В традиционном производстве этапы проектирования и производства автономны, что неизбежно предполагает увеличение общих сроков технической подготовки производства, дублирование работы технолога и конструктора [1]. В ИПК устанавливается прямая связь между процессами конструирования и изготовления с помощью системы информационного обеспечения (СИО). На этапе проектирования создается большая часть информации, которая затем используется в производстве для разработки технологии, планов оперативно-календарного управления и собственно управления технологическим оборудованием.
СИО позволяет обеспечить единство конструкторско-технологической информации в информационном пространстве ИПК и включает:
- Систему классификации на всех этапах производственного цикла
- Систему управленческой, конструкторской, технологической и производственной нормативно-технической и справочной документации
- Систему организации, ведения, хранения, накопления и обработки нормативно-справочной документации, внесение в нее дополнений и изменений
- Комплекс программных средств, обеспечивающих организацию, хранение, обработку, корректировку, доступ и представление данных, информационное сопряжение систем автоматизации, составляющих ИПК (АСНИ / САПР / АСТПП / СУТП / САК) и эффективное взаимодействие операторов и вычислительных систем).
СИО представляет собой интегрированную систему, единую для САПР и автоматизированной системы управления производственным процессом. На рис. 1 показана структура связей СИО с процессами проектирования и производства.
Под информационным обеспечением (ИО) ИПК понимается совокупность методов и средств организации, поддержки, хранения и пополнения информации, необходимой для работы ИПК и составляющих его систем автоматизации.
В структуре СИО можно выделить две составляющие: базу данных (БД) и базу знаний (БЗ):
- БД включает в себя фактографические, количественные данные, которые характеризуют предметную область, а также правила выводы, посредством которых система управления базами данных (СУБД) обеспечивает вывод данных, хранящихся в БД.
- БЗ представляет собой совокупность данных — фактов, метаданных (описаний закономерностей, которым подчинены данные), а также правил вывода, посредством которых система управления базами знаний (СУБЗ) обеспечивает вывод одних данных и метаданных на основе других. СУБЗ представляет собой специальную программную систему.
- БЗ отражает систему понятий, их связей и зависимостей предметной области и служит для машинного вывода новой информации на основе известных факторов, имеющихся в БД. СУБЗ является развитием СУБД и обладает более мощными обслуживающими процедурами.
- БЗ не заменяет и не отвергает БД. Они являются разными уровнями представления информации, которая хранится в СИО.
В системе информационного обеспечения ИПК БД включает в себя две составляющие: базу данных об изделии (БДИ) и базу данных о технологической среде производственного процесса (БДТ). С БДИ связаны процессы на всех стадиях жизненного цикла изделия (ЖЦ), в то время как БДТ информационно связано с технологической и организационно-экономической подготовкой производства и собственно процессом изготовления (рис. 2).
При создании любого нового изделия и ТПП средствами конструкторских и технологических САПР (CAE / CAD / САМ) в интегрированной информационной среде (ИИС) создаются соответствующие информационные объекты (ИО), описывающие структуру изделия, его состав и все входящие компоненты: детали, сборочные узлы, агрегаты, комплектующие, материалы и т.д.
Каждый ИО обладает атрибутами, описывающими:
- Свойства физического объекта
- Технические требования и условия
- Геометрические (размерные) параметры
- Массогабаритные показатели
- Характеристики прочности
- Характеристики надежности
- Характеристики ресурса
- Остальные свойства изделия и его компонентов.
ИО в составе БДИ содержат информацию, требуемую для выпуска и поддержки технической документации.
Каждый ИО идентифицируется уникальным кодом и может быть извлечен из БДИ для выполнения действий с ним. БДИ обеспечивает информационное обслуживание и поддержку деятельности заказчиков изделия, конструкторов и технологов, управленческого персонала, изготовителя изделия, эксплуатационного персонала заказчика и специализированных служб.
В составе БДИ можно выделить три раздела:
- Нормативно-справочный
- Долговременный
- Актуальный (рис. 3)
Содержание нормативно-справочного раздела БДИ обновляется по мере поступления новых и отмены действующих нормативных документов. Долговременный раздел БДИ дополняется и обновляется по мере создания новых технических решений, признанных типовыми.
В БДТ содержится информация о производственной структуре предприятия:
- Нормативно-справочная технологическая документация (технологическое, вспомогательное и контрольно-измерительное оборудования, режимы резания, нормы времени и др.)
- Информация, посвященная системе качества (действующей системе качества, международных и российских стандартов по качеству, инструкции и др.) (рис. 4).
Представление состава знаний об объектах машиностроения в компьютерной среде показано на рис. 5.
Как видно из рис. 5, компьютерная база знаний для проектирования может быть:
- Текстовой (словари, справочники, таблицы и т.д.)
- Графической (твердотельные модели, эскизы, чертежи и т.д.)
- В виде методик проектирования
Процесс проектирования СИО характеризуется высокой трудоемкостью из-за следующих факторов:
- Обработка матриц большой размерности
- Необходимостью формирования и выдачи значительного объема информации
- Принятием решений в неполностью формализованных условиях и т.п.
Поэтому автоматизация процесса проектирования СИО является весьма актуальной задачей. Учитывая специфику процесса проектирования СИО можно утверждать, что наиболее перспективным направлением автоматизации проектирования является создание диалоговых систем проектирования, включающих в свой состав развитой банк данных по всем этапам проектирования ИО ИПК и составляющих его систем автоматизации, интерфейса пользователя, обеспечивающего возможность работы с диалоговой системой на профессионально-ограниченном естественном языке [1].
При разработке системы удобно использовать концепцию «быстрого прототипа» [4]. Суть этой концепции состоит в том, что создается теоретический прототип системы, который содержит общую методологию проектирования информационно-поисковой системы. Этот способ представляется наиболее эффективным в связи с тем, что система должна учитывать специфику и знания специалистов о предметной области проектирования. Предлагается использовать информационную модель системы проектирования СИО, блок-схема которой представлена на рис. 6.
Основные компоненты системы:
- Интерпретатор — используя исходные данные из БД и знания из БЗ, формирует такую последовательность правил, которые, будучи примененными к исходным данным, приводят к решению задачи
- Блок обучения (компонент приобретения знаний) — автоматизирует процесс наполнения системы знаниями, осуществляемый специалистом предметной области (экспертом);
- Блок оценки решений и объяснения результатов — объясняет, как система получила решение задачи и какие знания она при этом использовала; диалоговый компонент — ориентирован на организацию общения с пользователем.
Диалоговую систему проектирования ИО целесообразно строить как функциональную подсистему САПР КИПС. Такой подход обеспечит преемственность и согласованность решений, принимаемых на различных стадиях разработки проекта, возможность учета требований всех групп специалистов, участвующих в создании КИПС, и будущих пользователей. При этом возможно построение САПР и подсистемы проектирования ИО КИПС как системы, распределенной на информационно-вычислительной сети.
Список литературы
- Полетаев В.А. Компьютерно-интегрированные производственные системы: учеб, пособие / ГУ КузГТУ. — Кемерово, 2006. — 199 с.
- Диалоговые САПР технологических процессов: учебник / В.Г. Митрофанов, Ю.М. Соломенцев, А.Г. Схиртладзе и др.; под ред. Ю.М. Соломенцева. — М.: Машиностроение, 2000. — 232 с.
- Информационная поддержка жизненного цикла изделия: учеб, пособие / А.Н. Ковшов, Ю.Ф. Назаров, И.М. Ибрагимов, А.Д. Никифоров. — М.: Академия, 2007. — 304 с.
- Новоженов Ю.В. Объектно-ориентированные технологии разработки сложных программных систем. — М.: Лори, 1996. — 256 с.
Источник: Формирование системы информационного обеспечения интегрированного производственного комплекса / В.А. Полетаев // Вестник КузГТУ. — 2009. — №6. — C. 93-98
