Экспертная система рабочего места конструктора для автоматизированной поддержки принятия решения о технологичности разработанного изделия

А.В. Жданов,

 к.т.н., доцент, zhdanov@vlsu.ru,

Владимирский государственный университет, г. Владимир

Аннотация

На современном этапе автоматизации управления машиностроительным производством характерно развитие распределенной обработки информации. Наиболее перспективной сферой использования концепции распределенной обработки информации является автоматизация планово-управленческих функций на базе персональных компьютерах, установленных непосредственно на рабочих местах специалистов. Экспертная система автоматизированного рабочего места конструктора для автоматизированной поддержки принятия решения о технологичности разработанного изделия разработана для имитации процесса принятия решения о технологичности разработанного изделия экспертом - человеком.

 

Abstract

At the present stage of control automation machinery production characterized by the development of distributed information processing. The most promising area of using the concept of distributed processing of information is to automate the planning and management functions on the basis of personal computers installed in the workplace specialists. Expert system workstation design for automated decision support for manufacturability developed products designed to simulate the decision-making process of technological products developed by the expert - a man.

 

На современном этапе автоматизации управления машиностроительным производством характерно развитие распределенной обработки информации. Наиболее перспективной сферой использования концепции распределенной обработки информации является автоматизация планово-управленческих функций на базе персональных ЭВМ, установленных непосредственно на рабочих местах специалистов. Системы, выполняющие эти функции, получили широкое распространение в организационном управлении под названием автоматизированных рабочих мест.

Автоматизированное рабочее место конструктора представляет собой рабочее место персонала автоматизированной системы управления, оборудованное средствами, обеспечивающими участие человека в реализации функций управления. Применительно к требованиям систем организационного управления можно определить как комплекс информационных ресурсов, программно - технических и организационно-технологических средств индивидуального или коллективного пользования, объединенных для выполнения определенных функций профессионального работника управления.

Экспертная система автоматизированного рабочего места конструктора для автоматизированной поддержки принятия решения о технологичности разработанного изделия разработана для имитации процесса принятия решения о технологичности разработанного изделия экспертом - человеком. Для создания такой системы необходимо опросить конструктора в специализированной предметной области и на основе его логики принятия решения сформировать множество утверждений типа «если - то» или правил вывода. Экспертная система использует так называемую машину вывода для автоматического выполнения цепочки рассуждений при наличии параметров решения в узкой области, диагностируя задачу и рекомендуя соответствующие действия.

Экспертная система автоматизированного рабочего места конструктора для автоматизированной поддержки принятия решения о технологичности разработанного изделия рассматривается как результат создания в компьютере основанной на знаниях компоненты, соответствующей навыку конструктора, в такой форме, которая позволяет системе дать разумный ответ или принять разумное решение о технологичности разработанного изделия. Желательной дополнительной характеристикой, которую многие считают фундаментальной, является способность системы по требованию объяснить свою линию рассуждения в виде, непосредственно понятном тому, кто задал вопрос. Достижение таких свойств обеспечивается самим методом программирования с использованием правил.

Разработанная экспертная система автоматизированного рабочего места конструктора должна:

§  полностью заменяет живого конструктора;

§  охватывает определенную номенклатуру изделий машиностроительного профиля по топологическим и технологическим признакам;

§  факты и механизм вывода четко отделены друг от друга, т.е. знания не кодируются в дедуктивные процедуры.

§  при работе со стохастической задачей для каждой альтернативы предоставляет степень ее вероятности; способна рассуждать при сомнительных данных;

§  поясняет цепочку рассуждений;

§  имеет модульный принцип построения, что обеспечивает возможность ее наращивание.

Основными достоинствами экспертной системы автоматизированного рабочего места конструктора для автоматизированной поддержки принятия решения о технологичности разработанного изделия является нехватка квалифицированных специалистов по разработке определенной номенклатуры изделий машиностроительного профиля; экономически более выгодно применять экспертную систему чем привлекать специалистов с других предприятий; нехватка квалифицированных кадров на машиностроительных предприятиях; дорогие курсы повышения квалификации сотрудников машиностроительного предприятия; снижение цен на рынке программных и аппаратных средств; возможность оперативно получать обновление экспертной системы автоматизированного рабочего места конструктора.

Хотя экспертные системы не призваны заменить конструктора, а помогать им, он могут провести экспертизу, если сотрудник в настоящий момент отсутствует. Экспертная система также создает механизм принятия решения, который не зависит от состояний человека, таких как утомление или стресс; и в критические ситуации может спасти положение. Экспертные системы не могут управлять непредвиденными событиями, но отчасти могут учиться на опыте. Другими словами, они могут:

§  формулировать и излагать основные правила, которые подытоживают их опыт;

§  изучать области, в которых мнение каждого специалиста наиболее весомо;

§  приводить в соответствие некоторые характеристики пользователя, такие как уровень неприятия риска.

Экспертная система автоматизированного рабочего места конструктора для автоматизированной поддержки принятия решения о технологичности разработанного изделия представляет собой программу, которая обрабатывает информацию на высоком профессиональном уровне, подобно уровню конструктора, но может работать только в узко специализированной предметной области. В отличие от обычных ИС ЭС может объяснять предпосылки, на которых основывается вывод и цепочка следующих рассуждений. ЭС также могут стать обучающим инструментом, повышать производительность и помогать поддерживать согласованность функционирования. Это особенно важно, когда большое количество специалистов с разными профессиональными навыками должно неоднократно решать задачи, требующие личных суждений, особенно в условиях агрессивного внешнего окружения, или когда человеческие знания недоступны.

Экспертная система автоматизированного рабочего места конструктора для автоматизированной поддержки принятия решения о технологичности разработанного изделия имеет три компонента:

1.       базу знаний;

2.       механизм выработки решений;

3.       управляющую программу.

Основным элементом экспертных систем является база знаний. Ее ценность зависит от качества ее содержимого и динамичности, с которой она может адаптироваться к изменениям в предметной области. Она состоит из декларативных и процедурных знаний, которые формализованы с помощью существующих моделей представления знаний.

Управляющая программа (машина вывода или интерпретатор правил) - это процедура, контролирующая процесс рассуждения, проводимый на базе знаний. Она направляет поиск по базе знаний, целью которого является получение какого-либо факта, решения или выбор следующего действия. Управляющая программа может взаимодействовать с пользователем, если необходимый фат не найден в базе знаний. Также управляющая программа управляет работой системы путем выбора правил, их оценки  и определения параметров изображения.

Механизм выработки решения – включает следующие компоненты: пользовательский интерфейс и средства объяснения хода рассуждения. Пользовательский интерфейс делает возможным объяснение решаемой задачи, предоставление запрашиваемой информации и получение советов от экспертной системы. Средства объяснения задачи должны быть в любой экспертной системе, чтобы обеспечить поддержку пользователя; эти средства обеспечивают структурированную трассировку предпосылок и рассуждений, приведших к выводу.

Отличительными особенностями разрабатываемой экспертной системы автоматизированного рабочего места конструктора для автоматизированной поддержки принятия решения о технологичности разработанного изделия является: