Классификационная компонента информационных систем САПР

Существует два подхода к классификации всех объектов окружающего нас мира:

· фасетная классификация. При таком способе классификации каждый объект имеет жестко определенные набор признаков, которые никогда не изменяются. Наиболее ярким примером такой классификации является периодическая таблица химических элементов Менделеева;

· многоаспектная классификация. В этом случае каждый объект имеет множество наборов признаков, характеризующих его с определенных точек зрения.

Рассматривая в качестве характерного примера задачу поиска требуемой оснастки в условиях реального производства, можно убедиться, что она имеет многоаспектную классификацию. Предположим, что каждый объект дескрипторной компоненты соответствует определенному элементу оснастки и, следовательно, является объектом классификации по различным аспектам. Классификация оснастки - это сложная система, которая позволяет разделить все многообразие оснастки на группы, классы, подгруппы по каким-либо признакам. Провести классификацию оснастки достаточно сложно из-за того, что ее номенклатура насчитывает десятки, сотни тысяч наименований от простейших стандартных инструментов до сложнейших специальных переналаживаемых приспособлений.

Оснастка классифицируется по ряду аспектов, например, в высшей классификационной группировке вся оснастка разделяется на подклассы:

· инструмент режущий;

· инструмент холодно-высадной;

· вспомогательный измерительный;

· абразивный;

· алмазный;

· оснастка для процессов литья, горячей и холодной штамповки (штампы и прессформы);

· станочные приспособления;

· оснастка для сборочных и сварочных работ и процессов покрытий.

Внутри каждого класса оснастка разделяется на группы подгруппы и виды, характеризующие назначение, вид выполняемых работ и некоторые укрупненные конструктивно-технологические параметры. Естественно, что каждая конечная группировка характеризуется своим набором атрибутов (дескрипторов), т.е. своей структурой базы данных.

Как уже ранее говорилось, существуют различные аспекты классификации оснастки и, следовательно, различные классификаторы. В качестве детального примера рассмотрим один из классификаторов приспособлений. Основные признаки классификации выделены жирным шрифтом.

Тип конструкции приспособления:

· универсальные безналадочные;

· универсальные наладочные;

· специализированные наладочные;

· универсально-сборные;

· сборно-разборные;

· неразборные специальные.

Группа оборудования:

· к токарным, круглошлифовальным, револьверным, карусельным, полуавтоматным, автоматным и резьбонарезным станкам;

· к фрезерным, строгальным, долбежным и плоскошлифовальным станкам;

· к сверлильным станкам;

· к расточным, планетарно- шлифовальным, хонинговальным станкам и расточные приспособления к прочим станкам;

· к зубообрабатывающим станкам;

· к протяжным;

· к прошивочным;

· к заточным.

Расположение оси шпинделя:

· вертикальное;

· горизонтальное;

· наклонное;

· смешанное.

Установка приспособления на станке:

· на шпиндель;

· в конус шпинделя;

· на центры;

· на суппорт;

· на стол:

§ с горизонтальной осью установки;

§ с вертикальной осью установки.

Назначение приспособления:

· для установки и закрепления на станках;

· для поддержки изделия (люнеты);

· для протягивания отверстий;

· для протягивания пазов;

· для протягивания других поверхностей;

· для слесарной сборки и разборки;

· для разметки и маркировки;

· для увеличения кинематических и технологических возможностей станков за пределами их основных хпрактеристик;

· для загрузки расточного инструмента.

и т. д.

Далее могут следовать другие признаки, а вышеприведенные корректироваться и дополняться.

Естественно, что данный пример не является исчерпывающей классификацией приспособлений, он лишь подчёркивает необходимость альтернативного реляционному способа описания объектов.

Замечание. В приведенном примере содержится несколько аспектов классификации, каждый из которых представлен самостоятельным классификационным деревом.

Можно привести еще целый ряд примеров: классификатор продукции ЕСКД, классификатор ОКР и множество других республиканских, отраслевых классификаторов и классификаторов уровня предприятия.

Главная цель этого примера – показать, что классическая древовидная структура не может быть непосредственно представлена реляционной моделью. Недостатки реляционной модели преодолевается путем обращения к истине, что новое - это хорошо забытое старое. В самом деле, следует вспомнить, что первые СУБД базировались на иерархическом, а затем сетевом подходе к созданию логических структур баз данных.

Для решения поставленной задачи нужно добавить к реляционному подходу и сетевой подход, при котором поисковый образ объекта формируется не набором полей базы данных, а совокупностью вершин дерева. Это позволяет динамически настраивать и изменять поисковый образ, не затрагивая саму структуру базы данных. Т.е. фактически каждая вершина дерева эмулирует поле базы данных, а каждая ветвь дерева – запись базы данных.

Путем моделирования сетевого подхода средствами реляционной СУБД, с одной стороны, создается возможность удобного манипулирования классификациями, а с другой – произвольная модификация образов объектов в режиме “run-time”.

Рассмотрим другой аспект применения классификационных моделей. Одна из проблем создания моделей в САПР состоит в том, чтобы два различных пользователя данной системой в разные моменты времени, не контактируя между собой, могли создать одинаковое описание одного и того же объекта, явления или процесса. Более того, смогли одинаковым образом определить характеристику одного объекта наблюдения в качестве выходной, и такую же по физической сущности характеристику, но принадлежащую другому объекту наблюдения и являющейся входной для него. И они должны это сделать в разные моменты времени. Лишь в этом случае Система сможет оказаться полезной в качестве интеллектуального помощника инженеру, изобретателю, поскольку сможет автоматически формировать причинно-следственные цепочки явлений, составляющие физико-технические принципы действия новых машин и приборов, другими словами, автоматически формировать семантическую сеть проектных решений.

Еще одним принципиальным замечанием является то, что практически невозможно заблаговременно создать полный надлежащий язык для формализованного структурного описания проектных решений, даже в рамках ограниченной области знания. Процессы создания правил описания объектов и сами процессы описания и ввода сведений о них в базу данных должны идти параллельно.

Главные трудности структурного описания явлений состоят в огромном многообразии, синонимии, омонимии объектов наблюдения, окружающей среды, входов и выходов, причем при описании выходных эффектов зачастую употребляют другие термины, нежели при описании той же физической сущности, но в качестве входной для другого объекта наблюдения.

Естественные науки применяют в таких случаях различного рода классификации, например, класс энергии, разделяют на подклассы: механическая, электрическая, химическая, тепловая, магнитная, электромагнитная; класс веществ делят, в свою очередь, на следующие подклассы: материалы сплошные бесформенные (например, почва), материалы сплошные ограниченные по форме, материалы сыпучие (например, зерно), совокупность однородных тел, жидкости, газообразные вещества и т.п.

Приведем ряд примеров применения классификационных деревьев для описания интересующих нас объектов.

Например, рассмотрим три фразы, применяемые при описании пьезоэффекта:

· приложение силы к пьезокристаллу;

· упругая деформация пьезокристалла;

· механическое напряжение в пьезокристалле.

На самом деле здесь имеется причинно-следственная цепочка эффектов: сила - механическое напряжение - упругая деформация.

Для строгого определения пьезокристалла необходимо воспользоваться классификационным деревом, например:

Объект наблюдения

вещество

твердое тело

кристаллическое

монокристалл

кварц

турмалин

и т.д.

 

При структурном описании эффекта Джоуля-Ленца - выделения теплоты в проводнике с током - мы должны воспользоваться, например, следующими классификационными цепочками:

· объект наблюдения: проводник-замкнутый;

· вход: энергия-электрическая- ток-сила;

· выход: энергия-тепловая-количество;

· эффект (преобразование): преобразование-энергии;

· окружающая среда: источник тока.

При описании сущности эффекта может оказаться полезным следующее классификационное дерево (Рис. 2).

Совокупность значений классификационных признаков в подходяшей классификации может служить строгим описательным именем структурных элементов моделируемых объектов. Удобство применения классификационных деревьев в нашем случае состоит еще и в том, что они могут формироваться по мере надобности, а будучи созданными, становятся законом для последующего использования.

Замечание. Следует обратить внимание, что в этом примере классификационные деревья нами использовались не для классификации объектов, как таковых, а для строгого описания характеристик объектов.

 

Эффект

преобразование

энергии

вещества

изменение

характеристики

возникновение

увеличение

монотонное

скачок

градиент

 

уменьшение

монотонное

скачок

градиент

исчезновение

 

сохранение

 

агрегатного состояния

 

 

Рис. 2. Пример классификационного дерева

На рис. 3 иллюстрируется связь дескрипторной компоненты, представленной в виде плоской таблицы и классификационных компонент, одна из которых служит для классификации объектов, представленных записями таблицы, а другая используется для формирования значений атрибутов классифицируемых объектов.

 

 

 

Рис. 3. Иллюстрация связей дескрипторной и классификационных компонент.