Под базой знаний (БЗ) понимают набор взаимосвязанных правил принятия решений специального типа, обеспечивающих получение новых данных на основе анализа имеющихся данных.
Элементарная порождающая система в САПР представляет собой обобщенный функциональный блок. Наиболее удачным и широко распространенным представлением функциональных блоков является стандарт IDEF0. В этом стандарте функциональный блок имеет конструкцию, приведенную на рис.6.1.
Рис.6.1. Функциональный блок IDEF0
В продукционных системах искусственного интеллекта элементом представления знаний является правило-продукция. Такое правило содержит предусловие, определяющее применимость его при конкретном состоянии переменных базы данных (если <условие>, то <действие>).
Приведенные выше теоретические схемы необходимо представить в форме, удобной для их определения человеком при вводе знаний в компьютер. Наиболее простой формой является таблица рис. 6.2.
Такая таблица содержит все элементы функционального блока, представленного на рис.6.1. Наименования параметров должны выбираться из словаря системы, также как и их имена ¾ идентификаторы, необходимые для написания формул. Условие представляет собой ограничения, накладываемые на входные и управляющие параметры и определяющие область определения функции, реализуемой модулем.
Модуль: < Имя>
Наименование: <Описание функции>
Наименование параметра | Имя | Значение |
1.2. Вход (I) и управление (C)3. | Условие (C) | |
4. Выход (O) | Адрес | Механизм (M) |
Рис.6.2. Внешнее представление модуля инженерных знаний
На рис.6.2 дано внешнее представление модуля инженерных знаний, реализующих элементарные порождающие системы [4]. В верхней части первой таблицы блока записано условие его применения pi(xi) в совокупности с аргументами Xi , а в нижней ¾ набор значений функции Yi.
Сама функция Rk содержится в нижней части первой таблицы или во второй таблице модуля. На рис.6.3¾ рис.6.13 приведены внешние представления различных типов модулей инженерных знаний.
Неструктурированная совокупность модулей инженерных знаний в определенной прикладной области представляет собой базу знаний этой области.
Наименования и имена входных, управляющих и выходных переменных МИЗ должны выбираться из словаря базы знаний (Табл.6.2).
Таблица 6.2Словарь
Наименование | Имя | Тип |
Диаметр оси стандартный, ммДлина оси стандартная, ммШирина фаски, ммДиаметр буртика, ммШирина буртика, ммРадиус галтели, ммРадиус скругления буртика, ммМарка материалаИзгибающий момент, Н*ммДопустимое напряжение изгиба, МПаДиаметр оси исходный, ммДлина оси исходная, ммТип осиНомер деталиДиаметр оси расчетный, мм | dLcDHr1r2МаркаMiTidоLoТОНомdr | RRRRRRRSRRRRSIR |
Словарь представляет собой аналог списка терминов и обозначений, который часто помещается в начале инженерной книги.
От такого списка он отличается наличием графы, определяющей тип данных. Используются данные трех типов: действительные числа (R), целые числа (I) и перечисляемые символьные переменные (S).
Для каждой переменной последнего типа должен быть составлен список допустимых значений.
Например, переменная «Тип оси» в словаре (табл.6.2) может принимать два значения:
ось гладкая
ось с буртиком
Механизмы модулей инженерных знаний (МИЗ) должны обеспечивать реализацию всех функций, которые используются при написании инженерных книг.
Простейшая функция ¾ это присваивание значений выходным переменным (рис.6.3).
При задании ограничений числовых переменных используются круглые и квадратные скобки, между которыми через запятую записываются два числа: допустимые наименьшее и наибольшее.
При использовании круглых скобок крайние значения исключаются из числа допустимых, а квадратных ¾ включаются.
При задании неограниченных диапазонов одно из крайних значений отсутствует. Например, диапазон всех положительных чисел задается такой записью (0,).
С точки зрения структуры IDEF0 приведенный на рис.6.3 МИЗ имеет две управляющие и одну выходную переменные.
Механизмы модулей срабатывают, когда становятся известными значения входных и управляющих переменных и они удовлетворяют заданным ограничениям.
Если рассматривать этот МИЗ как правило-продукцию, то он эквивалентен следующему предложению: «если диаметр оси исходный больше 0 и меньше или равен 30 мм и марка материала ¾ сталь 45 улучшенная, то допустимое напряжение изгиба равно 0.85 МПа».
Модуль: M2
Разработчик: Евгенев Г. Б.
Наименование: Определение допустимого напряжения
Источник информации: Анурьев В.И. Справочник конструктора, т.2, табл.8, стр.21
Наименование | Имя | Ограничение |
Диаметр оси исходный, ммМарка материала | doМарка | (0, 30]45 улучшенная |
Допустимое напряжение изгиба, МПа | Ti | 0.85 |
Рис. 6.3. Внешнее представление модуля – присваивания
В инженерных книгах функциональные зависимости часто представляются в виде формул.
Внешнее представление модуля – формулы приведено на рис.6.4. Здесь управляющей переменной является тип оси, который может принимать значение «ось гладкая» или «ось с буртиком».
Входными переменными являются изгибающий момент и допустимое напряжение изгиба, значения которых используются при расчете выходной переменной ¾ диаметра оси расчетного, который равен корню кубическому из величины изгибающего момента, деленного на десятую долю допустимого напряжения изгиба.
Модуль: M1
Разработчик: Евгенев Г. Б.
Наименование: Расчет диаметра оси
Источник информации: Анурьев В.И. Справочник конструктора, т.2, стр.9
Наименование | Имя | Ограничение |
Тип осиИзгибающий момент, НммДопустимое напряжение изгиба, МПа | TOMiTi | ось гладкая,ось с буртиком(0.,95000)[0.6,0.95] |
Диаметр оси расчетный, мм | dr | (Mi/(0.1*Ti))^(1/3) |
Рис.6.4. Внешнее представление модуля – формулы
Имеется возможность с помощью одного МИЗ присваивать значения переменным и производить вычисления по набору взаимосвязанных формул (рис.6.5). При этом предшествующие выходные переменные могут использоваться для определения последующих выходных переменных.
Модуль: V13
Разработчик: Евгенев Г. Б.
Наименование: Расчет номинальной величины деформации
Источник информации: Шувалов С. А. Методические указания по расчету волновых зубчатых передач на ЭВМ. Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1987
Наименование | Имя | Ограничение |
Тип редуктораПередаточное отношение заданноеЧисло зубьев гибк. колеса предвар. | TипРедuzzf | волновой одновенцовый(0,) |
Коэф. увеличения вращ. момента при пуске | K1 | 1.9 |
Номинальная вел. радиальной деформации | NWo | 0.84+0.001*uz+1.6*10^(-3) *K1*uz^(1/2)+0.15*10^(-3) *K1*uz |
Глубина захода зубьев допуст., мм | hd | 4*NWo-(4.6-4*NWo)*zf/10^3-2.45 |
Рис.6.5. Внешнее представление комбинированного модуля
С помощью МИЗ типа формул можно формировать текстовые переменные, например, обозначения изделий, тексты содержания технологических операций и переходов и т.д.
На рис.6.6 приведен пример формирования содержания перехода механической обработки в соответствии с ЕСТД.
При значениях входных переменных Per=”Точить”, ElObr=”канавку”, NoEl=1, DinPer2=”кольц.”, DinPer4=”окончательно” содержание перехода будет иметь такой вид: ”Точить кольц. канавку 1 окончательно”. Функция STR обеспечивает перевод данных из числовой формы в строковую.
Модуль: TKP3
Разработчик: Евгенев Г. Б.
Наименование: Формирование содержания
Наименование | Имя | Ограничение |
Переход обработки резаниемЭлемент обрабатываемыйНомер элементаДополнит. информация перехода 2Дополнит. информация перехода 4Количество элементов | PerElObrNoElDinPer2DinPer4KolEl | [1,) |
Номер элемента строковыйСодержание перехода | NoElStrSodPer | STR(NoEl:0)Per+” “+ DinPer2+” “+ ElObr+” “+ NoElStr+” “+ DinPer4 |
Рис.6.6. Внешнее представление модуля – формулы формирования текстовой переменной
Функциональные зависимости в инженерных книгах часто имеют табличную форму представления. Для ввода таких зависимостей в базы знаний используются модули знаний с механизмами в виде таблиц.
Модуль: M5
Разработчик: Евгенев Г. Б.
Наименование: Назначение стандартной длины
Источник информации: Анурьев В.И. Справочник конструктора, т.2, стр.8
Наименование | Имя | Ограничение |
Диаметр оси стандартный, ммДлина оси исходная, мм | dLo | (0, 22](25, 30] |
Длина оси стандартная, мм | L | Таблица: TABL1 |
Длина оси | Диаметр оси стандартный, мм | |||||||
исходная, мм | 5 | 6 | 8 | 10 | 12 | 16,18 | 20 | 22 |
(25, 28] | 28 | 28 | 28 | 28 | 28 | 28 | ||
(28, 30] | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 |
Пример такого модуля для присвоения численных значений приведен на рис.6.7. Прилагаемая к модулю таблица может иметь шапку и боковик. На Рис. шапка содержит значения стандартных диаметров осей, а боковик ¾ диапазоны исходных длин осей. На основе этих двух входов таблица позволяет определить значения выходной переменной ¾ стандартной длины оси. Таблица может быть недоопределенной, т.е. содержать пустые клетки, как это имеет место на рис.6.7. При значениях входных переменных, соответствующих этим клеткам модуль не даст решения. В таком случае проектировщик должен будет изменить входные данные, например исходную длину оси.