Применение онтологии для автоматизации весового проектирования сложных технических объектов
Описана концепция построения автоматизированной системы весового проектирования самолета, которая действует на начальных этапах проектирования самолета, и построена на основе принципов онтологии. Описана концепція побудови автоматизованої системи вагового проектування літака, яка діє на початкових е...
Gespeichert in:
| Datum: | 2008 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
2008
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6510 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Применение онтологии для автоматизации весового проектирования сложных технических объектов / А.В. Деркач // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2008. — № 7. — С. 153-159. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860106036183040000 |
|---|---|
| author | Деркач, А.В. |
| author_facet | Деркач, А.В. |
| citation_txt | Применение онтологии для автоматизации весового проектирования сложных технических объектов / А.В. Деркач // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2008. — № 7. — С. 153-159. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | Описана концепция построения автоматизированной системы весового проектирования самолета, которая действует на начальных этапах проектирования самолета, и построена на основе принципов онтологии.
Описана концепція побудови автоматизованої системи вагового проектування літака, яка діє на початкових етапах проектування літака і підтримує правила онтології.
Ontology using for aircraft development based on computer aid-design system is considered.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:31:06Z |
| format | Article |
| fulltext |
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2008, № 7 153
A.V. Derkach
APPLICATION OF
ONTOTOLOGY FOR
AUTOMATION WEIGHT
DEVELOPMENT OF THE
COMPLEX TECHNICAL
OBJECT
Ontology using for aircraft deve-
lopment based on computer aid-
design system is considered.
Описана концепція побудови ав-
томатизованої системи вагового
проектування літака, яка діє
на початкових етапах проекту-
вання літака і підтримує правила
онтології.
Описана концепция построения
автоматизированной системы ве-
сового проектирования самолета,
которая действует на начальных
этапах проектирования самоле-
та, и построена на основе прин-
ципов онтологии.
А.В. Деркач, 2008
УДК 681.3.06 (629.735.33.013)
А.В. ДЕРКАЧ
ПРИМЕНЕНИЕ ОНТОЛОГИИ ДЛЯ
АВТОМАТИЗАЦИИ ВЕСОВОГО
ПРОЕКТИРОВАНИЯ СЛОЖНЫХ
ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ
Введение. При проектировании любого
сложного технического объекта (СТО) воз-
никает проблема определения его весовых
параметров. Особо важное значение весовое
проектирование имеет при прогнозировании
весовых характеристик самолета на началь-
ных этапах разработки его проекта.
Задачами весового проектирования СТО
является: оптимизация массы СТО на стадии
определения его параметров и выполнения
схем компоновки; минимизация массы час-
тей СТО при разработке силовых схем и кон-
струкций; определение характерных масс
СТО и массы всех агрегатов и систем на ос-
нове весового расчета; прогнозирование
окончательных значений характерных масс с
учетом их изменений в процессе создания
СТО; определение на основе совместных ве-
совых и аэродинамических расчетов основ-
ных размеров и тяговооруженности; опреде-
ление исходных данных для расчета СТО на
прочность; весовой анализ эффективности
СТО и уровня весового совершенства конст-
рукции; выбор рационального размещения
масс и др. [13].
Состав, алгоритмы, методики и весовые
соотношения, которые применяются в расче-
тах при осуществлении весового проектиро-
вания, зависят от параметров конкретного
изделия, сопровождаются весовым анализом,
имеют огромное количество промежуточных
данных и осуществляются на разных этапах
проектирования СТО с разной точностью и
детальностью.
А.В. ДЕРКАЧ
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2008, № 7 154
В настоящее время существует очень мало программ в области весового
проектирования и в основном они решают эту задачу лишь частично.
Отметим, что задача весового проектирования не является чисто техниче-
ской. Большую роль в весовом проектировании играют административные ме-
тоды, множество сложных проблем в этой области не может быть решено без
использования конструкторской интуиции и опыта. Поэтому полностью автома-
тизировать решение всех проблем весового проектирования невозможно. В дан-
ной работе описывается подход к построению структуры автоматизированной
системы прогнозирования весовых характеристик (АСПВХ), которая автомати-
зирует одну из задач весового проектирования прогнозирование весовых ха-
рактеристик на предпроектном этапе конструирования самолета. Система
АСПВХ интеллектуально подходит к решению задач, принимает самостоятель-
ные решения в зависимости от конкретной ситуации по многим из перечислен-
ных ранее вопросам.
Для определения масс компонентов самолета, его характерных масс сущест-
вует множество различных расчетных соотношений [13]. Метод расчета выби-
рается в зависимости от этапа проектирования, типа самолета, его условий экс-
плуатации, геометрических и аэродинамических параметров.
Основные положения. Процесс весового проектирования представляет со-
бой решение (в определенной последовательности) большого числа задач, связи
которых основаны на взаимодополняющих исходных данных, а методика носит
итерационный характер [1]. При автоматизации весового проектирования В.М.
Шейнин [1] предлагает выделить 3 этапа, в соответствии с последовательностью
развития проекта. Расчеты первого этапа связаны с определением внешнего об-
лика СТО на основе данных, которые задаются техническими требованиями,
или определяются по статистике. Главной задачей данного этапа является ана-
литическое определение весовых характеристик, размеров и параметров СТО, на
основе которых выполняется первичный учет весовых параметров его основных
компонентов. Второй этап расчетов связан с выбором конфигурации и размеров
основных элементов СТО, определением его аэродинамических характеристик.
На основе этих данных проводится более точный и детальный расчет весовых
показателей компонентов СТО. Расчеты третьего этапа включают в себя много
видов задач весового проектирования, в том числе определение конечных ре-
зультатов весовых характеристик и количественных показателей весового про-
ектирования (укрупненных весовых лимитов) [1]. Основные задачи системы
АСПВХ на каждом этапе показаны на рис. 1.
Процесс прогнозирования весовых характеристик СТО начинается с анализа
факторов, которые определяют величину массы СТО. От результатов этого ана-
лиза зависит выбор методики расчета.
Процесс прогнозирования весовых характеристик происходит в условиях
ограниченной информации о проектируемом изделии. Поэтому данная система
должна оптимизировать свою работу с учетом имеющихся данных. С другой
стороны, могут быть доступны разные характеристики СТО, которые прямо или
косвенно влияют на массу: характеристики конструкционных материалов; гео-
ПРИМЕНЕНИЕ ОНТОЛОГИИ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ВЕСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ…
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2008, № 7 155
метрические параметры, определяющие размеры конструкций; внешние нагруз-
ки, определяющие общую нагрузку конструкции; внутренние силы, возникаю-
щие в элементах; аэродинамические требования; основные проектные парамет-
ры; требования прочности; требования к эксплуатации (эксплуатационная тех-
нологичность, надежность, долговечность, безопасность); технологические тре-
бования (членение конструкции, требования к заготовкам, процессам обработки,
соединениям); особенности организации производства СТО и т. д.
Определение
характерных масс
самолета:
посадочной,
пустого самолета
и т. д.
Определение взлетной
массы самолета по
статическим формулам
на основе технических
требований к самолету
Определение на основе
общих весовых и
аэродинамических
расчетов
тяговооруженности
самолета
Определение весовых
характеристик самолета и массы
его конструкции по формулам
поагрегатного расчета на основе
предварительно (аналитически)
найденых основных размеров
самолета
Определение
массы
оборудования по
соответствующим
спискам
оборудования
Определение
выходных
данных для
расчета самолета
на прочность
Определение массы конструкции, силовой
установки и систем оборудования по
формулам поагрегатных расчетов
используя геометрические и
аэродинамические параметры и
предварительно найденые нагрузки
Определение массы
конструкции на основе
аналитического метода,
учитывая уточнение
значений действующих
напряжений и
конструкцию частей
самолета. Уточнение
весовых характеристик
Весовой анализ
эффективности
самолета и
уровня
весового
совершенства
конструкции
Поиск рационального
размещения масс с
целью максимальной
плотности
компоновки, которая
способствует
достижению
минимальной массы
самолета и нужному
диапазону центровок
Определение
массы
агрегатов и
систем
самолета по
формулам
детального
расчета
Уточнение
характерных масс
самолета:
взлетной,
посадочной,
пустого самолета
и т. д.
Уточнение
значений
характерных
масс самолета:
взлетной,
посадочной,
пустого
самолета и
т. д.
1 этап
2 этап
3 этап
РИС. 1. Алгоритм проведения весовых расчетов в АСПВХ
Данной системе необходимо учитывать многообразие различных факторов,
влияющих на вес СТО, а также всевозможные варианты методики расчета, в за-
висимости от типа СТО, его предназначения, аэродинамических, геометриче-
ских параметров и т. д.
Для организации хранения, обработки, систематизации большого количест-
ва разнообразной информации, установления взаимосвязей между отдельными
частями системы АСПВХ, а также для поддержки принимаемых решений пред-
ложено применить онтологическую схему организации базы знаний в системе
АСПВХ.
Онтологию предметной области можно представить в виде: О = < X, R, F >,
где Х – множество понятий, терминов, единиц знания; R множество отноше-
А.В. ДЕРКАЧ
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2008, № 7 156
ний между единицами знаний; F – множество функций интерпретации, правил
заданных на множестве понятий и отношений [4].
Данные в области весового проектирования представляются в виде объек-
тов, классов, связей между ними, а также правил интерпретации этих данных.
Применение онтологии позволит связать между собой такие принципиально
разные понятия: компоненты самолета, массы компонентов, формулы, по кото-
рым рассчитываются эти массы, входные параметры для этих формул, а также
отношения базы данных, где хранится информация. С помощью онтологии,
кроме правил интерпретации и характеристики объектов, можно представить
также правила выбора формул, перехода к новому состоянию процесса, условия
проведения анализа и правила определения предыдущего состояния процесса.
Следовательно, система АСПВХ получает возможность повторить или изменить
историю расчета масс компонентов самолета.
Основными понятиями онтологии весового проектирования является само-
лет, компоненты самолета, массы компонентов самолета, особенности компо-
новки самолета, методы расчета, функции расчета, модули (структурные едини-
цы системы), отношения в базе данных, пользователи системы, геометрические,
аэродинамические и другие характеристики самолета или его компонентов
и условия применения методов расчета. Взаимодействие данных понятий пока-
зано на рис. 2.
Полученная система классов, подклассов, атрибутов и связей, реализованная
на языке OWL [5, 6], а также функции интерпретации и правила выбора, реали-
зованные на языке Java, составляют основу базы знаний и системы принятия
решений АСПВХ. Онтология в данном случае связывает между собой отдель-
ные компоненты системы, формирует необходимые данные для принятия реше-
ний, управляет ходом расчетов и весовым анализом, создает историю проекта и
обеспечивает обратную связь между отдельными его состояниями.
Таким образом, система АСПВХ представляет собой совокупность отдель-
ных модулей, которые объединяются между собой с помощью онтологических
схем. Каждая функция расчета помещается в отдельный модуль, что в целом
образует библиотеку компонентов. С помощью правил онтологии определяется
компонент библиотеки, который должен быть применен на определенном этапе
весового расчета, проводится анализ необходимых данных, определяется место
хранения параметров расчета, проверяется полнота данных, организуется и
оформляется запрос дополнительных данных у пользователя. Структура основ-
ных компонентов системы показана на рис. 3.
Обычно онтология применяется для организации трансляции текста с есте-
ственного языка на формальный, поиска информации по нечетко определенным
запросам, формирования словаря определенной области данных или обслужива-
ния интерфейсов. Использование ее для объединения программных частей как
основы принятия решений и формирования процесса вычисления является не
менее эффективным.
ПРИМЕНЕНИЕ ОНТОЛОГИИ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ВЕСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ…
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2008, № 7 157
РИС. 2. Схема связей классов в заданной предметной области
А.В. ДЕРКАЧ
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2008, № 7 158
РИС. 3. Структура основных компонентов АСПВХ
Выводы.
1. Система АСПВХ обеспечивает комплексное решение одной из важней-
ших проблем весового проектирования – задачи прогнозирования характеристик
самолетов и их модификаций на предпроектном этапе создания самолета.
2. В основе построения системы АСПВХ лежит онтологический подход.
Благодаря этому обеспечивается взаимосвязь структурных частей в составе
АСПВХ, т. е. система получает знания о своих компонентах, анализируя имею-
щиеся в библиотеке программные модули и выбирая оптимальный модуль для
решения задачи в конкретных условиях.
ПРИМЕНЕНИЕ ОНТОЛОГИИ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ВЕСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ…
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2008, № 7 159
3. Созданная база знаний системы АСПВХ может легко наращивать-
ся, включая новые типы СТО, методы и средства весовых расчетов, оценку
влияния на массу СТО новых материалов и схем конструкции. Это позволяет
системе АСПВХ легко адаптироваться к быстро изменяющимся технологиям
создания СТО.
1. Шейнин В.М., Козловський В.И. Весовое проектирование и эффективность пассажирских
самолетов: Справочник. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1984. – 552 с.
2. Егер С.М., Мишин В.Ф., Лисейцев Н.К. и др. Проектирование самолетов: Ученик для
вузов / Под ред. С.М. Егера. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1983.
– 616 с.
3. Бадягин А.А, Егер С.М., Мишин В.Ф. и др. Проектирование самолетов. – М.: Машино-
строение, 1972. – 516 с.
4. Палагин А.В., Яковлев Ю.С. Системная интеграция средств компьютерной техники.
Монография. Винница: УНИВЕРСУМ-Винница, 2005. – 680 с.
5. Asuncion Gomez-Perez, Mariano Fernandez-Lopez, Oscar Corcho. Ontological Engineering,
Springer-Verlag London Limited, 2004. – 411 p.
6. Nicola Guarino. Formal Ontology and Information Systems, National Research Council,
LADSEB-CNR, Padova, Italy, Р. 3–15.
Получено 21.11.2008
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-6510 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1817-9908 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:31:06Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Деркач, А.В. 2010-03-04T16:14:48Z 2010-03-04T16:14:48Z 2008 Применение онтологии для автоматизации весового проектирования сложных технических объектов / А.В. Деркач // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2008. — № 7. — С. 153-159. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1817-9908 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6510 681.3.06 (629.735.33.013) Описана концепция построения автоматизированной системы весового проектирования самолета, которая действует на начальных этапах проектирования самолета, и построена на основе принципов онтологии. Описана концепція побудови автоматизованої системи вагового проектування літака, яка діє на початкових етапах проектування літака і підтримує правила онтології. Ontology using for aircraft development based on computer aid-design system is considered. ru Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України Применение онтологии для автоматизации весового проектирования сложных технических объектов Application of ontotology for automation weight development of the complex technical object Article published earlier |
| spellingShingle | Применение онтологии для автоматизации весового проектирования сложных технических объектов Деркач, А.В. |
| title | Применение онтологии для автоматизации весового проектирования сложных технических объектов |
| title_alt | Application of ontotology for automation weight development of the complex technical object |
| title_full | Применение онтологии для автоматизации весового проектирования сложных технических объектов |
| title_fullStr | Применение онтологии для автоматизации весового проектирования сложных технических объектов |
| title_full_unstemmed | Применение онтологии для автоматизации весового проектирования сложных технических объектов |
| title_short | Применение онтологии для автоматизации весового проектирования сложных технических объектов |
| title_sort | применение онтологии для автоматизации весового проектирования сложных технических объектов |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6510 |
| work_keys_str_mv | AT derkačav primenenieontologiidlâavtomatizaciivesovogoproektirovaniâsložnyhtehničeskihobʺektov AT derkačav applicationofontotologyforautomationweightdevelopmentofthecomplextechnicalobject |