AI medžiagų parinkimo ir sprendimų palaikymo sistemose

Pelnas:

• Gebėjimas struktūrizuoti medžiagų parinkimo problemą su reikalavimais, apribojimais ir našumo indeksais ir tiksliai apibūdinti ją AI
• Galimybė naudoti dirbtinį intelektą kaip hipotezių generatorių lyginant kandidatines medžiagas su Ashby metodu ir svertine sprendimų matrica
• Galimybė patikrinti kiekvieną medžiagą ir savybių vertę, kurią AI rekomenduoja pagal duomenų lapą, standartą ir kainos / tiekimo faktą

Medžiagų parinkimas yra matomiausias ir atsakingiausias metalurgijos ir medžiagų inžinieriaus darbas. Aliuminis, anglies pluoštas arba plienas dviračio rėmui; 316 nerūdijančio plieno arba dvipusio nerūdijančio plieno siurblio velenui; Kuris įrankių plienas skirtas karštam štampui? Norint priimti šiuos sprendimus, vienu metu reikia subalansuoti daugybę prieštaraujančių apribojimų, tokių kaip stiprumas, svoris, korozija, temperatūra, apdirbamumas, kaina ir tiekimas. Dirbtinis intelektas (sistemos, apdorojančios tekstą ir skaičius bei pateikiančios pasiūlymus) pagreitina kandidatų sąrašo sudarymo, palyginimo matricos sudarymo ir pagrindimo rašymo procesą. Tačiau tik duomenų lapas, standartas ir, kur reikia, bandymai įrodo, kad jūsų pasirinkta medžiaga tikrai tinka. Šiame skyriuje sužinosite, kaip disciplinuotai pasirinkti medžiagą naudojant AI.

Teisingai nustatykite medžiagos pasirinkimo problemą

Prastas medžiagos pasirinkimas dažnai kyla ne dėl blogo modelio, o dėl netinkamai apibrėžtos problemos. Klausti AI „kokia geriausia medžiaga“ yra beprasmiška; nes „geriausias“ priklauso nuo to, kurią funkciją jis atliks pagal kokį apribojimą. Garsios medžiagos parinkimo problemą apibrėžia šie keturi komponentai:

• Funkcija: ką veiks kūrinys? (Pvz., strypas, turintis ašinę apkrovą, indas, atsparus slėgiui.)
• Apribojimai: ribos, kurių negalima viršyti. (Pvz., takumo riba ≥ 350 MPa, darbinė temperatūra 200 °C, atsparumas sūriam vandeniui.)
• Tikslas: ką sumažinsime / padidinsime? (Pvz., sumažinkite svorį, sumažinkite išlaidas.)
• Laisvas kintamasis: ką galime pasirinkti? (Medžiaga ir dažnai matmenys, pvz., pjūvis.)

Ši sistema yra Ashby medžiagų atrankos metodo pagrindas. Veiklos indeksas yra išraiška, kuri suteikia medžiagų savybių derinį, kuris geriausiai atitinka tam tikrą tikslą; Pavyzdžiui, toks rodiklis kaip savitasis stiprumas naudojamas šviesiausiam tam tikro standumo pluoštui. Atsižvelgiant į funkciją ir apribojimus, AI padės nustatyti teisingą našumo indeksą ir reitinguoti kandidatų medžiagų klases, tačiau būtinai patikrinkite fizinį indekso išvedimą.

Žingsnis po žingsnio: AI maitinamos medžiagos pasirinkimas

1. Parašykite reikalavimus: Funkcija, apribojimai, paskirtis, laisvasis kintamasis. Tegul jis būna skaitinis ir išmatuojamas.
2. Nustatykite kandidatų klases: paprašykite AI išvardyti medžiagų klases (plienas, nerūdijantis plienas, aliuminio lydiniai, titanas, polimerai, kompozitai) ir pagrįsti kiekvienos iš jų tinkamumą šiai funkcijai.
3. Pašalinkite su apribojimais: pašalinkite klases, kurios neatitinka apribojimų (pvz., dėl korozijos apribojimo pašalinamas anglinis plienas).
4. Rūšiuoti pagal našumo indeksą: rūšiuokite likusius kandidatus pagal paskirtį (lengvumą, kainą).
5. Nustatykite sprendimų matricą: palyginkite galutinius kandidatus su svertine balų lentele.
6. Patikrinkite: Iš duomenų lapo / standarto gaukite pasirinktos medžiagos savybių vertes, patvirtinkite tiekimą ir kainą, jei reikia, patikrinkite pavyzdį.

Patarimas: niekada neimkite AI pateiktų medžiagos savybių kaip galutinės vertės. Net jei dirbtinis intelektas sako, kad „6061-T6 aliuminio takumo stipris yra 276 MPa“, tikroji vertė skiriasi priklausomai nuo grūdinimo būsenos, pusgaminio formos (plokštės, strypo, ekstruzijos) ir pjūvio storio. Patvirtinkite vertę EN/ASTM duomenų lape.

Svertinė sprendimų matrica

Svertinio sprendimo matrica yra skaidrus ir pagrįstas metodas renkantis tarp galutinių kandidatų. Kiekvienam kriterijui suteikiamas svarbos svoris, kiekvienas kandidatas įvertinamas pagal kiekvieną kriterijų ir apskaičiuojama svertinė suma. Žemiau pateikiamas jūros vandens siurblio veleno pavyzdys (1–5 balai, svorių suma 1,0).

kriterijus

Svoris

316L nerūdijantis

Duplex 2205

Ni-Al bronza

Atsparumas korozijai (jūros vanduo)

0.35

3

5

4

takumo stiprumas

0.25

3

5

3

Apdirbamumas

0.15

4

3

4

Kaina (mažiau, tuo geriau)

0.15

4

3

2

Tiekimo / pristatymo laikas

0.10

5

3

3

svertinis bendras

1.00 val

3.40

4.30

3.45

Šioje lentelėje paryškintas dvipusis 2205; Tačiau lentelė nėra sprendimas, tai yra diskusijų pagrindas. Jūs nustatote svorius ir balus; AI reguliariai juos apskaičiuoja ir rašo pagrindimą. Turi būti patikrintas balų pagrindas (korozijos PREN vertė, stiprumo standartinis minimumas).

trys mini dėklai

1 atvejis – netinkamas nusiteikimas, netinkama jėga. Dizaineris prašo AI „6061 aliuminio takumo stiprumo“ laikikliui; AI sako „276 MPa“. Projektuotojas naudoja šią vertę, tačiau tiekiama medžiaga yra T4 temperamento ir jos takumo riba yra tik ~145 MPa. Esant mažesnei nei tikėtasi apkrovai, dalis visam laikui deformuojasi. Pamoka: turto vertė priklauso nuo medžiagos būklės (T4/T6); AI pateikta reikšmė yra beprasmė nenurodant temperamento ir turi būti patvirtinta iš duomenų lapo.

2 atvejis – teisingas pašalinimas. Komanda prašo AI kandidatų sąrašo vožtuvo korpusui, veikiančiam esant 6 barų slėgiui ir nuolatiniam kontaktui su sūriu vandeniu. AI pašalina anglinį ir mažai legiruotą plieną dėl korozijos apribojimo; 316L rekomenduoja dvipusį ir bronzinį variantą ir kiekvienam iš jų paaiškina PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) koncepciją. Komanda sutinka su šia preliminariu patikrinimu, tačiau galutinį sprendimą priima remdamasi faktine chloro koncentracija ir temperatūros korozijos bandymo duomenimis. AI pašalino ir eksperimentavo.

3 atvejis – išlaidų tikrovė. Vienam produktui AI rekomenduoja titano Ti-6Al-4V; Jis yra puikus lengvumo ir korozijos požiūriu. Tačiau kontekstas, kad detalės bus pagaminama 50 000 vienetų per metus ir kad yra kainų spaudimas, nenurodomas. Titano kilogramo kaina ir apdorojimo sunkumai daro produktą komerciškai neįgyvendinamą. Komanda prideda kontekstą ir vėl klausia; Šį kartą pasirenkamas ekonomiškas nerūdijantis plienas. Pamoka: jei nuo pat pradžių nenurodysite sąnaudų ir gamybos apribojimų, AI duos techniškai teisingus, bet komerciškai neteisingus patarimus.

Kopijuojami raginimo šablonai

MEDŽIAGOS PASIRINKIMAS ŠABLONAS"Vaidmuo: esate medžiagų atrankos specialisto padėjėjas. Dalis: [aprašas]. Užpildykite toliau pateiktą rėmelį:- Funkcija: [...]- Apribojimai (skaitiniai): [stiprumas, temperatūra, korozija, svoris...]- Paskirtis: [sumažinti: svoris / kaina]- Laisvas rodiklis + rodomas kintamasis: [Ymatuoti ir rodyti atitinkamą sekciją] ŽINGSNIS Nurodykite ypatybių reikšmes su šaltiniu ir pridėkite įspėjimą „būtina patikrinti iš duomenų lapo“.

KANDIDATO ATTIKRINIMO ŠABLONAS „PASIRAŠYK ir pagrįskite medžiagų klases, kurios neatitinka šių apribojimų: [sąrašo apribojimai]. Likusius kandidatus rūšiuokite pagal paskirtį. Nurodykite, pagal kokį standartą (pvz., EN, ASTM) yra apibrėžtas kiekvienas kandidatas. Nenurodykite tikslių savybių numerių; nurodykite diapazoną ir įvertinimą „būtina patikrinti“.

SPRENDIMŲ MATRIKSOS ŠABLONAS "Sukurkite svertinę sprendimų matricą šiems kandidatams: [kandidatai]. Mano kriterijai ir svoriai: [kriterijai=svorių sąrašas]. Įvertinkite kiekvieną kandidatą 1-5 balais ir vienu sakiniu parašykite kiekvieno balo PAGRINDĄ (kuris bruožas, koks šaltinis). Apskaičiuokite svertinį rezultatą ir nurodykite rezultatą kaip lentelę. Pažymėkite balą, kuris turi būti patikrintas kaip'."

SUDERINAMUMAS KOROZIJA ŠABLONAS "Aplinka: [temperatūra, chloro/rūgšties koncentracija, pH]. Paaiškinkite PREN pagrindimą nerūdijančio plieno gaminiams ir nurodykite, pagal kurį bandymą (pvz., ASTM G48 duobės testą) jis turėtų būti patikrintas. Nebaikite medžiagos pasirinkimo neatlikę bandymų, tiesiog surašykite kandidatus."

Silpnas raginimas / Stiprus raginimas

Silpnas raginimas: "Kokia yra geriausia medžiaga siurblio velenui naudoti jūros vandenyje?"

Tvirtas raginimas: "Vaidmuo: esate medžiagų parinkimo ekspertas. Dalis: išcentrinis jūros vandens siurblio velenas. Apribojimai: nuolatinis sąlytis su jūros vandeniu (~20 000 ppm chlorido, 25-40 °C), takumo riba ≥ 450 MPa, galima nuovargio apkrova, apdirbama tekinimo staklėmis, 300 vienetų per metus. bronzos pagal APRIBOJIMUS ir surūšiuokite, kuris standartas ir koks patikrinimo testas yra reikalingas su šaltiniu, užbaigti.

Galingas raginimas; Jis pateikia aplinką skaitmeniniu būdu, nustato stiprumo apribojimą, nurodo gamybos kiekį ir sąnaudų tikslą bei prašo atlikti patikrinimo testą. Taigi AI sudaro tiek komerciškai, tiek techniškai tinkamų kandidatų sąrašą.

Dažnos klaidos

• Prašymas „geriausios medžiagos“, neįvertinus funkcijos ir apribojimų.
• Turto vertės gavimas nenurodant medžiagos būklės (temperatūra, forma, pjūvis).
• Neįtraukiant sąnaudų, tiekimo ir gamybos apribojimų į kontekstą.
• Nekontroliuoja fizinio našumo indekso, kurį gauna AI, išvedimo.
• Rezultatas laikomas galutiniu, nepatikrinus balų pagrindo sprendimų matricoje.
• Nuo aplinkos priklausomų sprendimų, pvz., korozijos, patvirtinimas be eksperimentų.

Apibendrinant

Atrenkant medžiagas, dirbtinis intelektas yra galingas sprendimų palaikymo įrankis, kai išaiškinsite funkciją ir apribojimus: jis sudaro kandidatų sąrašą, išveda našumo indeksą, sukuria sprendimo matricą ir rašo pagrindimą. Tačiau kiekviena nuosavybės vertė turi būti patikrinta pagal duomenų lapą ir standartą, o kiekvienas svarbus sprendimas dėl korozijos / atsparumo turi būti patikrintas eksperimentu. Problemos įrėminimas į kintamąjį be funkcijos apribojimų ir tikslų yra pusė gero pasirinkimo.

Taikymo užduotis

Pasirinkite tikrą arba išgalvotą dalį (pvz., išorinę tvirtinimo detalę). Skaitmeniškai parašykite funkciją, apribojimus, tikslą ir laisvąjį kintamąjį. Pateikite kandidatų sąrašo ir našumo indekso užklausą iš AI naudodami šabloną „MEDŽIAGOS ATRANKOS SISTEMA“. Tada užpildykite „SPRENDIMO MATRIKSOS“ šabloną bent trimis kandidatais. Galiausiai pastraipoje parašykite, kurį standartą ir testą naudosite pasirinktos medžiagos takumo ribai ir korozijai patikrinti.

kontrolinis sąrašas

• [ ] Funkciją, apribojimus, paskirtį ir laisvąjį kintamąjį apibrėžiau skaitiniu būdu.
• [ ] Klases, kurios neatitiko apribojimų, pašalinau pagrįstai.
• [ ] Turto vertes gavau nurodęs medžiagos būklę (temperatūra/forma).
• [ ] Pasižymėjau sprendimų matricos balų pagrindą.
• [ ] Į kontekstą įtraukiau kainą, pasiūlą ir pagaminamumą.
• [ ] Sudariau planą patikrinti pasirinkimą su duomenų lapu, standartiniu ir būtinu eksperimentu.