3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ВЫБОРА

В настоящее время в стадии формирования находится общая теория решения задач, основанная на синтезе идей и методов, предлагаемом в системном анализе, теории приня­ тия решений, кибернетике, информатике и других науках междисциплинарного характера. В них не рассматриваются вопросы приложения теории к конкретным предметным об­ ластям. Очевидно, этим должны заниматься специалисты со­ ответствующего профиля.

Автор на протяжении многих лет использовал приво­ димые в литературе теоретические наработки при прове­ дении учебных занятий в Пермском государственном тех­ ническом университете по дисциплине «САПР в свароч­ ном производстве». Студенты выполняли задания по фор­ мализации знаний и построению табличных и графических моделей различных по тематике и исходным условиям за­ дач сварки. В результате обобщения опыта выполнения сотен таких заданий выявились основные проблемы поста­ новки и моделирования задач выбора. Были исследованы пути преодоления встречающихся затруднений и разрабо­ таны основные положения рациональной методики реше­ ния задач указанного класса.

Изложению перечисленных вопросов посвящена данная глава. Ее содержание отражено в ряде публикаций автора [36, 41, 43 и др.]. В общей проблематике решения задач вы делены проблемы формирования и подготовки необходимых данных и проблемы построения моделей задач.

3.1. Проблемы подготовки данных для решения задач

Обзор известных из литературы методов и приемов по­ иска, сбора и формализации данных приведен в главах 1 и 2. Наработанный опыт решения задач сварки выявил существо­ вание и других, пока не освященных в литературе вопросов. Часть из них носит общесистемный характер, часть связана со спецификой сварки.

Анализ и обобщение результатов проведенных исследо­ ваний показал, что главными факторами, вызывающими за­ труднения при решении задач сварки, являются:

1) представление знаний о сварке преимущественно

ввербальной (словесной) форме;

2)неполнота, неточность, нечеткость и в некоторых случаях противоречивость значительной части знаний, при­ водимых в литературе.

Первая группа факторов характеризует форму представ­ ления основной части знаний о сварке, вторая акцентирует внимание на полноте и содержательности информации, за­ фиксированной в литературных источниках. Актуальность этих особенностей проявилась при решении практически всех исследованных задач сварочного производства и поэто­ му требует более полного их раскрытия.

На неточность, нечеткость и субъективность знаний, выраженных словами, начиная с 70-х годов прошлого века указывают специалисты по искусственному интеллекту, тео­ рии нечетких множеств и обработке знаний [15, 21, 27, 56, 59, 60]. С названными особенностями текстовых знаний прихо­ дится постоянно встречаться при пользовании информацией из справочных таблиц, приводимых в литературе.

Ниже приведены две справочные таблицы, в которых хорошо видны проблемы информационного обеспечения процесса решения задач сварки.

В табл. 9 представлены данные справочника [80] об электродах для сварки коррозионно-стойких сталей. В по­ следнем столбце таблицы (Применение) встречается много не­ четких или неконкретных характеристик: хромоникелевые и двухслойные стали; жесткие требования к стойкости металла шва против МКК; агрессивная среда. В назначении нескольких марок электродов указано по две марки сталей с добавлением «и др.». Что понимается под другими сталями, неясно.

Также видна неоднородность данных, относящихся к разным маркам электродов. Для некоторых из них указаны только группы свариваемых деталей, для других добавлены требования по стойкости против МКК. Только для электро­ дов ОЗЛ-22 указан тип агрессивной среды (азотная кислота); только для электродов ЭА-400/10У указана рабочая темпера­ тура (до 350 °С). Хромоникелевые стали - это название об­ ширной группы высоколегированных сталей, а 08X18Н10, 06Х18Н11, 08Х18Н12Т - это названия марок хромоникеле­ вых сталей, далеко не исчерпывающие эту группу.

Табл. 10 из справочника [82] по внешнему виду типична для таблиц режимов сварки. Ее параметры напрямую связаны с толщиной свариваемого металла S, имеют числовые харак­ теристики и в этом смысле являются формализованными. Однако большинство значений параметров задано интерва­ лами чисел и поэтому не являются точными. Тем самым предполагается, что эти данные следует считать ориентиро­ вочными и при использовании на практике они подлежат уточнению.

Технологические параметры режима сварки в углекислом газе стыковых швов на низкоуглеродистых

сталях [82, табл. 104]

* Скорость сварки Усв и расход газа Q r указаны для одного слоя.

При детальном ознакомлении с таблицей возникает много вопросов и замечаний, например таких:

1. Почему в таблице нет данных для проволоки диамет­ ром 1,2 мм? На многих предприятиях сварку в С 02 выполня­ ют именно такой проволокой.

2.Как разделить параметры режима по слоям, если коли­ чество слоев указано не точно (1-2 или 2-3)? Для вариантов выполнения сварного шва с разным числом проходов режимы сварки не могут быть одинаковыми по всем параметрам.

3.В четвертой и особенно пятой строках таблицы дан­ ные о режимах приведены для больших диапазонов толщин металла. Вряд ли параметры режима для толщин, например, 8 и 12 мм могут быть одинаковыми.

Интересно отметить, что на следующей странице того же справочника [82] приведена таблица аналогичного содер­ жания (параметры режима сварки низкоуглеродистых сталей

вуглекислом газе), но другой структуры и с отличающимися данными (табл. 11).

Втаблицах разные аргументы и функции и расположе­

ны они по-разному. В табл. 11 нет привязки к сварному со­ единению, поэтому не указаны толщина свариваемого метал-

ла, число проходов, скорость сварки и расход защитного газа,

в табл. 10. Диапазоны значений токов и напряжений в таблицах

Сведения, вызывающие недоумение специалистов, мож­ но встретить, к сожалению, во многих таблицах по сварке. В приведенной табл. 11 электроды ОЗЛ-22 рекомендуются для сварки конструкций из сталей Х18Н10 и Х18Н12. Стали названных марок отсутствуют в ГОСТ 5632-72 на высоколе­ гированные стали и сплавы, так же как и в предшествующем ему ГОСТ 5632-61.

Табл. 12, взятая из работы [73], озадачивает разнородно­ стью данных об областях преимущественного применения флюсов-силикатов плавленного типа. Для каждой из шести выделенных групп и марок флюсов приведены данные о со­ вершенно разных характеристиках. Для первых двух групп говорится о возможности сварки в замкнутых сосудах, для флюсов ФЦ-6 и ФЦ-7 - о толщине свариваемого металла, для флюса АН-60 - о скоростях сварки и т.д. Поскольку каждая характеристика касается только узкого вопроса, непонятно назначение такой таблицы.

Область применения флюсов-силикатов для сварки углеродистых и низколегированных сталей (табл. 23 из [73])

Еще одним примером неточности (неопределенности) многих справочных данных является фрагмент из рекомен-

даций по маркам сварочных проволок для сварки под флю­ сом и электрошлаковой сварки коррозионно-стойких высо­ колегированных сталей [1, табл. 9.7]):

Эти данные показательны тем, что являются типичными для таблиц, в которых даются рекомендации по сварочным материалам - электродам, проволокам, флюсам. Для пользо­ вателя таблицы непонятно, по каким соображениям для кон­ кретной марки стали следует выбирать марку проволоки из шести указанных.

Во всех вышеприведенных примерах можно обратить внимание на два обстоятельства:

1)анализ и критика относятся к содержанию таблиц;

2)первопричиной замеченных недостатков является неполнота (недостаточность) приводимой в таблицах ин­ формации.

Обращение к таблицам для показа проблем обоснова­ но тем, что на практике при сборе данных, необходимых для решения конкретной задачи, обычно начинают с поис­ ка таблиц, потому что именно с представления в таблич­ ной форме начинается систематизация любого опытного материала.

Неполнота (недостаточность) приводимых в таблицах данных связана с тем, что, во-первых, не все имеющиеся ре­

зультаты наблюдений и выводов по ним можно отразить

в таблицах; во-вторых, содержание таблиц зависит от целей,

ков. Косвенно о противоречивости говорит различие дан­ ных, отмеченное в табл. 13; встречаются и прямые проти­ воречия.

В табл. 14 приведены характеристики свариваемости 9 марок легированных сталей, собранные из разных источни­ ков. Видны различия в оценке свариваемости одних и тех же сталей. Противоречивость данных вероятнее всего связана с различием условий и методов, на основании которых проводилась оценка свариваемости. Это могли быть разные экспериментальные и расчетные методики оценки, различие видов и размеров исследуемых образцов металла и другие факторы.

Таблица 14

Характеристики свариваемости некоторых марок сталей по данным из разных источников

* Свариваемость оценена номером группы свариваемости.

Противоречивость данных встречается и по многим дру­ гим вопросам сварочного производства.

Завершая анализ проблем подготовки данных для ре­ шения задач выбора, необходимо еще раз подчеркнуть, что в основе большинства проблем находится недостаточность