Representação de Conhecimento e Sistemas de
Raciocínio
• Sistemas inteligentes estão no escopo da inteligência artificial,
AI definida por Elaine Rich “estudo de como fazer
computadores fazerem coisas que no momento pessoas são
melhores”.
• Definições:
– dados: conjunto de descrições simples - parafuso 63 pesa 60 g;
– informação: contém interpretação - parafuso 25 é o mais pesado do
grupo;
– conhecimento: é informação sobre a informação - definição do mais
pesado, regras de comparação e o procedimento .
• Meta-Conhecimento: conhecimento sobre o conhecimento.
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• Raciocínio é o processo de usar o conhecimento para criar mais
conhecimento.
• Um aspecto fundamental na representação do conhecimento é
que o conhecimento consiste de objetos (entidades) e da interrelações entre eles. Por exemplo: em um sistema de regras de
produção o conhecimento é representado como um conjunto de
sentenças lógicas do tipo: if A is true, then B is true. Estas
sentenças podem ser processadas com uma estratégia para obter
novas sentenças verdadeiras. O conjunto inicial é a base de
conhecimento e a manipulação para obter novas informações
ou conhecimentos é inferência e o software que executa é
motor de inferência.
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• Tipos comuns de representação do conhecimento:
–
–
–
–
–
logic-based : regras de produção ,prolog;
semantic networks: genérico;
frames tipo de sn;
object-oriented: tipo de sn;
scripts: tipo de sn.
• Regras de Produção: é a representação de conhecimento mais
utilizada em sistemas especialistas.
• Base de Conhecimento: o conhecimento é armazenado na forma
de regras e fatos, cada regra possui uma premissa (condição) e
uma conclusão (ação). IF (premisa) THEN (conclusão).
• Motor de inferência: inferência é o processo pelo qual alguma
conclusão pode ser deduzida de uma ou mais premissas. ‘modus
ponens’
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• Motor de inferência- controle: trata da estratégia de utilização
das regras, resolução de conflitos.
• Existem sistemas que integram diferentes modelos de
conhecimento diferentes, são denominados híbridos ou mistos.
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Sistemas Especialistas para Planejamento de
Processos
• 4 componentes são necessários para planejamento: estado
inicial, meta, recursos e ações.
• Em planejamento de processos para fabricação de peças, o
estado inicial é a matéria-prima, a meta é a peça, os recursos são
máquinas, ferramentas, materiais e operadores, as ações são as
operações executadas nas máquinas.
• Modelo de representação do problema em AI: espaço de
estados. estado inicial, estado meta e todos estados possíveis estados intermediários.
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• Mudança de um estado para outro é feita pela aplicação de
algum tipo de operação.
• O mecanismo que executa uma operação é denominado
operador e está relacionado a recursos específicos.
• Se todos os recursos necessários são assumidos disponíveis,
então o problema de planejamento pode ser representado por
estes dois componentes: estados e operadores.
• Estados são estruturas de dados que representam o status do
problema durante o processo de solução.
• Operadores podem ser representados por regras que consistem
em duas partes: condições e ações.
• A solução pode ser um conjunto de operações ou uma coleção
de todos os estados intermediários.
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• Exemplo : problema de montagem de quatro peças.
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• Representação do espaço de estados de um processo de
fabricação.
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• A representação por grafo é uma ferramenta útil para
visualização da solução (os nós são os estados e os
arcos são as operações), mas quando a quantidade de
estados é muito grande pode ser dispendiosa a pesquisa
em todo o espaço de estados. Como alternativa, podese gerar um nó e avaliá-lo imediatamente.
• Decomposição do problema geração sucessiva de subproblemas menores.
• Em montagem, geração de sub-montagens e
respectivas peças base.
• Decomposição é mais eficiente, mas necessita que
todos os estados ou sub metas sejam explicitamente
representados.
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• Elementos Básicos de Planejamento de Processos
• Usinagem
–
–
–
–
estado inicial: matéria-prima;
estado meta: peça;
Operações: furação, torneamento, fresamento, retificação...;
Recursos: máquinas, ferramentas, operadores.
• Inspeção
–
–
–
–
estado inicial: peça não inspecionada;
estado meta: peça com todas as dimensões e tolerâncias;
Operações: medição;
Recursos: máquinas, ferramentas, padrões e operadores.
• Montagem
–
–
–
–
estado inicial: componentes;
estado meta: produto montado;
Operações: montagem;
Recursos: robôs, máquinas, ferramentas, montadores.
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Arquitetura de Sistema Especialista para
Planejamento de Processos
• Devido a complexidade recomenda-se o uso de planejamento
hierárquico, plano geral evolui para um detalhado.
• No caso de usinagem , inicialmente determina-se todos os
processos, em seguida máquinas, seqüência de operações e
ferramentas.
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Seleção de Processos
• Baseia-se na análise de “features” identificadas ou definidas no projeto.
• Seleção de processos de usinagem utiliza dois tipos de conhecimento:
processos de usinagem e seleção de operações.
• A Seleção de processos se baseia principalmente na tolerância, acabamento
superficial e forma.
• Regras podem ser usadas para selecionar os processos, por exemplo:
• IF the feature is a cylinder with a diameter D (D1<D<D2) , its tolerence is
smaller than or equal to T1, and the blank material is a bar THEN the
following operations arte recommended:
– 1. turning+grinding
– 2. turning+diamond turning. (alternative processes)
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• Inicialmente os processos são selecionados com base nas regras
de produção.
• Peça da figura tem 19 features e são gerados 19 conjuntos de
operações.
• A geração de planos alternativos é executada em seguida, com a
eliminação de processos duplicados.
• Após a eliminação sobram quatro alternativas.
• As strings da etapa anterior são utilizadas para gerar os
processos alternativos por combinação
• A seguir é feita a seleção de máquinas, depende da capacidade
da máquina.
• Após a seleção de máquinas é feita a seleção das superfícies de
fixação. A seleção do dispositivoé complicada mas pode ser
feita com auxília da TG.
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A:Torneamento;
H: retificação cilíndrica;
L:Torneamento em duro;
F:Fresamento vertical;
M:Fresadora universal;
Conjunto final de Operações:
alternativa
String
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AFH
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AHM
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AFL
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ALM
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• Após a seleção do dispositivo é feito o planejamento da
seqüência de fixação da peça, leva em conta principalmente o
acesso as features e as condições de localização e fixação da
peça.
• A seleção e a seqüência de fixações é feita através da
minimização do número de fixações para fabricar a peça.
• A seleção de ferramentas se baseiam em critérios tradicionais de
usinagem.
• Outra fase é o agrupamento de operações e seu sequênciamento,
após a seleção das fixações e das ferramentas pode ser feito o
sequenciamento das operações para obter a máxima produção e
mínimo custo, este sequenciamento pode ser feito com base nos
tipos de operações e até das ferramentas utilizadas.
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• Em cada grupo de operações, por exemplo operações de
desbaste é necessário definir uma estratégia de usinagem,
Kusiak (1990) propôs um método de otimização do caminho das
ferramentas baseado no mínimo custo de usinagem, ferramentas
e fixação.
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