Специализированная инструментальная оболочка для автоматизации создания интеллектуальных САПР с дифференцированным подходом к квалификации пользователя

Григорьев А.В., Цаценкина А.В.

Доклад, сделанный на региональной студенческой научно-технической конференции "Информатика и компьютерные технологии", ДонНТУ, 13 декабря 2006 года. В докладе рассматриваются пути решения проблемы создания специализированной инструментальной оболочки для ИСАПР, которая бы устраняла ряд недостатков, имеющихся в уже существующих системах.

В данном докладе будут рассмотрены пути решения проблемы создания специализированной инструментальной оболочки для ИСАПР, которая бы устраняла ряд недостатков уже существующих систем.

1. Автоматизация создания интеллектуальных САПР

Основная идея интеллектуальной САПР - это передача знаний от эксперта-человека компьютерной программе - экспертной системе, которой смогли бы пользоваться другие люди для получения готовых решений в определенной предметной области. Но писать с нуля для каждой области отдельную САПР крайне проблематично и затратно, поэтому появилась идея автоматизации процесса создания САПР.
Недостатки существующих САПР(в частности GURU, G2 и др):

не учитывается уровень автоматизации проектирования, достигнутый в данной предметной области, где уже имеется ряд проблемно-ориентированных САПР;
не учитывается возможная квалификация эксперта в проблемной области;
экспертные системы, как правило, лишены функций, необходимых для САПР (документирования, моделирования и т.п.);
нет средств автоматизации формирования текстов моделей на том или ином языке описания моделей, характерный для выбранного класса проблемно-ориентированных САПР и т.п.

2. Пути преодоления существующих недостатков существующих САПР
Использовать:

- семиотическую модель как форму представления Контекстной Модели Предметной Области [1];
- модифицированной модели сложности САУ [2] (модели САПР решения типичных задач проектирования) - как содержания Контекстной Модели Предметной Области

Основные компоненты модифицированной теории сложности САУ :

Целевое пространство систем (ЦПС), представляющее собой ряд известных прототипов;
Пространство обликов систем (ПОС), включающее ряд возможных технических заданий для прототипов из ЦПС.

Возможные способы задания ПОС и ЦПС:

- множеством слов, на базе которых в этом случае автоматически строится грамматика и используются неявные продукции
- грамматикой и явными продукциями, в этом случае заданные ЦПС и ПОС уже не будут меняться системой

Взаимосвязь ЦПС и ПОС
Для любого ТЗ из ПОС должен быть хотя бы один прототип из ЦПС(в общем случае их может быть несколько).
ЦПС и ПОС могут быть как зависимыми(если одно из них строилось на базе другого), так и независимыми. Если они независимы, то нужен дополнительный механизм, ставящий в соответствие их элементы.
Семиотическая модель - это:
Текстовое представление моделей
отдельный модуль в базе знаний в форме порождающей контекстно-свободной грамматики, эквивалентной И-ИЛИ-дереву(то есть мы сами выбираем форму вывода для нашей будущей САПР) и продукций над ним.
Виды продукций в семиотической модели:
явные - условия совместного существования альтернатив в ИЛИ-узлах И-ИЛИ дерева, вводятся пользователем;
неявные - набор правил, применяемых по умолчанию над списками номеров прототипов, прототипы связаны с каждым элементом грамматики;

3.Различные пути создания САПР, доступные экспертам

- Задание грамматик и продукций для ЦПС и ПОС; этот путь требует от эксперта знаний не только о предметной области, но и о грамматиках;
- Задание набора ключевых слов для ЦПС и ПОС и связи между ними, по которым система должна автоматически построить грамматику;

Обеспечение реализуемости пары ЦПС-ПОС(т.е. чтобы для каждого элемента ТЗ был хотя бы один прототип в ЦПС):
В варианте с автоматическим построением грамматики для набора слов это должен обеспечивать сам механизм построения
В варианте с введением пользователем самих грамматик и продукций реализуемость полностью «на совести» эксперта, хотя можно предусмотреть механизм, проводящий верификацию получившейся модели и выдающий предупреждение, если есть «пустые» элементы ТЗ.
Работа пользователя с системой
Пользователь обращается с помощью инструментальной оболочки к ПОС системы, ПОС за счет отношений реализуемости обращается к ЦПС, решения из ЦПС в свою очередь попадают в проблемно-ориентированный САПР для моделирования и документирования, после чего пользователь получает готовое решение.

4. Заключение
Такая система позволит экспертам различной квалификации быстро и эффективно создавать интеллектуальные надстройки над проблемно-ориентированными САПР, а пользователям - получать дешевые и качественные экспертные системы.

Литература
1. Поспелов Д.А. Ситуационное управление: теория и практика. М.: Наука, 1986.-288с.
2. В.В. Солодовников, В.И. Тумаркин. Теория сложности и проектирование систем управления. - М. Наука. 1990. - 186 с.
Назад