Научная статья на тему 'Формирование базы знаний при разработке экспертной системы технического обслуживания систем самолета'

Формирование базы знаний при разработке экспертной системы технического обслуживания систем самолета Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
445
58
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЭКСПЕРТНАЯ СИСТЕМА / ИСКУССТВЕННЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ / САМОЛЕТ / БАЗА ЗНАНИЙ / EXPERT SYSTEM / ARTIFICIAL INTELLIGENCE / AIRCRAFT / KNOWLEDGE BASE

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Перфильев Олег Владимирович, Молозин Александр Вениаминович

В статье описана интеграция базы знаний «Экспертная Система» со «справочником отказов» в единое информационное пространство через взаимодействие с модулем интеграции. Рассмотрен пример логической функции с расчетом отказобезопасности системы.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Перфильев Олег Владимирович, Молозин Александр Вениаминович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

FORMATION THE KNOWLEDGE BASE AT DEVELOPING EXPERT SYSTEM OF AIRCRAFT SYSTEMS MAINTENANCE

In article integration of the knowledge base "Expert System" into "reference book of refusals" in a common information space through interaction with integration module is described. An example of logical function with calculation of fail-safe system is reviewed.

Текст научной работы на тему «Формирование базы знаний при разработке экспертной системы технического обслуживания систем самолета»

УДК 004.891.3

ФОРМИРОВАНИЕ БАЗЫ ЗНАНИЙ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ СИСТЕМ САМОЛЕТА

© 2014 О.В. Перфильев, А.В. Молозин

Ульяновский филиал конструкторского бюро ОАО «Туполев»

Поступила в редакцию 28.10.2014

В статье описана интеграция базы знаний «Экспертная Система» со «справочником отказов» в единое информационное пространство через взаимодействие с модулем интеграции. Рассмотрен пример логической функции с расчетом отказобезопасности системы.

Ключевые слова: экспертная система, искусственный интеллект, самолет, база знаний

На сегодняшний день существует большое количество экспертных систем (ЭС), с помощью которых решается широкий круг задач в узкоспециализированных предметных областях. Как правило, эти области располагают достаточно четкими стратегиями принятия решений. ЭС может быть применена: в авиакомпаниях (АК) для повышения эффективности эксплуатации самолётного парка; на самолётостроительном предприятии - для сокращения цикла отработки самолёта на этапе приёмо-сдаточных испытаний; на предприятии разработчика самолёта - для повышения оперативности, качества технической поддержки АК.

Цель работы: создать систему с заполненным в базе знаний (БЗ) списком неисправностей элементов системы на основе данных из различных источников.

Задачи: увязать в единое целое между собой справочник с таблицей отказов, систему управления проектом (PDM-систему) и ЭС; провести расчет отказобезопасности систем летательного аппарата (ЛА); аккумулировать знания экспертов; повысить эффективность решения задач технического диагностирования; сократить затраты времени на поиск неисправностей в системах самолета.

Рассмотрим структуру ЭС более подробно. ЭС состоит из основных блоков (рис. 1):

- блок 1 - источники исходных данных (нормативно-техническая документация, данные ОАО «Туполев» по безотказности взаимосвязанных с про-тивообледенительной системой воздухозаборника (ПОС ВЗ) двигателей изделий [1, 2]);

- блок 2 - ЭС (заполнение и обработка поступившей информации с использованием диалогового режима (через интерфейс «когнитолога»), логический вывод, вывод и принятие решений (через графический интерфейс «оператора»), редактирование содержимого БЗ с использованием диалога

Перфильев Олег Владимирович, кандидат технических наук. E -mail: oleg_perfiliev@mail.ru Молозин Александр Вениаминович, начальник бригады. E-mail: molozin@mail.ru

(через интерфейс «когнитолога»), тестирование системы (через интерфейс «когнитолога»); - блок 3 - прогнозирование, «справочник отказов элементов по функциям» (по предполагаемым неисправностям, значениям интенсивности отказа и расчётом вероятности отказа элементов системы).

Данная структура позволит не только повысить гибкость, но и нарастить со временем возможности всей системы. БЗ представляет собой ядро ЭС. Она предназначена для хранения долгосрочных данных, описывающих конкретную предметную область. В БЗ специалистами экспертами внесена информация в виде формализованных данных, таблиц. Формализация знаний состоит в представлении полученных знаний в единой модели на едином языке моделирования, который обеспечит их эффективную дальнейшую обработку. В процессе работы ЭС происходит постоянное изменение БЗ, накопление знаний в базе посредством выявления новых неформализованных зависимостей, расширения таблиц.

При разработке электрических схем конструкторы в своей работе используют и сохраняют данные в программе RSD (программе для отрисов-ки электрических схем). После отрисовки электрической схемы выполняется автоматическая проверка правильности заполнения параметров на схеме, путем сравнения с БД PDM, затем схемы выгружаются на сервер для хранения. ЭС может работать как автономный самостоятельный модуль (что в современных условиях достаточно неэффективно), так и в составе единой БД PDM-системы с подключением к ней дополнительного программного модуля интеграции (далее МИ). Являясь промежуточным звеном между БЗ ЭС и «справочником отказов по функциям», МИ необходим для передачи данных из справочников в автоматическом режиме значений интенсивностей отказов (со значением А<10"6) в БЗ и расчета отказобезопасности системы. В справочнике содержится список элементов системы, реализующих определенную функцию системы самолета Y=F(Л.) (таких функций в системах очень много).

Известия Самарского научного центра Российской академии наук, том 16, №6(2), 2014

Рис. 1. Структура экспертной системы

При расчете отказобезопасности систем самолета, а также при поиске и устранении неисправностей ЭС использует заранее заполненную экспертами БЗ и «справочник отказов элементов по функциям», дополняющих друг друга. С помощью дополнительно задаваемых в диалоговом режиме вопросов пользователю система выдает контрольные точки для прозвонки и определяет локализацию неисправного элемента в электросхеме. При необходимости система может объяснить, каким образом был получен тот или иной результат даже при неполных данных. Используя диалоговый режим, ЭС будет взаимодействовать с пользователями через «интерфейс оператора» при решении задач и со специалистами в процессе приобретения и редактирования знаний через «интерфейс когнито-лога».

Таблицы, содержащиеся в базе знаний ЭС:

- таблица с данными по показателям безотказности систем и элементов;

- таблица с данными по видам отказов агрегатов, узлов, систем и электрических цепей подключения, приводящих к функциональным отказам системы.

В табл. 1 представлены итоговые данные из справочников по видам отказов агрегатов, узлов, систем и электрических цепей подключения, приводящих к отказам на примере ПОС ВЗ.

В качестве примера предположим, что в ходе технического обслуживания (ТО) выяснилось, что в ПОС ВЗ произошел обрыв цепи (канал 1 (2,3)) (см. табл.1). На основе введенных данных ЭС приближенно определяет область проблемы и предлагает проверить все ли провода и электросоединители работают в исправном режиме. После проверки, в случае обрыва цепи (канал 1 (2,3)) в системе цепь питания переключателя включения ПОС ВЗ двигателя 1(2), ЭС предлагает проверить: провода длиной 1<20 м и (или) электросоединители. В случае отрицательного результата, система предлагает два возможных вывода: обрыв или нарушение

контактирования с автоматическим расчетом интенсивность отказа (отказобезопасности) всей системы. На основе данных по интенсивности отказа блок «прогнозирования» ЭС определяет значения надежности системы (ПОС ВЗ) с учетом всего комплекса взаимосвязанных элементов и систем самолета.

Выводы: практическое применение и интеграция ЭС с единой базой данных позволит:

• повысить качество БЗ и значительно сократить время на ее заполнение;

• повысить квалификацию работников предприятия (обучение за счет системы), постоянно изменять и наращивать созданную БЗ за счет привлечения дополнительных экспертов, расширения круга решаемых задач и поддержания системы в актуальном состоянии;

• выводить рекомендации даже при неполной информации с указанием степени уверенности эксперта;

• осуществить поддержку пользователей непосредственно при решении необходимых им задач;

• рассчитать отказобезопасность системы самолета в целом;

• реализовать стандартные решения, регламентируемые нормативными документами, и нестандартные, генерируемые экспертами на основе их опыта.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. ОСТ 1 00132-97. Надежность изделий авиационной техники. Методы количественного анализа безотказности функциональных систем при проектировании самолетов и вертолетов.

2. Руководство по технической эксплуатации двигателя ПС-90А2 93-00-800 РЭ.

Таблица 1. Данные по видам отказов агрегатов, узлов, систем и электрических цепей подключения, приводящих к функциональным отказам ПОС ВЗ

Наимено- Вид отказа системы, подсистемы Перечень Кол-во Вид отказа Интенсивность отказа

вание системы, подсисте- формулиров- обо-значение элементов, агрегатов, элемен- элемента, агрегата, Значение 1- -10 -6 суммарное зна-чение

мы ка узлов тов узла 1/ч по группе Хг10 -6, 1/ч

1 2 3 4 5 6 7 8

цепь питания переключателя включения обрыв цепи (канал 1 (2,3)) Ai,i провода длиной 1<20 м 2 обрыв 2 • 0,010 3 • 0,020 0,080

ПОС ВЗ двига- электросо- 3 нарушение

теля 1(2) единители контактирования

цепь сигнала невыдача AI,2 переключа- 1 невыдача 2,318 2,318

положения переключате- тель 44М30 сигнала

переключателя включения ПОС ВЗ двигателя 1(2) лем сигнала MAN (AUTO, OFF) (канал 1 (2,3)) MAN (AUTO, OFF)

цепь сигнала Выдача пе- AI,3 переключа- 1 выдача 2,318 2,318

положения реключате- тель 44М30 ложного

переключателя включения лем ложного сигнала MAN сигнала MAN (AU-

ПОС ВЗ двигателя 1(2) (AUTO, OFF) (канал 1 (2,3)) TO, OFF)

непереклю- Al,4 переключа- 1 механичес- 0,464 0,464

чение режима тель 44М30 кое повреждение переключателя

обрыв цепи сигнала MAN AI,5 провода длиной 1<20 2 обрыв 2 • 0,010 0,080

(AUTO, OFF) (канал 1 (2,3)) электросоединители 3 нарушение контактирования 3 • 0,020

выдача лож- Ai,6 электросо- 3 межэлект- 3 • 0,001 0,003

ного сигнала в цепи MAN (AUTO, OFF) (канал 1 (2,3)) единители родныи пробой

FORMATION THE KNOWLEDGE BASE AT DEVELOPING EXPERT SYSTEM OF AIRCRAFT SYSTEMS MAINTENANCE

© 2014 O.V. Perfilyev, A.V. Molozin Ulyanovsk Branch of Design Bureau of JSC "Tupolev"

In article integration of the knowledge base "Expert System" into "reference book of refusals" in a common information space through interaction with integration module is described. An example of logical function with calculation of fail-safe system is reviewed.

Key words: expert system, artificial intelligence, aircraft, knowledge base

Oleg Perfilyev, Candidate of Technical Sciences. E -mail: oleg_perfiliev@mail.ru Alexander Molozin, Chief of the Brigade. E-mail: molozin@mail.ru

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.