Осенью не поехал.

Доклад для Сколково

Сетевой Промышленный Интеллект
(СПИ)

Доклад
Научная конференция на соискание гранта Сколкова.

1. История создания
2. Состояние в области САПР сегодня в мире и России
3. Вызовы и угрозы для России
4. Что сделано сегодня в области СПИ на предприятии ООО “Идель Нефтемаш”
5. Что планируется сделать в перспективе
6. Что это даст
7. Заключение
8. Приложения

История создания

Идея создания промышленного искусственного интеллекта (ИИ) появилась у автора в конце 70-х годов прошлого века, после прочтения статей академиков А. Ершова, Г. Поспелова, Д. Поспелова, Г. Марчука и других известных ученых в СССР, специалистов в области вычислительной техники и программирования. Было ясно, что эта цель потребует приобретения больших знаний, как в предметной области (машиностроение и металлообработка), так и в области ИТ. К тому времени уже имелся опыт работы на металлорежущем оборудовании в качестве строгальщика и фрезеровщика. А так же опыт работы конструктором деталей машин в отделе главного механика стекольного завода, параллельно с учебой на вечернем факультете Уфимского Нефтяного Института.  А несколько позже и конструктором средств технологического оснащения на заводе “Кардан”, после окончания ВУЗа. Далее уже шло целенаправленное приобретение знаний, для осуществления указанной цели в ущерб семье, карьерному росту и зарплате. После получения опыта разработки станочных присопособле6ний, мерительного инструмента и особенно режущего инструмента, началось освоение принципов программирования станков с ЧПУ (СЧПУ), работы наладчика и оператора СЧПУ. Затем работа в бюро САПР, приобретение алгоритмического мышления и освоение ИТ. В 1987г.
На НПО “ЭНЕРГИЯ” им. академика С.П. Королева, была создана, первая в мире экспертная система технолога “ЭКСПЕРТ-Т” для СМ 1420, которая на основе введенных в нее параметров конструкторско-технологических элементов (КТЭ), автоматически генерировала их обработку и выдавала фрагменты управляющей программы (УП) для СЧПУ.
В том же году было сделано научное открытие: найден признак по которому следует выделять КТЭ. Отсутствие его, а так же симбиоза знаний как в предметной области так и ИТ, не позволяет уже многие годы создать интеллектуальную систему-автомат никому на западе.
После прочтения книги руководителя программистов фирмы IBM Дж. Фокса с анализом неудач в разработке технологических систем для промышленных предприятий “Разработка программного обеспечения”, был сделан вывод, что необходимы еще более глубокие знания как в предметной области, так и ИТ.
По этому опять пришлось в конце 80-х годов идти работать в цех оператором СЧПУ, а в свободное время создавать технологические системы (Fortran, Turbo C), которые бы можно было продать и поставить бизнес.
Сочетать все это было сложно. На смену мини ЭВМ, пришли ПК,
С новыми операционными системами и языками программирования, которые надо было осваивать, а затем и 90-е, когда промышленность страны перестала развиваться совсем.
Работы над промышленным интеллектом были возобновлены только
По сути в начале 21 века. Была создана система обработки DXF файла
(чертежа в электронном виде) на языках Visual Basic и Visual C++.
В 2003-2004г. Разработки под Windows были прекращены
И начались поиски подходящего инструмента для создания веб приложений, выполняемых в браузере на мобильных устройствах.
В результате выбор был остановлен на Flash & ActionScript как клиентской платформе и РНР, как серверной.
В начале 2006г. был представлен на сайте http://turta.narod.ru/TurtaCAM.htm первый в мире интеллектуальный веб-сервис TurtaCAM. Прототип интеллектуальной системы-автомата, который видный ученый проф. Бочаров назвал в 2008г. “важнейшим открытием изобретением современности” и выразил негодование по поводу отсутствия его финансирования государством:

“Удивляет равнодушие Федеральных венчурных фондов к неоднократным обращениям о финансовой поддержке одного из важнейших открытий-изобретений современности - Сетевого Промышленного Интеллекта. Предлагаю нам, участникам дискуссии и всем, кому не безразлична судьба изобретателя и изобретения организовать фонд СПИ и, в рамках индивидуальных возможностей, посылать средства на объявленный В.Г.Туртой сайт: Авторский сайт Турта В.Г.
http://www.mashportal.ru/machinery_russia-13432.aspx
Бочаров Юрий Александрович
Профессор Московского Государственного Технического Университета им. Н. Э. Баумана; доктор технических наук, академик РАЕН;
Затем в 2009г., по просьбе представителя известной японской станкостроительной компании MAZAK, был создан токарный веб-сервис, который автоматически, впервые в мире, генерировал технологию и УП для СЧПУ с электронного чертежа, без участия технолога: http://cnconline.ru
Демонстрационные ролики веб-сервисов можно посмотреть здесь:
http://cadcam.3bb.ru

Состояние в области САПР сегодня в мире и России

На западе разработки в области интеллектуальных систем, которые в значительной мере выполняют работу технолога-программиста СЧПУ, получили название KNOWLEDGE-BASED MACHINING. Кстати поисковая система  google.ru/en выдает по этому запросу в лидерах сайт
автора этого документа http://cadcamkbm.com.
С момента выхода в 1995г. американской cистемы подготовки УП  FeatureCAM, которую видимо следует считать первой коммерческой, интеллектуальной системой, в мире ничего принципиально нового на рынке не предложено. Поэтому специалистами в области САПР, на недавно прошедшей конференции в США COFES 2012 констатируется застой в области разработки технологических систем.
Давно уже существуют такие системы подготовки УП для СЧПУ, как
FeatureCAM, CAMWorks, а так же функциями Knowledge-based machining
уже оснащены известные MasterCAM, Tebis, EdgeCAM, Open Mind, Catia, Unigraphics и недавно созданные  SolidCAM, InventorCAM и другие, однако все они примерно находятся в плане интеллекта на одном уровне.
Причина, как было сказано ранее, отсутствие у разработчиков на западе
капитальных знаний в предметной области и научного открытия, позволяющего выделять ограниченный набор КТЭ, для синтеза сколь угодно сложной детали по определенному признаку.
Кстати такой признак просили публично меня назвать отечественные разработчики NATTA и получившие грант Сколкова SDI Solution:
ВОТ ЭТО ФИНТЫ: "Компании SDI Solution в Сколково!!!"
В России нет систем подготовки УП с элементами Knowledge-based machining вообще. И только в некоторых САПР ТП, таких как ТехноПРО,
Спрут, NATTA, предусматривается инструментарий, для занесения своих знаний технологом в систему. Это утопия! Тем не менее рынок требует создания таких систем и на западе отчаянно пытаются их создать.
А значит рано, или поздно они созданы будут.

Вызовы и угрозы

Сегодня определяющими являются три тренда в развитии САПР:
1) Облачность - предоставление доступа к САПР на удаленном сервере в Сети
2) Мобильность – мобильные устройства коммуникаторы и планшеты
3) Интеллектуальность – принятие решений программой, вместо специалиста.
В 2006г. автор доклада писал Путину В.В. о том, как будет развиваться САПР и какие угрозы это несет отечественной промышленности: http://turta.narod.ru/president.htm, так все примерно и происходит.
Про интеллектуальность уже сказано. В области облачных вычислений и мобильных устройств наблюдается тоже настоящий психоз. По сути на наших глазах происходит революция в САПР. И изменения эти не связаны с
Появлением новой аппаратной платформы, как ранее, а меняется сегодня все:
функционал, аппаратная часть, бизнес модель, буквально все.
До 2020г. рынок САПР будет перекроен капитально и изменится до неузнаваемости.  Я думаю, что в результате перевооружения предприятий ОПК, за счет выделяемых огромных денег государством, эти предприятию будут поставлены в конечном итоге под полный контроль западных высокотехнологичных фирм.

Что сделано сегодня в области СПИ на предприятии ООО “Идель Нефтемаш”

1) KTE Mill – программа, где ввод данных осуществляется с помощью конструкторско-технологических элементов (КТЭ) и их параметров.
Программа используется в производстве при подготовке управляющих программ (УП) для станка 2С150ПМФ4 на детали типа фланец.
С помощью нее создана база данных (БД) УП, для указанного СЧПУ,
На основе списка обрабатываемых деталей, полученного из цеха. Рисунок 1.

Рисунок 1

2) DXF Plazma – программа для установки плазменной резки “Кристалл”
Программа считывает DXF файл детали и раскладывает его на листе заданного размера в максимальном количестве, с учетом ширины реза струи плазмы, которое позволяет получить данный размер листа. Рисунок 2.

Рисунок 2

3) DXF Mill – программа чтения электронного чертежа (DXF файла) деталей ООО “Идель Нефтемаш”, созданных конструкторами в системах Solid Works  и Компас 3D c последующей автоматической генерацией с него обработки этой детали. В данной программе технически решена задача распознавания обрабатываемых элементов на электронном чертеже детали и автоматической генерации его обработки с прорисовкой траектории движения инструмента для станка с ЧПУ 2С150ПМФ4. Для деталей типа фланец. Рисунок 3.

Рисунок 3

4) DXF Turn – аналогичная программа DXF Mill, но для токарной обработки
на станках с ЧПУ. Пока только считывает и прорисовывает DXF файл.
Рисунок 4

Рисунок 4

5) NC Simul – программа позволяющая прорисовывать траекторию движения инструмента с УП станка с ЧПУ 2С150ПМФ4. Создана для просмотра Базы данных (БД) УП для данного типа станка. Прорисовывает, но требуется доработка. Рисунок 5.

Рисунок 5

Сегодня разработки Сетевого Промышленного Интеллекта плавно эволюционировали от систем, когда основная работа выполнялась на мобильных устройствах и удаленном сервере в Сети, при загрузке конструкторского файла до этапа, когда эта работа выполняется уже на рабочем месте конструктора, в среде конструкторской САПР. А планшетные ПК у специалистов в цехе и веб-сервисы уже являются лишь устройствами отображения полученной информации. 

Что планируется сделать в перспективе

Разработка системы автоматической генерации технологии обработки и управляющей программы (УП), для станка с ЧПУ 2С150ПМФ4 на деталь типа фланец, в среде системы конструкторского проектирования SolidWorks на рабочем месте конструктора.

Данная система (см. Рисунок 1) позволит существенно снизить издержки производства, сократить сроки технологической подготовки производства, повысить безопасность на предприятии. Исключить в перспективе участие технолога-программиста ЧПУ в процессе принятия решения, существенно снизить вероятность поломки станка и инструмента СЧПУ при отладке УП для обработки новой детали.  В России аналогов нет. На западе аналоги есть: CAMWorks, SolidCAM, FeatureCAM и др., но реализация их в плане интеллекта очень слаба. Разработку начал в августе месяце этого года, практически не имея никакого опыта работы в среде SolidWorks. Успел бы сделать больше, но компьютер на работе не позволяет создавать программы в среде SolidWorks и работа над системой ведется по вечерам и в выходные.

Рисунок 1. Автоматическая подготовка ТП и УП по 3D модели детали

Ход работы с системой следующий. Перед созданием 3D модели детали, конструктор запускает макрос на VBA, который запоминает все его действия по проектированию детали. После создания детали, конструктор запоминает текст макроса в файле data1.bas. Затем запускается другой макрос read.swp, который считывает этот файл и автоматически генерирует обработку детали с выдачей в соответствующих окнах на форме VBA технологии обработки, УП и прорисовки движения инструмента. В перспективе будут реализованы генерация экономических показателей обработки и токарные операции.

По внутренним сетям предприятия нужную им информацию могут получать у себя на планшетных ПК специалисты в цехе: мастер, технолог, оператор СЧПУ, контролер и др. С помощью бесплатной программы eDrawings фирмы SolidWorks  и ранее разработанной мной программы прорисовки УП NCSimul.
Автор имеет знания, для создания подобных систем и для более сложных деталей машиностроения, благодаря сделанному научному открытию в 1987г. На НПО “ЭНЕРГИЯ” им. Академика С.П. Королева и накопленным более чем за 30 лет знаниям в области машиностроения и ИТ и захвату мирового лидерства в направлении Knowledge based machining.

Что даст создание СПИ

СОЗДАНИЕ СИСТЕМЫ-АВТОМАТА, РЕАЛИЗОВАННОГО НА РАБОЧЕМ МЕСТЕ КОНСТРУКТОРА ПОЗВОЛИТ:
I. МОМЕНТАЛЬНО ГОТОВИТЬ ТП И УП ДЛЯ
Создал конструктор модель детали, запустил макрос и получил всю необходимую информацию для ее изготовления в цехе у себя на ПК.
II. МОМЕНТАЛЬНО ПЛУЧАТЬ ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ НА ПЛАНШЕТНЫХ ПК В ЦЕХЕ:
1) Время обработки одной детали на СЧПУ
2) Массу заготовки
3) Массу детали
4) Состав технологических переходов
5) Инструмент
6) Путь пройденный инструментом
III. КАПИТАЛЬНО СОКРАТИТЬ ИЗДЕРЖКИ ПРОИЗВОДСТВА:
1) Не надо будет больше покупать дорогостоящую, стоимостью в несколько тысяч долларов САМ, для подготовки УП на СЧПУ
2) Не надо будет платить за ее техническую поддержку
3) Не надо будет платить за обучение технологов по работе с ней
4) Не надо будет делать регулярный апгрейд системы
5) Не надо будет приобретать дорогостоящие рабочие станции под нее.
6) Не надо будет думать про апгред аппаратной части
7) Не надо будет содержать специально такого технолога и платить ему зарплату ежемесячно
Не надо будет оснащать его рабочее место и платить за эл. энергию и др.
9) Не надо будет простаивать в результате болезни технолога, или его отпуска и оплачивать все это.
10) Не надо будет иметь обслуживающий персонал специалистов ИТ
11) Не надо приобретать дополнительную лицензию на обслуживающий софт,
такой например как антивирусы.
12) Не надо будет переустанавливать систему, всякий раз, после переустановки ОС.

IV. УСТРАНИТЬ УГРОЗУ ПОЛОМОК И АВАРИЙ ПРИ ОТЛАДКЕ ДЕТАЛИ
Если в веб-сервис на планшетном ПК будут занесены характеристики конкретного станка,  а наладчик каждый раз при отладке обработки новой детали, будет
строго соблюдать размеры вылета инструмента, то угроза столкновений и соответственно поломок станка и инструмента будет устранена полностью.

V. РАДИКАЛЬНО СНИЗИТЬ ТРЕБОВАНИЯ К КВАЛИФИКАЦИИ РАЗРАБОТЧИКА ТП И УП ДЛЯ СЧПУ
Какие могут быть требования к квалификации при работе с системой в которую занесены знания?

Заключение

Об опасности технологического отставания России от развитых стран уже постоянно говорят руководители государства. Ситуация только усугубляется.
Рогозин Д.О. совершенно прав, говоря, что нужны проекты даже не завтрашнего, а послезавтрашнего дня. Таким проектом, основанном на научном открытии, знаниях которых нет на западе и является Сетевой Промышленный Интеллект.
Отсутствие прогресса в этой области в развитых странах и является причиной сокращения темпов развития экономик западных стран. Это усиливает напряженность в мире и  способствует усилению внимания  развитых стран к странам обладающим значительными природными ресурсами.
В мире сегодня все стремятся создать интеллектуальные системы-автоматы, способные заменить технолога на предприятии и выполнять его работу моментально. Но под силу это только автору этого документа.

Приложения

1. Лекции по Сетевому Промышленному Интеллекту
Написана и прочитанная автором в Ракетно-Космическом институте ОГУ, по приглашению директора проф. Сердюк А.И. Февраль 2009г.(г. Оренбург) Было предложено защитить кандидатскую диссертацию.

2. Проекты ИТ для завода
Документ перспективных ИТ  проектов для завода ООО “Идель Нефтемаш” г. Ишимбай 2012г.

3. Создание системы подготовки управляющих программ
Документ перспективных ИТ  проектов для завода ООО “Идель Нефтемаш” г. Ишимбай 2012г.

4. Разработка системы автоматической генерации технологии обработки и подготовки управляющей программы
ООО “Идель Нефтемаш” г. Ишимбай 2012г.

5. Рецензия и другие высказывания ученых и специалистов
Отзыв заместителя гл. технолога Маяк А.И. о работе Турта В.Г.
На предприятии ООО “Идель Нефтемаш”. Другие высказывания ученых и специалистов.

http://science2012.ru/turta/30.php
http://science2012.ru/turta/31.php
http://science2012.ru/turta/32.php
http://science2012.ru/turta/33.php
http://science2012.ru/turta/34.php
http://science2012.ru/turta/35.php
http://science2012.ru/turta/36.php
http://science2012.ru/turta/37.php
http://science2012.ru/turta/38.php