Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського

«Харківський авіаційний інститут»

БАСТЄЄВ Дмитро Андрійович

УДК 004.891: 629.735

ЗНАННЯОРІЄНТОВАНІ МЕТОДИ ТА ІНФОРМАЦІЙНА ТЕХНОЛОГІЯ ПІДТРИМКИ ПРИЙНЯТТЯ РІШЕНЬ НА ПІДПРИЄМСТВАХ АВІАЦІЙНОГО ПРОФІЛЮ

05.13.06 – інформаційні технології

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Харків – 2008

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано у Національному аерокосмічному університеті ім. М.Є. Жуковського „Харківський авіаційний інститут”, Міністерство освіти і науки України.

Науковий керівник: | кандидат технічних наук, доцент

Шостак Ігор Володимирович,

Національний аерокосмічний університет

ім. М.Є. Жуковського «ХАІ»., доцент кафедри інженерії програмного забезпечення

Офіційні опоненти:

– доктор технічних наук, професор Лисенко Едуард Вікторович, Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського «ХАІ», професор кафедри інформаційних управляючих систем;

– кандидат технічних наук, доцент Криводубський Олег Олександрович, завідувач кафедри системного аналізу та моделювання Донецького інституту автомобільного транспорту.

Захист відбудеться «6» червня 2008 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.062.01 у Національному аерокосмічному університеті ім. М.Є. Жуковського „Харківський авіаційний інститут” за адресою: 61070, м. Харків, вул. Чкалова, 17, радіотехнічний корпус, ауд. 232.

З дисертацією можна ознайомитись у науково-технічній бібліотеці Національного аерокосмічного університету ім. М.Є. Жуковського „ХАІ” за адресою: 61070, м. Харків, вул. Чкалова, 17.

Автореферат розіслано «5» травня 2008 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради М.О. Латкін 

ЗАГАЛЬНА характеристика рОботи

Актуальність теми. Сучасний стан автоматизації виробництва на вітчизняних і закордонних підприємствах характеризується, з одного боку, порівняно широким впровадженням експертних систем (ЕС) для підтримки прийняття рішень керівниками різних рівнів виробничої ієрархії, а з іншого – прагненням до створення єдиного інформаційного простору в рамках підприємства або концерну.

Разом с тим традиційна технологія створення і розгортання ЕС містить у собі низку принципових недоліків, які перешкоджають ефективному використанню таких систем в умовах виробництва. По-перше, порожні оболонки ЕС, на базі яких переважно створюються експертні системи, внаслідок своєї універсальності не надають змоги врахувати особливості, що притаманні машинобудуванню взагалі, та специфіку діяльності конкретних керівників виробництва. По-друге, використання таких оболонок потребує кропіткої праці щодо створення бази знань (БЗ) для кожного користувача виробничої ЕС, яких на виробництві сотні. Ця обставина стає на перешкоді комплексній автоматизації виробництва із застосуванням ЕС. По-третє, ЕС за своєю природою є закритими системами, що суперечить концепції створення єдиного інформаційного простору виробництва. Зазначені вище проблеми можуть бути ефективно вирішені шляхом використання концептуальних моделей знань як середовища для побудови бази знань виробничих ЕС. Як відомо, концептуальні моделі знань надають такі можливості: синтез предметно-орієнтованих БЗ, що вирішує першу проблему; повторне використання знань і відповідно „серійне” розроблення БЗ для однотипних виробничих ЕС, тим самим знімаючи другу проблему; інтеграції на основі спеціальних алгебр, предметних концептуальних моделей знань, що цілком відповідає концепції єдиного інформаційного простору виробництва.

Теоретична основа для вирішення зазначених проблем міститься в роботах таких закордонних і вітчизняних вчених, як Ч. Хоар, Р. Флойд, М. Шейнфінкель, А. Черч, Х. Каррі, Х. Барендрегт, Дж. Бекус, Р. Мілнер, Д. Скотт, А. Т’юринг,
Е. Пост, М. Мінський Т. Груббер, Ф. Люгер, І. Сіроджа, О. Соколов та ін.

Теоретичні й практичні результати, які мають місце на цей час в галузі розробки концептуальних моделей знань і охоплюють, головним чином, лише один етап знанняорієнтованої інформаційної технології, а саме подання знань. Однак для створення концептуальної моделі системи знань, яка стала б основою ядра виробничих ЕС, необхідно реалізувати етап маніпулювання знаннями безпосередньо в середовищі такої моделі.

Таким чином, дисертацію присвячено вирішенню актуальної науково-прикладної задачі розроблення знанняорієнтованих методів створення й функціонування систем підтримки прийняття рішень на підприємствах авіаційного профілю. Вирішення цієї задачі надасть можливість підвищити ефективність процесів автоматизації виробництва, а також ефективність підтримки прийняття управлінських рішень на підприємстві за рахунок використання як ядра ЕС концептуальної системи знань.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Работа над дисертацією проводилася автором на кафедрі інженереї програмного забезпечення Національного аерокосмічного університету ім. М.Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут» у 2002–2008 роках згідно з планом науково-дослідних робіт з держбюджетних тем: «Створення методології штучного інтелекту для ідентифікації й керування складними системами аерокосмічного призначення» (ДР №01001003442), «Теорія створення квантових систем штучного інтелекту для прийняття технологічних рішень при виробництві аерокосмічної техніки» (ДР №01030004081). Особистий внесок автора в перерахованих НДР як співвиконавця полягає в розробці методів маніпулювання знаннями в середовищі концептуальної моделі і розробці інформацийної технології створення виробничих ЕС.

Мета й задачі дослідження. Метою дисертаційного дослідження є підвищення ефективності прийняття рішень керівниками виробництва на підприємстві авіаційного профілю за рахунок створення методів та інформаційної технології синтезу виробничих експертних систем на основі концептуальної моделі знань. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі задачі:

1. провести аналіз сучасного стану проблеми створення й експлуатації експертних систем на підприємствах авіаційного профілю;

2. розробити метод маніпулювання знаннями в середовищі концептуальної моделі для дедуктивного формування рішень у виробничих експертних системах;

3. розробити комбінований метод маніпулювання знаннями в середовищі концептуальної моделі за рахунок поєднаня індуктивного й дедуктивного шляхів формування рішень у виробничих ЕС;

4. розробити інформацийну технологію створення виробничих ЕС, ядром яких є концептуальна модель знань, а функціонування машини виводу здійснюється за рахунок дедуктивного й індуктивного методів формування рішень;

5. програмно реалізувати розроблені методи у вигляді інтелектуальної системи підтримки прийняття рішень на підприємстві авіаційного профілю;

6. сформулювати й вирішити за допомогою розробленого прототипу ІСППР „Каскад” виробничої задачі контролю якості продукції на ЗАТ «Спецтехскло» (м. Костянтинівка), що полягає у своєчасному виявленні факторів, які негативно впливають на якість авіаційного скла в процесі його виробництва.

Об'єкт досліджень: процеси формування й прийняття рішень щодо організації виробництва управлінським персоналом машинобудівного підприємства.

Предмет досліджень: моделі й методи синтезу експертних систем для підтримки прийняття рішень керівниками виробництва на машинобудівному підприємстві.

Методи досліджень. У дисертаційному дослідженні поряд з методами інженерії знань, які використовувалися для розроблення комбінованого методу логічного виводу, було використано апарат операційної семантики для розроблення дедуктивного методу логічного виводу, а також розділи штучного інтелекту, які присвячені концептуальному поданню знань.

Наукова новизна одержаних результатів.

Вперше розроблено комбінований метод логічного виводу, який на відміну від існуючих базується на почережному використанні спадного й висхідного виводів у середовищі концептуальної моделі знань, що дало можливість усунути неповноту й суперечливість знань.

Удосконалено дедуктивний метод логічного виводу з використанням концептуальної моделі знань в частині послідовності формування ланцюга виводу, що дозволило врахувати дочірні зв’язки між концептами предметної галузі та, тим самим забезпечити коректність знань.

Дістала подальшого розвитку інформаційна технологія створення виробничих експертних систем шляхом застосування як ядра концептуальної системи знань, що дозволяє здійснювати ефективне формування рішень для управлінського персоналу на підприємствах авіаційного профілю.

Практичне значення одержаних результатів полягає в доведенні всіх теоретичних положень до конкретних методів, алгоритмів і функціонуючого програмно-інструментального засобу ІСППР «Каскад» як ядра нової інформаційної технології. Ці результати можуть бути використані як на підприємствах авіаційного профілю, так і на приладобудівних, суднобудівних та інших підприємствах, подібних за характером виробництва, для підтримки прийняття рішень при контролі й керуванні технологічними процесами, вони також можуть забезпечити збереження інтелектуального капіталу підприємства у вигляді знань фахівців.

Розроблені в дисертації алгоритми й програмні засоби у вигляді ІСППР «Каскад» впроваджено на закритому акціонерному товаристві «Спецтехскло»
м. Костянтинівка (акт впровадження від 20 лютого 2006 р.), а також у навчальному процесі Національного аерокосмічного університету ім. М.Є. Жуковського «ХАІ» (акт впровадження від 24 січня 2008 р.).

Особистий внесок здобувача. Усі основні наукові положення, висновки та результати дисертаційної роботи отримано автором самостійно. Особистий внесок здобувача в роботах, які опубліковано у співавторстві й подано в авторефераті: у навчальному посібнику [1] наведено базові принципи тестування інтелектуальних систем підтримки прийняття рішень з використанням концептуальних моделей знань; у роботах [2, 9] наведено концептуальні моделі знань для створення інтелектуальних компонент систем управління машинобудівними підприємствами; у роботах [3, 10] наведено порівняльну оцінку ефективності онтологічної та реляційної моделей даних і знань; у роботах [5, 12] описано математичну модель знань, яку реалізовано на основі концептуальної системи знань для інтелектуальної підтримки прийняття виробничих рішень при організації виробництва; у роботі [6] запропоновано здійснювати синтез інтелектуальної компоненти знанняорієнтованої системи підтримки прийняття рішень із використанням концептуального підходу до подання знань; у рамках цього підходу розроблено предметну базу знань «Концептуальна модель процесів виготовлення деталей»; у роботі [7] описано методи маніпулювання знаннями при формуванні рішень керівниками виробництва на машинобудівних підприємствах; у роботі [13] показана можливість збереження знань про конкретний технологічний процес у рамках загальної інфраструктури бази знань.

Апробація результатів дисертації. Основні матеріали й результати дисертації викладено, обговорено й позитивно оцінено на Міжнародній науково-практичній конференції “Інтегровані комп'ютерні технології в машинобудуванні” (Харків, 2003), Міжнародній науково-практичній конференції “Інтегровані комп'ютерні технології в машинобудуванні” (Харків, 2004), I Міжнародній науково-практичній конференції “Науковий Потенціал Миру 2004” (Дніпропетровськ), а також у 2002–2007 рр. на науково-технічних семінарах Національного аерокосмічного університету ім. М.Є. Жуковського «ХАІ».

Публікації. За темою дисертації опубліковано 13 робіт, з них 1 – методичний посібник, 4 статті у спеціалізованих виданнях, включених в перелік ВАК України, 1 стаття у науково-технічному журналі, 7 у матеріалах конференцій.

Структура й об'єм дисертації. Робота складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаної літератури, додатків. Текст викладено на 162 сторінках і містить 27 рисунки, 5 таблиць, список використаних джерел із 155 найменувань на 13 сторінках, 2 додатки на 10 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі визначено актуальність теми дослідження й сформульовано мету, задачі, наукову новизну й практичне значення роботи. Наведено відомості про зв'язок роботи з науковими темами й планами НДР університету, де вона виконувалась. Наведено низку отриманих у дисертації результатів, їхню наукову новизну й практичне значення, впровадження цих результатів в аерокосмічному комплексі.

У першому розділі наведено критичний аналіз близьких за змістом робіт. Показано, що сучасна тенденція до створення знанняорієнтованих систем підтримки прийняття рішень на базі єдиного інформаційного простору обумовлює мету дисертаційного дослідження. На основі проведеного аналізу показано, що одним із можливих варіантів практичної реалізації згаданих вище тенденцій є використання концептуальної системи знань.

Виявлено, що існуючі знанняорієнтовані СППР призначено для вирішення доволі вузького класу задач, порівнянно з класом задач, що перебувають у компетенції управлінського персоналу машинобудівного підприємства.

Відзначено необхідність розробки й застосування спеціальної інтелектуальної інформаційної технології для вирішення поставлених задач, а саме: створення моделей знань і методів їхньої реалізації на основі концептуальної системи знань при інтелектуальній підтримці прийняття виробничих рішень; розроблення й дослідження алгоритмів маніпулювання при формуванні рішень з інтелектуальної підтримки процесів формування виробничих рішень; програмна реалізація розроблених методів і алгоритмів у вигляді інтелектуальної системи підтримки прийняття рішень.

Виходячи з результатів проведеного аналізу, які обумовили актуальність теми, сформульовано мету дослідження, що полягає у підвищенні ефективності прийняття рішень керівниками виробництва на підприємстві авіаційного профілю за рахунок створення методів та інформаційної технології синтезу виробничих експертних систем на основі концептуальної моделі знань. Наведено перелік задач, які необхідно вирішити для досягнення визначеної мети.

Другий розділ дисертації присвячено розробленню математичних моделей, що описують концептуальну систему знань і надають змогу реалізувати логічний висновок безпосередньо в її середовищі.

Зазначені моделі мають забезпечити адекватне подання ядра ІСППР щодо організації виробництва керівниками машинобудівних підприємств.

Для опису концептуальної системи знань уведено функцію стану , що відображає множину ідентифікаторів (нерозширеного словника) у множину концептів . Кожний концепт являє собою функцію , що відображає множину ідентифікаторів полів даного концепту в множину полів S. Структура полів може бути різною залежно від складності розглянутої моделі; у найпростішому випадку можна припустити , де під мається на увазі множина -виразів над системою типів , що містять у собі посилання на інші поля концептів, а також на інші концепти.

Для подання концептів було використано множину полів вигляду |

, | (1)

де: – поточне значення поля або NULL у випадку, якщо значення не визначене; – значення поля за замовчуванням або NULL у випадку, якщо значення не визначене; – множина приєднаних до поля процедур-демонів. Кожна процедура може бути довільним виразом з деякої множини виразів ; – множина процедур-демонів, що спрацьовують при присвоюванні полю деякого значення. Процедури-демони застосовуються до функції стану у випадку істинності деякого виразу, і породжуючи тим самим новий стан системи; – множина обмежень на значення поля, сформульоване у вигляді вираза-предиката, ; – лінійні порядки на множинах і , що визначають порядок застосування відповідних процедур у процесі виводу; – прапор, що вказує на участь поля в процесі рекурентного висхідного виводу й служить запобіганню нескінченного зациклення; – прапор, що вказує на тип поля і визначальний клас або екземпляр класу, описаний цим кортежем.

Функцію присвоювання значення поля write , що формує новий стан, у роботі позначено як або , де - операція умовного обчислення, а через позначено функцію заміни n-го компонента кортежу s на x: . Аналогічно визначено операцію для присвоєння логічного значення компоненту s.busy.

Відношення порядку на множині станів може бути визначено як природне відношення порядку таким чином |

, | (2)

де відношення порядку зв'язує елементи множини системи типів .

Множину станів системи подано у вигляді нескінченного графа, вершинами якого будуть різні стани , а дуги визначаються згідно з правилами логічного виводу.

Відношення еквівалентності введено для позначення стану, при якому еквівалентні з погляду бази знань, тобто для всієї множини посилок у лівих частинах правил бази знань , де через позначено значення посилки в стані . Тоді фактор-простір простору щодо відношення буде мати таку властивість: фактор-простір містить кінцеву кількість елементів.

Ієрархія спадкування в концептуальній системі знань уводиться як « : » між концептами, що визначає ієрархію понять предметної галузі й відповідно використовуване для запозичення властивостей (полів) правил від батьківських класів. У роботі описано одиночне й множинне успадкування: у першому випадку відношення « : » є функцією по правому аргументу, тобто одному дочірньому концепту може відповідати тільки один батько, що трансформує ієрархію в дерево; у другому випадку таке обмеження відсутнє.

Відношення успадкування індуковане значенням полів parent дочірніх концептів, тобто , де через позначено операцію обчислення значення поля, що буде уточнюватися далі відповідно до обумовленої семантики. При цьому відношення множинного успадкування як буде динамічним, тому що значення поля обчислюється відповідно до правил наведеної нижче семантики, тобто стає можливим визначення батька за допомогою продукційних правил або операції специфікації.

Операційна семантика логічного висновку визначається відображенням , яке обчислює значення довільного вираження в деякому стані й контексті , повертаючи отримане значення й новий стан . Будемо також використовувати більш зручне позначення

Семантика логічного виводу при обчисленні значення вираження може ініціювати вивод значень тих полів, для яких ці значення не відомі заздалегідь і не були отримані раніше в процесі виведення. Було визначено відношення , аналогічне , але таке, що не ініціює процес виведеня |

. | (3)

Поняття контексту обчислення необхідно для опису семантики успадкування, щоб коректно застосовувати правила для концепту-батька до значень у дочірніх концептах.

Визначення 1. Концепт, який передано через контекст, зветься базовим.

Базовий концепт використовується при обчисленні виразів замість зарезервованого ідентифікатора this. Оскільки в більшості випадків при описі семантики обчислення виразів значення базового концепту передається у функції обчислення підвиразів без зміни, то ми будемо верхній індекс опускати. Таким чином, якщо контекст обчислення не зазначений у деякій рівності, то мається на увазі, що в обох частинах рівності фігурує той самий контекст.

Для опису синтаксису множини виразів процесу виводу на знаннях в концептуальній системи знань було визначено структуру виразів : константа із множини типів ; посилання на поле вигляду ; арифметична або логічна операція вигляду , де або заперечення ; операція виклику функції-оракула .

Арифметичні й логічні операції в множині виразів уводяться відповідно до операцій, які визначено на множині типів.

Інтерпретація констант, арифметичних і логічних виразів не залежить від стану і як денотат константи повертає саме її значення, тобто .

Значенням виразу , що є арифметичною операцією над парою виразів і , буде відповідна арифметична операція у множині типів |

(4)

Коли обидва підвирази (4) обчислюються, кожного разу маємо |

(5)

У випадку, якщо вираз має вигляд t.s, для одержання його значення потрібно витягти значення відповідного поля зі стану при застосуванні висхідного виводу. Інтерпретація за допомогою функції не ініціює висхідний логічний вивод, а лише повертає значення слота або NULL (стан у цьому випадку не змінюється): |

(6)

Застосування висхідного виводу для обчислення значення поля s складається в послідовному (відповідно до лінійного порядку ) застосуванні правил з s.rules.

Застосування правил полягає в обчисленні згідно з указаним правилом умовного або безумовного виразу відповідно з табл. 1.

Таблиця 1

Відповідність виразу, що обчислюється, продукційному правилу

Продукційне правило | Вираз

IF E THEN t.s = T

SET t.s = E

ASK q t.s

Визначення 2. Кортеж є кінцевою лінійно впорядкованою множиною. Позначимо . Уведемо функцію послідовного обчислення впорядкованого сімейства виразів Q у початковому стані : |

(7)

Дане рекурсивне визначення коректно визначає функцію для будь-якого початкового стану й кінцевої множини .

За допомогою (7) можна визначити функцію для поля з урахуванням висхідного виводу: |

(8)

Наведена семантика не враховує можливість застосування метаправил, що здійснюють зміну стратегії вибору правил у процесі виводу, а також динамічну зміну множини самих правил. Тому в роботі, обчислення значення виразу this.s запропоновано здійснювати таким чином: |

(9)

У випадку виразу з нульовим контекстом формула (11) перетворюється: |

(10)

Для опису можливості динамічного одержання значень ззовні під час висхідного логічного виводу запропоновано два підходи: введення множини пар «питання-відповідь» у контексті обчислень (10), або функцією-оракулом (11). В останньому випадку обчислюється зовнішня функція взаємодії із середовищем , яку визначено на деякій множині дескрипторів , і відповідний клас виразів, для якого операція уводиться таким чином: |

(11)

Уведення множини відповідей користувача в контексті виводу приводить до детермінованої семантики, що не відбиває динаміку питань, які задаються (у цьому випадку фіксується множина «відповідей» заздалегідь).

Для визначення семантики спадного виводу введено функцію використання правил з урахуванням послідовності їх обчислення: |

(12)

Також визначено функцію для поля з урахуванням комбінованого виводу: |

(13)

Таким чином, розроблено семантику логічного виводу в концептуальній системі знань, яка дає змогу створити масштабовану базу знань для побудови ЕС підтримки прийняття рішень керівників виробничих підрозділів підприємства авіаційного профілю, а також побудувати машину виводу, здатну в процесі формування рішень враховувати поточний стан виробництва і давати рекомендації зі значним скороченням часу на одержання відповіді.

Основні результати розділу опубліковані в работах [2, 4, 11, 13].

У третьому розділі міститься опис інформаційной технології побудови концептуальних моделей знань для опису предметних галузей (ПрГ). Це пояснюється, у першу чергу, прагненням експертів предметних галузей мати загальну інформацію у структурованому вигляді. Цей підхід дозволяє виділити рівні абстрагування ПрГ і структурувати інформацію з рівнів, що, у свою чергу, веде до підвищення якості рішень, що формуються системою, за рахунок доступу виконавця до всього обсягу інформації на даному рівні, абстрагуючись від зовнішніх зв'язків.

Так само вирішується задача повторного використання знань предметної галузі, виявлених фахівцем, для загального доступу.

З появою нових знань не виникає питання іх інтеграції в існуючу систему. Відмова від «твердого» кодування, прийнятого в програмуванні, дозволяє легко модифікувати роботу програмного комплексу інтелектуальної підтримки прийняття рішень експертом ПрГ без залучення послуг професійних програмістів.

Методи побудови концептуальної системи знань, в основі яких лежать ідеї, що беруть свій початок у літературі з об’єктно-орієнтованого програмування, ґрунтуються на структурній декомпозиції предметної галузі, що й відрізняє побудову концептуальної системи знань від об’єктно-орієнтованого програмного забезпечення, націленого на операторні властивості класу.

У розділі сформульовано метод синтезу концептуальної моделі знань, а також викладено технологію побудови бази знань такого типу для створення ЕС підтримки прийняття управлінських рішень з використанням спадного, висхідного і комбінованого методів виводу на знаннях. Архітектура й функціональне призначення ЕС наведено на рис.1.

Основні результати розділу опубліковані в работах [2, 5, 6, 8, 9, 10].

У четвертому розділі дисертації розглянуто побудову ЕС підтримки прийнятя управлінських рішень, в основі якої лежить концептуальна модель знань, та застосовано методи маніпулювання знаннями, які розроблено в рамках цієї роботи. Галуззю для впровадження такої системи стала сукупність процесів, що пов’язані з виготовленням засклення пілотської кабіни літака АН-148 на ЗАТ «Спецтехскло»
м. Костянтинівка.

Наведений в розділі опис предметної галузі виробництва скла пілотської кабини літака АН-148 містить таке:

-процеси, необхідні для побудови бази знань ЕС підтримки прийняття управлінських рішень;

-послідовність і взаємодію вказаних процесів виробництва;

-критерії та методи, необхідні для забезпечення ефективного функціонування процесів виробництва й контролю над ними;

-задачі контролю, виміру й аналізу ефективності цих процесів;

-заходи, які необхідні для досягнення запланованих результатів і безперервного поліпшення процесів.

Проведений опис ПрГ дозволив сформувати вихідні дані з метою постійного вдосконалення процесів директивного управління, управління ресурсами, процесами, моніторингового управління й удосконалення цих процесів.

Рис. 1. Архітектура й функціональне призначення інтелектуальної СППР «Каскад»

Результат функціонування основних процесів відображується в конценптуальній моделі бази знань, яка охоплює всі види діяльності, спрямованої на досягнення заданих показників виробництва.

Розглянуто дві типові задачі, що виникають під час організації виробництва випуску продукції на підприємстві: визначення причин дефектів або браку випущеної продукції та прогнозування погіршення якості продукції, що запускається у виробництво.

Рішення цих задач показано на прикладі організації виробництва комплекту засклення кабіни екіпажу ТСК 008.01 для літаків Ан-140, Ан-148, при цьому за вихідні дані правлять:

- концептуальна система знань, що включає описані в попередніх розділах бази знань «Устаткування», «Матеріали», «Виробництво», «Взаємозв'язок характеристик виробів», «Технологічний процес виготовлення виробу ТСК 008.01»;

- фрагмент бази даних, що містить результати вимірів характеристик виробів із чотирьох партій, при міжопераційному контролі й у відділі технічного контролю.

У даному розділі буде розглянуто таку постановку задачі, яка потребує підтримки управлінських рішень з боку ЕС.

Припустимо, міжопераційний контроль, проведений після етапу загартування стекол і запікання шинок виявив нееквідистантність у двох комплектах стекол більше 2 мм, а в трьох комплектах – не менше 1,8 мм, що не перевищує гранично припустимого значення нееквідистантності в 2 мм.

Необхідно встановити причини виникнення тенденції до відхилення зазначеної характеристики виробів у бік гранично припустимого значення.

Описана вище ситуація активізує інтелектуальну систему підтримки прийняття рішень головного технолога, у рамках якої рішення про причини появи дефектів виробів формується таким чином.

За допомогою операції висхідного логічного виводу встановлюється елемент концептуальної системи знань «Виробництво», безпосередньо пов'язаної з нееквідистантністю стекол. Цим елементом є «Міжопераційний контроль».

Операція спадного виводу дає можливість установити за допомогою концептуальної системи знань «Взаємозв'язок характеристик виробів», пов'язаної з базою знань «Матеріал» і «Устаткування», фактори, що впливають на нееквідистантність стекол.

Уведено етапи інформаційної технології створення й впровадження ЕС підтримки прийняття управлінських рішень на машинобудівних підприємствах, а також розрахунки економічної ефективності від впровадження системи такого типу на прикладі виробництва авіаційного скла на ЗАТ «Спецтехскло». Показано, що за рахунок підвищення точності рішень, які формуються експертною системою для головного технолога, процент браку при виробництві авіаційного скла за період 2004–2005 рр. вдалося знизити на 14 %. Для обчислення цього паказника було використано методологію визначення ефективності капіталовкладень за рахунок додаткового прибутку від упровадження програмного комплексу «Каскад».

Основні результати розділу опубліковані в работах [1, 3, 4, 5, 7, 12].

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі вирішено актуальну науково-прикладну задачу розроблення знанняорієнтованих методів створення й функціонування систем підтримки прийняття рішень на підприємствах авіаційного профілю. Розроблено методи маніпулювання знаннями в середовищі концептуальних моделей та створено на цій основі інформаційну технологію створення виробничіх ЕС, які мають важливе наукове й практичне значення для підвищення ефективності рішень керівників з організації функціонування підприємств авіаційного профілю. Дослідження дають можливість зробити такі висновки:

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

З використанням ядра системи «Каскад» вирішено практичну виробничу задачу підвищення якості виготовлення авіаційного засклення на ЗАТ «Спецтехскло».

Використання отриманих результатів дозволяє накопичувати й повторно використовувати знання фахівців підприємства для реалізації виробничих задач, що дозволяє підвищити ефективність рішень та оперативність їхнього прийняття. Методи, алгоритми й створений на їхній основі інтелектуальний компонент АСУ можуть бути використані в науково-дослідних, проектно-конструкторських, наукових і промислових організаціях для автоматизації підтримки прийняття управлінських рішень на машинобудівному підприємстві.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Варфоломеева И.В. Надежность программного обеспечения. Методы тестирования программного обеспечения / Варфоломеева И.В., Пудовкина Л.Ф., Бастеев Д.А. – Учеб. пособие. – Харьков: Нац. аэрокосм. ун-т «Харьк. авиац. ин-т», 2005. – 72 с.

2. Шостак И.В. Применение логических моделей представления знаний в интеллектуальных компонентах систем управления машиностроительными предприятиями / Шостак И.В., Палун О.В., Бастеев Д.А. // Авиационно-космическая техника и технология. – 2006. – № 7(33).– С. 145-151.

3. Соколов А.Ю. Сравнительная оценка эффективности онтологической и реляционной моделей данных и знаний / Соколов А.Ю., Шостак И.В., Бастеев Д.А. // ВІСТІ Академії інженерних наук України «Машинобудування та прогресивні технології». – 2006. – № 3(30). – С. 173-177.

4. Бастеев Д.А. Синтез онтологии управления проектом технологической подготовки производства на машиностроительном предприятии / Бастеев Д.А. // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии. – Харьков: Нац. аэрокосм. ун-т «Харьк. авиац. ин-т», 2006. – Вып. 30. – С. 97-106.

5. Шостак И.В. Применение онтологического представления знаний в многоуровневой системе управления проектами технологической подготовки производства / Шостак И.В., Бастеев. Д.А. // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии. – Харьков: Нац. аэрокосм. ун-т «Харьк. авиац. ин-т», 2004. – Вып. 24. – С. 136-147.

6. Бастеев Д.А. Интеллектуальная поддержка принятия решений для управления проектом технологической подготовки авиационного производства с использованием онтологического представления знаний / Бастеев Д.А., Шостак И.В. // АСУ и приборы автоматики. – Харьков: Хар. нац. ун-т радиоэлектр., 2004.– Вып. 129.– С. 94-101.

7. Палун О.В. // Подход к синтезу интеллектуальной компоненты производственных систем управления с использованием логических моделей
знаний / Палун О.В., Бастеев Д.А. // Системний аналіз та інформаційні технології: VIII Міжнародна науково-технічна конференція, 13-16 вересня 2006 р.: тези допов. – Київ: Нац. техн. ун-т України «Київс. політехн. ін-т», 2006. – С. 111-114.

8. Бастеев Д.А. Проблемы организации вывода на знаниях в онтологических средах / Бастеев Д.А. // Інтегровані комп’ютерні технології в машинобудуванні “ІКТМ 2006”: Міжнародна науково-технічна конференція: тези допов. – Харків: Нац. аерокосм. ун-т «Хар. авіац. ін-т», 2006. – С. 445-446.

9. Шостак И.В. Применение логических моделей представления знаний в интеллектуальных компонентах систем управления машиностроительными предприятиями / Шостак И.В., Палун О.В., Бастеев Д.А. // Одинадцятий міжнародний конгрес двигунобудівників: тези допов. – Харків: Нац. аерокосм. ун-т «Хар. авіац. ін-т», 2006. – С. 49.

10. Соколов А.Ю. Сравнительная оценка эффективности онтологической и реляционной моделей данных и знаний / Соколов А.Ю., Шостак И.В. Бастеев Д.А. // “New Leading Technologies In Machine Building”: Collection of Scientific Papers : XVI International Conference, September 3-8, 2006 : report at a conference. – Kharkov-Rybachie: National Aerospace University «Kharkiv Aviation Institute», 2006. – P. 267.

11. Бастеев Д.А. Семантика онтологического представления знаний по управлению технологической подготовкой производства / Бастеев Д.А. // Інтегровані комп’ютерні технології в машинобудуванні “ІКТМ 2004”: Міжнародна науково-технічна конференція: тези допов. – Харків: Нац. аерокосм. ун-т «Хар. авіац. ін-т», 2004. – С. 385.

12. Бастеев Д.А. Интеллектуальная система поддержки принятия решений для управления проектом технологической подготовки производства / Бастеев Д.А., Шостак И.В. // Науковий Потенціал Світу 2004 : I Міжнародна науково-практична конференція, 1-15 листопада 2004 р.: тези допов. – Дніпропетровськ: “Наука і освіта”, 2004. – С. 26-27.

13. Шостак И.В. Проблемы создания интеллектуальной интегрированной системы поддержки принятия технологических решений в авиационном производстве / Шостак И.В., Устинова А.Н., Бастеев Д.А., Левин В.В. // Інтегровані комп’ютерні технології в машинобудуванні “ІКТМ 2003”: Міжнародна науково-технічна конференція: тези допов. – Харків: Нац. аерокосм. ун-т «Хар. авіац. ін-т», 2003. – С. 267.

АНОТАЦІЯ

Бастєєв Д.А. Знанняорієнтовані методи та інформаційна технологія підтримки прийняття рішень на підприємствах авіаційного профілю. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 – інформаційні технології. – Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут», Харків, 2008.

Дисертація присвячено вирішенню актуальної науково-прикладної задачі розроблення знанняорієнтованих методів створення й функціонування систем підтримки прийняття рішень на підприємствах авіаційного профілю.

У дисертаційній роботі розглянуто особливості організації виробництва авіаційного профілю на базі використання експертних систем, призначених для підтримки рішень управлінського персоналу підприємства. Запропоновано вдосконалену концептуальну модель знань, що дозволила формалізувати й алгоритмізувати процес ухвалення рішень щодо управління виробництвом.

Розроблено знанняорієнтований метод формування рішень, який засновано на реалізації висхідного, спадного і комбінованого виводів у середовищі концептуальної моделі.

Ключові слова: концептуальна система знань, моделі подання знань, експертні системи, бази знань, системи підтримки прийняття рішень, підприємства авіаційного профілю.

аННотациЯ

Бастеев Д.А. Знаниеориентированные методы и информационная технология поддержки принятия решений на предприятиях авиационного профиля. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.06 – информационные технологии. – Национальный аэрокосмический университет «Харьковский авиационный институт»
им. Н. Е. Жуковского “ХАИ”, Харьков, 2008.

Диссертация посвящена исследованию заниеориентированных методов интеллектуальной поддержки принятия решений управленческого персонала предприятия авиационного профиля.

Главной задачей диссертационного исследования является разработка методов логического вывода в среде концептуальной модели для поддержки принятия решений при организации производства, в результате чего повышается уровень качества изделия.

На базе введенных нисходящего, восходящего и комбинированного выводов разработаны алгоритмы процессов вывода на знаниях, позволяющие осуществлять управляющие и корректирующие воздействия на среду, моделируя при этом возможные последствия изменения требований к выпускаемой продукции.

Полученные результаты позволили сделать вывод об адекватности модели ситуациям, наблюдаемым в реальных производственных условиях. В частности, учитывая то, что процесс согласно действующим стандартам в основном состоит из двух стадий – управляющих и корректирующих воздействий, – были сформулированы и реализованы алгоритмы, позволяющие моделировать процессы принятия решений и в рамках единого информационного пространства. В диссертационной работе рассматриваются особенности организации поддержки принятия производственных решений на основе концептуальной модели, которая дает возможность формализовать и алгоритмизировать процесс принятия решений. Использование концептуальной модели знаний позволяет вести разработку базы знаний параллельно, что приводит к значительному ускорению разработки знаниеориентированной системы поддержки принятия решений.

Теоретически и экспериментально показаны целесообразность применения приведенных выше алгоритмов, причем показана действенность процесса организации производства на различных стадиях.

Разработанная знаниеориентированная система была внедрена на ЗАО «Спецтехстекло», что показало эффективность разработанных методов, дало возможность повысить эффективность решений, принимаемых на уровне главного технолога предприятия.

Ключевые слова: концептуальные модели знаний, модели представления знаний, базы знаний, системы поддержки принятия решений, предприятия авиационного профиля.

ABSTRACT

Basteev D.A. Knowledge based methods and information technology decision support in aircraft building industry. – The Manuscript.

The dissertation for a scientific degree by speciality 05.13.06 – Informational technologies. National Aerospace University “Kharkov Aviation Institute”, Kharkov, 2008.

The thesis is devoted to solving of important scientific problem of elaboration the modern ontology models and methods for decision support system that takes into account requirements of international standards and with use quality specialists’ knowledge, to developing intellectual decision support system for management.

The peculiarities of quality control in organizing aviation industry are considering in thesis on the base of ontology expert system oriented onto high level enterprise managers. Improved ontology model has been proposed allowing formalizing and algorithms formation for management decision support.

The knowledgebase method has been implemented on the base of logical deduction in ontology environment.

Key words: ontology, knowledge base, expert systems, database, decision support system, aircraft building industry.

Відповідальний за випуск М.О. Латкін

Підписано до друку 24.04.2008 р.

Умов. друк. арк. 1,2. Замовлення 213

Наклад 100 прим. Безкоштовно.

Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського

„Харківський авіаційний інститут”

61070, Харків-70, вул. Чкалова, 17

Видавничий центр «ХАІ»

61070, Харків-70, вул. Чкалова, 17