Representação de Conhecimento e Sistemas de Raciocínio

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1 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. CAPP - Sistema Especialista

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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 inter-relações 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. CAPP - Sistema Especialista

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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’ CAPP - Sistema Especialista

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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. CAPP - Sistema Especialista

5 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. CAPP - Sistema Especialista

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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. CAPP - Sistema Especialista

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Exemplo : problema de montagem de quatro peças. CAPP - Sistema Especialista

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Representação do espaço de estados de um processo de fabricação. CAPP - Sistema Especialista

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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, pode-se gerar um nó e avaliá-lo imediatamente. Decomposição do problema geração sucessiva de sub-problemas 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. CAPP - Sistema Especialista

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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. CAPP - Sistema Especialista

11 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. CAPP - Sistema Especialista

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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) CAPP - Sistema Especialista

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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. CAPP - Sistema Especialista

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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 1 AFH 2 AHM 3 AFL 4 ALM CAPP - Sistema Especialista

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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. CAPP - Sistema Especialista

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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. CAPP - Sistema Especialista