D. Roller , S. Opletal
Ein Pro-aktives semantisches CAD-System besitzt ein hohes Potential, die Konstruktionsabläufe wesentlich zu vereinfachen und somit die Entwicklungszyklen zu verkürzen.
Bei einem semantischen CAD-System wird der Konstruktionsablauf durch spezielle Konstruktionsmethoden unterstützt und hierdurch soweit möglich automatisiert. Dabei wird pro-aktiv die Konstruktionssituation ständig bewertet und analysiert und es wird versucht, geeignete Hinweise, Geometrie oder anderes Wissen einzubringen.
Der Zyklus, der zur Aufbereitung des Wissens im Hintergrund abläuft, umfasst hauptsächlich die Schritte „Suchen“, „Auswerten“, „Transformieren“ und „Anwenden“ von Information oder Geometrie. Die größte Schwierigkeit liegt hierbei in der Bewertung der Relevanz der Information, da dies in starker Relation zur Konstruktionsaufgabe und Arbeitskontext steht.
Der Ablauf einer Wissensorientierten Konstruktion ist in der folgenden Abbildung skizziert:
Aufgrund der Vielzahl und Unterschiedlichkeit der Information wird zunächst ein einheitliches Datenmodell benötigt, indem diese Information abgelegt werden kann.
Die im Hintergrund eines CAD-Systems agierende semantische CAD-Komponente soll aktiv in das konstruktive Geschehen eingreifen und spezialisierte Benutzerkommandos zur Verfügung stellen. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Vermittlung zwischen mehreren Konstrukteuren, die gleichzeitig oder hintereinander am gleichen oder an ähnlichen Objekten arbeiten. Die Wiederverwendung von Wissen und die Einsparung doppelter Arbeitsschritte sind heute von großer Wichtigkeit.
Häufig bei einer Konstruktion anzutreffende Ziele sind:
- Verbinden von Elementen durch Geometrie
- Löschen von Elementen mit einer Absicht
- Integration von neuen Bauteilen in eine bestehende Gruppierung
- Anpassung einer Konstruktion nach Richtlinien
Die zwei Hauptkomponenten, die in das CAD-System integriert werden bzw. mit dem CAD-System interagieren sind das semantische User-Interface und der Wissens-Prozessor.
Semantisches User-Interface
Das semantische User-Interface soll den Benutzer in die Lage versetzen, auf einer abstrakteren Ebene mit dem System zu kommunizieren, wobei hier vielmehr der Wunsch geäußert wird als die tatsächliche Umsetzung. Die Semantik dieser Konstruktionsmethoden soll sich an den oben skizzierten häufigen Konstruktionszielen orientieren und diese unterstützen.
Die Anwendung einer solchen Methode geschieht analog zu den herkömmlichen Konstruktionsmethoden der CAD-Systeme, anstatt beispielsweise zwei Bauteile durch Zeichnung einer Geometrie zu verbinden, wird eine Methode zum Verbinden der Bauteile aufgerufen und das System bietet eine Geometrie als Vorschlag an, die übernommen und modifiziert werden kann. Dabei werden die Feature-basierten Vorgehensweisen um dynamisches Wissen ergänzt, so dass auf Grundlage der aktuellen Konstruktionssituation sinnvolle Lösungen angeboten werden.
Konzeptdefinition des Aktiven Semantischen Netzes
Wissensprozessor
Der Wissensprozessor soll eine Wissensbasis darstellen, die es ermöglicht, dass Elemente einer Konstruktion semantisch annotiert werden können.
Er integriert Bewertungs- und Suchverfahren, die eine laufende Konstruktion analysieren und mit der Information in der Wissensbasis vergleichen. Besonderer Fokus liegt dabei auf der Organisation, dem Zugriff und der Wiedergewinnung des Wissens. Der Vorteil von wissensbasierten Systemen liegt in der Unterstützung bei der Lösung von komplexen Problemen durch die Hilfe intelligenter Methoden.
Das wissensbasierte Schlussfolgern ist dabei ein mächtiges Instrument, das sowohl Wissen verknüpfen und dadurch sichtbar machen kann als auch imstande ist, neues Wissen zu generieren. Im Bild oben ist eine Konzeptdefinition des am Institut entwickelten Aktiven Semantischen Netzes zu sehen, das um Wissen zur Pro-aktiven Auflösung von Konstruktionskonflikten erweitert wird.
Gegenwärtig wird ein Prototyp entwickelt, der alle Bestandteile des semantischen CAD in das CAD-System Autodesk Inventor integriert. |
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