Как было показано в работе [1], знания о задачах проектирования основовязаного трикотажа, применяемых методах для их реализации, а также предметной области поиска приемлемых решений могут храниться отдельно в базах знаний программно-методического комплекса. При этом установлено, что одна задача может быть решена несколькими методами. Следовательно, возникает проблема сохранения знаний о том, каким образом для решения задачи проектирования выбирается тот или иной метод.
Цель исследования: повышение эффективности проектирования основовязаного трикотажа за счет развития и совершенствования автоматизированных методов реализации проектных процедур и операций на основе онтологической модели знаний.
Методы исследования: моделирование, алгоритмизация и программирование, компьютерная апробация.
Объект исследования: процесс проектирования основовязаного трикотажа.
Результаты исследования и их обсуждение
Важным этапом создания онтологии предметной области автоматизированного проектирования основовязаного трикотажа является процесс выявления основных понятий и отношений между ними (правил и аксиом), которыми оперирует инженер при решении проектной задачи. Исходным материалом для проведения анализа и построения онтологии предметной области являются протоколы рассуждения специалистов, записи, интервью, выдержки из специальных книг и учебников, справочно-нормативная литература. Следует отметить, что именно в автоматизированных системах художественно-технологического и структурно-параметрического проектирования трикотажного полотна всегда существует потребность в связном представлении разнообразных видов знаний, которые обеспечивает онтология (нормативных и справочных данных, методических материалов, понятийной модели предметной области, математических моделей, математических методов, типовых решений, программ, ограничений, принятых проектных решений).
Основными принципами построения онтологии предметной области являются [2]:
1. Использование знаний об этой области в виде набора понятий и связывающих их отношений, каждое понятие имеет имя и атрибуты. Каждый атрибут, в свою очередь, может иметь значение с учетом специфики предметной области.
2. Онтология предметной области создается с использованием следующих средств: словаря терминов, применяемых при описании характеристик объектов и процессов, относящихся к рассматриваемой системе; точных и однозначных определений всех терминов данного словаря и классификации логических взаимосвязей между этими терминами; выделений понятий предметной области, исходя из основных терминов, которыми оперируют инженеры-проектировщики.
В адаптируемой онтологической модели знаний [1] данной цели служит описание механизма взаимодействия подсистем «Задача – Методы». Это связующее звено, содержащее знания для определения метода в терминах решаемой задачи, а также показывающее, по каким критериям выбирается тот или иной метод для ее реализации. Возможность применения того или иного метода определяется его компетенцией, которая включает в себя полноту, оптимальность и согласованность получаемого проектного решения. Вывод о компетенции метода делается на основе требований и начальных утверждений о проблеме, определенных в онтологии задачи.
Механизм взаимодействия подсистем «Методы – Предметная область» [1] служит для заполнения метода, выраженного в терминах задачи, данными из предметной области. Здесь специфицируются элементы, с помощью которых метод, выраженный в терминах задачи, будет заполняться знаниями о предметной области. Механизм взаимодействия подсистем «Методы – Предметная область» содержит знания о том, как соотносятся элементы онтологии метода с элементами онтологии предметной области.
В результате, используя онтологическую модель знаний применительно к задаче, методу и предметной области поиска приемлемых решений, формализованное описание процессов художественно-технологического и структурно-параметрического проектирования основовязаного трикотажа уточного переплетения можно представить следующим образом (рисунок).
На этапах (блоки А 1.1–А 1.6) осуществляется художественно-технологическое проектирование трикотажа [3]. На первом этапе (блок А 1.1) производится выбор расположения рисунчатого эффекта, полученного за счет использования уточных нитей Результатом выполнения данного этапа является определение раппортов грунта по ширине (Rb) и высоте (Rh), а также расположение уточной нити: 1 – на лицевой стороне; 2 – на изнаночной стороне; 3 – внутри полотна. На втором этапе (блок А 1.2) осуществляется выбор вязальной машины и рассчитывается ее класс. После этого производится выбор взаимного расположения уточных и грунтовых гребенок и присвоение порядкового номера каждой гребенке (N) по отношению к спинкам игл (блок А 1.3). Таким образом, первая гребенка по отношению к спинкам игл будет иметь номер 1, вторая – 2 и т.д. Полученная нумерация гребенок (NГг1, NГг2, NГу1, NГу2, где NГг и NГу – порядковые номера соответственно грунтовой и уточной гребёнок) даст возможность про извести в автоматическом режиме их попарный анализ (блок А 1.4). При этом могут возникнуть ситуации, когда порядковый номер уточной гребенки меньше, чем грунтовой (NГу1 < NГг1). Это означает, что уточная гребенка является передней по отношению к грунтовой (вариант А). В противном случае (NГу1 > NГг1) уточная гребенка будет являться задней по отношению к грунтовой (вариант В).
Этапы процессов художественно-технологического и структурно-параметрического проектирования основовязаного трикотажа уточного переплетения (начало)
Этапы процессов художественно-технологического и структурно-параметрического проектирования основовязаного трикотажа уточного переплетения (окончание)
В случае нетрадиционной расстановки гребенок может оказаться, что позади рассматриваемой уточной гребенки имеется еще одна грунтовая, по отношению к которой данная уточная гребенка является передней (NГу1 < NГг2) (вариант С). Если уточная гребенка расположена дальше от спинок игл, чем грунтовая (NГу1 > NГг2), а сдвиги уточной и грунтовой гребенок однонаправленные и одинаковые по величине, уточные нити не закрепляются в структуре. Для их закрепления уточной гребенке необходимо в некоторых рядах выполнить кладки в другом направлении или не равные по величине кладке грунтовой гребенки (вариант D).
На следующем этапе художественно-технологического проектирования (блок А 1.5) выбирается способ закрепления уточной нити в трикотаже. Для этого следует решить, как расположить уточные нити: между петельными столбиками грунта или с пересечением нескольких столбиков, то есть с размахом по ширине. Выходными данными этапа являются особенности уточного трикотажа и их коды. Для переплетений с расположением уточных нитей между петельными столбиками использованы следующие коды:
1) уточные нити на лицевой стороне, в грунт не ввязываются (код А 1.1.1);
2) уточные нити на изнаночной стороне, в грунт не ввязываются (коды А 2.1.2, С 2.1.3, D 2.1.4);
3) уточные нити под протяжками соседних столбиков грунта без их обвития (коды А 3.1.5, С 3.1.6);
4) уточные нити обвивают протяжки соседних столбиков (коды А 3.1.7, С 2.1.8).
Для переплетений, уточные нити в которых пересекают несколько столбиков, использованы коды:
1) уточные нити между остовами и протяжками петель грунта (коды А 3.2.9, С 3.2.10);
2) уточные нити между остовами и протяжками грунта, а в местах изменения направления кладок на изнаночной стороне (коды А 3.2.11, С 3.2.12);
3) уточные нити на изнаночной стороне (код D 2.2.13).
На шестом этапе производится решение вопросов колористики, ритма и орнамента трикотажа за счет использования уточных нитей, а также определение цветового решения лицевой стороны (блок А 1.6). Данные художественно-технологического проектирования в дальнейшем используются для структурно-параметрического проектирования трикотажа уточного переплетения (блоки А 1.7–А 1.10) [4, 5]. Это проектирование аналитической записи работы уточных гребенок (блок А 1.7), а также проектирование параметров структуры трикотажа с учетом заработки уточной нити (средний диаметр грунтовых и уточных нитей (dг, dу); петельный шаг (А); высота петельного ряда (В); число уточных нитей одного артикула в раппорте (ni); число артикулов уточных нитей (mj)) (блок А 1.8). На основе полученных значений определяется поверхностная плотность трикотажа (ρ) и содержание в трикотаже уточных и грунтовых нитей (lг, lу) (блок А 1.9). На заключительном этапе (блок А 1.10) определяются технико-экономические показатели вязального производства в виде теоретической производительности вязальной машины (Ат) и выдаются рекомендации по выбору вязального оборудования.
Заключение
Таким образом, представлена последовательность решения задачи художественно-технологического и структурно-параметрического проектирования на базе адаптированной онтологической модели знаний, включающей механизм последовательного взаимодействия подсистем «Задача – Методы – Предметная область». Подсистемы являются связующими звеньями, показывающими, по каким критериям выбирается тот или иной метод для решения поставленной задачи, и с помощью которых метод, выраженный в терминах задачи, будет заполняться знаниями о предметной области.