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.