Повышение эффективности процесса проектирования машиностроительной продукции на основе когнитивного моделирования на ранних стадиях проектной деятельности

предмет исследования - когнитивное моделирование на ранних стадиях проектирования изделий машиностроения.

Из сказанного следует, что проблема создания аппарата поддержки деятельности ведущих специалистов-конструкторов на ранних стадиях проектирования в настоящие время является актуальной.

Целью работы является повышение эффективности ранних стадий проектирования сложных технических объектов на основе когнитивного моделирования деятельности конструктора при решении следующих проблем:

- формирование концептуального образа объекта проектирования;

- создание когнитивной модели процесса проектирования;

- выполнения компоновочных работ и проектных расчетов с использованием когнитивной графики.

Предметом защиты являются основные научные положения, методика и инструментальные средства поддержки ранних стадий проектирования, направленные на обеспечение требуемого качества и конкурентоспособности изделий машиностроения.

Методы исследования. Теоретические положения диссертационной работы опираются на основные положения теории проектирования изделий машиностроения. В работе использован аппарат формальной логики, математической логики, а именно исчисление высказываний и исчисление предикатов первого порядка, теория графов, теория модельных множеств Я. Хинтики, основы искусственного интеллекта, герменевтики и теории знаковых систем.

Научная новизна  диссертационной работы заключается в решении крупной научной проблемы в области автоматизации проектирования изделий машиностроения, имеющей важное народно-хозяйственное значение, заключающейся в разработке методов, моделей и инструментальных средств обеспечения деятельности конструктора на ранних стадиях проектирования.

Основные научные положения:

1. Найдена  и опробована эффективная схема получения значимой информации от предметного специалиста, формирующего концептуальный образ объекта проектирования.

2. На основе положений теории знаковых систем  разработан метод формирования концепции  проектной деятельности.

3. Разработана схема структурирования проектной деятельности с использованием когнитивно-ориентированной иерархии семантических сетей.

4. Выявлен и изучен комплекс познавательных моделей (эпистемических и когнитивных), эффективных  на ранних стадиях проектирования. Установлена и исследована их смысловая интерпретация.

5. Разработан метод генерации   множества следствий для анализа вербального образа объекта проектирования на основе схемы логического вывода  типа "сорит". Осуществлена программная реализация с графическим  представлением  результатов.

6. Исследован вопрос формализации описания объекта проектирования.  Разработаны схемы, позволяющие осуществить обстоятельный анализ ситуации, сопутствующей проектированию.

7. Исследована возможность и целесообразность применения когнитивной графики в процессе выполнения проектных расчетов и компоновок изделий машиностроения. Предложен метод построения и использования    паттернов когнитивной графики для оценки работоспособности проектируемого изделия.

Практическая ценность. Результаты теоретических исследований, прошедшие экспериментальное апробирование, нашли применение при решении основных задач, характерных для ранних стадий проектирования изделий машиностроения и включают в себя:

- методику, дающую возможность ведущему специалисту-конструктору формировать вербальную модель, соответствующую гипотетическому образу нового изделия, которая позволяет генерировать множество следствий, подвергаемых анализу;

- методику, позволяющую объединять множество мнений профессионалов в процессе формирования единого образа изделия, подлежащего  проектированию;

- комплекс когнитивных моделей, применение которых  повышает эффективность деятельности главного конструктора и ведущего компоновщика;

- методику логико-эпистемологического исследования гипотетического образа будущего изделия средствами формальной логики, логики предикатов и  языка логического программирования Пролог;

- математическую модель компоновочного чертежа;

- методику использования паттернов оценки работоспособности в схемах обратного вывода, позволяющую выявить  конструктивные недостатки изделия.

Апробация работы. Основные научные положения и полученные практические результаты докладывались и обсуждались на:

- Всесоюзной конференции “Роботехника и автоматизация производственных процессов” (РАПП-83) (г. Барнаул, 1983 г.).

- Научно-технической  конференции “Повышение производительности и качества продукции в условиях автоматизации машиностроительного производства” (г. Барнаул, 1985 г.).

- III дальневосточной научно-технической конференции “Автоматизация