T-FLEX/САПР ИМ — первое знакомство

А.К. Белявский, А.С. Давыдкин, М.В. Красиков, М.В. Никулин

Сегодня все больше инженеров осознают, что компьютер должен быть не просто электронным кульманом или 3D-моделировщиком, а реальным помощником на всех этапах проектирования изделий машиностроения. Таким образом, компьютер должен помогать решать не только задачи общего машиностроения (например, создание чертежей, 3D-моделирование, заполнение спецификаций, технический документооборот

и т.п.), но и брать на себя решение задач в конкретных предметных областях. Этому в значительной степени способствует развитие специализированных экспертных систем.

Следует отметить, что количество предметных областей очень велико, причем каждая из них, в силу сложившихся методик проектирования, стандартов предприятия или его технологического оснащения, имеет свою специфику для конкретных предприятий. Чаще всего знания предметных областей слабо формализованы, а решения представлены в виде эмпирико-статистических методик. Автоматизировать знания предметных областей традиционными методами создания программного обеспечения с привлечением профессиональных программистов крайне сложно из-за длительности процесса создания ПО, значительного объема необходимых капиталовложений и большой вероятности ошибок (в силу того, что программисту трудно понять специфику предметной области).

Решение, как нам кажется, следует искать в унификации процессов разработки специализированного ПО на основе гибких интеллектуальных инструментальных средств, ориентированных на инженеров-предметчиков. Данный подход позволяет сократить стоимость и сроки разработки предметного ПО на основе экспертных систем.

Предложенный нами подход был практически реализован в пакете T-FLEX/САПР ИМ (Система автоматизированного проектирования изделий машиностроения). Разработанная система позволяет создавать гибкие масштабируемые объектно-ориентированные экспертные системы в области проектирования изделий машиностроения. Эти качества дают возможность объединять экспертные системы из различных предметных областей. Система T-FLEX/САПР ИМ позволяет не только автоматизировать уже сложившиеся методики проектирования, но и создавать принципиально новые, применяя возможности быстрого создания проектов на основе прототипов.

Система полностью интегрирована в продукты семейства T-FLEX, в том числе поддерживается работа с чертежами T-FLEX CAD, а также реализованы привычные для пользователя механизмы параметризации и управления структурой документа (слоями, уровнями и др.).

Следует отметить, что T-FLEX/САПР ИМ поставляется в трех модификациях:

• 1-й уровень — ориентирован на пользователей приложений, создающих свои программы по шаблону в системе T-FLEX/САПР ИМ;
• 2-й уровень — предназначен для специалистов предметных областей, желающих модифицировать приложения САПР ИМ под свои требования. Пользователь может осуществлять изменение табличных и аналитических зависимостей, связей с чертежами и корректировать сами методики проектирования;
• 3-й уровень — предназначен для разработчиков различных специализированных приложений под T-FLEX/САПР ИМ.
• Разработка предметной экспертной системы основана на задании набора объектов проектирования (рис. 1), составляющих изделие, а каждый из этих объектов, в свою очередь, состоит из таких сущностей, как:
• переменная, представляющая собой именованное понятие предметной области (рис. 2), которая может быть использована в расчетах, таблицах и чертежах. Имеется поддержка различных типов переменных, в том числе таких нетрадиционных, как матрица и комплексное число;
• таблица, хранящая табличные отношения, характерные для конкретной предметной области (взятые из ГОСТ, ОСТ, РТМ, СТП, справочников или из результатов предшествующего опыта проектирования). При этом в качестве ячеек таблиц могут выступать формулы (аналогично Microsoft Excel);
• отношение — правило получения значения переменной/переменных. Поддерживаются следующие виды отношений:
  • аналитические — в виде формул, при этом имеется возможность использования не только стандартных арифметических и тригонометрических функций, но и богатой библиотеки функций T-FLEX/САПР ИМ, которая содержит математические, матричные, комплексные и инженерные функции (например, округление до стандартных рядов, преобразование из HRC в HRCэ и др.);
  • продукционные — в виде набора правил типа «ЕСЛИ — ТО», преимуществом которых является ведение расчета без строгого алгоритма на основе входных значений («что дано») и списка переменных, которые необходимо рассчитать («что найти»);
  • запросы — предназначены для поиска необходимых данных в таблицах;
  • модули VBScript — для интеграции экспертной системы с внешними программами;
  • алгоритмические — модули на внутреннем «визуальном» языке программирования, разработка алгоритмов на котором сходна с вычерчиванием блок-схемы (рис. 3);
• процедура — проектное действие (выбор из таблицы, ввод параметров, запуск расчета, работа с чертежами и т.п.), из которых состоит методика проектирования (рис. 4);
• ссылка на чертеж — описание интерфейса работы расчета с чертежом и того, какие параметры передаются из чертежа и в чертеж.

Объекты интегрируются в объекте/объектах более высокого уровня, аналогично вставке фрагментов в сборку. Для ведения конкретного расчета в T-FLEX/САПР ИМ создается проект, в который внедряются необходимые объекты. При этом проект содержит в себе динамическую и статическую информацию, характерную для проекта (значения переменных, таблицы результатов расчетов, чертежи и т.п.).

Кроме того, T-FLEX/САПР ИМ имеет следующие средства:

• создание справочной системы по проектированию объекта, выполненное на основе стандарта HTML Help(.chm);
• установки прав доступа к моделям объектов и проектам, в том числе на основе электронных ключей HASP;
• работа напрямую с различными базами данных MS SQL Server, MS Access, dBase;
• поддержка механизма OLE Automation;
• создание параметрических прототипов (шаблонов) проектов и объектов в САПР ИМ.

Развитие T-FLEX/САПР ИМ не стоит на месте, в настоящее время ведутся работы:

• по организации хранения экспертных систем в MS SQL Server;
• созданию зависимостей в виде графиков;
• проектированию диалоговых форм;
• созданию визуальных редакторов по заданию отношений между различными сущностями (в виде диаграмм).

Таким образом, проведенный нами анализ позволяет сделать вывод, что система T-FLEX/САПР ИМ способна существенно сократить время и затраты на разработку машиностроительных экспертных систем и одновременно повысить их качество.

«САПР и графика» 1'2002