Научная статья на тему 'Проблемно-ориентированный редактор продукционных баз знаний'

Проблемно-ориентированный редактор продукционных баз знаний Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

CC BY
327
124
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
база знаний / проблемно-ориентированный редактор / семантический слой / генерация кода / оценка технического состояния и остаточного ресурса / CLIPS / knowledge base / problem-oriented editor / semantic layer / CLIPS / code generation / assessment of technical conditions and operation life

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — А Ф. Берман, М А. Грищенко, О А. Николайчук, А Ю. Юрин

Описаны модификация (специализация) универсального редактора продукционных баз знаний CLIPS, предназначенная для создания баз знаний в области оценки технического состояния и остаточного ресурса нефтехимического оборудования, архитектура, основные функции проблемно-ориентированного редактора, структура конфигурационных файлов. Особенностью модифицированного редактора является наличие семантического слоя как средства описания понятий и отношений предметной области, а также механизма интеграции с машинами вывода, что, в свою очередь, позволяет проверять (тестировать) разработанные базы знаний. Семантический слой реализован в виде шаблонов фактов и правил, описывающих причинно-следственные зависимости в задачах оценки технического состояния и остаточного ресурса и позволяющих абстрагироваться от синтаксиса языка представления знаний (языка программирования баз знаний, в частности, CLIPS), а также алгоритмического обеспечения для динамического создания (генерации) элементов интерфейса пользователя. Редактор использован при разработке баз знаний для проведения экспертизы промышленной безопасности нефтехимических объектов. Его применение позволяет уменьшить степень (время) участия инженера по знаниям в процессе создания базы знаний, обеспечивая возможность дополнения базы знаний специалистами-предметниками в процессе эксплуатации экспертной системы.

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

PROBLEM-ORIENTED EDITOR FOR DESIGN OF RULE-BASED KNOWLEDGE BASES

The paper describes a modification of the universal editor for design of rule-based knowledge bases. The described modification of the editor is intended for assessment of technical conditions and operating life of petrochemical equipments. The article also presents architecture, main functions and a structure of files for configuration of the editor. The feature of the modified editor is a semantic layer. This layer provides setup of the editor according to the features of subject domain as well as its integration with inference engines. This provides the ability to test developed knowledge bases. The semantic layer is implemented as a set of templates describing facts and rules (cause-and-effect relations) in problems of technical conditions and operation life assessment. The templates allow abstracting from the syntax of knowledge representation languages (programming languages for knowledge bases, in particular, CLIPS – C Language Production System). The second part of the semantic layer is the algorithms that provide dynamic creation (generation) of elements of user interface. The editor is used for developing knowledge bases to examine industrial safety of petrochemical equipments. Application of the editor reduces the participation time of a knowledge engineer in the process of design a knowledge base and provides opportunities for experts to complement the knowledge base in the operation of the expert system.

Текст научной работы на тему «Проблемно-ориентированный редактор продукционных баз знаний»

Программные продукты и системы /Software & Systems

№ 2 (110), 2015

УДК 004.89 Дата подачи статьи: 24.02.15

DOI: 10.15827/0236-235X. 110.013-019

ПРОБЛЕМНО-ОРИЕНТИРОВАННЫЙ РЕДАКТОР ПРОДУКЦИОННЫХ БАЗ ЗНАНИЙ

(Работа выполнена при частичной финансовой поддержке ОАО «ИркутскНИИхиммаш», договор № 052013НИР,

и РФФИ, грант № 15-07-03088 а)

А.Ф. Берман, д.т.н., профессор, [email protected];

М.А. Грищенко, программист, [email protected];

О.А. Николайчук, д.т.н., профессор, [email protected];

А.Ю. Юрин, к.т.н., доцент, [email protected] (Институт динамики систем и теории управления им. В.М. Матросова СО РАН, ул. Лермонтова, 134, г. Иркутск, 664033, Россия;

Иркутский национальный исследовательский технический университет, ул. Лермонтова, 83, г. Иркутск, 664074, Россия)

Описаны модификация (специализация) универсального редактора продукционных баз знаний CLIPS, предназначенная для создания баз знаний в области оценки технического состояния и остаточного ресурса нефтехимического оборудования, архитектура, основные функции проблемно-ориентированного редактора, структура конфигурационных файлов.

Особенностью модифицированного редактора является наличие семантического слоя как средства описания понятий и отношений предметной области, а также механизма интеграции с машинами вывода, что, в свою очередь, позволяет проверять (тестировать) разработанные базы знаний.

Семантический слой реализован в виде шаблонов фактов и правил, описывающих причинно-следственные зависимости в задачах оценки технического состояния и остаточного ресурса и позволяющих абстрагироваться от синтаксиса языка представления знаний (языка программирования баз знаний, в частности, CLIPS), а также алгоритмического обеспечения для динамического создания (генерации) элементов интерфейса пользователя. Редактор использован при разработке баз знаний для проведения экспертизы промышленной безопасности нефтехимических объектов.

Его применение позволяет уменьшить степень (время) участия инженера по знаниям в процессе создания базы знаний, обеспечивая возможность дополнения базы знаний специалистами-предметниками в процессе эксплуатации экспертной системы.

Ключевые слова: база знаний, проблемно-ориентированный редактор, семантический слой, CLIPS, генерация кода, оценка технического состояния и остаточного ресурса.

Одним из этапов создания интеллектуальных систем является разработка баз знаний о рассматриваемых процессах, явлениях и объектах предметной области. При этом происходит взаимодействие инженера по знаниям (аналитика) с экспертами (специалистами предметной области), в результате которого становятся явными процесс рассуждения специалистов при принятии решения и структура представления знаний. Одним из способов повышения эффективности данного процесса является использование специализированных программных средств для наполнения баз знаний непосредственно экспертами, то есть приобретение знаний (knowledge acquisition) [1, 2].

Целью данного исследования является разработка программного и информационного обеспечения, в частности, проблемно-ориентированного редактора, для создания продукционных баз знаний, являющихся одним из главных компонентов экспертных систем, обеспечивающих повышение эффективности и качества оценки технического состояния и остаточного ресурса технических объектов в нефтехимии.

Разрабатываемое обеспечение ориентировано на непрограммирующего специалиста-предметни-ка. В качестве технологической платформы пред-

лагается использовать универсальный редактор баз знаний [3]. Новизной предлагаемого подхода являются алгоритмы, позволяющие расширить функциональность этого редактора возможностью создания семантического метаописания знаний для решаемой задачи и обеспечивающие динамическое формирование (генерацию) элементов системы приобретения знаний (алгоритмы, интерфейс пользователя) в соответствии с метаописанием.

При выполнении данной работы решались следующие задачи.

• Проектирование и программная реализация проблемно-ориентированного редактора баз знаний, включая разработку функциональных требований, архитектуры, логической модели БД, алгоритмов обработки информации, проекта (прототипа) интерфейса.

• Создание семантического метаописания, включая анализ предметной области с целью концептуализации и формализации основных понятий и отношений, а также проектирование шаблонов (информационных моделей) для описания причинно-следственных зависимостей в задачах оценки технического состояния и остаточного ресурса.

13

Программные продукты и системы /Software & Systems

№ 2 (110), 2015

• Разработка элементов подсистемы приобретения знаний: алгоритмов опроса экспертов и соответствующего пользовательского интерфейса.

Проблемно-ориентированный

редактор

Основные функции. Разрабатываемый редактор предназначен для поддержки процесса создания баз знаний продукционного типа непрограммирующим пользователем с учетом особенностей задачи оценки технического состояния и остаточного ресурса.

• Управление базами знаний, включая:

- открытие, загрузку и сохранение баз знаний;

- создание, удаление, изменение элементов базы знаний (фактов, правил);

- импорт и экспорт информации, представленной в UML [4] моделях классов в формате XMI (XML Metadata Interchange) [5];

- предварительный просмотр элементов базы знаний с использованием нотации RVML (Rule Visual Modeling Language) [6];

- генерацию баз знаний на целевом языке представления знаний, в частности, CLIPS [7], включая описание слотов, шаблонов, фактов, правил.

• Управление словарями-справочниками (дополнение словарей-справочников новыми терминами из объектов классов универсальной модели).

• Проверка работоспособности (тестирование) баз знаний:

- подключение и отключение машин вывода (в виде динамических библиотек);

- логический вывод при помощи подключенных библиотек с целью проверки адекватности созданных баз знаний;

- описание (протоколирование) процесса поиска решения (цепочки активированных правил) с целью объяснения полученных результатов.

• Формирование отчетов:

- распечатка (вывод на принтер) описания баз знаний: правил, шаблонов и фактов;

- описание результатов логического вывода.

• Настройка на определенную предметную область, включая:

- определение процессов и их модификаций;

- изменение шаблонов фактов, правил и вопросов.

Архитектура. Для реализации функций разработана архитектура редактора (рис. 1), основанная на архитектуре прежней версии [3]. Основное отличие новой архитектуры в наличии модуля управления семантическим уровнем (слоем), который и обеспечивает настройку редактора на определенную проблемную область с использованием шаблонов фактов, правил и вопросов.

Роли пользователей и режимы работы. В редакторе предусмотрен механизм ролей пользователей, обеспечивающий управление доступом к функциям системы. В частности, выделены две основные роли:

- «инженер по знаниям (администратор)», обеспечивающий настройку редактора, которая требует глубоких знаний проблемной области и

БЗ

(EKB-файл)

гъ

Модель IBM Rational Rose (MDL-файл)

Шаблоны Шаблоны фактов правил

Графический пользовательский интерфейс

Модуль управления семантическим уровнем

Модуль • управления базами знаний Модуль управления мета-уровнем представления знаний Модуль управления модулями поддержки ЯПЗ DLL ( (CLIPS) DLL : (JESS) | ,

модель продукций

, Модуль интеграции с графическими моделями в MDL-формате DLL (CLIPS) : DLL j (JESS) Модуль управления машинами вывода

БЗ (CLIPS)

Г“Ь

БЗ (JESS)

Рис. 1. Архитектура проблемно-ориентированного редактора Fig. 1. An architecture of a problem-oriented editor

14

Программные продукты и системы /Software & Systems

№ 2 (110), 2015

включает доступ к функциям изменения шаблонов;

- «эксперт (специалист-предметник)», обеспечивающий ввод правил без возможности внесения изменений в шаблоны.

Описание семантического слоя (уровня). Семантический слой представляет собой совокупность шаблонов фактов, правил и вопросов для эксперта, а также специального ПО для их обработки.

Шаблон факта описывает некоторое понятие предметной области и рассматривается как аналог понятий «фрейм-прототип» или «фрейм-образец» во фреймовой модели представления знаний [1].

Шаблон правила - это описание причинно -следственного отношения между понятиями в следующем виде:

ЕСЛИ шаблон_1 И шаблон_2 И ... И шаблон_N ТО шаблон_М.

Шаблоны фактов и правил содержат информацию об основных понятиях и отношениях проблемной области и представлены в виде специализированных конфигурационных файлов. Данные файлы интерпретируются редактором и позволяют динамически формировать элементы системы приобретения знаний, обеспечивая взаимодействие эксперта с редактором в терминах проблемной области.

В таблицах 1 и 2 приведены фрагменты структур данных конфигурационных файлов.

Алгоритмическое обеспечение, предназначенное для обработки шаблонов, позволяет решать две задачи: определение порядка формирования вопросов и динамическое создание (генерация) интерфейса для взаимодействия с экспертом. Первая задача является наиболее сложной для формализации и определяется содержанием решаемой задачи (особенностью проблемной области).

В рамках данной работы предлагается определить проблемную область как область, где необходимо решить задачу идентификации некоторого процесса (рис. 2). Динамику процесса представим как последовательность классов состояний или стадий, где каждый класс/стадия описывается механизмом и кинетикой. Механизм - это совокупность воздействующих факторов и свойств объекта, определяющих направление развития процесса.

Объект является носителем/обладателем процесса. Кинетика - совокупность последовательностей состояний/событий процесса.

Подобное представление процесса позволяет определить последовательность опроса эксперта при приобретении знаний, что также формализовано в виде шаблона, описанного в конфигурационном файле (табл. 3). Порядок представленных в шаблоне правил определяет порядок формирования вопросов эксперту.

Результатом решения второй задачи являются элементы интерфейса, например, на основе приведенного выше описания шаблона создаются форма ввода факта (см. http://www.swsys.ru/uploaded/ image/2015-2-dop/7.jpg) и форма опроса эксперта (см. http://www. swsys.ru/uploaded/image/2015-2-dop/8.jpg).

Конфигурационные файлы создаются администратором (инженером по знаниям) однократно перед передачей редактора конечному пользователю (аналитику), но могут быть изменены (откорректированы) в процессе эксплуатации.

Концептуализация и формализация основных понятий и отношений проблемной области

Для настройки редактора произведен анализ предметной области, включающей задачи оценки технического состояния и остаточного ресурса при экспертизе промышленной безопасности нефтехимических объектов.

Результатом анализа является выделение основных понятий (для формирования шаблонов фактов) и отношений между понятиями (для формирования шаблонов правил). В частности, выявлено, что основным понятием в области оценки технического состояния и остаточного ресурса является понятие «нежелательный процесс» [8],

Рис. 2. Описание динамики процесса Fig. 2. Dynamics description ------1--------------------------------

15

Программные продукты и системы /Software & Systems

№ 2 (110), 2015

Структура конфигурационного файла описания шаблонов фактов The structure of facts template description configuration file

Таблица 1 Table 1

Элемент файла Описание Пример

[Metadata] Начало основного раздела описания шаблона фактов [Metadata]

;description Описание шаблона ;Пример шаблона факта

tempale паше=<имя шаблона> Наименование шаблона, используемое при генерации форм пользовательского интерфейса и программного кода на CLIPS tempale name=template-example

edited by user= <No|Yes> Инструкция для процедуры формирования пользовательского интерфейса, определяющая возможность редактирования сгенерированных форм edited by user=No

[Fields] Начало раздела описания типов полей (слотов) шаблона [Fields]

<имя слота>=<тип значения> Каждая строка представляет собой описание поля (слота), где <имя слота> - внутреннее имя, которое используется при генерации форм пользовательского интерфейса и программного кода на CLIPS; <тип значения> = string | integer | float | <имя переменной списка значений>, где <имя переменной списка значений> = <значение>;...;<значение> - определяется в разделе [ Values] property-1=val1:1 property-2=val2:1

[Captions] Начало раздела описания наименований полей (слотов) шаблона, отображаемых на формах интерфейса пользователя [Captions]

<имя слота> = <наименование> Каждая строка представляет собой описание поля (слота) ^т=Пример шаблона факта property-^Свойство 1 property-2=Свойство 2

[Values] Начало раздела описания возможных значений полей шаблона [Values]

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

<имя переменной списка значений> = <значение>; ...; <значение> Возможные значения val1:1=Значение 1; Значение 2; Значение 3

Структура конфигурационного файла описания шаблонов правил The structure of rules template description configuration file

Таблица 2 Table 2

Элемент файла Описание Пример

[Generalized rules] Начало основного раздела описания шаблонов правил [Generalized rules]

#<Наименование процесса> Наименование процесса, развитие которого описывают правила, будет отображено на экране #Название исследуемого процесса

##<Наименование модификации процесса> Наименование модификации процесса, развитие которого описывают правила, будет отображено на экране ##Модификация исследуемого процесса

<имя правила> = <заголовок правила> : <имена шаблонов, входящих в условие правила> : <имена шаблонов, входящих в действие правила> <имя правила> - наименование правила, используемое при генерации форм пользовательского интерфейса и программного кода на CLIPS, <заголовок правила> - наименование правила, которое будет отображаться на формах пользовательского интерфейса, <имена шаблонов, входящих в условие правила> = <имя шаблона>, ., <имя шаблона> - используются наименования шаблонов фактов, описанные ранее rule-^Правило 1: tem-plate-example,template-example-2:template-example-3 т^-2=Правило 2: tem- plate-example-3:template- example-4

структура которого может иметь вид, представленный на рисунке 3.

Нежелательный процесс - совокупность объективных физико-химических процессов, обусловленных как протеканием различных технологических (рабочих) процессов, так и несовершенствами и нарушениями конструктивного, производственного и эксплуатационного происхождения [8].

Динамика нежелательного процесса может быть представлена в виде причинно-следственной цепочки классов состояний: исходная дефектность, поврежденность, разрушение, отказ.

На основании структуры понятия «нежелательный процесс» (рис. 3) выделены шаблоны для формирования фактов, в частности, свойства объекта представлены шаблоном «материал», который включает название материала и его техно-

16

Программные продукты и системы /Software & Systems

№ 2 (110), 2015

Структура конфигурационного файла описания шаблонов вопросов The structure of questions template description configuration file

Таблица 3 Table 3

Элемент файла Описание Пример

[Questions] Начало основного раздела описания шаблонов вопросов [Questions]

#<Наименование процесса> Наименование типа процесса #Название типа исследуемого процесса

##<Наименование модификации процесса> Наименование модификации процесса ##Название класса исследуемого процесса

[Mechanism] <вопрос>:<имя правила> Mechanism - начало раздела описания механизма процесса, <вопрос> - текст вопроса, <имя правила> -наименование правила [Mechanism] Question-1:rule-1 Question-2:rule-2

[Kinetics] <имя правила> Kinetics - начало раздела описания кинетики процесса, <имя правила> - наименование правила [Kinetics] Question-3:rule-3 Question-4:rule-4

логическую (остаточные напряжения, конструктивная наследственность и т.п.) и металлургическую (дефекты изготовления и т.п.) наследственность, а воздействующие факторы представлены шаблоном «механические нагрузки» (статические, переменные, динамические, температурные нагрузки и т.д.).

Для каждого шаблона составлено описание, соответствующее понятию «фрейм» (табл. 4) и оформленное в виде конфигурационных файлов.

Таблица 4

Пример описания понятия «механические нагрузки - статические» в виде фрейма

Table 4

The example of “mechanical loading - static” concept description as a frame

Наименование Возможные

(заголовки) значения

слота слота

Вид статических Внутреннее давление (МПа),

нагрузок сосредоточенная нагрузка (МН), распределенная нагрузка

Величина нагрузок Числовое значение (МПа)

Вид напряжения Растягивающие, сжимающие,

касательные

Величина напряжения Числовое знание (МПа)

Основные функции редактора - автоматизированное формирование (создание) продукций и их программная реализация для CLIPS. Для обеспечения данных процессов разработан шаблон во-просов/наименований этапов, который позволяет последовательно описать нежелательный (деградационный) процесс (рис. 4) на стадиях повреждения, разрушения и отказа, включая механизм и его проявления в виде параметров.

Таким образом, на основе выделенной причинно-следственной цепочки классов состояний определена последовательность этапов описания деградационных процессов (рис. 3), которые также описаны в конфигурационных файлах.

Приведем пример описания нежелательного (деградационного) процесса «коррозионное растрескивание», шаблон правила выявления механизма повреждения и соответствующий интерфейс (см. http://www.swsys.ru/uploaded/image/2015-2-dop/9.jpg):

ЕСЛИ Материал И Остаточные напряжения И Механические нагрузки - статические И Теплообменная технологическая среда

ТО Механизм повреждения - Коррозионное растрескивание.

Конфигурационный файл имеет вид:

[Generalized rules]

#Коррозионное растрескивание ##1

dam-mechanism-dam-ку=Правило_выявления_ме-ханизма_повреждения:material,structural-here-dity,making-defects,mechanical-stress-const, thermal-stress,technological-environment,he-at-exchange-technological-environment,flow-technological-environment,surface-damage-from-corrosive-environment:exist-meh-dam

dam-damage-ку=Правило_выявления_поврежде-ний:exist-meh-dam:exist-dam

des-mechanism-des-ky=Правило_выявления_ме-

ханизма_разрушения:exist-meh-dam,exist-dam:

exist-meh-des

des-destruction-ky=Правило_выявления_раз-рушений:exist-meh-des:exist-des

Помимо общей схемы исследования, конфигурационные правила определяют также последовательность описания (ввода) отдельных компонентов правила: условий и действий. Для их описания также динамически создаются элементы интерфейса пользователя.

Ввод каждого правила завершается просмотром его графического представления в виде RVML (Rule Visual Modeling Language) схемы (рис. 5) [6].

Визуальному изображению правила соответствует программный код на CLIPS, который в дальнейшем используется в программной системе проведения экспертизы промышленной безопасности нефтехимических объектов [9, 10].

В заключение отметим, что эффективное создание баз знаний и экспертных систем для решения задач в различных предметных областях тре-

17

Программные продукты и системы /Software & Systems

№ 2 (110), 2015

Нежелательный процесс

Л

х

Механизм процесса

Л

X

Л

Кинетика процесса

Воздействующие

факторы

Л

Свойства

объекта

Событие k

Среда Нагрузка Управляющие Природные

воздействия воздействия

Ошибки

оператора

1Х_

Событие m

$ Событие k1

Э Событие kn

Рис. 3. Структура понятия «нежелательный процесс» Fig. 3. The structure of the concept "unwanted process”

бует разработки и использования специализированного инструментария, одним из видов которого являются проблемно-ориентированные редакторы баз знаний.

В данной работе представлено описание настраиваемого проблемно-ориентированного редактора для создания баз знаний в области оценки технического состояния и остаточного ресурса в нефтехимии. При настройке редактора произведен анализ предметной области, в результате которого разработаны:

- шаблоны фактов, описывающие основные понятия задачи оценки технического состояния и

остаточного ресурса;

- шаблоны правил, описывающие причинно-следственные зависимости формирования деградационных процессов, в частности, коррозионного растрескивания, водородного охрупчивания и коррозионной усталости;

- перечень вопросов для эксперта, обеспечивающий последовательное описание деградационных процессов.

Разработанные шаблоны и вопросы, выступая в роли модели предметной области, в совокупности со специализированным алгоритмическим обеспечением образовали семантический слой (уровень) для специализации универсального редактора [3]. Наличие данного слоя является особенностью редактора, обеспечившего его настройку под специфику предметной области, а также интеграцию с машинами вывода, что, в свою очередь, позволяет осуществить проверку разработанных баз знаний.

Произведено проектирование редактора, в результате которого разработаны функциональные требования, архитектура, логическая модель БД, алгоритмы обработки информации, проект интерфейса, а также его программная реализация.

Использование редактора позволяет уменьшить степень (время) участия инженера по знаниям в процессе создания базы знаний, обеспечивая возможности дополнения базы знаний специали-

I Наблюдаемый механизм отказа jjl |

I Наименование: коррозионная усталость I

Рис. 5. Пример RVML-схемы, визуализирующей правило

Fig. 5. The example of RVML-scheme which visualizes a rule

18

Программные продукты и системы /Software & Systems

№ 2 (110), 2015

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

стами-предметниками в процессе эксплуатации экспертной системы

Редактор использован (см. [9, 10]) при разработке баз знаний для проведения экспертизы промышленной безопасности нефтехимических объектов.

Литература

1. Гаврилова Т.А., Хорошевский В.Ф. Базы знаний интеллектуальных систем. СПб: Питер, 2000. 384 с.

2. Гапоненко А.Л., Орлова Т.М. Управление знаниями. Как превратить знания в капитал. М.: Эксмо, 2008. 400 с.

3. Юрин А.Ю., Грищенко М.А. Редактор баз знаний в формате CLIPS // Программные продукты и системы. 2012. № 4. С. 83-87.

4. Документация спецификации Unified Modeling Language (UML), 2014. URL: http://www.omg.org/spec/UML/ (дата обращения: 20.02.2015).

5. Документация спецификации XML Metadata Interchange (XMI), 2012. URL: http://www.omg.org/spec/XMI/ (дата обращения: 20.02.2015).

6. RVML Документация спецификации Rule Visual Modeling Language (RVML). URL: http://www.safety-irk.ru/images/ stories/files/rvml.pdf (дата обращения: 20.02.2015).

7. Частиков А.П., Гаврилова Т.А., Белов Д.Л. Разработка экспертных систем. Среда CLIPS. СПб: БХВ-Петербург, 2003. 608 с.

8. Николайчук О.А. Моделирование знаний для исследования динамики технического состояния уникальных объектов // Проблемы управления. 2009. .№ 4. С. 58-65.

9. Берман А.Ф., Николайчук О.А., Кузнецов К.А., Юрин А.Ю. Поддержка принятия решений на основе продукционного подхода при проведении экспертизы промышленной безопасности // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2014. №> 11. С. 28-35.

10. Кузнецов К.А. Задачи повышения качества оценки технического состояния и остаточного ресурса опасных производственных объектов // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2014. № 10. С. 24-29.

DOI: 10.15827/0236-235X.109.013-019 Received 24.02.15

A PROBLEM-ORIENTED EDITOR FOR DESIGN OF RULE-BASED KNOWLEDGE BASES

(The study was partially supported by IrkutskNIIHimMash, the contract no. 052013NIR, and RFBR, research project no. 15-07-03088 a)

Berman A.F., Dr.Sc. (Engineering), Professor, [email protected]; Grishchenko M.A., Programmer, [email protected];

Nikolaychuk O.A., Dr.Sc. (Engineering), Professor, [email protected];

Yurin A. Yu., Ph.D. (Engineering), Associate Professor, [email protected]

(Institute of System Dynamics and Control Theory SB RAS, Lermontov St. 134, Irkutsk, 664033, Russian Federation;

Irkutsk National Research Technical University, Lermontov St. 83, Irkutsk, 664074, Russian Federation)

Abstract. The paper describes a modification of the universal editor for design of rule-based knowledge bases. The described modification of the editor is intended for assessment of technical conditions and operating life of petrochemical equipments. The article also presents architecture, main functions and a structure of files for configuration of the editor.

The feature of the modified editor is a semantic layer. This layer provides setup of the editor according to the features of subject domain as well as its integration with inference engines. This provides the ability to test developed knowledge bases.

The semantic layer is implemented as a set of templates describing facts and rules (cause-and-effect relations) in problems of technical conditions and operation life assessment. The templates allow abstracting from the syntax of knowledge representation languages (programming languages for knowledge bases, in particular, CLIPS - C Language Production System). The second part of the semantic layer is the algorithms that provide dynamic creation (generation) of elements of user interface.

The editor is used for developing knowledge bases to examine industrial safety of petrochemical equipments.

Application of the editor reduces the participation time of a knowledge engineer in the process of design a knowledge base and provides opportunities for experts to complement the knowledge base in the operation of the expert system.

Keywords: knowledge base, problem-oriented editor, semantic layer, CLIPS, code generation, assessment of technical conditions and operation life.

References

1. Gavrilova T.A., Khoroshevskiy V.F. Bazy znaniy intellektualnykh sistem [Knowledge Bases of Intelligent Systems]. St. Petersburg, Piter Publ., 2000, 384 p.

2. Gaponenko A.L., Orlova T.M. Upravlenie znaniyami. Kak prevratit znaniya v kapital [Knowledge Management. How to Turn Knowledge into Capital]. Moscow, Eksmo Publ., 2008, 400 p.

3. Yurin A.Yu., Grishchenko M.A. Knowledge base editor for clips. Programmnyeprodukty i sistemy [Software & Systems]. 2012, no. 4, pp. 83-87 (in Russ.).

4. Dokumentaciya specifikacii Unified Modeling Language (UML) [Documentation of specification of Unified Modeling Language (UML)], available at: http://www.omg.org/spec/UML/ (accessed February 20, 2015).

5. Dokumentatsiya specifikatsii XML Metadata Interchange (XMI) [Documentation of XML Metadata Interchange (XMI) Specification]. Available at: http://www.omg.org/spec/XMI/ (accessed February 20, 2015).

6. Dokumentatsiya specifikatsii Rule Visual Modeling Language (RVML) [Documentation of specification of Rule Visual Modeling Language (RVML)]. Available at: http://www.safety-irk.ru/images/stories/files/rvml.pdf (accessed February 20, 2015).

7. Chastikov A.P., Gavrilova T.A., Belov D.L. Razrabotka ekspertnykh sistem. Sreda CLIPS [Development of Expert Systems. CLIPS Environment]. St. Petersburg, BHV-Peterburg Publ., 2003, 608 p.

8. Nikolaychuk O.A. Modelirovanie znany dlya issledovaniya dinamiki tekhnicheskogo sostoyaniya unikalnykh obektov. Problemy upravleniya [Control Sciences]. 2009, no. 4, pp. 58-65 (in Russ.).

9. Berman A.F., Nikolaychuk O.A., Kuznetsov K.A., Yurin A.Yu. Support of decision making based on production approach during industrial safety review. Khimicheskoe i neftegazovoe mashinostroenie [Chemical and Petroleum Engineering]. 2014, no. 11, pp. 28-35 (in Russ.).

10. Kuznetsov K.A. The tasks of improving the quality of assessment of technical condition and remaining life for dangerous objects. Khimicheskoe i neftegazovoe mashinostroenie [Chemical and Petroleum Engineering], 2014, no. 10, pp. 24-29 (in Russ.).

19

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.