CC BY
57
УДК 528.5: 528.48 В.С. Хорошилов СГГ А, Новосибирск
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ОПТИМАЛЬНОГО ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИНЖЕНЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ
V.S. Khoroshilov SSGA, Novosibirsk
TECHNOLOGICAL APPROACHES TO THE DEVELOPMENT OF EXPERT SYSTEM FOR OPTIMAL GEODETIC DATAWARE OF ENGINEERING WORKS
The problems discussed here deal with the development of expert system for optimal designing of geodetic works for mounting production equipment of engineering objects; its structural-and-functional contents; validation of the necessary set of functions, tool components and the structure of the software to ensure implementation of the expert information system; the process of systematization as concerns the existing level of scientific and practical knowledge in the field of geodetic survey dataware for mounting production equipment of engineering works in the form of the expert system data base and “knowledge base”; tool components developed for the system to secure its functioning.
За предыдущие годы накоплен колоссальный опыт геодезических работ при строительстве таких сооружений, как ускорители заряженных частиц, атомные электростанции, антенные комплексы, крупные промышленные предприятия, гидроузлы и др. Разработаны и созданы многочисленные специальные нестандартизированные приборы, устройства и различное оборудование, многие из которых уникальны, дорогостоящи и единичны; сохранились в ряде организаций и в тоже время редко используются. В тоже время в практику инженерно-геодезических работ активно внедряются и современные средства измерений: электронные тахеометры, лазерные сканеры, спутниковые методы, промышленные измерительные системы. Одним из наиболее эффективных инструментальных средств для оптимального применения всего многообразия средств геодезических измерений является использование экспертных систем (ЭС).
В работах автора [1,3] показан процесс разработки геодезической информационной экспертной системы для оптимального выбора методов и средств измерений при проектировании геодезических работ на инженерных объектах, разработано структурно-функциональное содержание информационной экспертной системы [4], где в качестве исходных компонент использовались программные продукты: MS Access 2003, «пустая»
инструментальная оболочка экспертной системы CLIPS и MS PowerPoint. Структура и концептуальные понятия разработанной базы данных методов и средств геодезических измерений, её функциональное содержание представлено в работе [2].
Одним из наиболее сложных этапов разработки экспертной системы является разработка и создание «базы знаний», так как именно её содержание определяет эффективность работы ЭС. В нашем случае, как было отмечено ранее, для разработки «базы знаний» экспертной системы использовалась инструментальная среда CLIPS, функциональные возможности которой были расширены посредством разработки специального программного приложения CLIPSmod. В результате появилась возможность модульного представления знаний в оболочке CLIPS, содержащей знания как о различных средствах измерений и контролируемых геометрических параметрах для различного технологического оборудования, так и для обучения и тестирования знаний пользователя по отдельным видам геодезических работ и выбранным средствам измерений. Так, на рис. 1 представлен фрагмент модуля «базы знаний», с помощью которого, выбирая тип технологической линии и контролируемый параметр (с точки зрения геодезических работ), из базы данных ЭС выбираются рекомендуемые для этих целей средства геодезических измерений. В конкретном случае для выбранной технологической линии «монтаж компрессоров, насосов...» и типа контролируемого параметра «контроль зазора между фланцами разъёма .», в разделе «приборы» появляется весь перечень средств измерений, которые «в принципе» можно использовать для данного вида геодезических работ. В дальнейшем осуществляется последовательный поэтапный анализ всех средств измерений с целью выбора наиболее эффективного средства измерений в соответствие с технологической схемой [4], положенной в основу работы экспертной системы.
iff Геодоичесиий контроль монтажа технологического оборудования
В
Рис. 1. Фрагмент модуля «базы знаний» экспертной системы по выбору средств измерений для контролируемого параметра
На рис. 2 представлен фрагмент модуля «базы знаний», с помощью которого осуществляется обучение пользователя процессу производства
геодезических работ на конкретной технологической линии. В качестве примера показан процесс технологии сборки паровой турбины на заводском стенде и монтаже на фундаменте с применением оптических приборов.
Рис. 2. Фрагмент модуля «базы знаний» по обучению пользователя процессу производства геодезических работ на конкретной технологической линии
На рис. 3 представлен фрагмент модуля тестирования пользователя необходимыми знаниями в режиме консультирования о выбранном средстве измерений, его особенностях, возможностях и условиях применения в производственных условиях. Экспертная система сама степень подготовки пользователя, задавая ему вопросы. По тестирования, ЭС информирует, какие из предложенных вопросов вызвали затруднение и показывает количество правильных ответов в различных категориях сложности, что позволяет пользователю самому сделать вывод над какими разделами ему ещё стоит поработать.
конкретных
определяет
завершении
Рис. 3. Тестирование пользователя по выбранному средству измерений
С целью эффективного управления процессом оптимизации выбора средств измерений разработан программный модуль «динамический дизайнер форм» (рис. 4) на платформе NET FW 2.0 с использованием библиотеки DevExpress (доступна по сети Internet) и языка программирования С#. Разработанный модуль «встраивается» в CLIPS и позволяет пошагово управлять процессом выбора наиболее эффективных средств измерений для решения конкретных геодезических задач.
Рис
4. Внешний модуль управления «динамический дизайнер форм»
Одним из условий функционирования экспертных систем является обязательное объяснение выполнения действий. Принимая то или иное решение, пользователь, который обращается к экспертной системе за советом, должен знать, на основе каких логических доводов этот совет был сформирован. Инженер, обслуживающий экспертную систему, должен быть уверен в правильности работы всех подсистем, а проверить это он может, только получив от экспертной системы всю возможную информацию о ходе рассуждений в процессе решения задачи. Поэтому эти две причины и побуждают разработчиков экспертных систем делать их по возможности «прозрачными» для пользователя. Под прозрачностью при этом понимается способность экспертной системы объяснить, почему принято именно такое решение, вследствие каких рассуждений система пришла к тому или иному выводу. Так на рис. 5 показан фрагмент модуля объяснения принятия решения с помощью экспертной системы.
Рис. 5. Фрагмент модуля «базы знаний» по объяснению принятия решения
В правой стороне в окне вывода предложены средства измерений для контролируемого параметра с учётом влияния выбранного условия измерений (в нашем случае - изменение температуры); в левой стороне фрагмента можно посмотреть шкалы упорядоченности методов измерений на основе ранжирования, построенные автором на основе опроса экспертов [5].
Именно с применением модуля управления «динамический дизайнер форм» и предусмотрено поэтапное объяснение принятия решения экспертной системой с возможностью просмотра его в окне вывода на компьютере, возвратом на предыдущие уровни и распечаткой на принтере.
Таким образом, разработанная геодезическая информационная экспертная система существенно облегчает задачу оптимального выбора методов и средств измерений при проектировании геодезических работ на инженерных объектах, а также наделяет пользователя необходимыми знаниями для более эффективного применения выбранных средств измерений.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Хорошилов В.С. Основные компоненты экспертной информационной системы оптимального выбора геодезического метода и средств измерений при монтаже технологического оборудования [Текст] / В.С. Хорошилов.- Екатеринбург: Изв. ВУЗов «Горный журнал», № 3, 2006.- С. 66-69.
2. Хорошилов В.С. Проектирование модели реляционной базы данных в структуре информационной системы «Геодезические работы при монтаже технологического оборудования» [Текст] / В.С. Хорошилов, Т.В. Жежко. - Сб. матер. науч. конгр. ГЕО-Сибирь-2005, 25-29 апр., т. 1. Геодезия, картография, маркшейдерия. - Новосибирск: СГГА. - 2005.- С. 115-119.
3. Хорошилов, В.С. Основные этапы проектирования экспертной информационной системы для оптимального выбора геодезических методов и средств измерений [Текст] / В.С. Хорошилов // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъёмка. - 2007. - № 2. - С. 46-54.
4. Хорошилов, В.С. О разработке информационной экспертной системы для оптимального геодезического обеспечения инженерных объектов [Текст] / В.С. Хорошилов // М. - Геодезия и картография. - 2008. - № 5. - С.15-19.
5. Хорошилов, В.С. Применение метода экспертных оценок для обоснования показателя «выходного качества» применяемых геодезических методов измерений при монтаже технологического оборудования [Текст] / В.С. Хорошилов // Изв. вузов. Горный журнал / Екатеринбург. - 2006. - № 2. - С. 72 -76.
© В.С. Хорошилов,
