Цели автоматизации проектирования технологических процессов и средства их достижения

Подробное описание дерева целей компьютеризации инженерной деятельности было приведено в декабрьском номере журнала за прошлый год. Основная цель создания САПР ТП заключается в экономии труда технологов. Для достижения этой цели необходимо располагать средствами автоматизации оформления технической документации, средствами информационной поддержки проектирования и автоматизации принятия решений. В своем историческом развитии САПР ТП постепенно расширяли арсенал своих средств. На первом этапе эти системы часто представляли собой специализированные текстовые редакторы, некоторые из которых были документоориентированными. С появлением баз данных появилась возможность поддерживать процесс ручного формирования ТП в таких редакторах в части поиска необходимых средств технологического оснащения. Однако подавляющее большинство САПР ТП, в том числе и ныне существующих, не способны поддерживать автоматизацию принятия решений в процессе проектирования на основе технологических знаний. Существует два подхода к компьютеризации знаний: алгоритмический и применяющий методы искусственного интеллекта.

История развития САПР ТП показала бесперспективность алгоритмического подхода. При внедрении одной из первых таких систем, созданных в 60-е годы, было разработано десять технологических процессов. Заказчик принял лишь четыре из них, а остальные отверг. Разработчики пытались доказать представителям заказчика, что их алгоритмы построены правильно, но получили ответ: «Может быть, ваши алгоритмы действительно правильны, но у нас так не делают». Этот давний спор вынес, по сути дела, приговор алгоритмическому подходу в САПР ТП, при использовании которого правила принятия решений, заложенные в системе, недоступны для формирования и изменений непрограммирующими пользователями. В наступающем веке информатики знания станут ценнейшим достоянием как физических, так и юридических лиц. На одном из предприятий авторы настоящей статьи ознакомились с САПР ТП по аналогам. Технологи, проработавшие много лет на этом предприятии, получив чертеж детали, быстро находили в памяти компьютера описание процесса на аналогичную деталь и редактировали его, формируя новый. На вопрос о том, что будет, если работать с этой САПР придется специалистам, которые не обладают подобным опытом, ответа не последовало.

Немаловажное значение среди целей внедрения САПР имеет повышение качества проектных решений. Необходимо, чтобы накопленный положительный опыт находил отражение в базе знаний системы и был доступен для всех, в том числе и для новых сотрудников. Для достижения этой цели нужно предоставить непрограммирующим носителям технологического опыта возможность сохранять его в системе. Такую возможность и обеспечивают методы искусственного интеллекта.

Проводя аналогию с материальным производством, можно сказать, что в области автоматизации инженерного труда имеется основное производство, связанное с разработкой конструкторских и технологических проектов, а также планов управления, и вспомогательное производство, связанное с созданием и сопровождением собственно программных средств. Соответственно и цели компьютеризации инженерной деятельности следует разбить на две группы: основные и вспомогательные. Некоторые аспекты достижения основных целей автоматизации проектирования технологических процессов мы обсудили выше. Но при создании современных открытых систем не менее значимы и вспомогательные цели.

К числу вспомогательных целей автоматизации проектирования относятся: уменьшение трудоемкости разработки программных средств, адаптации их к условиям эксплуатации при внедрении, а также их сопровождения, то есть модификации, обусловленной необходимостью устранения выявленных ошибок и (или) изменения функциональных возможностей (рис. 1).

Средством для сокращения трудоемкости разработки программных средств является использование инструментальной среды и ее мобильность. Метаинструментальная среда СПРУТ содержит полный набор инструментальных средств, необходимых для разработки конструкторских и технологических САПР. Поскольку среда СПРУТ является надстройкой над операционной системой и принадлежит к числу систем интерпретирующего типа, она обладает свойством мобильности. Перевод среды из одной операционной системы в другую требует только замены ее ядра. При этом все прикладные системы, разработанные с ее помощью, переносятся на новую платформу без каких-либо доработок.

Средством для сокращения трудоемкости адаптации систем к условиям эксплуатации на конкретном предприятии являются системы управления базами данных и знаний, ориентированные на конечного пользователя. Это означает, что упомянутые системы должны быть оснащены языками описания и манипулирования данных, доступными непрограммирующему пользователю.

Средством уменьшения трудоемкости сопровождения СКИД является модульность, открытость и модернизируемость ее программных средств. Это обеспечивает простоту замены и дополнения процедур, данных и знаний.

34. Требования для организации автоматизированного проектирования ТП с помощью ЭВМ. Привлечение ЭВМ для решения технологических задач обуславливает необходимость в постановке и решении дополнительных задач. Рассмотрим основные задачи, решение которых необходимо для осуществления автоматизированного проектирования технологических процессов, т.е. для создания САПР технологических процессов (САПР ТП). Основу задания на проектирование ТП составляют сведения о детали, которые при неавтоматизированном проектировании задаются в виде чертежа с множеством специальных обозначений и перечня технических требований, изложенных в виде описания (текста). Эту информацию при автоматизированном проектировании необходимо ввести в ЭВМ. В современных ЭВМ, как правило, предусмотрена возможность ввода лишь буквенно-цифровой информации. К такому виду необходимо привести всю информацию о детали: описание ее конфигурации, размерных связей, технических требований. Следовательно, нужно разработать буквенно-цифровую модель, позволяющую с помощью системы формальных правил описать информацию о детали.

Процесс автоматизированного проектирования базируется на множествах типовых решений и алгоритмах их выбора. Их также нужно описать формальным образом, организовать ввод, размещение в памяти ЭВМ и предусмотреть возможность оперативной работы с ними.

Результатом работы ЭВМ должна являться распечатка технологических карт или другой документации, поэтому нужны программы вывода результатов проектирования в виде, удобном для технологов и рабочих.

Таким образом, для организации автоматизированного проектирования ТП с помощью ЭВМ необходимо: а) разработать совокупность типовых решений и алгоритмов их выбора применительно к условиям производства, где система проектирования будет эксплуатироваться; б) разработать метод формализованного описания исходной технологической информации; в) организовать информационно-поисковую службу в ЭВМ; г) разработать формы и правила печати результатов проектирования.