O desenho conceitual de produtos modernos tornou-se complexa devido a um número crescente de subsistemas e componentes que compõem o sistema e a aplicação da múltipla disciplinaridade do conhecimento no emprego do desenho. Este post mostra um quadro de modelação de produtos e um sistema de CAD para o desenho conceitual de produtos complexos com foco na decomposição do sistema hierárquico e consequentemente gestão das informações do desenho em todas as diferentes disciplinas de engenharia. O enquadramento e o sistema de CAD apoiam estas tarefas com o desenvolvimento acessório da avaliação funcional e descrições de parâmetro ao nível de produto e abrangente dessas descrições funcionais do parâmetro de nível estruturais e aspectos comportamentais como seja o caso do desenho conceitual de uma impressora que é demonstrada.
1. Introdução
1.1. Motivação
O processo de desenvolvimento do desenho de produtos modernos, tais como veículos híbridos de alta tecnologia, impressoras e equipamento médico tornou-se extremamente complexo, com cada vez maior número de subsistemas e componentes. Requisitos e restrições a estes produtos, tais como consumo de energia e restrição de espaço são também cada vez mais exigentes, em todo este processo de criação os desenhadores têm de considerar uma variedade de disciplinas físicas como por exemplo, cinemática, eléctrica, química, termodinâmica, e electromagnéticas para definir os fenómenos físicos desejados para atender às exigências e restrições. No entanto no processo de integração dos subsistemas, indesejáveis fenómenos físicos negligenciados durante o processo de concepção são encontrados embora todos eles são os conhecidos e muitas vezes podem levar a falhas no desenho que diminui a eficiência de todo o processo de desenvolvimento do produto.
IMAGEM01 – Desenvolvimento do produto baseado no Modelo–V
O desenho conceitual é o principal processo para identificar a estrutura global dos produtos através da decomposição das funções seguindo o princípio de dividir e conquistar e através da busca de realização física correspondente às funções decompostas. A estrutura geral é definida não apenas com informação geométrica mas também com as informações não-geométrica informações do desenho, tais como os fenómenos físicos e suas relações com a estrutura. De acordo com o modelo V de desenvolvimento de produto que se pode ver na imagem IMAGEM01 a partir de um ponto de vista da engenharia de sistemas em que o desenho é referido como sistema de arquitectura como uma parte da fazer de decomposição dos sistemas no qual o nível do sistema de especificações do produto são definidas e hierquicamente decompõem-se as especificações de um produto que são definidos e hierarquicamente decompostas com as especificações de subsistemas e componentes. O sistema de decomposição do sistema é seguido primeiro pela fase de concepção do componente e em seguida pela integração do sistema e depois da verificação/validação da fase em que os subsistemas e componentes são integrados a fim de satisfazer as especificações indicadas a diversos níveis hierárquicos. Na fase de decomposição do sistema o desenho do sistema inclui as seguintes três tarefas principais:
• Identificação de requisitos a serem traduzidos para as descrições do sistema de nível de produtos.
• Decomposição hierárquica das descrições de nível de sistema das descrições dos subsistemas e eventualmente aos componentes.
• Decomposição hierárquica das descrições de nível de sistema das descrições dos subsistemas e eventualmente aos componentes.
• Definição de comportamentos e estrutura desses subsistemas e suas interfaces.
A terceira tarefa é necessária porque as condutas e estruturas por exemplo de forma a realização de subsistemas não são o mesmo que na descrição dos subsistemas obtidos através da decomposição hierárquica e descrição por exemplo funcional de subsistemas. Além disso as condutas e estrutura de subsistemas devem ser seleccionados de entre os candidatos possíveis para satisfazer a descrição dos subsistemas obtido por meio da decomposição hierárquica.
A terceira tarefa é necessária porque as condutas e estruturas por exemplo de forma a realização de subsistemas não são o mesmo que na descrição dos subsistemas obtidos através da decomposição hierárquica e descrição por exemplo funcional de subsistemas. Além disso as condutas e estrutura de subsistemas devem ser seleccionados de entre os candidatos possíveis para satisfazer a descrição dos subsistemas obtido por meio da decomposição hierárquica.
Próxima geração de sistemas CAD devem apoiar as tarefas acima referidas em sistema de arquitectura para lidar com a crescente complexidade no processo do desenho, e estes sistemas de CAD primeiro satisfazem a premissa dos sistemas CAD para o desenho conceitual que eles precisam lidar com as informações de não-geométrica do desenho que descreve aspectos comportamentais e funcionais a integrar a essa informação como a informação geométrica. Além disso considerando as tarefas acima referidas devem fornecer suporte ao desenho em termos de:
• Manter a consistência das descrições de sistemas em diferentes níveis de hierarquia: As descrições de nível de sistema, como os requisitos de função são hierarquicamente refinado para descrever o comportamento detalhado e estrutura de subsistemas e componentes. No desenho do sistema, a coerência entre as descrições em diferentes níveis de hierarquia deve ser mantida. Por exemplo a decisão num nível inferior deve ser feita com alto nível de conceitos abstractos como por exemplo a função e suas relações.
Em outras palavras essas descrições dos níveis do sistema de produtos devem orientar o desenvolvimento do comportamento e da estrutura de subsistemas a componentes descritos em termos de relações de parâmetros detalhados como as restrições do desenho.
• Decompondo hierarquicamente os sistemas com/sem blocos de construção: O processo de decomposição hierárquica como se mostra na IMAGEM01 que pode começa com a decomposição dos requisitos funcionais para funções que serão sub-incorporadas por subsistemas por outras palavras esses subsistemas apresentam subfunções decompostos, e em cada subsistema será recursivamente decomposta até decomposição ser impossível. É claro que certas subfunções podem ser perfeitamente incorporadas por prontamente disponíveis por módulos ou por unidades e não são necessárias muito mais de decomposições. No nível mais baixo de decomposição todas as subfunções devem ser realizadas por elementos estruturais fundamentais chamados blocos de construção. Esses blocos de construção são por exemplo elementos de máquinas de componentes e mecanismos estabelecidos num desenho técnico mecânico. No desenho dos componentes dos blocos fundamentais de construção são diagramas de blocos que representam os sensores, atuadores e controladores. No desenho de software que pode ter sub-rotinas e funções, quando esses blocos de construção estão disponíveis, ferve de decomposição do sistema para o nível abaixo para a busca de blocos e construção que podem realizar a subfunção decomposta numa determinada configuração numa forma de realização podendo ver na IMAGEM02a). No entanto, infelizmente esses blocos de construção nem sempre estão disponíveis nesse caso uma forma de nova realização de funções requeridas devem ser concebidos quanto ao nível dos fenómenos físicos por aplicações que não sejam produtos e que definam as interfaces entre os blocos de construção de um sistema em termos de parâmetros tais como regras físicas vendo se isso na IMAGEM02b). Os sistemas de CAD sendo um sistema de desenho deve apoiar o processo de decomposição hierárquica em ambas as situações ou seja com e sem blocos de construção.
• Decompondo hierarquicamente os sistemas com/sem blocos de construção: O processo de decomposição hierárquica como se mostra na IMAGEM01 que pode começa com a decomposição dos requisitos funcionais para funções que serão sub-incorporadas por subsistemas por outras palavras esses subsistemas apresentam subfunções decompostos, e em cada subsistema será recursivamente decomposta até decomposição ser impossível. É claro que certas subfunções podem ser perfeitamente incorporadas por prontamente disponíveis por módulos ou por unidades e não são necessárias muito mais de decomposições. No nível mais baixo de decomposição todas as subfunções devem ser realizadas por elementos estruturais fundamentais chamados blocos de construção. Esses blocos de construção são por exemplo elementos de máquinas de componentes e mecanismos estabelecidos num desenho técnico mecânico. No desenho dos componentes dos blocos fundamentais de construção são diagramas de blocos que representam os sensores, atuadores e controladores. No desenho de software que pode ter sub-rotinas e funções, quando esses blocos de construção estão disponíveis, ferve de decomposição do sistema para o nível abaixo para a busca de blocos e construção que podem realizar a subfunção decomposta numa determinada configuração numa forma de realização podendo ver na IMAGEM02a). No entanto, infelizmente esses blocos de construção nem sempre estão disponíveis nesse caso uma forma de nova realização de funções requeridas devem ser concebidos quanto ao nível dos fenómenos físicos por aplicações que não sejam produtos e que definam as interfaces entre os blocos de construção de um sistema em termos de parâmetros tais como regras físicas vendo se isso na IMAGEM02b). Os sistemas de CAD sendo um sistema de desenho deve apoiar o processo de decomposição hierárquica em ambas as situações ou seja com e sem blocos de construção.
IMAGEM02:Decomposição do sistema através de funções (a) encontrar blocos de construção correspondentes e (b) encontrar fenómenos físicos quando os blocos de construção correspondentes não estão disponíveis.
• Gestão de complexidade: Para lidar com a complexidade crescente de sistemas multidisciplinares é crucial que os sistemas de CAD para o desenho do sistema deve ter apoios para definir, manter e fornecer uma visão geral do produto com descrições funcionais, comportamentais e estruturais.
1.2. Trabalhos relacionados
Investigadores na área do desenho técnico de engenharia estudaram modelos de produtos utilizados no desenho conceitual e técnicas de raciocínio aplicadas a processos de modelação do desenho técnico conceitual. Esses estudos incluem a modelação da função e o seu raciocínio na modelação da função de comportamento estado a modelação da função comportamento da estrutura, a modelação da função de comportamento da função base, de mapeamento para função, símbolo que forma o mapeamento da modelação de exigência. Estas técnicas de modelação e de raciocínio têm diferentes ontologias assim como blocos de construção, incluindo, por exemplo, elementos da função dos princípios de trabalho, com padrões de solução e contanto com os elementos do modelo de canal. Método dos desenhos conceitual utiliza esses blocos de construção para assumir a disponibilidade de blocos de construção e de decomposição das descrições funcionais. Entretanto conforme descrito na seção 1.1, os blocos de construção nem sempre estão disponíveis no desenho conceitual.
Alguns dos métodos acima para o desenho conceitual, sistema de modelação, moldação do computador auxiliado por sistemas de produção, e engenharia de software orientada para o modelo, que representa funções como funções de transformação como por exemplo a energia, dos materiais e o seu sinal. A decomposição hierárquica de um sistema descrito com uma transformação baseada na função para baixo para a busca das interfaces que dividem a função de transformação baseado no total num conjunto de transformação baseado em funções secundárias. Este formalismo assume que todas as implementações físicas dos elementos do sistema que correspondem à transformação baseados em funções, no entanto algumas implementações físicas não têm nada a ver com a transformação de materiais, energia, e um sinal como por exemplo se uma função fixa a ligação entre dois componentes mecânicos, e se uma função que mantém uma posição ou se uma função mantém uma velocidade constante.
No desenho conceitual de produtos que exigem o conhecimento de desenho através dos domínios da engenharia e as suas disciplinas é essencial que para os desenhadores e engenheiros de diferentes disciplinas de engenharia possam comunicar, partilhar conhecimentos e informações, e colaborar, e isto requer o pedido chamado quadro de modelação integrada com base numa ontologia unificada para lidar com os múltiplos aspectos de um modelo de sistema que relaciona a dimensões, domínios, granularidades, as fugas de informação e do nível de abstracção e o de aproximação. É crucial para manter a consistência entre estes aspectos é usado um mecanismo como o mecanismo de meta-modelo. Os primeiros exemplos destes quadros foram desenvolvidos com a designação de KIEF –“Knowledge Intensive Engineering Framework podendo ser um pouco ultrapassados no entanto a ontológica dos sistemas de engenharia mais contemporânea têm se dedicada ao seu estudo
Ferramentas do sistema comercial de engenharia tais como Modelica e 20-Sim apoiam o desenvolvimento orientado pelo modelo através do limite de domínios de engenharia. A fim de analisar o comportamento dos sistemas desenvolvidos, modelos de sistema sobre estas ferramentas são construídas através da combinação de blocos pré-definidos de construção, cuja representação segue um tipo específico de ontologia como por exemplo através de ligações ontologia baseadas em gráficos para simular sistemas dinâmicos como 20-Sim. Essas ferramentas não suportam na decomposição do sistema hierárquico de forma independente a partir de blocos de construção pré-definidos e até alguns desenvolvimentos tem estruturas de modelação integrada desenvolvidos como o apoio académico.
Geometria desempenha um papel crucial no mesmo desenho conceitual, em primeiro lugar constitui a base para configurações de montagem que é um caminho para a decomposição, segundo as técnicas de raciocínio geométrico mantem a consistência das relações geométricas entre os elementos tanto simbólica (deduções logicas) e numericamente (o exemplo dos modelos 3D). Em particular estas técnicas são utilizadas para a investigação e classificação das características geométricas e da concretização do desenho de modelos. O vocabulário para simbolizar informações geométricas desenvolvidas nesses estudos pode ser útil quando estiver ligado com modelos de aspectos funcionais e comportamentais. Para o melhor conhecimento das pessoas este ainda não está suficientemente investigado como por exemplo, ainda não é sistematicamente entendido como relações geométricas específicas que contribuem para a ocorrência de fenómenos físicos.
Finalmente a maioria dos estudos anteriores sobre o desenho conceitual revisados foram realizados com menos atenção a crescente complexidade dos produtos a serem concebidos, portanto eles não fornecem conhecimento e técnicas suficientes para suportar tarefas específicas como por exemplo o apoiando à decomposição do sistema e o fornecimento de uma visão geral do sistema sobre as interacções entre subsistemas, que no desenho conceitual de tais sistemas multidisciplinares complexos.
IMAGEM03-Alguns conceitos na implementação do sistema descrito
1.3. Objectivos da investigação
Esta pesquisa visa o desenvolvimento de um sistema de CAD designando-se por desenho do sistema de CAD (SA-CAD), que é utilizado para apoiar o desenho conceitual de produtos multidisciplinares complexos. SACAD devem apoiar a decomposição do sistema hierárquico das descrições de nível de sistema e para o desenvolvimento dos comportamentos e estrutura de subsistemas e os seus componentes. Em particular esta investigação incide sobre a decomposição do sistema hierárquico quando os blocos de construção não estão disponíveis, isto é o caso em que uma forma de realização deve-se encontrar ao nível dos fenómenos físicos. A consistência entre estas descrições de aspectos diferentes deve ser mantida durante o processo de decomposição do sistema, neste post pretendo apenas fornecer um quadro, de modelos e algoritmos utilizados em SA-CAD.
Este post actual estendeu da modelação da função de estado comportamental (FBS) para o sistema de arquitectura e outros dados que aplicam um intervalo lógica baseada em noções de manutenção do conhecimento em intervalos de tempo para que as definições de relações implícitas entre os elementos do sistema, como se mostra na implementação do sistema na IMAGEM03, que irá estender o conhecimento de SA-CAD e KIEF que apoia um desenho conceitual com base na modelação FBS, como se vê seção 1.2. Modeladores de aspectos específicos como por exemplo, a geometria, as relações causais entre os fenómenos físicos, e as relações de parâmetros foram recentemente desenvolvido para o estudo, e o algoritmo para gerir a consistência é descrita enquanto o processo de decomposição do sistema suportado pelo SA-CAD é descrito em detalhe anteriormente. Vários algoritmos implementados em KIEF têm sido utilizados para o desenvolvimento e verificação dum modelo de sistema de SA-CAD, embora a explicação e demonstração destes algoritmos estão fora do âmbito que aqui se descreve, alguns desses algoritmos incluem QPAS que se baseia em recursos de PFRS para o desenvolvimento e simulação qualitativa do comportamento de um produto em termos de mudanças de parâmetros de valor com base na QPT para verificação.
Esta pesquisa é diferente da pesquisa sobre sistemas complexos em sistemas naturais e sociais que analisa comportamentos simples emergentes resultantes monodisciplinares de interacções entre um grande número de elementos do sistema, em vez disso esta pesquisa aborda interacções multidisciplinares entre os elementos do sistema normalmente observados em produtos de engenharia como por exemplo em sistemas de mecatrónica.
1.4. Visão geral do descritivo
A primeira secção descreveu a motivação dos trabalhos relacionados e objectivos desta pesquisa. A segunda seção descreve um processo de desenho conceitual de produtos complexos multidisciplinares com foco em decomposição de um sistema hierárquico, pode ser discutido os requisitos para SA-CAD para apoiar o processo e em seguida a descrição da desenho do SA-CAD e os modelos dos algoritmos de SA-CAD, na terceira secção demonstra-se uma aplicação de SA-CAD para um desenho conceitual de uma impressora, que é um produto complexo típico multidisciplinar assim como mostra que o desenho dos modelos e algoritmos são implementados. Na quarta seção discute-se as conquistas e trabalhos futuros de SA-CAD, sendo a ultima e quinta secção o resumo e a conclusão.
IMAGEM04-Processo do desenho conceitual.
2. Um quadro para um CAD para o desenho conceitual
2.1. Processo de desenho conceitual
Como brevemente descrito na seção 1.1 há três tarefas principais no desenho conceitual de sistemas complexos multidisciplinares; a identificação dos requisitos a ser traduzido para o sistema de nível de especificações, a de decomposição hierárquica do sistema de nível de especificações para aqueles de subsistemas e componentes, e a definição de comportamentos e a estrutura de subsistemas e interfaces. A IMAGEM04 mostra um processo de desenho conceitual com descrições detalhadas sobre o subprocesso particularmente último.
As especificações de nível de sistema são derivados de requisitos do utilizador e geralmente podem ser requisitos funcionais e indicadores de desempenho técnico que devem satisfazer certas condições. Uma das especificações do nível de sistema de veículos híbridos pode ser' para recuperar energia durante a quebrar assim para salvar energia. Essa especificação de nível de sistema irá orientar a tomada de decisões no desenho conceitual impondo restrições sobre a estrutura e o comportamento dos subsistemas e os seus componentes como por exemplo, o uso de quebra regenerativa e o controle adicional para manter a capacidade não utilizando a bateria. A velocidade do veículo e os requisitos de segurança irá determinar a energia do intervalo de regeneração precisa de recuperar e a capacidade da bateria.
Após isto tal como ilustrado na IMAGEM02 a decomposição do sistema é realizada com ou sem blocos de construção, em particular quando sem blocos de construção observar a parte inferior da IMAGEM04, primeiro o desenhador tem de identificar os fenómenos físicos percebendo um comportamento desejado do sistema assim como os parâmetros associados aos fenómenos e estes parâmetros irão formar uma rede que pode ser dividida em grupos. Enquanto um cluster indica uma entidade incorporada de um conjunto que se aglomeram em conjuntos e que definem uma possível estrutura do sistema. Obviamente pode haver muitas maneiras diferentes de agrupamento o que significa que esta concretização é apenas uma opção possível de arquitectura, pelo que aqui não se trata com da geração de todas as opções possíveis da arquitectura.
IMAGEM05-Desenho de SA-CAD
Em seguida o comportamento de desenvolvido da estrutura é testado nos processos seguintes na integração, verificação e validação da fase, os testes são realizados primeiro num nível do componente baixo hierárquico como se vê na IMGEM01, seguido nos níveis hierárquicos superiores, integrando componentes validados e verificados em subsistemas. As especificações dos níveis hierárquicos superiores são descritas de forma independente a partir dos domínios específicos da engenharia. Os desenhadores dos sistemas estão envolvidos nestes subprocessos do desenho conceitual, e esses desenhadores de sistemas lidam com fenómenos físicos através de uma variedade de domínios físicos e colaboram com especialistas de domínio com por exemplo, engenheiros de software, engenheiros de controlo e engenheiros mecânicos para encontrar soluções interdisciplinares de modelação do desenho técnico. Uma das tarefas dos desenhadores do sistema é decompor as especificações do nível de sistema com as especificações dos subsistemas e componentes para que os engenheiros na área de domínio podem trabalhar de forma independente.
O desenhadores de subsistemas e componentes a validar e verificadores o seu comportamento e da estrutura com as especificações correspondentes utilizam ferramentas de análise, estes desenhadores necessitam de modelos de produtos com detalhes suficientes incluindo parâmetros e suas relações. No entanto que produzem esses detalhes estão preocupados apenas sobre aspectos que estão interessados dentro, para quaisquer outros aspectos se eles não são essenciais, informações mínimas é são utilizadas por simplificação ou abstracção comportamental da complexa estrutura. Isto significa que os desenhadores do sistema deve ser capaz de rastrear simplificações e abstracções de subsistemas e componentes feitos por desenhadores no domínio e verificar se há que não influenciam outras decisões do desenho técnico.
Enquanto a decomposição do sistema descrito acima é realizada funcionalmente pode ser realizada a partir de outros aspectos tais como através da decomposição da dada área de engenharia baseando-se na decomposição da conectividade de base ou conjunto-esperto geométrico que é a definição mais comum usado o desenho para fazer a decomposição, e mesmo no baseamento da organização. A decomposição do sistema determina directamente a concepção do produto como por exemplo as formas físicas e seu desempenho como por exemplo a confiabilidade assim como os processos de desenvolvimento de produto como por exemplo, a organização de uma equipa de desenho e sua produtividade. Devido à falta de informação e incerteza de desenho disponível no desenho conceptual e da variedade de critérios de avaliação da decomposição do sistema, a avaliação da decomposição do sistema pode ser imprecisa ou até mesmo impossível e os SA-CAD também deve apoiar a geração efectiva de candidatos de decomposição física e avaliação e comparação entre eles.
IMAGEM06-Modelo SA desenvolvido no SA-CAD
2.2. Requisito para SA-CAD
Esta subsecção resume os requisitos para SA-CAD necessários para suportar desenhos dos sistemas envolvidos na decomposição do sistema multidisciplinares de produtos complexos.
• SA-CAD deve fornecer desenhos dos sistemas com um modelo de produtos no nível do sistema, de modo que eles possam ter uma visão geral de sistemas e descrever o sistema de nível de especificações. Isto significa que a SA-CAD deve apoiar a modelação de produtos ao alto nível dos conceitos não-geométricas e abstractas referentes à seção 1.2.
• SA-CAD deve representar modelos de subsistemas e componentes que contenham parâmetros e suas relações para representar fenómenos físicos e para avaliar o desempenho do sistema durante a fase de validação e verificação.
• SA-CAD deve manter a consistência entre os modelos de subsistemas e componentes, bem como coerência entre eles e o modelo de nível de sistema.
• SA-CAD deve fornecer métodos para definir explicitamente e descrever as interfaces entre os subsistemas. Isto também deve incluir hipóteses sobre simplificação e abstracção como por exemplo as formas do comportamento interno físico, acordado entre os desenhadores de sistemas e os desenhadores dos sistemas e componentes.
• SA-CAD deve apoiar decomposição do sistema considerando multidisciplinar, sendo que isto significa que a SA-CAD deve apoiar não só a decomposição funcional, mas também do sistema de decomposições de outros aspectos como por exemplo a montagem inteligente assi como a sua decomposição de forma que esclareçam as relações dentro dos parâmetros cruciais dos subsistemas verificados pelos desenhadores com disciplinas específicas de engenharia.
2.3. Desenho do SA-CAD
A IMAGEM05 mostra o desenho de SA-CAD tal como os desenhadores de sistemas desenvolveram um modelo de um produto a fim de desenvolver um modelo SA, actualmente SA-CAD emprega quatro aspectos de modelação ou seja, um modelador de FBS, um modelador geométrico simples, um modelador de parâmetro de rede, e um modelador de processos além das ferramentas disponíveis no KIEF da IMEGEM06 que mostra a organização do modelo SA e da responsabilidade de cada modelador no aspecto para do desenvolvimento do modelo o que será explicado com um exemplo na secção 2.4.
Um SA modelo de um produto constituído pelo seu meta-modelo e pelo parâmetro de rede, o modelador de FBS apoia o desenvolvimento do meta-modelo de um produto que é a rede conceptual de um produto sobre a sua função assim como o seu comportamento e a sua estrutura. O comportamento e a estrutura são descritos com um conjunto de fenómenos físicos, entidades e atributos, atributos são parâmetros, mas os parâmetros também pode ser definidos em fenómenos físicos. As restrições sobre o comportamento e a estrutura são definidos no metamodelo com relações temporais entre os fenómenos físicos e as relações espaciais entre as entidades. O parâmetro de rede modelador suporta o desenvolvimento da rede de parâmetro de um produto, o que representa os parâmetros e as suas relações que caracterizam o comportamento detalhado e estrutura utilizada para a validação do nível de sistema e de verificação. Embora KIEF deriva parte dos parâmetros e suas relações mostrados de forma genérica como parâmetros na IMAGEM06 e a partir do modelo FBS e usa-los para simulação comportamento com base em QPT, KIEF não inclui parâmetros geométricos e temporais. O modelador geométrico e o processo de visualização apoiam o modelador do comportamento e da estrutura de um produto. O modelador geométrico pode tratar apenas primitivas limitadas como cubóides rectangulares e cilindros que são suficientes para a o desenho do sistema. As relações entre estes os parâmetros são calculados e avaliados em termos de consistência com as relações espaciais e temporais definidos na meta-modelo. Conforme descrito na seção 1.3. as bases de conhecimento e algoritmos de raciocínio em KIEF também são usados durante o processo de sistema de arquitectura. As contribuições do estudo em termos de extensão de KIEF são a implementação do modelador geométrico, modelador de processos, e parâmetro de rede modelador, e o algoritmo para avaliar a coerência entre os parâmetros incluídos nestes modelos e descrições simbólicas de estrutura e comportamento define o original modelador FBS.
A arquitectura do SA-CAD e modelos utilizados e algoritmos em SA-CAD explicado abaixo acomodam três tarefas na arquitectura do sistema que são descritos na seção 1.1. do nível de sistema requisitos dos produtos são descritas com modelos de função para suportar a primeira tarefa. Desenvolvimento hierárquico de modelos de função sejam as tarefas segundarias é suportado após a modelação FBS. Extensão de KIEF para SA-CAD sobre a arquitectura é razoável que os modelação dos aspectos adicionados que são necessários para definir os parâmetros e as suas relações a partir de aspectos comportamentais e estruturais que é a função necessária de SA-CAD para apoiar a terceira tarefa. Finalmente os algoritmos de SA-CAD mostrado na seção de apoio à gestão 2.4.3 de coerência entre descrições simbólicas e paramétrica de produtos em termos de comportamento e estrutura.
2.4. Modelos e algoritmos de SA-CAD
2.4.1. Um produto meta-modelo
IMAGEM07-A estrutura do produto meta-modelo e um caso de exemplo
O desenho do sistema cria um produto meta-modelo que consiste num conjunto de funções e características físicas com base na modelação FBS, ao fazer isso basicamente os desenhos da arquitectura do sistema seja os processos físicos que precisam acontecer para alcançar funções necessárias, e a estrutura do modelo e um exemplo é mostrado na IMAGEM07. O meta-modelo é interpretado como um híper gráfico direccionado, que consiste em nós que representam as funções, características físicas e fenómenos físicos que são elementos do comportamento do sistema, as entidades que são os elementos estruturais do sistema, e suas relações como se mostra na IMGEM06. As relações entre os elementos do modelo de dois domínios diferentes, tais como os fenómenos físicos e entidades podem ser representados por gráficos bipartidos.
O processo de modelagem FBS é equipado com uma base de conhecimento chamado de base de conceito que contém o conhecimento sobre os fenómenos físicos, entidades, atributos e relacionamentos entre eles e algoritmos de raciocínio sobre eles. SA-CAD não está equipado com um mecanismo para verificar a redundância do conhecimento como a existência de fenómenos físicos com a mesma expressão paramétrica, no entanto actualmente cerca de 800 entidades, 500 fenómenos físicos, 150 relações, 600 tipos de parâmetro podem assim ser armazenados. Os elementos da base de conceito formam uma hierarquia de classes com relação a esses tipos de elementos e são usados para definir as características físicas como unidades significativas em termos de funções. O conhecimento tem sido recolhido principalmente através de livros de engenharia, para a demonstração do papel, do novo conhecimento que foi acrescentado às bases de conhecimento, como por exemplo alguns fenómenos físicos foram refinados pelo fornecimento de relações entre os parâmetros relevantes e algumas relações entre os parâmetros são específicas para a concepção do produto na manifestação assim também são adicionados às bases de conhecimento tais como relações geométricas e relação do tempo. Além disso as relações temporais e espaciais nas bases de conhecimento foram actualizados para a gestão consistência em um modelo SA.
Funções são armazenadas numa base de conhecimento separada com base na função que esta está relacionada com as características físicas armazenadas noutra base de conhecimento. Funções discutidas na modelação FBS são símbolos feitos de verbos e objectos e que não são classificados em tipos de funções específicas, é por isso que a descrição funcional em SA-CAD é mais flexível do que outras gráfico baseados em representações utilizadas no desenho conceitual como por exemplo a transformação da função de modelação não pode descrever funções que não transformam a energia, material, ou de sinal como por exemplo uma função de apoio. O vínculo gráfico baseado em formalizações é também limitado no esforço e variáveis de fluxo.
Enquanto SA-CAD permite descrições de funções flexíveis podem fornece o desenho do sistema com capacidade de raciocínio como por exemplo o sistema de raciocínio físico PFRS pode ser utilizado para inferir fenómenos físicos de um meta-modelo, a fim de verificar a sua realização e função de redundância, o PFRS usa recursos físicos armazenados na base de característica física para inferir fenómenos físicos, combinando as entidades e as relações em cada característica física com os do meta-modelo. PFRS também usa a hierarquia de classe definida no conceito da base de modo que ele pode argumentar-se como por exemplo os fenómenos físicos definidos para uma classe de objectos pode também aplicar a suas subclasses e o motor utilizado no raciocínio PFRS.
IMAGEM08a-Modelador do processo
IMAGEM08b-Parâmetro modelador de rede
IMAGEM08c-Modelador geométrico
IMAGEM08-Uma parte de uma rede de parâmetro modelado em SA-CAD.
Um meta-modelo é desenvolvido como se segue na IMAGEM07b que mostra um meta-modelo que representa uma parte de uma impressora, em que primeiro o desenhador do sistema hierarquicamente decompõe a função de nível superior da impressora para funções no subsistema e de componentes, na IMAGEM07b), a função principal da impressora “Imprimir papel” é decomposto a três subfunções, “Transportar papel”, “Transportar papel”, “Colocar tinta papel”. As relações entre as funções de decomposição são definidos por é decomposto para ligações como se vê na IMAGEM07a), que são armazenados na base de função e essas subfunções não são classificados em tipos específicos de função, mas que são caracterizadas pelas características físicas como descrito abaixo. Segundo o desenhador do sistema instancia das características físicas que podem realizar cada uma das funções de decomposição, e na IMAGEM07b) o aquecimento e impressão são as características físicas que realizam a função “Aquecer papel”, e “Colocar tinta papel” respectivamente, em que as relações entre as características físicas e as funções são definidas por realizações por hiperligações, que são armazenados com funções na base de função. Características físicas incluem um conjunto de entidades em que os fenómenos físicos ocorrem para as entidades com relações temporais entre os fenómenos físicos e as relações espaciais e entre as entidades, estas relações temporais e espaciais são pré-requisitos para a ocorrência de fenómenos físicos e eles são usados para verificar a coerência entre os modelos de produtos a partir de diferentes aspectos como por exemplo na IMAGEM07b), o aquecimento característica físico inclui “transferência de calor” como um fenómeno físico “Papel” e “Aquecimento” como entidades de contacto como uma relação espacial entre estas duas entidades. A interpretação da característica física é a que acorre no “Aquecer papel” que estão em contacto. Os fenómenos físicos estão ligados através de entidades que acorre para com as ligações como se vê na IMAGEM07b). Terceiro o desenho do sistema define as relações entre características físicas e as relações são definidas ao nível dos nós incluídos em características físicas. Estas relações incluem relações temporais e espaciais entre os fenómenos físicos e entidades constantes das características físicas diferentes, na IMAGEM07b) uma relação temporal que indica que “Papel” deve ser aquecido “Transferência de calor” antes da impressão “Injecção”. Instanciação de características físicas que realizam cada função decompondo e criando entidades redundantes como várias folhas de papéis interagindo com partes individuais de uma impressora.
A delegação das entidades é necessária para remover tais entidades redundantes tratando várias entidades como uma entidade. A “delegação” da IMAGEM07b) indica que o desenho do sistema atribui a função “Papel” e incluí em duas aquecimento características físicas e impressão como o mesmo papel processado em tempo especificado pelo “Antes”. Nestas três etapas SA-CAD desenvolve uma hierarquia de função a partir da função de nível superior e compõe as características físicas para atender as funções de nível de componente. Durante este processo uma janela da selecção aparece quando há várias opções sobre a decomposição da função e realização. Nesta fase é possível executar o raciocino QPT baseado na qualitativa ou no raciocínio baseado em recursos físicos obtidos no meta-modelo, estes irão raciocinar fenómenos físicos que podem eventualmente acontecer ao sistema de destino a partir do estado inicial. Isso é útil para verificar se os fenómenos desejados certamente acontecem ou para descobrir falhas possíveis no desenho.
A delegação das entidades é necessária para remover tais entidades redundantes tratando várias entidades como uma entidade. A “delegação” da IMAGEM07b) indica que o desenho do sistema atribui a função “Papel” e incluí em duas aquecimento características físicas e impressão como o mesmo papel processado em tempo especificado pelo “Antes”. Nestas três etapas SA-CAD desenvolve uma hierarquia de função a partir da função de nível superior e compõe as características físicas para atender as funções de nível de componente. Durante este processo uma janela da selecção aparece quando há várias opções sobre a decomposição da função e realização. Nesta fase é possível executar o raciocino QPT baseado na qualitativa ou no raciocínio baseado em recursos físicos obtidos no meta-modelo, estes irão raciocinar fenómenos físicos que podem eventualmente acontecer ao sistema de destino a partir do estado inicial. Isso é útil para verificar se os fenómenos desejados certamente acontecem ou para descobrir falhas possíveis no desenho.
2.4.2. Desenvolvimento de uma rede de parâmetro do meta-modelo
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