ЭКСПЕРТНАЯ СИСТЕМА «ЧУГУН С ШАРОВИДНЫМ ГРАФИТОМ»
Макаренко К.В., Кульбовский И.К. (БГТУ, г. Брянск, РФ)
Некоторые проблемы в литейном производстве не могут быть успешно решены с помощью методов математического анализа. К примеру, задача получения качественных отливок с заданными структурами и свойствами в производственных условиях порой бывает неразрешима и зачастую превращается методом дробления во множество единичных частных задач, которые при комплексном их решении зачастую не согласуются. Особенно такая тенденция отмечается при модернизации и усовершенствовании технологических процессов; внедрении новых современных способов и методов; изменении номенклатуры продукции; переходе на выпуск качественно новых видов изделий.
Некоторые крупные предприятия, накопившие достаточно опыта, рассчитывают на собственные силы, другие в случае возникновения не разрешаемых проблем пользуются услугами экспертов. Экспертом в данном случае является человек или группа лиц, которая за годы обучения и практики научилась эффективно разрешать проблемы, относящиеся к конкретной предметной области. Но зачастую такие услуги бывают очень дороги /1/.
За последние два десятилетия наметились тенденции к автоматизации процессов трудоемких производств. Развитие принципов искусственного интеллекта и совершенствование инструментальных и аппаратных средств способствовало созданию новых видов программных продуктов – экспертных систем (ЭС). Под ЭС понимается "интеллектуальная" программа, выполняющая функции эксперта при решении какой-либо задачи, относящейся к области его компетенции /2/. В отличие от преобладающего большинства компьютерных программ, которые применяют алгоритмические методы решения задач, ЭС создается на основании логических связей и эмпирических правил /3/.
Разработанная в БГТУ на кафедре «МиТЛП» экспертная система "Чугун с шаровидным графитом (ЧШГ)" состоит из ряда программных модулей, которые представляют собой отдельные локальные экспертные системы, и облегчает труд технолога, занимающегося разработкой и расчетом технологических процессов. Несмотря на то, что отдельные программы автономны, они составляют целостный единый комплекс, позволяющий решать довольно широкий круг задач.
Ядром ЭС "Чугун с шаровидным графитом" является программа, позволяющая определять оптимальную структуру металлической матрицы на основе анализа условий работы и требований, предъявляемых к детали, получаемой из ЧШГ. На первом этапе работы пользователя с ЭС в диалоговом режиме определяется уровень механических и эксплуатационных свойств, предъявляемых к отливке из ЧШГ. На базе ответов пользователя на поставленные ЭС вопросы рекомендуется структура металлической матрицы, которую необходимо получить в отливке из ЧШГ.
Если первый этап условно можно назвать "конструкционным", то второй - "технологический". На этом этапе на основе предыдущих результатов, определяющих металлическую матрицу и данных о размерах и конфигурации конкретной отливки, ЭС выдает технологические рекомендации, которые позволяют разработать новый или оптимизировать старый технологический процесс. Оптимизация проводится по некоторым основным параметрам. К параметрам технологического процесса относится, прежде всего, химический состав ЧШГ, режим термообработки, дополнительное легирование, процесс модифицирования, предварительная "горячая выбивка", предварительный подогрев форм, их окраска и т.д. Система предлагает несколько вариантов направления технологических процессов, получения заданных структур в отливках из ЧШГ. При этом приоритет в назначении технологических рекомендаций следующий: первоначально указывается наиболее дешевый технологический процесс. Это, как правило, процесс, в котором не используется дополнительное легирование дорогостоящими лигатурами и при использовании которого требуемую структуру металлической матрицы можно получить в литом состоянии только за счет управления содержанием основных химических составляющих (С, Si, Mn, S, P, Mg).
Последующее усовершенствование технологического процесса, предлагаемое пользователю системой, – дополнительное легирование ЧШГ специальными элементами. При этом на этом этапе предпочтение отдается тем технологическим процессам, которые отличаются стабильностью, и гарантируют получение ранее заданных структур и свойств. Помимо способов получения ранее заданных структур в ЧШГ посредством легирования ЭС вводит обязательную или дополнительную термообработку с указанием режимов и требований к оборудованию. Обязательная термообработка рекомендуется в тех случаях, когда структуру металлической матрицы невозможно получить без дополнительного нагрева и регулируемого охлаждения отливки. Помимо основного способа ЭС рекомендует альтернативные способы, из которых технолог самостоятельно может корректировать технологический процесс. В конечном итоге предпочтение тому или иному способу отдается технологом, исходя из особенностей конкретного производственного процесса, наличия ресурсов и необходимого для реализации данного способа, оборудования.
Программа ЭС "ЧШГ" реализована в среде Windows 9X на базе СУБД Access. Структура ЭС позволяет легко проводить ее модифицирование и корректировку баз знаний под конкретные требования производства.
1. Сафонов В.О. Экспертные системы - интеллектуальные помощники специалиста. - СПб.: Знание, 1992. - 32 с.
2. Нейлор К. Как построить свою экспертную систему./ Пер. с английского. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 286 с.
3. Таунсенд К., Фохт Д. Проектирование и программная реализация экспертных систем на персональных ЭВМ./ Пер. с английского. - М.: Финансы и статистика, 1990. - 320 с.