База знаний показателей технологического маршрута на основе прецедентов
|
ВВЕДЕНИЕ 5
1 Анализ требований на разработку 8
1.1 Описание методики формирования базы знаний 8
1.2 Разработка концепции создания базы знаний показателей
технологического маршрута на основе прецедентов 24
1.3 Техническое задание на формирование базы знаний показателей
технологического маршрута на основе прецедентов 25
1.3.1 Назначение и цели создания системы 25
1.3.2 Характеристика объектов автоматизации 26
1.3.3 Требования к системе 26
1.3.4 Требования к функциям (задачам), выполняемым системой 27
1.3.5 Требования к видам обеспечения 28
1.4 Выводы по разделу 31
2 Проектирование базы знаний 33
2.1 Разработка логической модели данных предметной области 33
2.2 Разработка физической модели базы данных 34
2.3 Разработка диаграммы деятельности 35
2.4 Выбор средства реализации 38
2.5 Разработка диаграммы компонентов 42
2.6 Разработка диаграммы вариантов использования 43
2.7 Выводы по разделу 46
3 Описание и тестирование базы знаний 48
3.1 Назначение экранных форм для работы с данными 48
3.2 Тестирование базы знаний 56
3.3 Разработка руководства пользователя АРМ технолога 57
3.4 Выводы по разделу 58
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 59
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 61
ПРИЛОЖЕНИЕ
1 Анализ требований на разработку 8
1.1 Описание методики формирования базы знаний 8
1.2 Разработка концепции создания базы знаний показателей
технологического маршрута на основе прецедентов 24
1.3 Техническое задание на формирование базы знаний показателей
технологического маршрута на основе прецедентов 25
1.3.1 Назначение и цели создания системы 25
1.3.2 Характеристика объектов автоматизации 26
1.3.3 Требования к системе 26
1.3.4 Требования к функциям (задачам), выполняемым системой 27
1.3.5 Требования к видам обеспечения 28
1.4 Выводы по разделу 31
2 Проектирование базы знаний 33
2.1 Разработка логической модели данных предметной области 33
2.2 Разработка физической модели базы данных 34
2.3 Разработка диаграммы деятельности 35
2.4 Выбор средства реализации 38
2.5 Разработка диаграммы компонентов 42
2.6 Разработка диаграммы вариантов использования 43
2.7 Выводы по разделу 46
3 Описание и тестирование базы знаний 48
3.1 Назначение экранных форм для работы с данными 48
3.2 Тестирование базы знаний 56
3.3 Разработка руководства пользователя АРМ технолога 57
3.4 Выводы по разделу 58
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 59
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 61
ПРИЛОЖЕНИЕ
Эффективная работа современного промышленного предприятия, в том числе и штамповочного производства, невозможна без автоматизированных систем управления предприятием (АСУП). При наличии единого информационного пространства подобные системы, охватывающие все функции предприятия, осуществляют информационную поддержку изделий на всех этапах жизненного цикла, что позволяет сокращать затраты, уменьшать сроки технологической подготовки производства, снижать себестоимость выпускаемой продукции [8].
При возникновении необходимости проведения неотложных и глубоких изменений в деятельности предприятия, вплоть до переработки его стратегии, АСУП обеспечивают оперативный расчет комплекса показателей деятельности в новых условиях внешней среды при любом из возможных вариантов изменений множества внутренних факторов для определения оптимального варианта [9].
Кроме того, на этапе подготовки производства необходимо решение вопроса по включению в план производства нового изделия с учетом мощностей предприятия, финансовых ресурсов, жестких временных рамок.
Существуют несколько классов подобных систем, реализующих разные уровни управления предприятием. Функции верхнего стратегического уровня, а также финансово-хозяйственной деятельности, реализуются системами класса ERP. Данный класс систем оперирует большими объемами административно-хозяйственной и учетно-финансовой информации и осуществляет изменение планов в течение продолжительного промежутка времени (например, раз в сутки) [12].
Класс MES-системы реализует функции управления производством и оперирует исключительно производственной информацией, позволяя полностью корректировать производственные расписания в течение рабочей смены столько раз, сколько это необходимо.
Низшие уровни технологического управления решают классические задачи управления технологическими процессами АСУТП.
Задача формирования и корректировка производственного расписания в автоматическом режиме относится к функциям оперативного планирования АСУП класса MES. Одними из основных исходных данных для формирования производственных расписаний являются технологические маршруты на изготовление изделий. Задачу проектирования множества альтернативных вариантов технологических маршрутов с последующим их ранжированием по комплексу критериев относят к этапу технологической подготовки производства (ТИП), что является функцией систем класса ERP.
Единое информационное пространство предприятия, представляющее собой банки данных по всей производственной и экономической деятельности, позволяет совместное использование систем разных уровней.
С целью повышения эффективности нахождения оптимальных вариантов на указанных уровнях предлагается поддержка принятия решений на основе базы знаний по прецедентам. Внедрение базы знаний в любую современную систему управления производством позволит повысить качество формируемых технологических маршрутов и производственных расписаний за счет выбора оптимальных вариантов по каждой задаче. База знаний системы включает в себя базу прецедентов по технологическим маршрутам и производственным расписаниям.
Целью ВКР является база знаний показателей технологического маршрута на основе прецедентов.
Объектом исследования являются технологические процессы на детали, изготавливаемые штамповкой.
Предметом исследования является унификация разработки технологических процессов на детали, изготавливаемые штамповкой.
В процессе выполнения ВКР должны быть решены следующие задачи:
- проведен анализ требований на разработку;
- спроектирована база знаний показателей технологического
маршрута на основе прецедентов:
а) разработана логическая модель предметной области;
б) разработана физическая модель предметной области;
в) разработана диаграмма деятельности с использованием UML;
г) разработана диаграмма компонентов с использованием UML;
д) разработана диаграмма вариантов использования с использованием UML;
- разработана система принятия решений на основе базы знаний показателей технологического маршрута на основе прецедентов;
- разработано руководство пользователя системы принятия решений на основе базы знаний показателей технологического маршрута на основе прецедентов.
При возникновении необходимости проведения неотложных и глубоких изменений в деятельности предприятия, вплоть до переработки его стратегии, АСУП обеспечивают оперативный расчет комплекса показателей деятельности в новых условиях внешней среды при любом из возможных вариантов изменений множества внутренних факторов для определения оптимального варианта [9].
Кроме того, на этапе подготовки производства необходимо решение вопроса по включению в план производства нового изделия с учетом мощностей предприятия, финансовых ресурсов, жестких временных рамок.
Существуют несколько классов подобных систем, реализующих разные уровни управления предприятием. Функции верхнего стратегического уровня, а также финансово-хозяйственной деятельности, реализуются системами класса ERP. Данный класс систем оперирует большими объемами административно-хозяйственной и учетно-финансовой информации и осуществляет изменение планов в течение продолжительного промежутка времени (например, раз в сутки) [12].
Класс MES-системы реализует функции управления производством и оперирует исключительно производственной информацией, позволяя полностью корректировать производственные расписания в течение рабочей смены столько раз, сколько это необходимо.
Низшие уровни технологического управления решают классические задачи управления технологическими процессами АСУТП.
Задача формирования и корректировка производственного расписания в автоматическом режиме относится к функциям оперативного планирования АСУП класса MES. Одними из основных исходных данных для формирования производственных расписаний являются технологические маршруты на изготовление изделий. Задачу проектирования множества альтернативных вариантов технологических маршрутов с последующим их ранжированием по комплексу критериев относят к этапу технологической подготовки производства (ТИП), что является функцией систем класса ERP.
Единое информационное пространство предприятия, представляющее собой банки данных по всей производственной и экономической деятельности, позволяет совместное использование систем разных уровней.
С целью повышения эффективности нахождения оптимальных вариантов на указанных уровнях предлагается поддержка принятия решений на основе базы знаний по прецедентам. Внедрение базы знаний в любую современную систему управления производством позволит повысить качество формируемых технологических маршрутов и производственных расписаний за счет выбора оптимальных вариантов по каждой задаче. База знаний системы включает в себя базу прецедентов по технологическим маршрутам и производственным расписаниям.
Целью ВКР является база знаний показателей технологического маршрута на основе прецедентов.
Объектом исследования являются технологические процессы на детали, изготавливаемые штамповкой.
Предметом исследования является унификация разработки технологических процессов на детали, изготавливаемые штамповкой.
В процессе выполнения ВКР должны быть решены следующие задачи:
- проведен анализ требований на разработку;
- спроектирована база знаний показателей технологического
маршрута на основе прецедентов:
а) разработана логическая модель предметной области;
б) разработана физическая модель предметной области;
в) разработана диаграмма деятельности с использованием UML;
г) разработана диаграмма компонентов с использованием UML;
д) разработана диаграмма вариантов использования с использованием UML;
- разработана система принятия решений на основе базы знаний показателей технологического маршрута на основе прецедентов;
- разработано руководство пользователя системы принятия решений на основе базы знаний показателей технологического маршрута на основе прецедентов.
Целью ВКР являлась разработка базы знаний показателей
технологического маршрута на основе прецедентов.
Структура базы прецедентов основана на иерархическом представлении элементов технологического процесса. Прецедент включает в себя заголовок, таблицу условий и таблицу решений. Таблица условий составляется из матрицы исходных данных, таблица решений представляет собой ранжированный по комплексному критерию список альтернативных технологических маршрутов.
Методика кластеризации на основе алгоритма CLOPE позволяет повысить эффективность работы с базой прецедентов и, в отличие от других методов кластеризации, позволяет работать с большими объемами категорийных данных.
Использование комплексного подхода, основанного на накоплении знаний о прецедентах, позволит повысить эффективность нахождения оптимального варианта технологического маршрута в штамповочном производстве.
При разработке концепции создания базы знаний были определены справочные и оперативные данные, необходимые для ее реализации, а также требования к разрабатываемой системе в рамках разработки технического задания.
С помощью MS Visio была разработана логическая модель данных базы знаний, на основании которой разработана и описана физическая модель базы знаний.
В ходе дальнейшего моделирования была построена диаграмма деятельности, имеющая три варианта исхода: на вероятность варианта исхода влияет степень заполненности базы знаний.
В качестве средства реализации базы знаний выбрана платформа "1С: Предприятие 8.3", с учетом ее специфики разработана диаграмма компонентов системы, которая имеет два уровня: серверный и пользовательский.
Для определения действий участников процесса при работе с приложением была построена диаграмма вариантов использования базы знаний, которая наглядно отображает все функции разрабатываемой системы.
Описание разработанной базы знаний с примерами форм и отчетов дает четкое представление об основных функциях системы, а также о ее интерфейсе. Алгоритмы получения данных для формирования отчетов содержат всю необходимую информацию для составления соответствующих запросов.
Тестирование разработанной системы с помощью MS Excel показало, что система функционирует правильно.
В результате выполнения ВКР получены следующие результаты:
- сформулированные требования к проектируемой базе знаний;
- реляционная модель данных предметной области, использованная для создания прототипа базы знаний в формате «1С: Предприятие 8.3»;
- диаграммы состояний, компонентов и вариантов использования для проектируемой базы знаний;
- модели пользовательских интерфейсов и экранные формы для работы с данными АРМ технолога;
- прикладное программное обеспечение АРМ технолога в форме запросов на встроенном языке платформы «1С: Предприятие 8.3» для формирования документов и отчетов;
- руководство пользователя для АРМ технолога.
технологического маршрута на основе прецедентов.
Структура базы прецедентов основана на иерархическом представлении элементов технологического процесса. Прецедент включает в себя заголовок, таблицу условий и таблицу решений. Таблица условий составляется из матрицы исходных данных, таблица решений представляет собой ранжированный по комплексному критерию список альтернативных технологических маршрутов.
Методика кластеризации на основе алгоритма CLOPE позволяет повысить эффективность работы с базой прецедентов и, в отличие от других методов кластеризации, позволяет работать с большими объемами категорийных данных.
Использование комплексного подхода, основанного на накоплении знаний о прецедентах, позволит повысить эффективность нахождения оптимального варианта технологического маршрута в штамповочном производстве.
При разработке концепции создания базы знаний были определены справочные и оперативные данные, необходимые для ее реализации, а также требования к разрабатываемой системе в рамках разработки технического задания.
С помощью MS Visio была разработана логическая модель данных базы знаний, на основании которой разработана и описана физическая модель базы знаний.
В ходе дальнейшего моделирования была построена диаграмма деятельности, имеющая три варианта исхода: на вероятность варианта исхода влияет степень заполненности базы знаний.
В качестве средства реализации базы знаний выбрана платформа "1С: Предприятие 8.3", с учетом ее специфики разработана диаграмма компонентов системы, которая имеет два уровня: серверный и пользовательский.
Для определения действий участников процесса при работе с приложением была построена диаграмма вариантов использования базы знаний, которая наглядно отображает все функции разрабатываемой системы.
Описание разработанной базы знаний с примерами форм и отчетов дает четкое представление об основных функциях системы, а также о ее интерфейсе. Алгоритмы получения данных для формирования отчетов содержат всю необходимую информацию для составления соответствующих запросов.
Тестирование разработанной системы с помощью MS Excel показало, что система функционирует правильно.
В результате выполнения ВКР получены следующие результаты:
- сформулированные требования к проектируемой базе знаний;
- реляционная модель данных предметной области, использованная для создания прототипа базы знаний в формате «1С: Предприятие 8.3»;
- диаграммы состояний, компонентов и вариантов использования для проектируемой базы знаний;
- модели пользовательских интерфейсов и экранные формы для работы с данными АРМ технолога;
- прикладное программное обеспечение АРМ технолога в форме запросов на встроенном языке платформы «1С: Предприятие 8.3» для формирования документов и отчетов;
- руководство пользователя для АРМ технолога.