Delist.ru

МОДЕЛИРОВАНИЕ КОНСТРУКТОРСКОЙ СЕМАНТИКИ (10.09.2007)

Автор: Барков Игорь Александрович

Предложена концепция конструкторской семантики. Целью конструкторской семантики является определение смысла изделия путем описания его свойств и особенностей. Разработаны концептуальные семантические средства. В качестве семантической единицы предложено использовать абстрактный конструкторский тип: конструкторское понятие. Переход от конструкторских данных к понятиям означает переход к качественно новой категории – обработке смыслов. Предложены инвариантные основы интеграции семантических описаний.

Разработана аксиоматика семантических конструкторских данных и формальная система (исчисление) свойств и особенностей изделия, позволяющие создавать семантические конструкторские теории и изучать модели конструкторских теорий.

Разработаны логические основы построения формального языка записи конструкторской семантики, обеспечивающие его вычислительную независимость от проблемной области и профессиональную расширяемость. Создан семантический язык SL/D. Разработан метаязык и построено формальное описание языка SL/D описания свойств и особенностей изделия.

Выявлены свойства семантических конструкторских теорий и их моделей путем доказательства теорем и утверждений: а) введено обоснование допустимого структурного конструкторского решения и условий его существования; б) показано, что формулы семантического языка обладают абсолютностью, что позволяет осуществить проверку свойств в отдельной конструкции оставаясь в рамках рассматриваемых моделей, не привлекая дополнительных средств; в) предложены различные способы корректного расширения структурного конструкторского решения дополнительными семантическими множествами; г) разработаны принципы вычислений на выделенных подмножествах, а не на всем универсуме семантической конструкторской модели. Эти научные результаты определили принципиальную возможность построения процесса семантического конструирования.

Предложено рассматривать задачу семантических вычислений как поиск решения системы логических соотношений, обеспечивая, тем самым, инвариантность к профессиональным приемам решения конструкторских задач. Для построения монотонного вычислительного процесса решения системы логических соотношений предложены многозначная логика и понятие частичного порядка, позволяющие обрабатывать различные неопределенные вычислительные ситуации, естественно возникающие при обработке конструкторских данных. Рассмотрены внесистемные и системные причины неполноты информации в САПР. Разработана методика введения неопределенных значений в вычислительную модель семантических вычислений. Эти научные результаты показали принципиальную возможность алгоритмизации процесса семантического конструирования.

Предложено использовать диаграммный метод реализации универсума семантической конструкторской модели, что позволило применить для семантических вычислений единую реляционную модель обработки данных.

Получено решение задачи семантического анализа конструкции в виде пошагового процесса обогащения структурной модели конструкции до полной семантической модели. Доказательно определены условия существования и единственности построенного обогащения, что позволило разработать алгоритмы семантического анализа конструкции. Разработано диагностическое преобразование, позволяющее строить гибкий процесс локализации смысловых конструкторских ошибок и адаптировать его к конкретному пользователю.

Получено решение задачи автоматизированного синтеза структурного конструкторского решения. Предложена графическая интерпретация процесса порождения структурного конструкторского решения, которая естественна для пользователя и легко реализуется в программном интерфейсе.

Получено решение задачи автоматического синтеза структурного конструкторского решения. Доказаны условия существования решения задачи. Эксперименты показали, что число шагов поиска решения сокращается в 107 – 109 раз по сравнению с поиском решения методом простого перебора вариантов. Имеется потенциальная возможность дальнейшего усовершенствования алгоритма.

Совокупность полученных результатов представляет собой методологию автоматизированного проектирования и позволяет по-новому взглянуть на способы автоматизации целого ряда проектных задач. Появилась возможность фиксации в САПР стандартов, обеспеченных средствами автоматизированного контроля их соблюдения в конструкции изделия.

Получен новый научно обоснованный метод автоматизированного конструирования: семантическое конструирование. Разработанные лингвистические средства, алгоритмы, инженерные методики и проведенные эксперименты позволяют сделать вывод о создании новой информационной технологии «Семантическое конструирование».

Успешные эксперименты по переводу конструкторских теорий свойств и особенностей изделия в аппарат позитивно образованных формул позволили обосновать автоматизированное конструирование семантикой автоматического доказательства теорем.

Разработана экспериментальная автоматизированная система семантического конструирования SD, апробированная на «Ижевском механическом заводе», на Ижевском заводе «Редуктор», ГУП Республики Татарстан «Татинвестгражданпроект», в ИжГТУ. Проведенные эксперименты полностью подтвердили полученные в работе теоретические результаты, показали новизну и практическую полезность разработанного метода.

Для воспроизведения полученного опыта разработана новая дисциплина «Семантическое моделирование в САПР» для студентов специальности САПР, введенная в учебный процесс ИжГТУ. Отдельные темы работы использовались еще в четырех дисциплинах. Многочисленные эксперименты проведены в курсовом и дипломном проектировании.

Содержание работы отражено в 44 публикациях. Наиболее существенными являются следующие.

А) Монография:

Барков, И.А. Теория конструкторской семантики : монография/И.А. Барков. –Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2003. -360с.

Б) Статьи в рекомендованых ВАК РФ изданиях:

Барков, И.А. Автоматический синтез структурного описания конструкции / И.А. Барков // Информационные технологии, 2004. - №3. –С.4-11.

Барков, И.А. Концепция конструкторской семантики / И.А. Барков // Известия ТулГУ. Серия: математика, механика, информатика. -Т.12. Вып.4. Информатика. –Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. –С.213-229.

Барков, И.А. Описание проблемной области изделия в интеллектуальных САПР / И.А. Барков // Известия ТулГУ. Серия: математика, механика, информатика. -Т.12. Вып.4. Информатика. –Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. –С.230-245.

Барков, И.А. Семантика описания свойств и особенностей изделия / И.А. Барков // Известия ТулГУ. Серия: математика, механика, информатика. -Т.12. Вып.4. Информатика. –Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. –С.246-260.

Барков, И.А. Интерпретация описания свойств и особенностей изделия / И.А. Барков // Известия ТулГУ. Серия: математика, механика, информатика. -Т.12. Вып.5. Информатика. –Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. –С.423-436.

Барков, И.А. Семантические конструкторские модели / И.А. Барков // Известия ТулГУ. Серия: математика, механика, информатика. -Т.12. Вып.5. Информатика. –Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. –С.437-452.

Барков, И.А. Монотонные вычисления конструкторской семантики / И.А. Барков // Известия ТулГУ. Серия: математика, механика, информатика. -Т.12. Вып.5. Информатика. –Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. –С.453-469.

Барков, И.А. Свойства декларативной конструкторской семантики / И.А. Барков // Вестн. ИжГТУ. -2007. -№2. –С.20-27.

Барков, И.А. Формальная система свойств и особенностей изделия / И.А. Барков // Вестн. ИжГТУ. -2007. -№2. –С.5-13. -2007.

Барков, И.А. Декларативная конструкторская семантика свойств и осбенностей изделия в интеллектуальных САПР / И.А. Барков // Вестн. ИжГТУ. -2007. -№2. –С.18-26.

В) Статьи в сборниках трудов, материалах конференций:

Барков, И.А. Применение V-языка для разработки программ-трансляторов / И.А. Барков, В.И. Баркова // Обмен опытом в области современных методов разработки программ на ЭВМ : материалы науч. конференции. - Ижевск, 1982.-с 32-33.

Барков, И.А. Контекстно-синтаксические модели программ и диагностика контекстных ошибок / И.А. Барков, В.И. Баркова // Разработка сложных программных систем : сб. науч. работ. -Ростов-на-Дону: Изд-во РГУ, 1987.-С.15-24.

Барков, И.А. Вопросы разработки и использования систем автоматизированного проектирования / И.А. Барков // Избранные ученые записки Ижевского государственного технического университета. В трех томах. -Том II: Моделирование технических объектов и систем. Приборостроение. Измерительная техника. Экономика. Системология. -Ижевск, Изд-во ИжГТУ, 1998. -С.41-48.

Барков, И.А. Конструкторская семантика в системах поддержки жизненного цикла изделия / И.А. Барков // Информационные технологии в инновационных проектах : труды междунар. научно-техн. конференции (г. Ижевск, 19-20 апреля 2000 г). –Ижевск : Изд-во Механического завода, 2000. -С.174-177.

Барков, И.А. Интеграция профессиональных знаний в CALS-технологиях на основе конструкторской семантики / И.А. Барков // Конструкторско-технологическая информатика-2000 : труды IV междунар. конгресса. В 2-х томах. -Том 1. –М.: Изд-во «Станкин», 2000. -С.49–51.

Барков, И.А. Теория конструкторской семантики для описания в САПР свойств зубчатых передач / И.А. Барков // Современные информационные технологии. Проблемы исследования, проектирования и производства зубчатых передач : сбор. докл. междунар. науч. семинара. – Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2001. –С.278-294.

Барков, И.А. Описание свойств изделий в САПР редукторов / И.А. Барков // Пространство зацеплений : сбор. докл. науч. семинара Учебно-научного центра зубчатых передач и редукторостроения. –Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2001. -С.159-169.

Барков, И.А. Конструкторские модели в многозначной логике / И.А. Барков // Информационная математика, 2001. - № 1. -С.212-219.

Барков, И.А. Задача автоматического семантического анализа конструкции в САПР редукторов / И.А. Барков // Материалы Международной научно-технической конференции, посвященной 50 – летию ИжГТУ (19 – 22 февраля 2002 г.). В пяти ч. -Часть 2. Инновационные технологии в машиностроении и приборостроении. – Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2002. –С. 20–26.

Барков, И.А. Семантическая сочетаемость конструкторских понятий и описание свойств изделия в САПР / И.А. Барков // Материалы Международной научно-технической конференции, посвященной 50 – летию ИжГТУ (19 – 22 февраля 2002 г.). В пяти ч. -Часть 2. Инновационные технологии в машиностроении и приборостроении. – Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2002. –С.26-34.

Барков, И.А. Применение метода семантического анализа и синтеза при раскрытии размерных связей машин / И.А. Барков, В.Г. Осетров // Информационные технологии в инновационных проектах: труды IV Международной научно-технической конференции. (Ижевск, 29-30 мая, 2003 г.). В 4-х ч. –Часть 3. –Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2003. –С.7-10.

загрузка...