документов; на порядок меньший объем информации по сравнению с текстовой моделью ТП;

- простота и удобство редактирования модели;

- возможность вывода любых технологических карт, принятых на конкретном предприятии;

- возможность поэтапного моделирования ТП.

Система имеет свой внешний входной язык для описания фактографических моделей ТП. Кратко рассмотрим грамматику, семантику и лексику входного языка. Как известно, грамматика разделяется на морфологию и синтаксис.

Морфология. Алфавит данного языка содержит следующие элементы: прописные и строчные буквы русского и латинского алфавита; цифры от 0 до 9; специальные символы: + (плюс), - (минус), . (точка); разделители: запятая, пробел; знаки отношений: =, > < !#

Синтаксис. Слова входного языка представляют собой конечные последовательности букв, цифр и специальных символов. Вводятся следующие виды слов: целое число, действительное число, алфавитное слово, пустое слово. Целые и действительные числа могут быть со знаком и без знака. Число может содержать не более шести цифр. В действительном числе целая часть от дробной части отделяется точкой. Короткое алфавитное слово - произвольная последовательность букв и цифр, содержащая не более

четырех символов. Длинное алфавитное слово - произвольная последовательность букв и цифр, содержащая не более 16 символов. Пустое слово состоит только из пробелов.

Модель ТП разделяется на структурные единицы, называемые фреймами. В свою очередь, фреймы содержат заголовок и тело фрейма. Заголовок содержит обозначение, называемое меткой (короткое алфавитное слово), и название, которое может быть полным или сокращенным. Тело фрейма содержит слоты, каждый из которых обычно выражает какой-либо параметр ТП и содержит полное обозначение, краткое обозначение (имя), отношение и значение параметра. В качестве значения могут быть целые или действительные числа, а также длинные алфавитные слова.

Входной язык имеет табличную форму описания ТП, при которой информация о технологическом процессе фиксируется в таблице, форма которой указана в табл. 1.

<метка> <полное название фрейма>

<полное обозначение слота> <имя> <отношение> <значение>

Таблица 1. Форма табличной записи фрейма

В шапке таблицы записывается метка и наименование фрейма. В первой колонке записывается наименование параметра, во второй обозначение параметров, в третьей -обозначение отношения, в четвертой - значение параметра. Перечень возможных отношений и их обозначения приведены в табл. 2. Пример записи в табличной форме приведен в табл. 3.

Отношение Обозн. Отношение Обозн. Отношение Обозн.

равно = меньше < интервал Ьй

больше > меньше или равно <= список т

больше или равно >= не равно # или !=

Таблица 2. Отношения и их обозначения

10 РО Токарная

Номер операции НОМ = 10

Номер цеха ЦЕХ = 126

Номер участка УЧС = 2

Операция НАИМ = Токарная

Код операции КОД = 4110

Таблица 3. Фрагмент табличной записи ТП

Лексика ВХЯ представляет собой словарный состав языка, зафиксированный в словаре параметров системы «Т-95». Словарь хранится в базе данных. Наличие словаря позволяет организовать лексический контроль при вводе модели ТП в базу данных и облегчить ввод за счет выполняемого в диалоге переноса имен параметров в модель ТП. Кроме того, за каждым параметром в словаре закреплены тип, размерность, номер классификатора для значений параметра (если это нужно) и ряд других реквизитов параметра. Словарь помещен в базу данных «Образцы, Классификаторы и Словарь» (БОКС).

Наличие словаря позволяет раскрыть семантику применяемых операторов и параметров, так как в словаре за каждым параметром закреплено его полное наименование.

Под семантикой ВХЯ понимается смысловая сторона языковых единиц, которая определяется понятиями, принятыми при проектировании технологических процессов. В семантическом плане технологический процесс рассматривается как система, обладающая общими характеристиками, и состоящая из операций, между которыми установлено отношение следования: за /-ой операцией следует (выполняется)у'-ая операция.

Выделены следующие структурные объекты или просто объекты: операция, группа операций, переход, блочный переход, рабочий ход, вспомогательный ход. Под группой операций понимаются операции одного функционального назначения и выполняемых обычно по типовой технологии. К ним относятся заготовительные операции, операции термообработки, гальваники и лакокраски. Для блочного перехода предполагается, что он состоит из одновременно выполняемых инструментальных переходов, при этом обычно несколько инструментов зафиксированы в одном инструментальном блоке. Кроме того, введено понятие псевдоперехода - несуществующий переход, который вставляется в модели между двумя блочными переходами для разделения последних.

Указанные разновидности структурных объектов в системе «Т-95» фиксируются как классы, и им присвоены соответствующие коды. Структура процесса выражается в линейном виде как последовательность операций, причем вслед за каждой операцией записываются переходы в порядке их выполнения.

На кафедре технологий приборостроения разрабатывается модуль определения последовательности обработки поверхностей комплексных элементов на основе типовых планов обработки.

Типовой план обработки поверхности - это направленный граф, у которого вершины отображают состояния поверхностей, а дуги р1 отображают переходы, необходимые для того, чтобы поверхность перешла из состояния в состояние р^]+1.

Главный вопрос, который нужно решить при разработке модуля - как представить в электронном виде граф на рис. 1. Объединим переход и достигаемое им состояние поверхности в единую, совместно информационно обрабатываемую пару. Тогда можно составить таблицу, строки которой - эта самая пара со ссылкой (ссылками) на предыдущее состояние поверхности (предыдущая вершина на графе), фактически на предыдущую пару.

Если бы не стояла задача по вводу типового плана, а только по просмотру, то на этом можно было бы остановиться. В случае же ввода или редактирования ссылка не берется из какой-либо базы данных, а формируется. Также возникает сложность с наличием нескольких исходных заготовок. Тогда граф можно представить в виде двух

псевд'

Р-

Рис. 1. Типовой план обработки, представленный в виде графа

таблиц с информацией о различных возможных заготовках и со списком переходов. Для первой достаточно трех столбцов, в которых указывается наименование заготовки, кодовое обозначение наименования и особая метка, не несущая в себе никакой другой информации, кроме идентификации определенной заготовки. Для простоты было решено, что метка будет выражаться числами. Заметим, что порядок чисел и само число не важны, главное, чтобы числа были уникальны и не повторялись.

Во второй таблице содержатся наименования перехода и обрабатываемой поверхности, их кодовые обозначения и номер перехода, являющийся тоже меткой. Последняя, в случае параллельных дуг графа, принимает одинаковое значение для переходов, соответствующих этим дугам. Как видно из рис. 3, во второй таблице также присутствуют столбцы «1», «2», «3». Они введены для возможности отметки первого перехода, который следует назначить при определенном виде заготовки.

Вид заготовок:

Наименование Обозн.

1

2

3

Рис. 2. Вид первой таблицы программного модуля, в которой идентифицируется заготовка

Список перекодов:

№ Наименование КодП Поверхность КПов 1 2 3

✓

✓

✓

Рис. 3. Вид первой таблицы программного модуля, в которой содержится

список переходов

Теперь рассмотрим, какую информацию вообще должна содержать модель типового плана (рис. 4). Информация о фреймах «заготовки» и «переходы» уже представлена (рис. 2-3). «Параметры состояния» можно выразить в виде таблицы (рис. 5).

Для описания «параметров заготовки» и «параметров перехода», а также для определения уже неоднократно упоминавшегося кодового обозначения вновь обратимся к системе «Т-95». Применяя систему «Т-95» и ее терминологию, приведем описание фрейма МАТР (материал и заготовка) и фрейма ПЕРЕХ (содержание перехода).

Рис. 4. Модель типового плана обработки Состояние:

Наименование □бозн. Отн.

Шероховатость ШЕРХ = ▼

Точность = т

Рис. 5. Вид первой таблицы программного модуля, в которой отображаются параметры

состояния

Наименование Обозначение Тип

Марка материала МАРК текст

ГОСТ на материал ГМ текст

Код группы материала КОД целое

Масса детали, кг МАС действ.

Наименование заготовки НАИМ текст

Код вида ВИД целое

Наименование профиля ПРОФ текст

Код профиля КОДП целое

Размеры:

длина, мм ь действ.

ширина, мм в действ.

диаметр, мм Б действ.

высота, мм Н действ.

диаметр отв. трубы, мм ДОТ действ.

Кол-во деталей из заготовки КОЛ целое

Масса заготовки, кг МЗАГ действ.

Коэф. использования материала, % ИСП действ.

Норма расхода материала на деталь, кг РАСХ действ.

Обозначение сортамента по стандарту предприятия СП текст

Таблица 4. Параметры фрейма МАТР (материал и заготовка)

Для каждой заготовки используется свой набор параметров. Если заготовка - литье или штамповка, то параметры ПРОФ, КОДП и СП не записываются. Если необходимо записать точность размеров заготовки, то для этого используют обозначения точности по стандартам ЕСДП. Например, если для диаметра Б=24 необходимо указать

точность Ы4, то записывают ^0=24Ы4. Если нужно указать верхнее и нижнее отклонения, то используют разделитель / для верхнего и \ для нижнего отклонения. Например, длина заготовки Ь равна 50, а нижнее отклонение равно -0,6, тогда Ь=600\-0,6.

Укажем в качестве примера кодовые обозначения некоторых параметров (табл. 5-8).

Наименование Код

Отливка 01

Горячая штамповка 02

Пруток 03

Проволока 04

Труба 05

Лист или полоса для холодной листовой штамповки 06

Таблица 5. Кодовые обозначения для параметра НАИМ

Наименование Код

Круг 0

Квадрат 4

Шестигранник 6

Треугольник 3

Таблица 6. Словарь обозначений профиля и коды профиля (параметры ПРОФ и КОДП)

Наименование Обозначение Тип значения Таблица для записи значения параметра

Номер перехода НОМ целое

Наименование перехода НАИМ текст

Вид перехода ВИД целое 33

Количество одновременно обрабатываемых поверхностей КОЛ целое

Количество последовательно обрабатываемых поверхностей КОЛП целое

Обрабатываемый объект ПОВ целое 34

Обозначение размеров обрабатываемых поверхностей РАЗМ целое

Дополнительная информация об объекте ДОП целое 35

Способ выполнения перехода СПОС целое 36

Порядковый номер перехода НОМП целое

Таблица 7. Параметры фрейма ПЕРЕХ

Для указания обозначения перехода используется параметр ВИД. В табл. 5 приведены некоторые кодовые обозначения для этого параметра. Для указания количества одновременно или последовательно обрабатываемых поверхностей используется параметр КОЛ или КОЛП. Если КОЛ = 1, или КОЛП = 1, то параметры не записываются, а по умолчанию предполагается, что обрабатывается одна поверхность или конструктивный элемент.

Наименование Код Наименование Код

Зенкеровать 10 Расточить 26

Зенковать 11 Сверлить 27

Подрезать 17 Строгать 28

Развернуть 22 Точить 30

Рассверлить 25 Шлифовать 33

Таблица 8. Кодовые обозначения для параметра ВИД

Параметр ПОВ предназначен для указания обрабатываемого объекта. В качестве такого объекта могут выступать предметы производства (деталь, заготовка), обрабатываемые поверхности и конструктивные элементы (пазы, канавки, зубья и т.д.). Некоторые коды для обрабатываемых объектов даны в табл. 6. Если для операции выполнена графическая часть, т.е. имеется операционный эскиз, то для указания условных обозначений выдерживаемых размеров или поверхностей используются выражения типа «Поверхность 1» или «Выдерживая размеры 1 и 2». Для кодирования таких выражений используется параметр РАЗМ.

Наименование Код Наименование Код

Галтель 5 Поверхность 22

Канавка 12 Резьба 26

Лыска 16 Торец 30

Отверстие 18 Фаска 32

Отверстия 19 Цилиндр 35

Паз 20

Таблица 9. Кодовые обозначения для параметра ПОВ

Для указания дополнительной информации об обрабатываемом объекте используется параметр ДОП, для кодирования этой информации также существуют коды. Например, «внутренняя» - 1; «глухое» - 2; «наружная» - 6; «сквозное» - 11; «фасонная» -20. Для указания способа выполнения перехода применяется параметр СПОС. Некоторые кодовые обозначения: «окончательно» - 1; «предварительно» - 6; «на глубину» -11. При кодировании конкретных переходов используют тот минимальный набор параметров, который необходим для последующего правильного понимания содержания параметра и формирования текста.

Кодирование перехода осложняется тем, что в полном наименовании перехода присутствуют размеры и точность обрабатываемых поверхностей. Поэтому в оператор ПЕР вводятся в качестве параметров обозначения размеров Б, Б1, Б2,...Ь,Ь1,Ь2,...,В1,В2,..., Р, Р1,Р2,..., С, С1, С2,...,УГОЛ,Н1,Н2,...,М,2,РК,В. Например, если в переходе встречается выражение ё = 10 + 0,2, то к указанным ранее параметрам необходимо добавить: Б = 10 + 0,2, причем значение параметра является текстом. Если есть выражение « ...90° + 30», то добавляют: УГОЛ = 90 +30-30 мин. Для фаски 1*45 записывают Б = 40+0,05-0,05. Под одним номером перехода могут идти несколько переходов, выполняемых одновременно (блочный переход) или последовательно. Для выделения этих переходов используется параметр НОМП, обозначающий порядковый номер перехода (инструментального перехода) внутри общего перехода с номером НОМ.

Кодирование перехода проводится следующим образом: записывается метка, оператор перехода и параметр НОМ, далее НОМП = 1, после этого записывают все параметры первого перехода, далее записывают НОМП = 2 и параметры следующего пере-

хода и т. д., пока не закончится кодирование всех инструментальных переходов. Необходимо помнить, что метка у всех параметров должна быть одна и та же.

Заключение

На базе данного представления разработаны соответствующие приложения, которые позволяют на основе типового выбрать рабочий план обработки, из которого в последствии формируется маршрут обработки детали.

Литература

1. Митрофанов С.П., Гульнов Ю.А., Куликов Д.Д., Падун Б.С. Применение ЭВМ в технологической подготовке серийного производства. - М.: Машиностроение, 1981.

2. Документация на систему кодирования «Т-95».