Интеллектуальной считается система, обеспечивающая решение неформализованных задач пользователя в некоторой предметной области и организующая его взаимодействие с компьютером в привычных понятиях, терминах, образах [6].
Основными компонентами интеллектуальной системы являются:
интеллектуальный интерфейс, обеспечивающий взаимодействие системы с пользователем на основе привычных понятий, терминов, образов;
решатель задач, предназначенный для формирования выводов на основе имеющихся знаний;
интеллектуальная система программирования, выполняющая автоматический синтез программ на основе сформулированной пользователем постановки задачи.
Интеллектуальная система проектирования должна обладать способностью к принятию хотя бы части проектных решений без непосредственного участия проектировщика. Для обеспечения этих возможностей необходимо придерживаться следующих принципов [2].
Принцип интеграции предусматривает организацию взаимодействия между отдельными системами автоматизации не только на уровне данных (информационная интеграция), но и на уровне методик проектирования для разных стадий разработки объекта (методическая интеграция) и единой информационной модели объекта проектирования, включающей в себя помимо геометрических образов также функциональные, физические, технологические и другие свойства.
Принцип индивидуализации предполагает максимальное соответствие между возможностями программного обеспечения и потребностями каждого проектировщика по составу и сложности задач проектирования. Универсальные модули CAE/CAD/CAM, с одной стороны, не позволяют в полной мере учесть специфику проектных задач конкретного предприятия, а с другой – оказываются функционально избыточными, как показано на рис. 2.1.
Рис. 2.1. Соотношение потребностей проектировщика и возможностей универсального и индивидуального программного обеспечения
Принцип интеллектуализации предполагает, что САПР должна обеспечить возможность обработки специальных знаний, представленных как в алгоритмической (процедурной), так и в экспертной (например продукционной) форме; правила проектирования объектов должны быть выражены в привычных для специалиста понятиях и быть доступными для корректировки.
Реализация этих принципов возможна только с использованием новых инструментальных средств развития САПР, обеспечивающих переход от процедурного описания объектов и процессов проектирования к объектно-ориентированному описанию.
К числу этих инструментальных средств относятся прежде всего система ведения информационной модели изделия («редактор модели») и система генерации баз знаний.
В отличие от традиционных САПР, основой интеллектуальной системы проектирования служит не система геометрического моделирования, а банк знаний, включающий в себя:
метамодель объекта в виде И-ИЛИ-графа, описывающего известные проектные альтернативы на всех уровнях декомпозиции объекта;
базу знаний, содержащую правила структурно-параметрического синтеза объектов;
базы данных, содержащие нормативно-справочную информацию об объекте и его элементах.
Структура банка знаний показана на рис. 2.2. Метамодель представляется иерархической структурой, элементами (объектами) которой являются составные части изделия – агрегаты (модули), сборочные единицы различных уровней и детали. Объект соответствует некоторому множеству реальных предметов (экземпляров объекта). Экземпляры имеют один и тот же перечень свойств и подчиняются одним и тем же правилам строения и поведения (методам).
Объекты могут быть связаны между собой отношениями:
отношения «целое – часть» описывают иерархическую подчиненность объектов различных уровней (например, структуру изделия);
отношения «род – вид» характеризуют разновидности одного и того же объекта (например, варианты конструктивного исполнения).
Связанные между собой объекты объединяются в библиотеки. Значения свойств отдельных экземпляров определяются подключенными к объектам методами базы знаний и сохраняются в базе данных экземпляров.
Рис. 2.2. Структура банка знаний
Список свойств объекта образует его словарь. Эти свойства описываются атрибутами трех категорий:
описательные атрибуты характеризуют свойства, внутренне присущие каждому экземпляру объекта (физические, геометрические и др.); часть из них может быть унаследована от объектов высших уровней иерархии;
указывающие атрибуты служат для обозначения экземпляра (наименование, код и т. п.); к их числу относятся идентификаторы объекта и экземпляра;
вспомогательные атрибуты служат для связи экземпляра одного объекта с экземпляром другого.
Состояние объекта характеризуется перечнем его свойств и их текущими значениями, поведение объекта определяется методом – набором правил, задающих взаимосвязи между свойствами. Параметрический синтез объектов имеет целью присвоение значений выходным описательным атрибутам, а структурный – выходным вспомогательным.
Основу метамодели составляют интеллектуальные объекты. Объект считается интеллектуальным, если его поведение определяется элементами базы знаний. Архитектура объекта метамодели показана на рис. 2.3.
С точки зрения проектирования свойства объекта подразделяются на входные и выходные. Входные свойства (X) представляют собой независимые переменные, используемые методами объекта для определения значений зависимых выходных переменных (Y). Методы представляют собой правила преобразования входных свойств в выходные F : X à Y, определяющие поведение объекта.
Наличие в объекте активной части (метода), содержащей инженерные знания о проектировании этого объекта, обусловливает его реакцию на внешние воздействия со стороны среды проектирования. Эта реакция выражается в изменении его структуры, значений внутренних свойств и выходных параметров в зависимости от значений входных свойств.
| ← Создание информационной модели изделия | Недооценка роли специализированных программных средств САПР → |
|---|
