Разработка экспериментальной компьютерной программы «Рекомендательная система для САПР Компас-3D» Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

УДК 004.896

А. Н. АФАНАСЬЕВ, С. И. БРИГАДНОВ

РАЗРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ ПРОГРАММЫ «РЕКОМЕНДАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ САПР КОМПАС-3Б»

Авторами проведён анализ подходов построения систем рекомендаций, разработана система анализа проектных решений, выполненных в САПР КОМПАС-3В, а также представлена архитектура рекомендательной системы и алгоритм формирования рекомендаций проектировщику.

Ключевые слова: САПР КОМПАС, анализ проектных решений, рекомендательные системы, рекомендации.

Введение

Большинство крупномасштабных коммерческих и социальных веб-сайтов рекомендует своим пользователям различные предложения, например, товары для дальнейшего изучения или людей, к которым целесообразно обратиться. Рекомендательные механизмы сортируют огромные объёмы данных для выявления потенциальных предпочтений пользователей.

Примерами таких сайтов являются:

LinkedIn - сайт бизнес-ориентированной социальной сети — предлагает пользователю рекомендации относительно людей, которых он, возможно, знает; рабочие места, которые могли бы его привлечь, группы, в которые он мог бы вступить; компании, которыми он мог бы заинтересоваться;

Amazon - популярный сайт электронной коммерции — использует рекомендации на основе контента;

Hulu - веб-сайт потокового видео — использует рекомендательный механизм для распознавания контента, который мог бы представлять интерес для пользователей.

Кроме того, рекомендательные механизмы используются на таких сайтах, как Facebook, Twitter, Google, My Space, Last.fm, Del.icio .us, Pandora, Goodreads [1].

С увеличением сложности современных САПР объектов машиностроения, повышением качества проектных решений, ростом сложности

© Афанасьев А. Н., Бригаднов С. И., 2017

технологических решений всё более важным становится создание эффективных средств и методов постоянного повышения квалификации проектировщиков. Формирование необходимых рекомендаций для проектировщиков позволит повысить эффективность их проектной деятельности.

Организация взаимодействия программы с САПР КОМПАС-3Б

Взаимодействие программного продукта с САПР осуществляется на основе API-интерфейса, который включает в себя набор процедур и функций для управления процессами моделирования [2, 3, 8]. Данный программный интерфейс состоит из набора библиотек, которые включают в себя методы моделирования и математические функции ядра САПР.

Авторский универсальный инструмент извлечения текстового описания твердотельной модели детали и сборки из САПР КОМПАС-3Б (рис. 1) [4] обеспечивает автоматизированное создание справочника к сборке/детали, содержащего дерево построения, и проектного описания, какие операции были выполнены, чтобы сделать сборку/деталь (рис. 2).

Инструмент разработан на языке C#, взаимодействует с программным интерфейсом КОМ-ПАС-3Б - KOMPAS.Application.5. Справочная информация о сборке/детали генерируется автоматически из готовых справочных систем помощи КОМПАС-3Б с помощью функции Add и структур ksPart, Params SDK КОМПАС-3Б и может быть сохранена в файле XML-формата [5, 7, 8].

Рис. 1. Сборка «Редуктор 2ЧМ-40-40-51-Ц-У2»

в^ Автоматическое построение модели предметной области САПР на основе детали из КОМПАС-ЗО

Анализ детали

Построение Сохранение

Сохранение2

□•• Вал быстроходный: 100000 0- Эскиз: 1:100001 0- Операция вращения:!: 100038 0-Эскиз:1:1ОООЗЭ

Фаска:2:100075

В-Эскиз :5:100077 Точка: 100078 0тверстие:1:100000 ■ Фаска:3: ЮООВ1 В- Вал тихоходный: 1(НЮ82 Й-Зскиз:1:100083 | ■■ Операции Е;ращения:1 100114 ;■■■■ Фаска:1:100146

+ ■■ Шпоночный паз под призматическую шпонку, эскиз (&&14):и В - Шпоночный паз под призматическую шпонку, эскиз (&&14):15 В - Шпоночный паз под призматическую шпонку, эскиз (&Ек14):16 Й"Эскиз:17:100206 0тверстие:1:10020Э Фаска: 3:100210 ВЭскиз:18: 100211 + ■■ Операции выдавливания:!: 100215 В-Корпус: 100216 Е1"Эскиз:1:100217 | Операция выдавливания: 1:100242 Й-Эскиз :2:100243 | ■■ Операцнп выдавливания^: 100276 Й-Эскиз:! 100277

Вырезать элемент выдавливании:!: 1 №281

С

Чтобы создать фаску на ребрах детали, вызовите команду Фаска.

Выберите способ построения Фаски - По стороне и углу или По двум сторонам, активизировав соответствующий переключатель в группе Способ построения.

- Если Фаска строится по стороне и углу, введите в поле Длина 1 длину стороны Фаски, а в поле Угол - угол между этой стороной и поверхностью фаски. В справочном поле Длина 2 появится вычисленное значение длины второго катета Фаски.

- Если фаска строится по двум сторонам, введите их длины в поля Длина 1 и Длина 2. В справочном поле Угол появится вычисленное значение угла Фаски.

Укажите в окне детали ребра, на которых требуется построить фаску. Если требуется построить фаски на всех ребрах какой-либо грани, укажите эту грань. После указания первого ребра в окне детали возникает Фантом - стрелка, направленная вдоль одной из граней. Стрелка указывает направление, в котором будет откладываться сторона Фаски с длиной Длина 1. Относительно этого же направления будет откладывается угол Фаски.

Если требуется изменить направление, в котором откладывается первая сторона, активизируйте нужный переключатель (Первое направление или Второе направление) в группе Направление первой стороны. При этом направление стрелки-Фантома 1а значит, и направление первой стороны фаски) изменится. Если несколько ребер, на которых строится Фаска, гладко соединяются {имеют общую касательную в точке соединения), укажите одно из них и включите опцию По касательным ребрам. В этом случае система автоматически определит другие ребра, на которые требуется продолжить Фаску.

После подтверждения выполнения операции на ребрах

Рис. 2. Текстовое описание сборки в авторском инструменте

Архитектура рекомендательной системы

Архитектура рекомендательной системы состоит из двух основных частей: генератор операций и система по поиску рекомендаций (рис. 3).

Рис. 3. Архитектура системы

Генератор операций реализован на платформе .NET Framework в виде отдельного модуля, написанного на языке С#, который позволяет извлекать дерево проектных решений из САПР КОМПАС, 3Б-модель и конструкторское описание последовательности создания деталей и сборок. Основная задача - перевод проектного решения в протокол операций в формате XML.

Структура системы рекомендаций содержит следующие компоненты:

• САПР - система автоматизированного проектирования, в которой происходит работа;

• генератор операций - отслеживает действия обучаемого и кодирует их для дальнейшего анализа;

• генератор состояния - формирует состояние проекта на основе операций;

• состояние проекта - хранит историю состояний проекта при работе в САПР;

• рекомендации - подобранные рекомендации для обучаемого, а также рекомендуемый материал по построению базовых операций твердотельного моделирования («Фаска», «Скругление», «Наклон» и т. д.).

Формирование рекомендаций проектировщику на основе анализа проектного решения

Реализован метод формирования рекомендаций для проектировщика в процессе трёхмерного моделирования деталей. Данный метод основан на протоколе проектных операций, отлича-

ется анализом операций твердотельного трехмерного моделирования деталей, выполняемых в САПР КОМПАС, и позволяет сформировать рекомендации проектировщику.

Повышение эффективности проектировщика достигается за счет поиска неоптимально выполненных проектных операций и рекомендацией замены их на операции с меньшим количеством действий. Исходными данными для формирования рекомендаций является поток действия проектировщика в САПР.

Алгоритм формирования рекомендаций [3] и рекомендуемого материала проектировщику состоит из следующих пунктов:

1. Начало работы проектировщика с проектом.

2. Генерация операций на основе имеющегося проекта (исходные данные - ХМЬ-описание сборки).

3. Добавление операции в последовательность операций.

4. Поиск правила, которое соответствует последовательности операций.

5. Формирование оптимального множества операций.

6. Формирование рекомендации на основе множеств оптимальных и неоптимальных операций.

7. Добавление рекомендации и рекомендуемого материала для изучения в индивидуальный список рекомендаций проектировщика и вывод на экран в виде Мт1-файла.

В результате для проектировщика формируется индивидуальный список рекомендаций в виде Мт1-файла с подобранным материалом по определённым операциям (базовые операции твердотельного моделирования машиностроительных объектов).

Исходными данными для поиска и анализ правил последовательности операций служит АЗБУКА КОМПАС.

Примеры сформированных рекомендаций проектировщику [6]:

• Состоит из 218 операций, из них 44 - формообразующие, 132- построение геометрических объектов, 22 - построение эскизов, 14 -наложение параметризации. Общее количество совершённых действий при построении - 909.

• У вас 6 одинаковых операции («Скругле-ние:7», «Скругление: 8», «Скругление :9», «Скругление: 10», «Скругление:25», «Скругле-ние:33»). Не используйте операцию «Скругление» для каждого ребра в отдельности. Если это возможно, указывайте как можно большее количество рёбер, параметры для которых одинаковы, это уменьшит количество действий на 63%.

• У вас 3 одинаковых операции («Фас-ка:2»,«Фаска:3»,«Фаска:4»). Не используйте операцию «Фаска» для каждого ребра в отдельности. Если это возможно, указывайте как можно большее количество рёбер, параметры для которых одинаковы, это уменьшит количество действий на 56%.

• При построении параметрического ограничения «равенство радиусов двух дуг или окружностей» для 7 геометрических объектов эскиза «Эскиз:2» воспользуйтесь опцией «Запомнить состояние», это уменьшит количество действий на 44%.

• Можно убрать операцию 'Вырезать элемент выдавливания :1', перенеся 'Эскиз:7', в 'Эскиз:3' это уменьшит количество действий на 9%.

• При выполнении рекомендаций общее количество действий уменьшится с 909 до 858, или на 6%.

Рекомендации включают в себя следующие пункты:

1. Название детали.

2. Количество операций для построения детали.

3. Общее количество действий для построения детали.

4. Сформированные рекомендации по базовым операциям твердотельного моделирования.

5. Рекомендуемый материал по построению базовых операций твердотельного моделирования.

6. Уменьшение количества действий при выполнении сформированных рекомендаций в количественном и процентном соотношении.

Заключение

Авторами статьи разработана экспериментальная компьютерная программа «Рекомендательная система для САПР КОМПАС-3Б», позволяющая сформировать рекомендации проектировщику на основе анализа проектных решений, выполненных в САПР. Сформированные рекомендации на основе анализа выполненных проектных операций трёхмерного моделирования деталей, а также подобранный рекомендуемый материал по построению базовых операций твердотельного моделирования позволяют повысить эффективность работы проектировщика.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Рекомендательные системы: Часть 1. Введение в подходы и алгоритмы [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://www.ibm.com/ developerworks/ru/library/os-recommender1/ , свободный.

2. Бригаднов С. И., Афанасьев А. Н. Рекомендательная система для САПР КОМПАС // Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненно-

го цикла промышленного продукта (САБ/САМ/РБМ-2016): Труды XVI Международной молодёжной конференции. - 2016. - С. 33-36.

3. Бригаднов С. И., Канев Д. С. Разработка рекомендательной системы САПР КОМПАС- 3Б // Информатика и вычислительная техника (VIII Всероссийская научно-техническая конференция аспирантов, студентов и молодых учёных. ИВТ-2016 г. Ульяновск): Сборник научных трудов. -Ульяновск, 2016. - С. 68-73.

4. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2015616393. Автоматическое построение модели предметной области САПР на основе детали из КОМПАС-3Б / Афанасьев А. Н., Войт Н. Н., Канев Д. С.; заявитель и правообладатель Ульян. гос. тех. ун-т. - №2015613505; заявл. 24.04.2015; заре-гистр. 09.06.2015 г. - Москва: Роспатент, 2015.

5. Афанасьев А. Н., Войт Н. Н. Разработка и исследование средств извлечения из САПР КОМПАС-3Б и представление в веб-системах конструкторского описания, 3Б-моделей промышленных деталей и сборок // Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта (САБ/САМ/РБМ-2015): Труды Международной конференции / под ред. А. В. Толока. - 2015. - С. 208-212.

6. Бригаднов С. И. Разработка пользовательского интерфейса рекомендательной системы для САПР КОМПАС-3Б // Электронное обучение в непрерывном образовании. - 2017. - №1 (4). - С. 48-53.

7. Бригаднов С. И. Разработка системы корпоративного обучения САПР на базе платформы МООБББ // Электронное обучение в непрерывном образовании. - 2015. - Т. 1, №1 (2). -С. 34-37.

8. Бригаднов С. И. Разработка средств интеграции БМ8 МООБЬБ и САПР «КОМПАС» // Вестник Казанского государственного энергетического университета. - 2014. - №22. -С.301-306.

Афанасьев Александр Николаевич, доктор технических наук, первый проректор, проректор по дистанционному и дополнительному образованию УлГТУ, профессор кафедры «Вычислительная техника» УлГТУ.

Бригаднов Сергей Игоревич, аспирант кафедры «Вычислительная техника» УлГТУ, младший научный сотрудник лаборатории НИР ИДДО УлГТУ.

Поступила 11.12.2017 г.