The conception of using a Bayesian network for aiding the design of manufacturing processes of surface layers

The paper presents a selected area of ongoing research on computer-aided design of manufacturing processes of surface layers with the use of modern information technologies. It describes the main problems related to the manufacturing of surface layers by mechanical, thermal, thermo-mechanical, thermo-chemical, electrochemical, and physical treatment, and information technologies used for these tasks. The paper presents an original methodology that uses a probabilistic Bayesian network, which is a directed graph, and it is based on the events and their associated probabilities representing the structure of cause and effect for the selected problem areas. The methods of determining the probability of events for specific network nodes and joint probability distribution for the whole structure of the graph are described. The model of the information system transforms the input values into output values, and this paper presents the range of information and the phases of the inference process, consisting of automatic technology identification of surface layer formations characterized by the expected properties and method of determining the process parameters for selected technology. The implementation of a model solution for selected application problems associated with the need to get a surface layer characterized by a certain hardness distribution and the results achieved are presented.

W artykule przedstawiono wybrany fragment realizowanych prac badawczych dotyczących wspomagania projektowania procesów wytwarzania warstw wierzchnich z wykorzystaniem nowoczesnych technologii informatycznych. Omówiono podstawowe problemy związane z wytwarzaniem warstw wierzchnich poprzez obróbkę mechaniczną, cieplną, cieplno-mechaniczną, cieplno-chemiczną, elektrochemiczną i fizyczną oraz technologie informatyczne wykorzystywane do tego typu zadań. Zaprezentowano autorską metodykę wykorzystującą probabilistyczną sieć Bayesa, będącą skierowanym grafem opartym na zdarzeniach i przypisanych do nich prawdopodobieństwach odzwierciedlających strukturę przyczynowo-skutkową dla wybranych obszarów problemowych. Przedstawiono metody wyznaczania prawdopodobieństwa zdarzeń dla określonych węzłów sieci oraz łącznego rozkładu prawdopodobieństwa dla całej struktury grafu. Zaprezentowano model systemu informatycznego realizującego zadanie polegające na transformacji wielkości wejściowych na wielkości wyjściowe i wymagany do tego celu zakres informacyjny, a także fazy prowadzenia procesu wnioskowania, polegające na automatycznej identyfikacji technologii wytwarzania warstw wierzchnich, charakteryzujących się oczekiwanymi właściwościami, oraz sposób ustalania wartości parametrów procesowych dla wybranej technologii. Przedstawiono implementację rozwiązania modelowego dla wybranego problemu aplikacyjnego związanego z potrzebą uzyskania warstwy wierzchniej charakteryzującej się określonym rozkładem twardości, a także osiągnięte rezultaty.