Программные продукты и системы

Большие трудозатраты на создание технологических процессов обусловливаются разнообразием профилей обрабатываемых поверхностей деталей. Для повышения эффективности контура разработки технологий деталей применяется методика проф. А.П. Соколовского [1]. С ее помощью схожие по признакам детали объединяются в общий технологический процесс. Это не совсем эффективно, так как объединение выполняется вручную и при выделении технологического процесса можно допустить ошибки.

Для исключения подобных ошибок, а также для сокращения трудозатрат на создание технологических процессов автором статьи разработано веб-приложение, позволяющее технологу выде- лять классы деталей, похожих с точки зрения описывающих их свойств, посредством применения таксономии. Данное научное предположение состоит в том, что получающиеся классы технологий могут быть рекомендованы для технолога.

Предполагается, что для деталей, включенных в один класс, может быть разработан общий типовой технологический процесс.

Постановка задачи

Для выделения классов через веб-приложение технологу требуется подать на вход программы исходные данные в виде таблицы с именами и значениями показателей. Подробное описание подхода к решению данной задачи, а также алгоритмы для выделения классов в пакете Matlab описаны в [2].

Возвращаемый результат веб-приложения отображается на экране в виде графического изображения деталей, разделенных на соответствующие классы.

Описание работы взаимодействия веб-браузера пользователя и инструментального средства Matlab Web Server

Веб-приложение построено на основе входных и выходных форм языка HTML, их задача – передача файла и параметров, заданных пользователем, и запуск удаленного вычисления пакета Matlab. Страницы HTML хранятся на веб-сервере.

Все операции по разделению на классы производятся пакетом Matlab на стороне сервера и без участия пользователя. Команды на выполнение действий написаны на встроенном языке Matlab, это позволяет реализовать сложную задачу, не прибегая к другим языкам программирования. В пакете Matlab есть готовые алгоритмы таксономии, по которым она и происходит.

Инструментальное средство, содержащееся в пакете Matlab, конвертирует его результаты и отправляет их пользователю, а также принимает входную информацию, необходимую для текущей задачи и передачи ее в пакет Matlab.

Это средство позволяет реализовать удаленные вычисления и отобразить результат на браузере пользователя.

Для обработки поступившего запроса инициализируются файлы-сценарии (m-файлы), содержащие список команд вычислительного процесса. В файлах-сценариях пакет Matlab определяет вычислительные операции текущего процесса. Набор файлов, обеспечивающих работу веб-приложения, недоступен для чтения извне.

Вычисленные значения с графическим изображением передаются обратно пользователю, запросившему данные. В итоге на стороне веб-браузера пользователя формируется результирующая HTML-страница выходных данных.

Структура взаимодействия веб-приложения с веб-браузером пользователя представлена на рисунке 1.

Рассмотрим взаимодействие пакета Matlab и веб-браузера: веб-браузер передает запрос на отображение страницы HTML на сервер. После ввода необходимой информации HTML-страница отправляет параметры инструментальному средству Matlab Web Server для анализа запроса, конвертирования и передачи его пакету Matlab, после чего пакет Matlab выполняет расчеты для заданной задачи и отправляет результаты обратно на веб-браузер пользователя.

Следующая конструкция языка позволяет передать пакету Matlab информацию о файле-сцена­рии, который следует инициализировать: , в данной строке аргументу mlmfile присваивается значение taxonomy.

Для тестирования веб-приложения был взят файл ирисов Фишера, так как хорошо известны и эти данные, и их конечное разделение на классы. Проведение такого теста с данными ирисов Фишера позволило получить результат разделения на три класса (рис. 2), что соответствует действительности. Деление на классы получилось четким и однозначным.

На экране (рис. 2) отображается наилучшее разделение деталей. Данная работа является результатом поиска максимального значения си- луэта из трех алгоритмов. На странице указан найденный алгоритм, а также графически представлены детали, разделенные по классам этим алгоритмом. По результатам разделения деталей можно проводить дальнейший анализ. Конечное разделение деталей по классам отображается в виде точек в пространстве. Каждая такая точка соответствует одной детали. Точки, объединенные одной цветовой гаммой, а также скопление точек образуют общий технологический процесс обработки.

Для определения качества работы алгоритма используется встроенная функция silhouette пакета Matlab, подробнее использование названной функции описано в работе [2]. Результат работы функции – график силуэтов деталей, показывающий степень принадлежности каждой детали указанному классу (рис. 3). График силуэтов деталей строится для того алгоритма, по которому получено максимальное значение силуэта. По оси Х на рисунке 3 указывается значение силуэта, по оси Y – номер класса.

В приложении для таксономии применяются три алгоритма: алгоритм нечетких с-средних, алгоритм к-средних, иерархическая классификация (подробнее см. [2]). Применение нескольких алгоритмов для решения задачи дает наиболее точное решение. Кроме того, это позволяет подстраховаться от неверного результата работы одного из алгоритмов.

Эффективность веб-приложения для таксономии деталей через сеть Интернет обусловлена отсутствием пакета Matlab на стороне пользователя, то есть нет привязанности приложения к конкретному компьютеру, все вычислительные операции производятся на сервере.

В случае использования локального приложения таксономии деталей возможен только монопольный режим, веб-приложение, напротив, позволяет работать одновременно нескольким пользователям независимо друг от друга.

Работа с веб-приложением не только позволяет пользователю выполнять операции с Matlab-при­ложениями, не зная самой системы, но и предотвращает несанкционированный доступ к исходным текстам веб-приложения.

В заключение необходимо отметить, что использование удаленного доступа пакета Matlab для решения задач таксономии деталей может позволить эффективно выполнять поставленные задачи по выделению классов через сеть Интернет, используя на стороне пользователя только интернет-браузер.

Возможности для анализа больших объемов данных, а также минимизация вмешательства со стороны пользователя в процесс таксономии могут существенно упростить существующий на данный момент подход к классификации деталей, а в конечном итоге значительно повысить технологичность производства деталей.

Литература

1.     Соколовский А.П. Основы технологии машиностроения. М.: Машгиз, 1938. Т. 1. 472 с.

2.     Шестаков А.М. Использование удаленного доступа пакета Matlab для решения задач таксономии деталей // Вестн. Иркутского гос. тех. ун-та. 2012. № 6. С. 11–17.

3.     Пономарева И.С., Зелепухина В.А., Тарасевич Ю.Ю. Разработка приложений для Matlab Web Server // Компьютерные инструменты в образовании. 2005. № 4. С. 48–56.

4.     Котельников И.А., Черкасский В.С. MATLAB Web Server: вычисления в Интернете // Exponenta Pro. Математика в приложениях. 2004. № 1 (4). С. 4–11.

5.           Настройка MatLab web-server на платформе Apache и его приложения для моделирования физических процессов. URL: http://infocom.uz (дата обращения: 10.07.2012).

6.     MATLAB Web Server. The Math Works, Inc. 2002.

References

1.     Sokolovskiy A.P. Osnovy tekhnologii mashinostroeniya [The basics of engineering technology]. Moscow, Mashgiz Publ., 1938, vol. 1, 472 p.

2.     Shestakov A.M. Using remote accessed Matlab package to solb problems of details taxonomy. Vestnik Irkutskogo Gosudar­stvennogo Tehnicheskogo Universiteta [Bulletin of Irkutsk State Technical University]. 2012, no. 6, pp. 11–17.

3.     Ponomareva I.S., Zelepukhina V.A., Tarasevich Yu.Yu. Applications design for Matlab. Kompyuternye instrumenty v obra­zovanii [Computer tools in education]. 2005, no. 4, pp. 48–56.

4.     Kotelnikov I.A., Cherkasskiy V.S. MATLAB Web Server: calculations in the Internet. Exponenta Pro. Matematika v prilozhe­niyakh [Exponenta Pro. Math in applications]. 2004, no. 1 (4), pp. 4–11.

5.     Nastroyka MatLab web-server na platforme Apache i ego prilozheniya dlya modelirovaniya fizicheskikh protsessov [Setting MatLab web-server on Apache platform and its application to simulate physical processes]. Available at: http://infocom.uz (accessed 10 July 2012).

6.     MATLAB Web Server. The Math Works, Inc. Available at: http://www.mathworks.com/?s_tid=gn_logo (accessed 7 November 2012).