Representação de Conhecimento e Sistemas de Raciocínio

CAPP - Sistema Especialista 1

• 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.

Representação de Conhecimento e Sistemas de Raciocínio


• 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.


• 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’


• 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.


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.


• 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.


• Exemplo : problema de montagem de quatro peças.


• Representação do espaço de estados de um processo de fabricação.


• 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.


• 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.


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.


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)


• 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.



A:Torneamento;H: retificação cilíndrica;L:Torneamento em duro;F:Fresamento vertical;M:Fresadora universal;

Conjunto final de Operações:alternativa String1 AFH2 AHM3 AFL4 ALM



• 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.


• 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.

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