Разработка экспертной системы качества фарфоровой продукции

Е.Б. Иванов,

к.т.н., с.н.с., ivanov-ics@mail.ru,

ИПУ РАН, г. Москва,

Ю.Т. Платов,

д.т.н.,

РЭУ им. Г.В. Плеханова, г. Москва

Основная задача представленной работы заключается в разработке экспертной системы качества фарфоровой продукции. Использован принцип гетерогенного моделирования с применением законов искусственного интеллекта.

1. Технология производства фарфора

Фарфор впервые был получен в 620 г. в Китае. Способ его изготовления долго хранился в секрете и лишь в 1708 г. саксонским экспериментаторам Чирнгаузу и Бёттгеру удалось получить европейский фарфор.

Фарфор обладает высокой механической прочностью, химической и термической стойкостью, электроизоляционными свойствами и применяется для изготовления высококачественной посуды, художественно-декоративных и санитарно-технических изделий, электро- и радиотехнических деталей, коррозионностойких аппаратов химической технологии, низкочастотных изоляторов и т. д.

Фарфор обычно получают высокотемпературным обжигом тонкодисперсной смеси каолина, полевого шпата, кварца и пластичной глины (такой Фарфор называется полевошпатовым). С развитием техники появились разновидности Фарфора: цирконовый, глинозёмный, литиевый, борнокальциевый и др.

Фарфор сегодня расписывается несколькими способами: подглазурной росписью и внутриглазурной росписью фарфора с высокотемпературным обжигом и надглазурной росписью при низкотемпературном обжиге фарфора.

Обжиг высокотемпературных надглазурных фарфоровых красок (или внутриглазурных красок, как их еще называют) проходит при 1200 - 1350 С. Среди красок для росписи фарфора особо выделяется группа красок, приготовленных с использованием благородных металлов. Наиболее распространены краски с использованием золота, реже используются серебряная и платиновая краска. Чаще всего используются надглазурные золотые краски для низкотемпературного обжига фарфора, хотя существуют и внутриглазурные золотые краски.

Фарфор расписывают матовой или блестящей позолотой. В обоих случаях это вязкая черная или коричневая жидкость, содержащая 8 - 12% золота для блестящей позолоты фарфора или 18 - 30% мелкой золотой пыли и химически растворенного золота для матовой позолоты фарфора.

2. Классификация керамических изделий

Анализируя особенности производства фарфора, была составлена таблица истинности (табл. 1), в соответствии со знаниями экспертов-технологов [1,2]. В дальнейшем данная таблица легла в основу разработки алгоритма экспертной системы.

Таблица 1

Таблица истинности

Вид керамики	Признаки
	Цвет	Просвечиваемость	Звук при ударе	Характер глазурирования	Декорирование
					Место нанесения декора	Способ декори- рования	Краски и соли для декорирования	Глазурь	Ангоби- рование
Твердый фарфор	Белый с голубоватым или желтоватым оттенком	Просвечивает в толщине до 2 – 2,5 мм	звонкий, продолжительный	Опорная поверхность не заглазурирована(шероховатая)	Подглазурное	Роспись	Коричневые(Fe, Ni) и синие (Co) краски, краски «высокого огня»	Прозрачная	-
					Надглазурное	Все способы: роспись, шелкография, декалькомания, штамп, аэрография, трафарет, крытье	Краски всех цветов
Костяной фарфор	Белый с желтоватым оттенком (цвет слоновой кости)	Просвечивает в толщине до 4 мм	Чистый, мелодичный	Опорная поверхность не заглазурирована(шероховатая)	Надглазурное	роспись, декалькомания, штамп, аэрография, фотокерамика	Краски всех цветов	Прозрачная	-
Фаянс	Белый с желтоватым оттенком	Не просвечивает	Звонкий короткий или глухой	Полностью заглазурирована	Подглазурное	штамп, ручная роспись, комбинированные способы	Краски всех цветов	Прозрачная	-
					Надглазурное	Декалькомания, штамп, печать, шелкография, отводка золотом и красками, ручная роспись, комбинированные способы.
Майолика	Белый или цветной	Не просвечивает	Глухой, короткий	Опорная поверхность не заглазурирована(шероховатая)	Подглазурное Надглазурное	Шелкотрафаретная прямая и офсетная печать, глубокая офсетная печать, трафаретная и крытьевая аэрография, отводка кистью, ручная роспись по печатному контуру.	Краски и соли всех цветов	Прозрачная или декоративная, белая	Белые или цветные выпуклые покрытия (ангоб) в виде ленты, рисунка или сплошного покрытия

3. Разработка алгоритма экспертной системы

Для удобства представления алгоритма лингвистические знания были переведены в целочисленные. И уже в дальнейшем был составлен алгоритм экспертной системы.

Цвет – 1

11 – белый

12 – белый с голубоватым оттенком

13 - белый с желтоватым оттенком

14 - цветной

Просвечиваемость – 2

21 – не просвечивает

22 – просвечиваемость в толщине от 2 до 2,5 мм

23 – просвечиваемость в толщине до 4 мм

Звук при ударе – 3

31 – звонкий продолжительный

32 – звонкий короткий

33 – чистый мелодичный

34 – глухой короткий

Характер глазурирования – 4

41 – шероховатая поверхность

42 – заглазурованная поверхность

Место нанесения декора – 5

51– подглазурное

52 – надглазурное

Способ декорирования – 6

61 – роспись

62 – шелкография

63 – деколкомания

64 – штамп

65 – аэрография

66 – трафарет

67 – крытье

68 – фотокерамика

69 – отводка золотом и красками

610 – комплекс

Декоративные краски и соли – 7

71 – коричневые ( Fe, Ni)

72 – синие (Со)

73 – краски всех цветов

Глазурь – 8

81 – прозрачная

82 – декоративная, белая

Ангобирование – 9

91 – присутствует

92 – отсутствует

рис. 1 Алгоритм функционирования системы

4. Разработка компьютерной программы

Бы выбран язык программирования Delphi. Delphi – это среда объектно – ориентированного программирования, основанная на языке Object Pascal. Используется для разработки и поддержки программного обеспечения.

Delphi включает в себя несколько важнейших технологий, таких как:

1. Высокопроизводительный компилятор в машинный код

Компилятор, встроенный в Delphi, обеспечивает высокую производительность, необходимую для построения приложений в архитектуре “клиент – сервер”. Этот компилятор в настоящее время является самым быстрым в мире, его скорость компиляции составляет свыше 120 тысяч строк в минуту.

Компилятор осуществляет легкость разработки и быстрое время проверки готового программного блока, и в то же время обеспечивает качество кода.

В процессе построения приложения разработчик выбирает из палитры компонент готовые компоненты. Еще до компиляции он видит результаты своей работы – после подключения к источнику данных их можно видеть отображенными на форме, можно перемещаться по данным, представлять их в том или ином виде.

Преимуществом Delphi также является то, что компиляция производится непосредственно в машинный код.

Основной упор этой модели в Delphi делается на максимальном реиспользовании кода.

Ключевой особенностью Delphi является возможность не только использовать визуальные компоненты для строительства приложений, но и создание новых компонент. Такая возможность позволяет разработчикам не переходить в другую среду разработки, а наоборот, встраивать новые инструменты в существующую среду. Кроме того, можно улучшить или полностью заменить существующие по умолчанию в Delphi компоненты.

рис. 2. Интерфейс компьютерной программы

Заключение

В соответствии с анализом данных и знаниями экспертов-технологов была разработана таблица истинности производства фарфора соответствующего вида и качества. В дальнейшем данная таблица была заложена в основу моделирования экспертной системы и на ее основе был разработан соответствующий программный продукт.

Литература

1. Джарратанно Дж. Экспертные системы, принципы разработки и программирование / Джозеф Джарратанно, Гари Райли / Пер. с английского К.А. Птицина - М-Киев-Спб.: Вильямс, 2007. - 1146 с.

2. Ларичев О.И. Некоторые проблемы искусственного интеллекта / О.И. Ларичев // Сборник трудов ВНИИСИ. 1990, №10, с.3-9.