Концепция поддержки лазерного аддитивного производства на основе онтологического подхода

Технологии аддитивного построения, восстановления (ремонта) или модификации сложнопрофильных (со сложной геометрией) функциональных металлических изделий находят всё большее применение в различных отраслях промышленности [1–3]. Под модификацией изделия понимается нанесение на него функционального покрытия (слоя), которое придаёт изделию необходимые свойства. Аддитивные технологии позволяют с минимальными (в том числе энергетическими) затратами реализовать любые конструкторские и инженерные идеи в наукоёмких и высокотехнологичных отраслях производства, таких, как авиастроение, ракетостроение, судостроение, медицина. Вместе с тем, недостаточное количество высококлассных специалистов в области аддитивного производства (АП) с использованием лазерных технологических комплексов является серьёзным препятствием к широкому внедрению этой передовой технологии в производственные процессы. Сложность настройки лазерной системы под конкретную технологическую задачу обусловлена многообразием обрабатываемых материалов, различными требованиями к характеру обработки и её результатам, а также регулируемыми параметрами лазерных комплексов. Большая часть существующих знаний основана на эмпирических правилах и экспериментальных исследованиях [4]. Многие доступные в настоящее время рекомендации в сфере АП в значительной степени зависят от конкретного аппаратного технологического комплекса и/или используемых материалов, что тормозит выработку строгих стандартов и производственных рекомендаций по настройке параметров технологических процессов [5].

Создание и внедрение в существующие системы АП информационно-программных компонентов интеллектуальной поддержки и автоматизации технологических процессов восполнит недостаток практического опыта операторов систем АП, позволит существенно снизить требования к их квалификации, а также затраты на производство и утилизацию отходов. Это практически исключает ситуации, когда производство попадает в экономическую зависимость от конкретного инженера-технолога, имеющего большой опыт и навыки работы в этой сфере. Потери на обучение специалиста в случае его смены негативно могут отразиться на экономическом состоянии предприятия: требуются годы напряжённой работы и большое количество дорогостоящего порошкового материала для приобретения у специалиста-технолога необходимых компетенций, позволяющих выполнить процедуры необходимой настройки системы АП [6]. Стоит заметить, что металлопорошковые композиции для систем АП в основном приходится закупать за рубежом [7].

Таким образом, актуальной является задача создания средств интеллектуальной поддержки АП функциональных металлических изделий из металлопорошковых композиций, автоматизирующих подбор регулируемых параметров технологических операций, обеспечивающих соответствие получаемых изделий требованиям действующих нормативных документов отрасли.

Работа посвящена описанию общей концепции программно-информационной поддержки лазерного АП металлических изделий из порошковых композиций на основе онтологического подхода. Рассматривается один из наиболее перспективных видов аддитивных технологий (согласно [8, 9]), известный как «прямой подвод энергии непосредственно в место построения» ( Directed Energy Deposition, DED ). Это процесс АП, в котором сфокусированная энергия от внешнего источника (например, мощного лазера, в случае лазерного АП) используется для соединения материалов путём их сплавления в процессе нанесения.

1    Средства поддержки АП металлических изделий

Современная технология лазерного АП металлических изделий из металлопорошковых композиций базируется как на разработанных теоретических моделях, так и на многочисленных экспериментальных данных, в том числе – на практическом опыте работы квалифицированных специалистов-технологов.

Теоретические и экспериментальные исследования, а также прикладные работы по созданию систем поддержки принятия решений (СППР), оказывающих инженерам-технологам помощь в подборе оптимальных параметров лазерных технологических процессов обработки материалов, ведутся как в нашей стране, так и за рубежом [10–15].

Задача, направленная на создание СППР для лазерных технологических процессов обработки материалов и сопряжение таких систем с конкретным эксплуатируемым лазерным оборудованием, в достаточной мере пока не решена [16]. В качестве одной из основных причин можно назвать отсутствие открытых (не проприетарных) технологических платформ поддержки профессиональной кросс-дисциплинарной кооперации исследовательских групп.

В настоящее время исследователи, как из производственной, так и из академической среды работают над достижением лучшего понимания влияния разных процессов лазерного АП на изготовление металлических изделий. Ввиду необходимости учитывать большое количество разнородных параметров, добиться надёжной воспроизводимости этих процессов весьма сложно. В работах [5, 17, 18] обсуждается возможность использования онтологического подхода для:

• ■    концептуализации различных моделей и параметров комплексных процессов АП, которые легко интегрировать друг с другом;

• ■    построения моделей процессов АП, пригодных для повторного использования;

• ■    обеспечения возможности стандартизации описаний и координации усилий различных исследовательских групп.

Разработка онтологической структуры процесса лазерного АП, на основе которой может быть формализована информация (знание) о различных моделях и параметрах АП и их связях друг с другом, является первым и важным шагом к их повторному использованию, а также к всестороннему пониманию процессов лазерного АП из металлопорошковых композиций [18].

Современное состояние в области формализации знаний об АП основано на дескриптивных логиках, а также на формализме теории категорий (category ontologies), используемых для описания различных онтологий АП, таких как онтология проектирования [19, 20] и онтология процессов [5, 18]. В этих же работах приводится онтология (метамодель), позволяющая специфицировать модели источников лазерного излучения, тепловые модели, модели механики, описывающие физико-механические свойства изготовляемых металлических изделий и микроструктуры, а также различные группы параметров и взаимосвязи между ними для процесса АП. Для разработки онтологии в [17, 18] используется программное средство Protégé [21].

Онтологии и метамодели рассматриваются как средство повышения структуризации и унификации спецификаций при разработке моделей АП. Стоит отметить, что это справедливо и для других (не только аддитивных) лазерных технологических процессов обработки материалов.

Комплексные (интеграционные) концептуальные (мета-)модели в сфере АП полезны, прежде всего, опытным специалистам и разработчикам стандартов в данной области. Операторы индустриальных технологических комплексов для АП в условиях ремонтного предприятия или мелкосерийного производства нуждаются в основанных на таких моделях программных продуктах, оказывающих помощь в подборе настраиваемых параметров технологических процессов, которые обеспечивали бы соответствие изготавливаемых металлических изделий требованиям соответствующих отраслевых нормативных документов. Поэтому развитием этих работ может стать создание на основе онтологии АП web-сервисов, к которым заинтересованные пользователи могут иметь свободный доступ с целью получения обновления знаний о процессах АП. Конечная цель состоит в предоставлении возможности быстрого и точного предиктивного моделирования различных процессов АП [22].

Таким образом, разработка программного комплекса, предназначенного для повышения уровня информационного обеспечения инженеров-технологов при подготовке и принятии решений в ходе выполнения технологических процессов лазерного АП металлических изделий, является актуальной задачей.

2    Комплекс поддержки принятия решений в процессах лазерного АП

Основными требованиями, которые необходимо обеспечить при разработке программноинформационного комплекса поддержки принятия решений в сфере лазерного АП металлических изделий из металлопорошковых композиций, являются его гибкость и оперативная расширяемость, а также доступность и простота использования операторами (инженерами-технологами) лазерного технологического комплекса.

Для удовлетворения этих требований предложено использовать онтологический двухуровневый подход к формированию знаний о процессах лазерного АП металлических изделий. При таком подходе онтология явно отделена от базы знаний (БЗ). Она формируется инженерами знаний совместно с экспертами. Далее в терминах этой онтологии пользователи-эксперты самостоятельно создают и развивают знания в понятной для них терминологии и представлении (онтология и БЗ представляются семантическими сетями) [23, 24]. Предлагается использовать облачные технологии для обеспечения лёгкого, кроссплатформенного доступа к централизованным облачным банкам информации и средствам их формирования, а также средству поддержки принятия решений [25].

Совместно с экспертами – опытными специалистами по аддитивной технологии прямого лазерного выращивания металлических изделий из металлопорошковых композиций была проведена структуризация рассматриваемой предметной области. Определены основные параметры компонентов лазерного технологического комплекса, влияющие на ход процесса лазерного АП и определяющие его результат, которые должны учитываться инженером-технологом (определяющие параметры).

В результате анализа были выделены информационные и программные компоненты комплекса поддержки принятия решений в процессах лазерного АП (рисунок 1).

• 2.1    Информационные компоненты

• 2.1.1    Онтологии

К информационным компонентам комплекса относятся: онтологии, знания и данные.

К этой группе информационных компонентов относится набор следующих связанных онтологий.

Онтология технологических операций . Входная информация для каждой технологической операции представляет собой спецификацию характеристик следующей совокупности объектов (рисунок 2)1:

• ■    вид процесса - восстановление детали, наплавка функционального покрытия, изготовление новой детали;

• ■    оборудование для выполнения операции - технологический лазер, укомплектованная лазерная технологическая головка, порошковый питатель и т.д.;

• ■    формализованное техническое задание (ТЗ) на выполнение технологической операции.

ТЗ включает:

• ■    зафиксированные в стандартах и руководящих документах требования к форме, структуре, характеристикам результирующего изделия: геометрические размеры,

1 На данном рисунке (и всех остальных) изображён интерфейс инструментального средства облачной платформы IACPaaS « Редактор онтологий », который используется для формирования онтологий в Фонде платформы [25]. Прим. авт.

шероховатость поверхности, пористость, твёрдость, микроструктура, остаточное напряжение и т.п.;

• ■    характеристики обрабатываемой детали: геометрическая форма, химический состав, оптические свойства, теплофизические свойства, металлургические свойства (в случае восстановления детали или наплавки на неё функционального покрытия);

• ■    используемый металлический порошок и, возможно, используемые технологические

газы.

Комплекс поддержки принятия решений в процессах лазерного аддитивного производства (АП)

Комплекс онтологий

Онтология

I

Система поддержки принятия решений (СППР)

на основе знаний

на основе прецедентов /

Редактор

__________$__________

Средства формирования и сопровождения баз данных и базы знаний

Базы данных и знаний

Базы компонентов системы лазерного АП и материалов АП

База знаний

прецедентов

Внешние средства математического моделирования сопровождающих технологию DED физико-химических процессов

Средство структуризации прецедентов

Рисунок 1 – Концептуальная схема комплекса поддержки принятия решений в процессах лазерного аддитивного производства

Выходная информация для технологической операции представляет собой спецификацию характеристик следующей совокупности объектов.

• ■    Настройки (значения) определяющих управляющих параметров технологической операции – набор регулируемых рабочих параметров и системных настроек. К таким параметрам относятся: мощность лазерного излучения; режим генерации лазерного излучения (непрерывный, импульсный); размер (диаметр) пятна лазерного пучка на обрабатываемой

поверхности; линейная скорость перемещения лазерного пучка по поверхности; величина вертикального (z) и горизонтального (x, y) смещения между слоями и проходами, соответственно; расход порошка, расход транспортного, защитного и обжимающего газов и др. Сюда могут быть отнесены рекомендуемые для использования технологические газы.

• ■    Характеристики подложки, на которой выращивается деталь (в случае изготовления новой детали). За исключением геометрической формы они во многом совпадают с набором характеристик, описывающих обрабатываемую деталь.

• ■    Формализованный протокол о проведении операции.

• ▼    . * Онтология технологических операций {СПИСОК}

vechrigjKivu । J-’Мо» Фонд/Лазерное tAUinnw-ue i poK;bouuieoZOMiuj»uiic< itiXHUJtui wjecKHX и<«грьиий

• ▼    * Входная информация {СПИСОК}

► * Вид технологического процесса ( - 'copy') (ref-new)

• ▼    * Техническое задание {СПИСОК}

• ▼ » * Де । аль * {СПИСОК}

► * I еометрические размеры ( = 'сору) (ref-new)

—* Элементный состав * ( = 'copy') (ref-new)

► * (Юристость * ( = 'copy') (ref-new)

► * Микроструктура * ( - 'copy') (ret new)

► * Механические свойства ( - сору) (ref new)

описать элемент списка

▼ * Металлический порошок * {СПИСОК}

— Г ородок (+ 'set') (ref)

► * О раничения на речуг ыа ы ньи олнения ixt>ho, юг ической операции *([=] 'copymm') (ief-new)

► * Оборудование для выполнения технологической операции * ( = 'сэру') (ref-new)

▼ * выходная информация {СПИСОК}

▼ * Предлагаемые СГПР параметры технологической операции {СПИСОК}

► *• * Характеристики платформы построения или детали, на которую наносят материал1 ([=] copymm') (ref-new)

▼ >• * Определяющие технологичес кие параметры * {СПИСОК}

▼ ♦ Характеристики лазерного пучка ’ {СПИСОК}

-* Режим "енерации лазерное излучения ([=] 'copymm) (ref-new)

► * Мощность ’ (= 'сору) (ref-new)

► * Диаметр пучка на обрабатываемой поверхности ( = 'copy')(ref-rew)

► * Плотность мощности ‘ ([=] copymm ) (ref-new)

► * 1 1рофиль лазерного гучка * (= 'copy') (ref-new)

▼ * Характеристики установки аддитивного производства’{СПИСОК}

► * Скорость перемещения лазерного луча относительно подложки или детали * (= 'copy') (ref-new)

► * Величина вертикального (z) смещения между слоями * ( = 'copy') (ref-new)

► * Величина горизонтального (х. у) смещения ме?жду проходами * (= 'copy') (ref-new)

► * Расстояние от нижней поверхности согла лазерной головки до обрабатываемой поверхности (подложки или детали) * ( = copy') (ref-new)

► * Расстояние от нижней поверхности согла лазерной головки до места фокусировки лазерного луча * ( = 'copy') (ref-new)

► * Расстояние от нижней поверхности согла лазерной головки до селения минимального размера потоке ГТС (= 'copy') (ref-new)

► * Расход порошка1 ( - 'copy') (ref-new)

• ►    *• * Параметры транспортного газа ( - 'copy') (ref-new)

• ►    * Параметры защитного саза ( - ‘copy’) (ref-new)

• ►    * Параметры обжимающего газа ( - 'copy') (ref-new)

• ►    * Уюл наклона сот а ( = 'сору) (ief-new)

• ►    *Траекюрия i еремещения ла верною i у-а ( or од ложке или де ани ( = 'copy') (ief-new)

► >• * Протокол выполнения технологической операции ( - 'copy') (ref new)

Рисунок 2 – Фрагмент онтологии для спецификации технологических операций (скриншот)

В протоколе, помимо обязательной информации (номер, дата, название операции и т.п.), фиксируются:

• ■    фактически выбранные оператором оборудования настройки управляющих параметров технологической операции (они могут как совпадать с предлагаемыми СППР, так и отличаться от них);

• ■    результат выполнения операции - деталь с характеристиками, соответствующими или не соответствующими требованиям, сформулированным в ТЗ.

Чтобы обеспечить возможность унифицированного и стандартизованного (в том числе согласованного по терминологии) описания оборудования и расходных материалов для лазерного АП, а также возможность использования этих описаний при спецификации технологических операций, в состав комплекса онтологий входят следующие онтологии.

Онтологии баз компонентов лазерного технологического комплекса (в качестве системы АП): технологических лазеров (рисунок 3); укомплектованных лазерных технологических головок; устройств, обеспечивающих перемещение головки относительно поверхности построения; порошковых питателей.

• ▼    и * Онтология базы технологических лазеров '{СПИСОК}

vadim@dvo ш.'Мой Фонд/Лазерное аддитивное произволство/Онтология базы технологических лазеров

• ▼    »• * Класс лазеров'{СПИСОК}

Т >- ♦ Лазер {СПИСОК}

• ►    ♦ Длина волны излучения * ( = 'copy') (ref-new)

• ▼    »• * Режим генерации лазерного излучения {АЛЬТЕРНАТИВА}

О * Непрерывный (тип Строковое) ( = 'copy') (ref-new)

О * Импульсный (тип. Строковое) *( = 'copy') (ref-new)

О * Непрерывный, с возможностью модуляции (тип Строковое)( = 'copy')(ref-new)

описать вариант альтернативы: О © Ф © ©

• ►    * Мощность излучения *( = 'copy') (ref-new)

• ►    * Качество выходного пучка*( = 'copy') (ref-new) > ^

• ►    * Ширина линии излучения * ( = 'copy') (ref-new) > ^ описать элемент списка:

• ►    >- * Класс лазеров * ([+] 'setmm') (new) описать элемент списка               t

Рисунок 3 – Фрагмент онтологии базы технологических лазеров (скриншот)

Онтология базы металлических порошков для спецификации таких данных, как гранулометрический состав и процентное содержание основной фракции, химический состав (номинальный и основные компоненты в соответствии с нормативно-технической документацией), температура плавления (в т.ч. температура солидус и температура ликвидус), текучесть, насыпная плотность и пр. (рисунок 4).

Онтология базы технологических газов для спецификации таких характеристик технологического газа, как его наименование, марка, сорт и пр.

Для формирования знаний, на основе которых принимаются решения об оптимальных режимах лазерного АП, в состав комплекса онтологий входит онтология БЗ .

БЗ формируется квалифицированными специалистами-технологами на основе собственного опыта и информации из неформализованных источников (руководств, научных статей, документированных результатах экспериментов). В результате использования СППР накапливается база прецедентов (формализованных протоколов о проведённых технологических операциях), которые используется для вывода на основе прецедентов (если их количество невелико), либо для формирования БЗ с использованием методов индуктивного обобщения данных (если объём выборки достаточен для обучения).

В состав комплекса онтологий входит также онтология базы прецедентов , в соответствии с которой формируется структурированное множество формализованных протоколов (отчётов) о проведённых технологических операциях (рисунок 5). Каждый прецедент может принадлежать одному из следующих классов , разграничивающих ситуации, когда:

• 1)    предложено правильное и точное решение;

• 2)    предложено правильное, но неточное решение (несколько возможных альтернатив, среди которых было и правильное решение);

• 3)    предложено неправильное решение (множество альтернатив, возможно пустое, среди которых не было правильного решения);

• 4)    не предложено решений (создан отчёт об использовании лазерного технологического комплекса при выполнении технологической операции, однако система не смогла предложить решение, оператор принял решение самостоятельно).

▼ ' * Онтология базы металлопорошковых композиций * {СПИСОК} vadim@dvo ru/Мой Фонд Лагерное аддитивное производство. Онтология базы металлопорошковых композиций

▼ ►. * класс порош-.се '{СПИСОК}

• ▼    >- * Порошо! {СПИСОК}

• ▼    * Состав {СПИСОК}

• ▼ н * Элементный состав * {СПИСОК)

! ! ; ►♦ Номинальный компонент (Основа) *( = 'copy') (ref-new)

► * Легирующие элементы * ([=] ‘copymnT) (ref-new)

► * Примеси * ( = 'copy') (ref-new)

описать элемент списка

▼ ♦ Гранулометрический состав '{АЛЬТЕРНАТИВА}

▼ * По условному диаметру' {СПИСОК)

► * d.o*( = 'copy') (ref-new)

► * d» * ( = 'copy') (ref-new)

► * d»*( = 'copy') (ref-new)

описать элемент списка

► * По размеру * ( = 'copy') (ref-new) описать вариант альтернативы описать элемент списка:        ф © ® т * Свойства {СПИСОК)

▼ * Тех нологические свойства {СПИСОК}

► * Насыпная плотность * ( = 'copy') (ref-new)

i ►* Текучесть (сыпучесть) порошка*( = 'copy') (ref-new)

i I описать элемент списка

▼ * Физические свойства ‘{СПИСОК) > * Форма частиц *( = 'copy') (ref-new)

| I | I !►* Температура (интервал) плавления *( ='copy') (ref-new)

► * Температура кипения * ( = 'copy') (ref-new)

► » * Теплопроводность ‘ ( = 'copy') (ref-new)

> * Усадка при затвердевании ‘ ( = 'copy') (ref-new)

j I > » * Коэффициент термического расширения ‘ ( = 'copy') (ref-new)

► * Модуль упругости *( = 'copy') (ref-new)

► * Пластичность * ( = 'copy') (ref-new)

: ► * Возможности рекристаллизации ( = 'copy') (ref-new)

► * Спектральные свойства ( = 'copy') (ref-new)

описать элемент списка:

: ►* Химические свойства ( = 'copy') (ref-new) описать элемент списка: ©ОФ®© описать элемент списка: ) ©©Ф®©

► >• * Класс порошков ‘ ([+] 'setmm') (new)

описать элемент списка:

► * Гетерогенная порошковая смесь ‘ ( = 'copy') (ref-new)

► * Порошок в среде (органических) связующих( = 'copy') (ref-new)

Рисунок 4 – Фрагмент онтологии базы металлопорошковых композиций (скриншот)

▼ и * Онтология базы прецедентов {СПИСОК} vadim@dvo ги/Мом Фонд Лазерное аддитивное произаодство/Онтология базы прецедентов

▼ * СППР предложила правильное и точное решение {СПИСОК}

—• Протокол выполнения технологической операции ([*] 'listmm') (ref-new) описать элемент списка:

▼ * СППР предложила правильное но неточное решение * {СПИСОК}

-к Протокол выполнения технологической операции ([*] 'listmm') (ref-new) описать элемент списка:        ф ® ®

▼ * СППР предложила неправильное решение' {СПИСОК}

-» Протокол выполнения технологической операции ([*] 'listmm') (ref-new)

описать элемент списка:

▼ * СППР не предложила решении {СПИСОК}

-♦ Протокол выполнения технологической операции ([*] 'listmm') (ref-new)

описать элемент списка          > ® © описать элемент списка:        ф ® ®

Рисунок 5 – Фрагмент онтологии базы прецедентов (скриншот)

• 2.1.2 Базы данных и знаний

К этой группе информационных компонентов относятся базы данных (БД) и БЗ , сформированные на основе соответствующих онтологий.

БД содержат информацию о компонентах системы лазерного АП и материалах АП . Это базы технологических лазеров; укомплектованных лазерных технологических головок; устройств, обеспечивающих перемещение головки относительно поверхности построения; порошковых питателей; металлических порошков и технологических газов. В этих базах содержится также информация о регулярных обеспечивающих качество мероприятиях, проводимых для соответствующего оборудования и порошкового материала.

БЗ о настройках режимов лазерного АП, обеспечивающих соответствие получаемых металлических деталей требованиям действующих нормативных документов отрасли, предъявляемым к деталям/изделиям такого типа. В БЗ содержатся формально представленные зависимости, устанавливающие взаимосвязи между составом и свойствами наносимых порошковых материалов, режимом их нанесения (набором регулируемых рабочих параметров и системных настроек), а также создаваемой при этом газовой средой, и свойствами результирующих деталей/изделий.

Помимо БД и БЗ, в состав информационных компонентов комплекса входит база прецедентов, формируемая на основе соответствующей онтологии. Эта база содержит структурированное описание протоколов использования лазерных технологических комплексов для АП металлических изделий из металлопорошковых композиций. Базу прецедентов предлагается использовать для выполнения двух процессов.

• ■    Для индуктивного (наряду с экспертным формированием с помощью редактора БЗ) формирования, непрерывной верификации и улучшения БЗ в процессе эксплуатации и системы управления знаниями. В обоих случаях формирование БЗ выполняется на основе онтологии, что делает её понятной и хорошо интерпретируемой экспертами. Таким образом обеспечивается гибридный подход к формированию знаний.

• ■    Для поиска в базе прецедентов наиболее близкого прецедента по параметрам, указанным пользователем, в случае, если соответствующие знания отсутствуют в БЗ. Предполагается использование метода k ближайших соседей, основанного на знаниях о предметной области [26].

• 2.2 Программные компоненты

При появлении нового прецедента оценивается соответствие прецедента текущему состоянию БЗ.

Прецеденты классов 1) и 2) образуют множество адекватно решаемых по оцениваемой версии БЗ задач и не требуют её модификации.

Прецеденты класса 3) требуют модификации БЗ, которая не ухудшает её: после модификации проверка БЗ на прежнем множестве прецедентов должна демонстрировать отсутствие прецедентов этого класса.

Класс 4) требует накопления для последующего использования методов индуктивного формирования знаний для расширения БЗ.

К программным компонентам комплекса относятся следующие средства.

Редакторы для формирования и сопровождения БД и БЗ , управляемые соответствующими онтологиями. Редакторы поддерживают несколько типов пользовательских интерфейсов и автоматически адаптируются под изменения онтологий.

СППР, которая на основе входной информации для заданной технологической операции, а также информации из БЗ или базы прецедентов выдаёт рекомендации по настройке управ- ляющих параметров лазерного технологического комплекса, обеспечивающих соответствие детали требованиям, сформулированным в ТЗ. Разработка онтолого-ориентированной СППР направлена на обеспечение возможности её адаптации (при появлении новых технологических лазеров, порошковых композиций и др.) без модификации программного кода.

Средство структуризации прецедентов , накапливаемых в результате использования СППР, выполняет анализ очередного сформированного прецедента, относит его к одному из четырёх классов и включает в базу прецедентов.

Управляющие параметры технологического процесса, обеспечивающие заданное качество получаемого изделия, необходимо подбирать, основываясь на понимании процессов взаимодействия лазерного излучения с потоком порошка, тепломассопереноса и прочих физико-химических процессов, сопровождающих технологию DED . В связи с этим требуется взаимодействие СППР с внешними средствами математического моделирования физикохимических процессов , сопровождающих технологию DED . Такие средства должны выполнять расчёты необходимых параметров на основе соответствующих математических моделей из области физики лазеров (в том числе взаимодействие лазерного излучения с веществом, потоком порошка), лазерной химии, тепловых моделей, описывающие быстро протекающие термические процессы [27, 28].

Заключение

В работе представлена общая концепция программно-информационной поддержки лазерного АП металлических изделий из порошковых композиций на основе онтологического подхода. Описан состав и назначение информационных и программных компонентов СППР в процессах лазерного АП.

Предложено использовать гибридный подход к обеспечению поддержки принятия решений в сфере лазерного АП, который объединяет методы инженерии знаний и поиск по аналогии с использованием накапливаемой базы прецедентов. Особенностью подхода является непрерывное обновление БЗ за счёт её совершенствования экспертами и верификации в процессе накопления прецедентов.

На основе предложенной концепции на облачной платформе создан портал знаний о технологических процессах (операциях) АП металлических изделий с использованием лазерных технологических комплексов. К настоящему времени разработан ряд информационных и программных компонентов портала знаний.

Интеграция БД и БЗ о режимах АП широкого спектра металлических изделий с заданными свойствами на различных лазерных технологических комплексах в едином информационном пространстве упростит доступ к этой информации всему заинтересованному сообществу. Такие базы будут полезны в процессе обучения операторов лазерных комплексов, а их формализованное представление обеспечит возможность использования этой информации программными системами, разрабатываемыми другими коллективами.

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке РФФИ (проекты № 20-0100449, № 19-07-00244).