Development of an expert system for the determination of injection moulding parameters of thermoplastics

Abstract

ÖZET TERMOPLASTIK MALZEMELERİN ENJEKSİYON KALIPLAMA PARAMETRELERİNİN GELİŞTİRİLEN BİR UZMAN SİSTEM İLE BELİRLENMESİ BOZDANA, Ali Tolga Yüksek Lisans Tezi, Makina Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Yrd. Doç. Dr. Ömer E YERCİOĞLU Temmuz 1999, 115 sayfa Bu tezde, termoplastik malzemelerin enjeksiyon kalıplanmasında kullanılan parametrelerin belirlenmesi için `EX-PIMM` olarak adlandırılan bir Uzman Sistem (ES) geliştirilmiştir. Geliştirilen sistem, modüler bir yapıya sahiptir ve üç modülden oluşmaktadır. Birinci modül, verilen bir termoplastik malzeme ve tanımlanan bir parça için en iyi Plastik Enjeksiyon Kalıplama Makinası (PEKM) yada makinalannm seçilmesi için kullanılır. İkinci modül, verilen bir PEKM ve tanımlanan bir parça için en iyi termoplastik malzeme yada malzemelerin seçilmesi için kullanılır. Üçüncü modül, diğer modüllerin kombinasyonu olarak düşünülebilir. Bu modül, verilen makina ve malzeme ile tanımlanan bir parça için en iyi kavite sayısının belirlenmesi İçin kullanılır. Bu çalışmanın temel amacı, kabul edilebilir bütün sonuçlan üretebilen, atelyede tezgah başında ortalama bir kullanıcı (operatör) tarafından kullanılabilecek, etkileşimli ve modüler bir uzman sistemin geliştirilmesidir. Bu amaçla, enjeksiyon kalıplama metodu ile ilgili parametrelere ait tüm kurallar ve bilgiler uzmanlardan vekaynaklardan elde edilmiştir. Daha sonra; bütün bu bilgiler, kural-tabanlı uzman sistem oluşturmak üzere, Goldworks olarak bilinen uzman sistem kabuğunda kural haline getirilmiştir. Geliştirilen sistem, sonuçlara ulaşmak için, Lotus 1-2-3 veri- depolama programında oluşturulan veri dosyalan ile çalışabilmektedir. Geliştirilen sistem, modüler bir yapıya sahiptir. Her modül, sonuçlara ulaşmak için gereken tüm kuralları ve fonksiyonları içeren, kendine ait Bilgi Tabanı (BT) dosyasına sahiptir. Çalışma esnasında, her modül sadece kendine ait BT dosyasını kullanır. Ayrıca, sistemde çeşitli BT dosyalan vardır. Bu dosyalar; grafik arayüz, Lotus 1-2-3 arayüzü, vb. gerekli araçlann hafızaya yüklenmesi için kullanılır. Bütün BT dosyalan, LISP dilinde yazılmıştır. Lotus 1-2-3 veri dosyalan, seçme işlemi için gerekli birçok termoplastik malzeme ve PEKM'ler içermektedir. Verilen bir iş İçin başarılı olan PEKM'ler ve termoplastik malzemeler için de özel bir `ödül` sistemi yaratılmıştır. Geliştirilen sistem aynı zamanda etkileşimlidir. Bir başka deyişle, kullanıcı; gerekli olan bütün veriyi direkt olarak sisteme girebilir, ve aynı zamanda, sistemin çalışması esnasında, bazı makina ve/veya malzeme özelliklerini değiştirebilir. Dolayısıyla bu, kullanıcıya, geliştirilen sistemi özelleştirme ve sistemi algoritmadan bağımsız yapma imkanı verir. Anahtar Kelimeler: Yapay Zeka (YZ), Uzman Sistemler (ÜS), Enjeksiyon Kalıplama, Termoplastik Malzemeler, Plastik Enjeksiyon Kalıplama Makinası (PEKM). vı

ABSTRACT DEVELOPMENT OF AN EXPERT SYSTEM FOR THE DETERMINATION OF INJECTION MOULDING PARAMETERS OF THERMOPLASTICS BOZDANA, Ali Tolga M. S. İn Mechanical Engineering Supervisor: Assist. Prof. Dr. Ömer EYERCİO?LU July 1999, 115 pages In this thesis, an Expert System (ES) called EX-PIMM is developed for the determination of injection moulding parameters of thermoplastic materials. The system has a modular structure, and it consists of three modules. The first module is used to select best Plastic Injection Moulding Machine(s) (PIMMs) for the given thermoplastic resin and defined part. The second module is used to select best thermoplastic resin(s) for the given PIMM and defined part. The last module can be considered as the combination of other modules. It is used for the determination of the optimum number of cavities for the given machine and material, and defined part. There are totally 623 PIMMs and 27 thermoplastics in the machine and material databases, respectively. The primary objective of this research was to develop an interactive and modular expert system for shop-floor use that can be used by an average end-user (operator) and produce all feasible (acceptable) solutions to the end-user. For this purpose, all rules and facts related to the parameters of injection moulding process mhave been acquired from experts and sources. After that, all these knowledge have been implemented at an expert system shell, called GoldWorks, to construct the Knowledge-Based Expert System (KB-ES). The developed system is able to interact with database files that are created in Lotus 1-2-3 database program to reach solutions. The developed system has a modular structure. Each module has its own Knowledge Base (KB) which contains related rules and functions required to reach conclusions. During run-time, each module uses only its own KB. There are some miscellaneous KBs in the system. These files are used to load necessary tools into memory such as graphic interface, Lotus 1-2-3 interface, etc. All KBs were written in LISP language. Lotus 1-2-3 database files include several thermoplastic resins and PIMMs for the selection process. A special `award` system was also created for the PIMMs and thermoplastic resins which are satisfactory for the given job. The developed system is an interactive one. In other words, the end-user can directly enter all necessary data to the developed system, and can also change some machine and/or material specifications during run-time of the system. Therefore, this provides end-users to customize the developed system and to make the system independent from the algorithm. Keywords: Artificial Intelligence (AS), Expert System (ES), Injection Moulding, Thermoplastics, Plastic Injection Moulding Machine (PIMM). IV