Процессный подход при
выявлении эвристических знаний конструктора
Б.Г. Львов
декан факультета электроники, д.т.н, профессор,
Д.А. Чередниченко,
старший преподаватель, rackshasa@mail.ru
Московский государственный институт электроники и информатики, г. Москва
Аннотация
Доклад посвящен процессному
подходу при выявлении эвристических знаний высококвалифицированных специалистов,
их сохранения и последующего использования в практической деятельности другими
разработчиками в системах автоматизированного проектирования.
Abstract
The
report is devoted the process approach to the decision of a problem of using
and preserving the expertise of highly qualified specialists and its subsequent
use by other specialists in automated design systems.
Обеспечение
качества машиностроительной продукции на этапе рабочего проектирования в
значительной степени определяется квалификацией разработчика и наличием методик
проектирования. Наиболее важными процедурами в этой стадии являются выбор
материала, термообработки и покрытий, назначение размеров, параметров точности
и шероховатости поверхности деталей.
Анализ
показывает, что конструирование машиностроительных деталей основано в
большинстве на аналогии и интуитивно-эмпирическом опыте конкретного конструктора.
Накопленные за многие годы эвристические знания конструктора теряются с его
уходом из практической деятельности. Таким образом, стоит проблема выявления эвристических знаний
высококвалифицированных специалистов, их сохранения и последующего использования
их в практической деятельности другими разработчиками, в том числе в системах
автоматизированного проектирования. При этом обеспечивается высокое качество
проектирования, несмотря на невысокую квалификацию конструктора.
Известен
метод получения информации от экспертов, позволяющего строить полные и
непротиворечивые базы экспертных знаний [1]. Главная идея работы заключается в
синтезе экспертом диагностических правил на основе анализа предъявляемой ему
информации в виде множества проблемных ситуаций и возможных ее разрешений.
Предлагаемый метод применим для задач классификации с явными признаками, то
есть тогда, когда известны признаки проблемных ситуаций, а также классы решений,
к которым могут принадлежать состояния проблемной ситуации, описываемые
значениями признаков. Однако, для задач проектирования, в которых присутствует
большая неопределенность знаний и данных и необозримое множество ситуаций проектирования,
этот метод практически не приемлем.
Поэтому
предлагается развитие этого метода, заключающееся в том, что
высококвалифицированные разработчики сами формируют ситуацию проектирования на
основе предлагаемой им в определенной последовательности (согласно логике проектирования)
дозированной структурированной информации виде объектов, параметров свойств,
признаков и их значений. Анализируя эту информацию, разработчик выделяет
соответствующие исходным объектам параметры, признаки и их значения. Затем он
формирует отношения между найденными параметрами и признаками окружения и
оцениваемым параметром, синтезируя тем самым эвристическое правило конструирования.
Реализация
такого подхода применительно к конструированию детали, являющейся сложной
многоуровневой иерархической системой с учетом ее разнообразных связей с
окружением требует разработки системных моделей. Необходимость таких моделей
высокого уровня абстракции вызвана установлением общих закономерностей и описаний,
инвариантных относительно многообразия функций различных деталей, а также для
осуществления систематической и целенаправленной структуризации деталей и
процессов их конструирования при формировании и выявлении конкретных
эвристических моделей.
В
работе [2] разработаны системные модели описания машиностроительных деталей как
объектов конструирования и описания назначения ее конструкторско - технологических
параметров
На
основе системных моделей применительно к назначению параметров точности
разработан комплекс моделей, инвариантных относительно функций машиностроительных
деталей:
- концептуальные эвристические
модели описаний параметров точности деталей;
- логико-структурные модели
назначения параметров точности машиностроительных деталей, определяющие
следование альтернативных действий конструктора в зависимости от результата их
выполнения;
- концептуальные эвристические
зависимости назначения параметров точности детали, описывающие связи между ними
и существенными параметрами объектов окружения.
Практическая
реализация метода выявления конструкторских знаний требует решения ряда
проблем, связанных с взаимодействием специалистов различных профессий, работающих
на разных предприятиях, и трудностями согласования информации. Помимо этого
имеют место следующие проблемы:
- наличие множества различных
систем, эффективно решающих конкретные задачи и относящиеся к конкретному этапу
жизненного цикла, приводит к трудностям обмена данными между смежными системами;
- наличие, как правило,
большого количества предприятий, участвующих в поддержке жизненного цикла изделия,
требует эффективного обмена информацией об изделии между партнерами;
- сложность изделия, наличие
множества его модификаций, заимствование, стандартизация, унификация, требуют
поддержки многоуровневых многовариантных сборочных моделей.
Проблемы
осуществления метода для выявления
знаний разработчиков машиностроительной продукции решаются путем реализации методов
и средств CALS-технологий. Для этого
использовались различные нотации описания
процессов и объектов, такие как IDEF, ARIS или BPMN. В этих нотациях процесс
выявления знаний разделяется на конкретные задачи или работы, т.е. используется
процессный подход.
рис. 1 Фрагмент описания параметров точности детали
На
рисунке 1, на языке Express-G приведен фрагмент описания параметров точности
детали.
рис. 2 Описание концептуальной модели, описывающие связи между параметрами детали
На
рисунке 2, в нотации IDEF0 дано описание
концептуальной модели, описывающие связи между параметрами детали.
рис. 3 Обобщенная функциональная структура эвристического назначения параметров точности
На
рисунке 2, в нотации IDEF0 дана обобщенная функциональная структура
эвристического назначения параметров точности.
Разработанные
модели легко анализируются, как самим конструктором в процессе работы, так и
программистом, создающим программные оболочки, реализующие данный подход при
выявлении знаний. Благодаря такому подходу сокращается время затрачиваемое
конструктором при работе с системой, конструктор на каждом шаге может обратиться
к необходимой справочной информации, не теряя время для поиска необходимых документов.
Так же это важно при обучении специалистов, инженер может проследить цепочку,
по которой принято то или иное решение и посмотреть дополнительные материалы,
которыми руководствуется конструктор-профессионал при принятии решения.
Литература
1. О.И. Ларичев, А.И. Нечитов,
Е.М. Мошкович, Е.М. Фуренс. Выявление экспертных знаний – М.: Наука, 1989.
2. Львов Б.Г., А.К. Скурат, И.В.
Соловьев, Чередниченко Д.А. Обеспечение качества технологических машин на
стадии автоматизированного рабочего проектирования // Качество, инновации,
образование. – 2002. - №4