Автоматизированная информационная интеллектуальная система для проектирования технологического оборудования

Создание процедурных и информационно-логических моделей технологического оборудования на разных уровнях представления и разработка на их основе информационных систем, обладающих интеллектуальными свойствами. Проектирование технологического оборудования.

Рубрика Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид автореферат
Язык русский
Дата добавления 01.09.2018
Размер файла 763,1 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

20

Размещено на http://www.allbest.ru/

15

На правах рукописи

А В Т О Р Е Ф Е Р А Т

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Автоматизированная информационная интеллектуальная система для проектирования технологического оборудования

Специальность 05.25.05 - Информационные системы и процессы, правовые аспекты информатики

Мариковская Мария Павловна

Тамбов - 2008

Работа выполнена на кафедре «Автоматизированное проектирование технологического оборудования» Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Тамбовский государственный технический университет».

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Мокрозуб Владимир Григорьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент

Пасечников Иван Иванович ;

кандидат технических наук

Земской Николай Александрович

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Воронежская государственная технологическая академия»

Защита состоится «___» __________2008 г. в ___ час.___мин. на заседании диссертационного совета Д212.260.05 Тамбовского государственного технического университета по адресу: 392000, Тамбов, ул. Советская, 106, Большой зал.

Отзывы на автореферат, скрепленные гербовой печатью, направлять по адресу: 392000, г. Тамбов, ул. Советская, 106, ТГТУ, ученому секретарю диссертационного совета Д212.260.05 Селивановой З.М.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Автореферат разослан «___» ______ 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор технических наук Селиванова З. М. .

Подписано к печати 00.00.2008.

Формат 60 84/16. Бумага офсетная. Гарнитура Тimes New Roman.

1,0 уч.-изд. л. Тираж 100 экз. Заказ № 000

Издательско-полиграфический центр ТГТУ

392000, Тамбов, Советская, 106, к. 14

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Использование автоматизированных информационных систем (АИС) является в настоящее время необходимым условием эффективной работы промышленных предприятий. Проектирование технологического оборудования - один из наиболее длительных и ответственных этапов технической подготовки машиностроительного производства. В связи с возрастающими требованиями заказчика часто возникает необходимость проектирования нестандартного типового оборудования, что ведет к увеличению времени, затрачиваемого на разработку проектной документации.

Большой вклад в разработку информационных систем автоматизированного проектирования и искусственного интеллекта внесли Соломенцев Ю.М., Кафаров В.В, Павлов В.В., Волкова Г.Д., Гаврилова Т.А., Евгеньев Г.Б., Прохоров А.Ф., Фогель Д.Б., Заде Л.А., Д. Джонс, Капустин Н.М., Норенков И.П., Малыгин Е.Н. и другие отечественные и зарубежные ученые.

Несмотря на несомненные достижения в области искусственного интеллекта и большое разнообразие существующих АИС, предназначенных для проектирования технических изделий, конструкторские отделы затрачивают много времени на разработку технической документации, особенно чертежей. В связи с этим, проблема создания АИС, позволяющей проектировать технологическое оборудование остается актуальной, особенно в плане применения методов искусственного интеллекта и получения технической документации с минимальным участием лица принимающего решения.

Развитие перерабатывающих отраслей промышленности, в том числе химической и пищевой, является в настоящее время актуальной задачей экономики Российской Федерации.

Технологическое оборудование химических и пищевых производств состоит преимущественно из типовых элементов, что дает возможность создать информационную систему, которая позволит автоматизировать не только такие стадии проектирования, как определение основных элементов аппаратов, технологические и механические расчеты, но и стадии разработки рабочих чертежей, что является актуальным, так как позволит уменьшить сроки проектирования и повысит качество проектных решений.

Создание процедурных и информационно-логических моделей технологического оборудования на разных уровнях представления и разработка на их основе информационных систем, обладающих интеллектуальными свойствами, позволит накапливать и использовать опыт экспертов всеми разработчиками проекта.

Работа выполнена в рамках гранта РФФИ (проект №06-08-96352-р_центр_а).

Объектом исследования является автоматизированная информационная интеллектуальная система для проектирования технологического оборудования.

Предметом исследования являются процедурные модели проектирования и информационно-логические модели технологического оборудования на разных уровнях представления.

Целью работы является разработка математического обеспечения и элементов программного и информационного обеспечения автоматизированной информационной интеллектуальной системы (АИИС) для проектирования технологического оборудования, позволяющей сократить сроки проектирования и улучшить качество проектных решений.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

- провести информационный анализ конструкции и исследовать процесс проектирования технологического оборудования;

- разработать процедурную модель процесса проектирования технологического оборудования;

- разработать информационно-логическую модель технических объектов на абстрактном уровне и, на примере емкостного аппарата, на объектном уровне представления;

- разработать продукционно-фреймовое представление информации о технических объектах;

- разработать прототип экспертной системы поддержки принятия решений при проектировании емкостных аппаратов;

- разработать программы механических и технологических расчетов технологического оборудования;

- разработать базу типовых параметрических элементов технологического оборудования.

Методы исследования. Поставленные задачи решаются с использованием методов теории множеств, теории графов, математической логики, средств искусственного интеллекта, теории полихроматических множеств и графов.

Научная новизна исследования состоит в следующем:

1. Предложена процедурная модель процесса проектирования технологического оборудования, описывающая процесс проектирования от получения исходных данных до выдачи рабочей документации, отличительной чертой (новизной) которой является применение средств искусственного интеллекта не только на ранних, но и на заключительных этапах создания рабочей документации;

2. Предложена информационно-логическая модель технических объектов на абстрактном уровне представления, включающая модель структуры объекта, модель параметров элементов объекта и модель позиционирования элементов в пространстве;

3. Предложена информационно-логическая модель емкостного аппарата на объектном уровне представления, описывающая элементы аппарата, связи между параметрами элементов, включая и взаимное расположение элементов в пространстве, позволяющая генерировать законченный вариант конструкции аппарата с минимальным участием проектировщика, за счет применения средств искусственного интеллекта;

4. Разработано продукционно-фреймовое представление информации о технических объектах на абстрактном уровне и на примере емкостного аппарата на объектом уровне, позволяющее представить информационно-логическую модель технического объекта в памяти ЭВМ.

5. Разработана АИИС для проектирования технологического оборудования, базирующаяся на предложенных процедурной и информационно-логической моделях и позволяющая осуществлять автоматизацию проектирования на всех этапах выполнения конструкторско-технологической документации.

Практическая ценность и реализация результатов.

1. Разработаны процедурная и информационно-логическая модели, предназначенные для проектирования технологического оборудования;

2. Создано программное обеспечение и информационные базы АИИС проектирования технологического оборудования, включающие прототип экспертной системы выбора элементов емкостного аппарата, программное обеспечение для технологических и механических расчетов емкостных аппаратов, базу параметрических 3D и 2D моделей и базу типоразмеров элементов химического оборудования, базу свойств материалов и их применимости в различных средах;

3. Разработанное программное обеспечение внедрено на ОАО «Тамбовский завод «Комсомолец» им. Н. С. Артемова» и ЗАО «Завод Тамбовполимермаш»;

4. Внедренное программное обеспечение использовано указанными организациями при проектировании более 350 единиц оборудования.

На защиту выносятся:

1. Процедурная модель проектирования технологического оборудования, представляющая формализованное описание процесса проектирования и отличающаяся применением средств искусственного интеллекта, как на ранних, так и на заключительных этапах создания рабочей документации;

2. Информационно-логическая модель технических объектов на абстрактном уровне и, на примере емкостного аппарата, на объектном уровне представления, включающая модель структуры аппарата, модель, описывающую параметры элементов и всего аппарата в целом, и модель позиционирования элементов в пространстве, и позволяющая генерировать законченный вариант конструкции аппарата;

3. Продукционно-фреймовое представление информации о технических объектах на абстрактном уровне и на примере емкостного аппарата на объектом уровне представления;

4. Базовые компоненты АИИС для проектирования технологического оборудования, включающее прототип экспертной системы выбора элементов емкостного аппарата, программное обеспечение для технологических и механических расчетов емкостных аппаратов, базу параметрических 3D и 2D моделей и базу типоразмеров элементов химического оборудования, базу свойств материалов и их применимость в различных средах.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на: Российской (VI Тамбовской межвузовской) научно-практической конференции «Актуальные проблемы информатики и информационных технологий» (г. Тамбов, 2002 г.), XVI Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (г. Ростов н/Д, 2003 г.), Международной научно-практической конференции «Качество науки - качество жизни» (г. Тамбов, 2006 г.),VI Всероссийской межвузовской научной конференции «Формирование специалиста в условиях региона» (г. Тамбов, 2006 г.), Международной научно-практической конференции «Глобальный научный потенциал» (г. Тамбов, 2006 г.).

Публикации. Основные результаты, полученные при выполнении диссертационной работы, опубликованы в 13 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка используемых источников. Содержание диссертации изложено на 156 страницах машинописного текста, включая 32 рисунка, 12 таблиц и 11 страниц приложений.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, ее научная новизна и практическая значимость, сформулированы цель работы и приведено краткое содержание диссертации по главам.

В первой главе «Состояние вопроса разработки информационных систем для проектирования технических объектов» проведен краткий обзор существующих методов разработки информационных систем автоматизированного проектирования технических объектов. Рассмотрены и проанализированы основные достижения в области искусственного интеллекта, способы представления и обработки знаний, подходы в области исследования проектирования технических объектов. Представлен анализ существующих информационных систем для автоматизированного проектирования технических объектов.

Описана методология ручного (автоматизированного не интеллектуального) конструирования технических объектов и ее основные этапы.

Во второй главе «Разработка процедурной модели процесса проектирования технологического оборудования и информационно-логической модели технического объекта» проведен информационный анализ конструкции и процесса проектирования технологического оборудования.

Отмечено, что, несмотря на большое разнообразие технологических процессов химической, нефтегазовой, спиртовой, пищевой промышленности, разнообразие рабочих сред, давлений, температур и других параметров, в конструкции технологического оборудования можно выделить много общего. Все аппараты наряду с наличием у них своих специфических устройств, как правило, состоят из следующих основных элементов и узлов: цилиндрического корпуса, днища, крышки, штуцеров, устройств для присоединения контрольно-измерительных приборов, люков, опор, сварных и фланцевых соединений, строповых устройств и др.

Технический объект TO представляет собой систему, состоящую из элементов E и связей S между ними. Будем называть элементы и связи структурными единицами технического объекта.

На основании проведенного анализа основных узлов и деталей, составляющих конструкцию, множество всех элементов технологического объекта представлено выражением , где - функциональные элементы, несущие технологическое назначение (перемешивающее устройство емкостного аппарата, трубная решетка теплообменника); - соединительные элементы, служащие для связи основных элементов друг с другом (сварные швы, фланцевые соединения, болты и т.д.).

Выделены два вида связей между элементами:

- связи позиционирования - параллельность осей, совпадение поверхностей и т.д., которые однозначно определяют взаимное расположение элементов друг относительно друга;

- связи , определяющие зависимость значений свойств элементов друг от друга.

Исходные данные для проектирования технологического оборудования изложены в техническом задании , где L - определяющий размер проектируемого аппарата (объем, поверхность теплообмена, поверхность фильтрации и др.); - множество функций проектируемого аппарата; Q1 - условия взаимодействия аппарата с рабочей средой (давление, температура, коррозионные свойства и др.); Q2 - условия взаимодействия аппарата с окружающей средой (место установки, ветровые, снеговые нагрузки и. т.д.); Q3 - условия взаимодействия аппарата с человеком (требования к обслуживанию и безопасности); Q4 - дополнительные требования и ограничения (например, ограничение по габаритным размерам).

Функции аппарата , где D - указание действия, производимого аппаратом; G - указание объекта, на который направлено действие; H - указание особых условий и ограничений, при которых выполняется действие.

Результат проектирования - рабочий проект , где РП1 - сборочный чертеж аппарата; РП2 - сборочные чертежи отдельных частей аппарата; РП3 - чертежи всех деталей аппарата; РП4 - спецификации; РП5 - паспорт аппарата; РП6 - расчет на прочность; РП7 - технологические расчеты; РП8 - руководство по эксплуатации; РП9 - технологическая документация.

Функциональная модель, отражающая основные этапы проектирования технологического оборудования, представлена на рисунке 1.

Информационные потоки:

, где I11 - множество данных о наличии функциональных элементов; I12 - множество данных о типах функциональных элементов; I13 - множество данных о взаимном расположении функциональных элементов; I14 - множество данных о наличии и типах соединительных элементов;

I2 - основные размеры и характеристики функциональных элементов аппарата, удовлетворяющие условиям технологического назначения аппарата; ; ; ; I6 - данные, подтверждающие невозможность удовлетворения условиям технологического назначения аппарата при его выбранной структуре; .

Рис. 1. Функциональная модель процесса проектирования технологического оборудования

Информационные потоки изменений: Iz1 - изменения структуры аппарата (удаления, добавления, изменения типа или взаимного расположения функциональных элементов); Iz2 - изменения технологических параметров; Iz3 - изменения конструкции; Iz4 - изменения технологии изготовления.

Для разработки программного обеспечения АИИС необходима процедурная модель процесса проектирования FM, реализующая функции, представленные на рисунке 1. FM при помощи информационно-логической модели М проектируемого объекта, модели процессов, протекающих в аппарате , модели технологии изготовления технического объекта , позволяет получить вариант конструкции и технологию его изготовления:

Процедурная модель представлена в виде системы выражений:

,

,

,

,

,

где F1 - процедура определения структуры технологического оборудования; F2 - процедура выполнения технологических расчетов оборудования; F3 - процедура разработки конструкции оборудования; F4 - процедура разработки технологии изготовления оборудования; - составляющие информационно-логической модели проектируемого объекта.

Составляющие процедурной модели F1, F2, F3, F4 представлены в виде:

,

где F11 - процедура определения наличие функциональных элементов оборудования; F12 - процедура определения типа каждого из функциональных элементов; F13 - процедура, выполняющая предварительную компоновку функциональных элементов; F14 - процедура, определяющая наличие и типы соединительных элементов оборудования;

где F21 - процедура, определяющая предварительно основные, необходимые для проведения технологических расчетов, размеры функциональных элементов оборудования; F22 - процедура, выполняющая материальный, тепловой и гидродинамический расчеты;

При проведении технологических расчетов уточняются основные размеры или изменяются так, чтобы обеспечивались заданные материальная нагрузка, гидродинамический и тепловой режимы в аппарате. При невозможности обеспечить необходимые материальный, гидродинамический и тепловой режимы при выбранных параметрах оборудования, возможно изменение типов составляющих его элементов или типа оборудования.

где F31 - процедура, определяющая предварительно основные, не определенные ранее в F2, размеры функциональных элементов оборудования; F32 - процедура, производящая предварительный прочностной расчет; F33 - процедура, выполняющая уточненную компоновку элементов оборудования; F34 - процедура, определяющая неопределенные ранее параметры элементов оборудования, необходимые для создания рабочей документации; F35 - процедура, производящая проверочный прочностной расчет. По результатам проведенных прочностных расчетов возможен возврат к процедуре F34 и изменение размеров элементов.

F4 - процедура, разрабатывающая технологию изготовления оборудования. Входными данными для разработки технологии изготовления является конструкторская документация, парк оборудования, инструментов и приспособлений. Результат - технологическая документация изготовления деталей и сборки аппарата.

Для выполнения функций проектирования, определенных процедурной моделью, необходимо иметь информационно-логическую модель (ИЛМ) проектируемого технического объекта М, модели процессов, протекающих в аппарате , и модель технологии изготовления технического объекта . В рамках данной работы рассматривается информационно-логическая модель проектируемого технического объекта М на абстрактном и объектном уровнях представления.

На основе методологии автоматизации интеллектуального труда (МАИТ), разработанной в МГТУ «Станкин», предложена структура формирования информационно-логических моделей, представленная на рисунке 2.

Рис. 2. Структура формирования информационно-логических моделей

информационный интеллектуальный оборудование

Информационно-логическое моделирование в соответствии с МАИТ описывает строение технических объектов на разных уровнях представления: абстрактном, объектном и конкретном. Множество структурных единиц объектного уровня формируется на основе системы структурных единиц абстрактного уровня. Множество структурных единиц конкретного уровня базируется на системе структурных единиц объектного уровня и отражает текущее информационное состояние ее элементов.

ИЛМ технических объектов на абстрактом уровне представлена в виде: , где - множество элементов технологического объекта; - модель структуры технологического объекта; - модель, описывающая параметры элементов технологического объекта; - модель позиционирования элементов технологического объекта в пространстве.

Каждый элемент представлен в виде , где - множество свойств этого элемента; - множество возможных значений свойств данного элемента.

Модель структуры используется на уровне концептуального проектирования технического объекта и позволяет:

- выделить из множества функциональных элементов всего технологического оборудования подмножество функциональных элементов , принадлежащих конкретному проектируемому аппарату;

- для каждого элемента из определить его тип;

- установить между элементами из связи позиционирования ;

- на основании установленных связей позиционирования между элементами из определить подмножество соединительных элементов проектируемого технологического аппарата.

Модель структуры представлена в виде:, где - правила, определяющие наличие и количество функциональных элементов технического объекта; - правила, определяющие типы каждого функционального элемента; - правила, определяющие предварительное расположение элементов друг относительно друга, - правила, определяющие наличие и типы соединительных элементов технического объекта.

Модель параметров элементов технического объекта необходима для конкретизации значений таких параметров элементов, как размеры (габаритные, присоединительные и другие), допускаемые отклонения размеров, шероховатость поверхностей, материал изготовления, прочностные и технологические характеристики.

Согласно теории полихроматических множеств и графов, параметры элементов подразделяются на единичные и унитарные. Единичные параметры элемента зависят от исходных данных на проектирование и от параметров других элементов. Унитарные параметры элемента полностью определяются единичными.

Модель параметров элементов представлена в виде: , где - правила и зависимости, определяющие параметры аппарата в целом; - правила и зависимости, определяющие значения единичных параметров элементов; - правила и зависимости, определяющие значения унитарных параметров элементов.

Модель позиционирования позволяет однозначно определить положение элементов относительно друг друга и осуществить их автоматическую сборку. Модель позиционирования представлена в виде:

,

где - реестр типов сопряжений между базовыми осями, ребрами и гранями элементов; - правила, определяющие сопряжения между базовыми геометрическими параметрами элементов.

Любой твердотельный геометрический объект характеризуется кортежем: , где - множество осей; - множество ребер; - множество поверхностей (граней); - множество связей позиционирования (сопряжений) между O, R и Gr.

Установлены следующие типы сопряжений : параллельность (или совпадение) плоскостей или осей //, концентричность , пересечение под углом друг к другу , касание |, симметрия ||.

При позиционировании элементов в пространстве необходимо:

- определить базовые геометрические параметры, то есть выделить подмножество базовых осей, базовых ребер и базовых поверхностей для каждого элемента;

- установить сопряжения между базовыми геометрическими параметрами соединяемых элементов.

Для компьютерной обработки модели определения структуры и модели определения параметров разработано продукционно-фреймовое представление элементов технического объекта и их свойств.

На абстрактном уровне продукционно-фреймовое представление технического объекта имеет вид: ,

где - множество фреймов, описывающих структуру сложных элементов технического объекта; - множество фреймов, описывающих свойства элементов технического объекта; - связи между фреймами.

В третьей главе «Информационно-логическая модель емкостного аппарата» проведен информационный анализ конструкции емкостного аппарата. Представлен краткий обзор основных конструктивных элементов емкостного оборудования, к которым можно отнести: обечайки, днища, штуцера, различные опоры и строповые устройства, теплообменные устройства, фланцевые соединения, перемешивающие устройства и приводы к ним.

Приведен И-ИЛИ граф структуры емкостного аппарата. Показано представление конструкции емкостного аппарата в виде графа , вершинами которого являются функциональные элементы, ребрами - соединительные, позволяющий наглядно отобразить множество элементов емкостного аппарата.

Предложена ИЛМ емкостного аппарата на объектном уровне представления . ИЛМ емкостного аппарата предназначена для получения вариантов конкретных конструкций емкостных аппаратов, удовлетворяющих исходным данным текущей задачи проектирования. Конкретные конструкции получаются при присвоении свойствам структурных единиц объектного уровня определенных фиксированных значений. , - множество элементов емкостного аппарата.

Множество функциональных элементов на верхнем уровне иерархии : eb01 - корпус; eb02 - теплообменное устройство; eb03 - перемешивающее устройство; eb04 - опоры; eb05 - строповые устройства; eb06 - устройства ввода-вывода (штуцеры, люки, лючки); eb7 - теплоизоляция; eb08- футеровка; eb09- устройство заземления; eb010- устройства для крепления (кронштейны и т.д.). На следующем уровне иерархии множество функциональных элементов корпуса : eb11 - обечайка; eb12 - днище. Множество функциональных элементов перемешивающего устройства Eb3={eb3}: eb31 - вал; eb32 - стойка; eb33 - мешалка; eb34 - мотор-редуктор и так далее для каждой сборочной единицы.

Множество соединительных элементов емкостного аппарата: : es1 - сварное соединение; es2 - фланцевое соединение; es3 - муфтовое соединение; es4 - шпоночное соединение; es5 - подшипники; es6 - крепления для теплоизоляции.

Представлены модели структуры емкостного аппарата Мs, определения параметров Мp и позиционирования элементов емкостного аппарата Мr.

Модель структуры содержит правила , например:

: ЕСЛИ перемешатьFA, ТО ПеремешивающееУстройство.Наличие = присутствует;

: ЕСЛИ Корпус.Ориентация = вертикальный и Нижнее Днище.Тип = Плоское, ТО Опоры.Наличие = отсутствуют;

: ЕСЛИ Корпус.Ориентация = вертикальный и Среда.состояние = сыпучий материал, ТО ДнищеНижнее.Тип = коническое;

:ЕСЛИ Корпус.Ориентация = горизонтальный, ТО Опоры.Тип = седловые

Модель параметров элементов содержит правила и зависимости , например:

: Обечайка.Толщина_стенки = f(Давление, Диаметр, Длина, материал, рабочая среда, коэффициент прочности сварных швов);

: Днище.Диаметр_внутренний. = Обечайка.Диаметр_внутренний.

Всего представлено около 100 правил и зависимостей для определения структуры и параметров элементов емкостного аппарата.

Разработано продукционно-фреймовое представление структуры элементов и их свойств на объектном уровне на примере емкостного аппарата, фрагмент которого представлен на рисунке 3.

Рис. 3. Фрагмент продукционно-фреймового представления элементов аппарата

Для определения значений Zn слотов используются процедуры PR, каждая из которых представляет собой подмножество правил , и значение слота, используемое по умолчанию или подсистему расчетов (прочностных, тепловых и др.). Здесь описана подсистема прочностных расчетов технологического оборудования, позволяющая на основании множества исходных данных определить, какие элементы необходимо рассчитать, какие расчеты для этих элементов необходимо провести и выполнить соответствующие расчеты.

Модель позиционирования разработана на объектном уровне, базовые геометрические параметры определяются для каждого класса функциональных и соединительных элементов емкостного аппарата независимо от таких параметров как тип элемента, его геометрические размеры, материал изготовления и другие. На конкретном уровне, при фиксированном информационном состоянии элемента, каждый элемент наследует базовые геометрические параметры, определенные для соответствующего класса элементов на объектном уровне.

Модель позиционирования, представляет собой ограничения расположение и взаимосвязь базовых геометрических параметров элементов (оси, ребра, поверхности). Например, сопряжение днища с обечайкой (рисунок 4) описывается системой выражений:

eb11.Gr1// eb12.Gr1;

eb11.os1 eb12.os1;

eb11.Gr2// eb12.Gr2,

где

// - совпадение плоскостей;

- соосность.

Рис. 4. Неотъемное сопряжение днища с обечайкой

Разработанные примеры позиционирования типовых сборочных единиц также выполнены на объектном уровне, и, следовательно, универсальны по отношению к текущим значениям параметров сопрягаемых элементов.

В четвертой главе «Структура и элементы автоматизированной информационной интеллектуальной системы для проектирования технологического оборудования» описывается АИИС для проектирования технологического оборудования, разработанная на базе математического обеспечения, представленного выше.

АИИС реализует следующие интеллектуальные функции:

- определение на основании данных технического задания структуры проектируемого объекта;

- определение параметров элементов проектируемого объекта;

- создание сборочных чертежей на основе автоматического позиционирования элементов в пространстве.

Базовые компоненты АИИС представлены на рисунке 5.

Программное обеспечение АИИС состоит из управляющей программы, реализующей процедурную модель (FM), разработанную в главе 2, отдельных исполнительных модулей, выполняющих конкретные задачи проектирования и необходимых при проектировании баз данных и баз знаний. Лицо, принимающее решения, которыми являются конструктор и технолог имеет возможность корректировки результатов работы системы на различных этапах проектирования.

Обмен данными между модулями осуществляется через информационные базы, включающие в себя базы данных свойств веществ и конструкционных материалов, стандартных элементов, 3D параметрических элементов и 2D параметрических чертежей, результаты работы отдельных модулей (база проекта) и базу правил (правила , описанные в главе 3).

Рис. 5. Базовые компоненты АИИС для проектирования технологического оборудования

Здесь представлена структура базы данных, и описаны реализованные элементы программного обеспечения и информационной базы АИИС, которыми являются:

1) Программы и электронные книги механических расчетов элементов технологического оборудования и программа гидромеханического расчета вертикальных аппаратов с перемешивающими устройствами, выполненные в соответствии с действующей нормативной документацией;

2) База типоразмеров стандартных изделий, включающая: крепежные изделия, подшипники качения, фланцы для сосудов и аппаратов, прокладки для фланцев сосудов и аппаратов, фланцы для трубопроводов, рубашки сосудов и аппаратов, обечайки и днища емкостных аппаратов, мешалки емкостных аппаратов, опорные и строповые элементы, уплотнения валов аппаратов с перемешивающими устройствами, соединительные устройства валов аппаратов с перемешивающими устройствами, стойки вертикальных приводов аппаратов с перемешивающими устройствами;

3) База свойств материалов;

4) База параметрических 3D моделей включающая: обечайки и днища аппаратов, фланцы, опорные и строповые устройства, перемешивающие устройства, муфты, люки;

5) экспертные системы: определения структуры емкостного аппарата, выбора типа и исполнения стойки и типа уплотнительного устройства привода емкостного аппарата.

В заключении приведены результаты и выводы, полученные автором в ходе исследования.

В приложениях представлены акты внедрения результатов диссертационного исследования и копии свидетельств о регистрации программных продуктов.

Основные Выводы и результаты работы

1. Исследован процесс проектирования и проведен информационный анализ технологического оборудования. Составлен граф G = (Eb, Es) и И-ИЛИ дерево, описывающие емкостной аппарат с перемешивающим устройством как информационный объект.

2. На основании проведенного анализа разработана процедурная модель процесса проектирования технологического оборудования, описывающая процесс проектирования от получения исходных данных до выдачи рабочей документации, отличительной чертой (новизной) которой является применение средств искусственного интеллекта не только на ранних, но и на заключительных этапах создания рабочей документации.

3. Разработана информационно-логическая модель технического объекта на абстрактном уровне и на объектном уровне представления на примере емкостного аппарата, описывающая элементы аппарата, связи между параметрами элементов, включая и взаимное расположение элементов в пространстве, позволяющая генерировать законченный вариант конструкции аппарата с минимальным участием проектировщика.

4. Разработано продукционно-фреймовое представление на абстрактном уровне и на объектном уровне (на примере емкостного аппарата), позволяющее представить информационно-логическую модель технического объекта в памяти ЭВМ.

5. На основе предложенных процедурной модели процесса проектирования и информационно-логической модели проектируемого объекта разработана АИИС для проектирования технологического оборудования, выполняющая такие интеллектуальные функции как определение структуры и параметров элементов проектируемого объекта и создание сборочных чертежей на основе автоматического позиционирования элементов в пространстве.

6. Созданы элементы программного обеспечения и информационные базы АИИС для проектирования технологического оборудования, включающие: программы и электронные книги механических расчетов элементов технологического оборудования, базу типоразмеров стандартных изделий, базу свойств материалов, базу параметрических 3D моделей элементов и прототипы экспертных систем (определения структуры емкостного аппарата, выбора типа и исполнения стойки и типа уплотнительного устройства привода емкостного аппарата).

7. Разработанное программное обеспечение внедрено на ОАО «Тамбовский завод «Комсомолец» им. Н. С. Артемова» и ЗАО «Завод Тамбовполимермаш». Внедренное программное обеспечение использовано указанными организациями при проектировании более 350 единиц оборудования.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК для публикации результатов диссертации

1. Мокрозуб, В.Г Методологические основы построения автоматизированной информационной системы проектирования технологического оборудования / В.Г. Мокрозуб, М.П. Мариковская, В.Е. Красильников // Системы управления и информационные технологии. 2007. №1.2(27). - С. 259-262.

2. Мокрозуб, В.Г. Разработка информационной системы автоматизированного проектирования технологических объектов на примере емкостного аппарата / В.Г. Мокрозуб, М.П. Мариковская, В.Е. Красильников // Вестник Тамбовского университета. 2006. №3, Т.11. - С. 314-316.

Другие издания

3. Мокрозуб, В.Г. Автоматизированное проектирование приводов емкостных аппаратов / В.Г. Мокрозуб, М.П. Мариковская, А.Е. Юминов // Актуальные проблемы информатики и информационных технологий. Материалы Российской (VI Тамбовской межвузовской) научно-практической конференции (сентябрь 2002) - Тамбов: Изд-во ТГУ им. Г.Р. Державина, 2002, - С. 106-107.

4. Мокрозуб, В.Г. Автоматизированное проектирование приводов перемешивающих устройств емкостных аппаратов / В.Г. Мокрозуб, М.П. Мариковская, А.Е. Юминов // Труды ТГТУ. Сборник научных статей молодых ученых и студентов - Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2003, Вып.13, - С.181-183.

5. Мокрозуб, В.Г. Автоматизированное проектирование приводов перемешивающих устройств емкостных аппаратов / В.Г. Мокрозуб, М.П. Мариковская, А.Е. Юминов // Математические методы в технике и технологиях: Сб. тр. XVI Междунар. научн. конф. В 10т. Т.8. Секция12. Под общ. ред. В.С.Балакирева. - РТА СХМ ГОУ, Ростов н/Д, 2003, -С.73-74.

6. Мокрозуб, В.Г Автоматизированное проектирование емкостных аппаратов / В.Г. Мокрозуб, М.П. Мариковская // Труды ТГТУ: сб. ст. молодых ученых и студентов. Тамбов, 2005. Вып.17. - С. 88-92.

7. Мокрозуб, В.Г. Интеллектуальная система автоматизированного проектирования емкостных аппаратов / В.Г. Мокрозуб, М.П. Мариковская, П.Ю. Верещагина // Качество науки - качество жизни : сб. материалов междунар. науч.-практ. конф. - Тамбов, 2006. - С. 82-83.

8. Мокрозуб, В.Г Функциональная модель конструирования емкостных аппаратов/В.Г. Мокрозуб, М.П. Мариковская, П.Ю. Верещагина // Глобальный научный потенциал: сб. материалов междунар. науч.-практ. конф. - Тамбов, 2006.-С. 125-126.

9. Мокрозуб, В.Г Автоматизированное проектирование технологических объектов на примере емкостного аппарата / В.Г. Мокрозуб, М.П. Мариковская, В.Е. Красильников // Информационные системы и процессы: сб. науч. тр. под ред.проф. В.М.Тютюника. -Тамбов; М.; Спб.;Баку;Вена: Изд-во: «Нобелистика», 2006. - Вып. 5. - С. 65 - 72.

10. Мокрозуб, В.Г Разработка информационно-логических моделей технических объектов / В.Г. Мокрозуб, М.П. Мариковская, В.Е. Красильников // Формирование специалиста в услових региона: Новые подходы: Материалы VI Всерос. межвузов. науч. конф., г.Тамбов, 11-12 апр. 2006 г. / под ред. проф. В.М.Тютюника, В.А.Сысоева- Тамбов; М.; Спб.;Баку;Вена: Изд-во: «Нобелистика», 2006.-С.131-133.

11. Мариковская М.П., Красильников В.Е., Мокрозуб В.Г. Расчет фланцевых соединений емкостных стальных аппаратов. Программа зарегистрирована в отраслевом фонде алгоритмов и программ №6895 - М.: ВНТИЦ, 2006. - Номер государственной регистрации 50200601654.

12. Мариковская М.П., Мокрозуб В.Г., Красильников В.Е. Расчет валов вертикальных емкостных аппаратов с перемешивающими устройствами. Программа зарегистрирована в отраслевом фонде алгоритмов и программ №7418 - М.: ВНТИЦ, 2007. - №50200700035.

13. Мариковская, М.П. Подход к созданию автоматизированной информационной системы проектирования емкостного аппарата / М.П. Мариковская // Труды ТГТУ:сб. ст. молодых ученых и студентов. Тамбов, 2007. Вып.20. - С. 166-170.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.