для выбора или анализа методологий разработки информационных систем. Мне необходимо разработать методы использования предлагаемого инструмента, чтобы сделать его полезным и выполнить поставленную задачу. "Исследовать выбор методологий разработки информационных систем с целью совершенствования информационных систем".
НАУКОЕМКАЯ СИСТЕМА СИНТЕЗА ДЕТАЛЕЙ В КОНСТРУКТОРСКОМ ИЗДЕЛИИ
Манолия Кавакли
Факультет архитектуры Стамбульского технического университета Таскисла
ВВЕДЕНИЕ
Построение систем проектирования на основе знаний для класса известных изделий или систем является важной темой, интересующей исследователей в области искусственного интеллекта. Системы, способные помочь в анализе сложных случаев и ситуаций, применить соответствующие правила, указать на необходимые действия, оказать помощь в расчетах, могут быть полезны для решения множества конкретных задач в производстве. Это касается таких задач, как проектирование нового станка или инструмента, планирование бесперебойного производственного процесса от проекта до конечного продукта, проверка того, как будут сочетаться детали из разных материалов, и т.д. Для этого разработана система, основанная на знаниях, под названием WIND (Synthesis a/WINDowparts), предназначенная для синтеза деталей в проектном изделии. В данном исследовании проектным продуктом является жилое окно, в котором, как в станке, собраны профили.
Источниками знаний для WIND являются документы, относящиеся к теме, и эксперты, работающие в соответствующей фирме. Как система, основанная на знаниях, WIND нуждается в подпитке специфическими ноу-хау фирм для внутреннего использования. Помимо других источников знаний, исследование дизайна, по определению Арчера (Archer, 1981), изучает подход дизайнеров к проектированию в процессе проектирования. В данном исследовании процесс проектирования в фирмах подробно анализируется с целью кодирования знаний о предметной области, а его этапы формулируются шаг за шагом для моделирования поведения проектировщика. Для изучения баз знаний экспертов в области проектирования применяется эмпирический подход к исследованию дизайна. В данной работе мы будем рассматривать в первую очередь структурирование знаний, а не их получение. Поток информации и работа с артефактом в WIND автоматизированы. Поэтому мы сосредоточимся на структурах данных. Системы автоматизированного проектирования требуют двух основных видов структурированных данных (Latombe, 1976):
- Состояние процесса проектирования, т.е. последовательность задач, выбор, сделанный системой, ситуации отказа и т.д.
- Сам проектируемый объект, или мир проектирования, на физическом и концептуальном уровнях, т.е. геометрические данные, используемые технологические компоненты, напряжения и деформации в различных ситуациях и т.д. Первое относится к этапам проектирования, второе - к представлению знаний.
ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
В традиционных подходах первой фазой является Анализ, который заключается в диагностике, определении, подготовке, понимании проблемы и выработке четкой формулировки целей, согласно Asimow (1962). Джонс (1970) определяет эту фазу как Divergence, которая связана с разбиением проблемы на части и определением границ пространства, в котором может происходить плодотворный поиск решения. Бахман и др. (1993) называют эту фазу Уточнение задачи, которая предполагает сбор информации о требованиях, которым должно удовлетворять решение, а также об ограничениях. В производственных фирмах эта фаза включает в себя получение спецификаций от архитектора проекта, анализ разделов, деталей системы и планов. Выполняются статические расчеты. Проводится поиск общих характеристик высот, таких как оси, открывающиеся створки, положение горизонтальных и вертикальных ригелей.
Вторая фаза - Синтез (Asimow, 1962), которая предполагает поиск правдоподобных решений. Джонс (Jones, 1970) называет эту фазу Трансформацией, которая предполагает соединение частей вместе новым способом. Подразумевается цикл, в котором решение пересматривается и улучшается путем повторного анализа. В первом цикле процесса человеческого мышления эта фаза может быть определена как концептуальное проектирование (Bachman et ai, 1993; Tomiyama and Yoshikawa, 1985; Hatvany et aI, 1993). Концептуальное проектирование включает в себя установление структур функций, поиск подходящих принципов решения и их объединение в варианты концепции. Оно начинается с уточнения требований к продукту, исходя из рыночных соображений, включает творческие инновации и процессы принятия решений, приводящие к формированию эскиза продукта, и соответствует созданию первой проектной модели, т.е. фиксации временных проектных решений или целей. Для WIND этот цикл предпочтительнее называть начальным или фундаментальным проектированием. Во втором цикле он превращается в Базовое проектирование (Tomiyama and Yoshikawa, 1985), которое представляет собой развивающийся процесс от первой модели до сборочного чертежа через несколько промежуточных моделей или Воплощенное проектирование (Bachman et aI, 1993), в котором конструктор определяет расположение и форму всех деталей и разрабатывает техническое изделие или систему в соответствии с техническими и экономическими соображениями. В третьем цикле он переходит в детальное проектирование (Bachman et ai, 1993; Tomiyama and Yoshikawa, 1985; Hatvany et aI, 1993), при котором решаются мельчайшие детали изделия, необходимые для производства. Детальное проектирование - это проектирование всех составных узлов и агрегатов для изготовления изделия. При детальном проектировании определяются расположение, форма, размеры и свойства поверхности всех отдельных деталей, задаются материалы. В фирмах-производителях на этом этапе выбирается деталь системы, соответствующая эксплуатационным требованиям, указанным в спецификации. Выбирается комплектующее изделие, стандартное для каждой системы. Решаются такие узлы, как крепление к подвесному потолку и парапету, стыки специальных уголков и крепление к отделке. Синтезируются детали изделия. Синтез деталей изделия требует наличия критериев, связанных с расположением и сочетанием деталей.
Третья фаза - оценка (Asimow, 1962), которая связана с определением обоснованности решений относительно поставленных целей и выбором из альтернативных вариантов. Джонс определяет ее как Conver- gence (Jones, 1970), т.е. тестирование с целью выявления последствий применения новой организации на практике. Результатом этой фазы является окончательный проект в WIND.
На этом этапе происходит утверждение архитектором детального проекта. Архитектор проекта может вносить изменения в проект. Затем рассчитывается стоимость всей системы.
ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЗНАНИЙ
Группы данных на каждом этапе проектирования представляют собой знания человеческих экспертов о предметной области. Представление знаний для данной задачи проектирования можно классифицировать следующим образом (Kavakli and Bayazit, 1994):
1. Представление частей изделия
Части изделия - это объекты, являющиеся единицами информации. Код Le состоит из полного перечня частей продукта. Графическое представление объектов, производимых фирмами, кодируется как Pf. Каждая деталь имеет некоторые свойства, представленные в виде различных атрибутов, кодируемых как Att, и их значений. Значения этих атрибутов представлены как Db-e - база данных деталей. Rough - грубое графическое представление деталей, относящееся к экземплярам. RoughM - грубые модели деталей системы в процессе эволюционного проектирования, которые впоследствии заменяются окончательными моделями.
2. Представление проблемной среды
Различные коды используются для представления фактов и условий, описания дизайна, целей и задач проблемной среды. De представляет внутренние и внешние условия проблемной среды. Df представляет факты. Проектные описания, а также физические и общие характеристики части системы представлены в виде высоты окна с именем 11'1>. Сечение окна называется Ws. План окна называется Wp. Цели и задачи артефакта определяются на начальных этапах процесса проектирования. Проектирование - это
