Источник: Інформатика та комп'ютерні технології - 2007 / Матеріали III науково-технічної конференції молодих учених та студентів. - Донецьк, ДонНТУ - 2008, с. 77-78.
В данной работе рассматривается задача создания интеллектуальной надстройки над проблемно-ориентированной САПР для автоматизации построения интеллектуальных систем структурного проектирования сложных объектов. Данная система обеспечивает накопление и классификацию поступающих знаний об различных предметных областях для САПР. Система позволяет модифицировать существующие знания и создавать методики проектирования новых элементов и образцов. Под сложными объектами понимают возможные большие комплексы, состоящие из большого числа взаимосвязанных частей. Мы рассмотрим данную задачу на примере моделирования трубопроводов и подобных конструкций. Для моделирования этих конструкций используются различные системы автоматизированного проектирования. Интеллектуальная надстройка на САПР сложных объектов выполняет задачи синтеза или реконструкции объектов, описанных средствами данного САПР, средствами продукционного синтеза, т.е. путем построения базы знаний.В нашем случае для построения модели интеллектуальной надстройки используется подход, основанный на модели сложности САУ, модифицированной для формирования методик проектирования с помощью синтеза (генерации) программ, на базе грамматического подхода [1]. Основными понятиями данной системы являются продукции, определенных над грамматиками. Набор продукционных правил модуля знаний ориентирован либо на реконструкцию существующих объектов базы, либо на синтез новых объектов по известной методике. Целью решения задачи является модификация развития существующих подходов к созданию интеллектуальных надстроек над САПР типа «СПРУТ». На рис. 1 изображен порядок решения задач реконструкции в среде САПР «СПРУТ».
Рис1. Порядок работы надстройки для задачи реконструкции
Данная база знаний представляет собой набор продукции, оперирующих образцами. Предполагается наличие универсального, унифицированного языка описания объектов, не зависящего от предметной области. Данные описания имеют вид языка формальных спецификаций. Система СПРУТ работает с проблемно-ориентированным языком ЛИСП. Для этого взаимодействия «надстройка – САПР» создается интерфейс «ЛИСП - формальный язык спецификаций». Также существует и обратный механизм, который преобразует язык формальных спецификаций в язык ЛИСП. Формальным языком представления хранимых данных в САПР «СПРУТ» является ЛИСП [2]. В системе данные (знания) хранятся в виде S-выражений ЛИСП. S-выражений имеет 4 раздела, которые содержат информацию о трубах, оборудовании, арматуре и точках, которые характеризуют координаты объектов.
Каждый раздел начинается с двух строк:
Заголовок раздела указывает, о каких объектах хранятся данные в этом разделе.
Структуру S-выражения для хранения данных о трубе можно представить следующим образом:
(num type (num_end1 n_point (con trub)) (num_end2 n_point (con trub))) ,Если тип связи и номер следующей трубы на каком-либо конце не заданы (‘nil’), то считается, что труба на этом конце не имеет соединения.
Рассмотрим структуру базы знаний системы. Грамматика языка описания правил вывода имеет такие особенности. Каждое правило вывода имеет свое уникальное имя. В правой части правила описывается выражение, аргументами которого являются имена продукционных правил.
Грамматика языка описания правил вывода имеет такие особенности. Каждое правило вывода имеет свое уникальное имя. В правой части правила описывается выражение, аргументами которого являются имена продукционных правил. В правой части могут быть использованы скобки и отношения "и" и "или".
В выражении позволяется использовать все имена продукций, описанных в проекте. Правилом цели является вывод найденного образца. Правила перед отработкой переводятся в полиз, а далее по полизу строится “и-или” дерево вывода. В вершинах дерева находятся имена продукционных правил.
Формат продукции, принятый в системе следующий:
Имя Продукции : "Условная часть" Тип Продукции "ТО-часть".
Имя продукции - это строка символов, необходимая для управления порядком отработки продукций. "Условная" и "ТО " часть продукции имеют идентичный формат. Как "условная" так и "ТО" часть состоят из элементов. Элементы представляют собой нисходящий уровень описания детализации структуры проектируемого объекта по формату: {Название_библиотеки.Тип.Массив.Номер.Свойства.}. В процессе отработки продукции для "условной" части проверяется наличие элементов в БД. Если "условная" часть истинна, то элементы "ТО" - части создаются или добавляются в БД.
Например, приведем фрагмент описания прямого участка трубопровода:
Трубы.Прямые.Трасса1.0.материал=чугун.
Рассмотрим подход к построению достоверного объекта. Назовем текущий текст описания объекта на языке спецификаций «кучей». Одним из главных этапов построения объекта является проверка текста. База знаний представляет собой набор продукционных правил [2]. Он несет в себе информацию о продукции и создаваемом объекте на языке формальных спецификаций. Выполнение теоретико-множественных операций над текстом позволяет проверить истинность образца, используемого в посылке. Образцы, используемые в выводе, позволяют добавлять и редактировать «кучу» за счет выполнения теоретико-множественных операций. Посылка использует операции пересечения, а вывод – операции добавления или вычитания. Например:
Если множество А существует, то существует множество В.
Краткая запись продукции:
Если А то В
Интерпретация продукции с точки зрения теоретико-множественных выражений.
(Куча пересеченеи А 0) то существует (Куча = Куча объединение В).
Т.е., если в множестве «куча» существует хоть один элемент множества А, то множество В существует, т.е. добавляется в кучу.
Верификация модуля знаний выполняется на известных проверенных задачах.
Недостатком предложенного подхода является ориентация только на задачи реконструкции, без возможности решения задач синтеза объектов, т.е. построения их «с нуля». Предлагаемый новый подход к построению интеллектуальной надстройки реализует концепцию создания инструментальных средств построения интеллектуальных САПР для этапа структурного синтеза сложных объектов. В этом случае необходимо обеспечить диалог с пользователем в процессе синтеза для ввода им требований к проектируемому объекту, т.е. – технического задания (ТЗ). ». На рис. 2 изображен новый порядок решения задач синтеза в среде САПР «СПРУТ».
Рис. 2 - Модифицированная надстройка над САПР