Computer-aided modelling of gas nitriding processes and PVD processes with the utilisation of fuzzy logic

Abstract

W artykule przedstawiono metodykę budowy modeli rozmytych wykorzystywanych w systemie ekspertowym przeznaczonym do projektowania warstw wierzchnich i powłok o zakładanych właściwościach eksploatacyjnych. Podstawą prezentowanej metodyki jest współdziałanie bazy danych oraz modeli sztucznej inteligencji, w tym modeli logiki rozmytej. Przedstawiono strukturę informacyjną bazy danych oraz metodę odwzorowywania w niej parametrów i zależności funkcyjnych kompleksowo charakteryzujących materiały podłoża, środowisko procesowe oraz właściwości warstwy wierzchniej. Sformułowano relacje pomiędzy strukturą logiczną bazy danych a modelami rozmytymi procesów termodyfuzyjnych i procesów PVD. Przedstawiono aplikację i możliwości użytkowe systemu ekspertowego w zakresie prognozowania właściwości warstw powierzchniowych. Opracowane modele wykorzystywano w komputerowym wspomaganiu projektowania procesów termodyfuzyjnych i technologii PVD. Przeanalizowano wyniki weryfikacji modeli komputerowych na podstawie badań porównawczych pomiędzy zmierzonymi właściwościami eksploatacyjnymi warstw powierzchniowych konstytuowanych w rzeczywistych procesach technologicznych z wynikami predykcji uzyskanymi przy użyciu opracowanych modeli wnioskowania rozmytego.The article presents a methodology for constructing fuzzy models that support the efficient design of surface layers and coatings with given maintenance properties. The interaction of artificial intelligence models, including those using fuzzy logic with a database, is presented as the foundation of the method. The article presents the data structure of the database, the method of parameter mapping, and function dependencies that give a comprehensive description of the substrate materials, process milieu, and surface layer properties. The relationship between the logical structure of the database and the fuzzy models of thermo-diffusional and PVD processes is formulated. The application and utility value of the expert system that predicts the surface layers properties is presented. The developed models were used in a computer-aided design of thermo-diffusive processes and PVD technologies. Validation results of the computer models are analysed based on comparative studies between the measured maintenance properties of surface layers created in actual technological processes with the prediction results obtained from the fuzzy inference models