книги / Теория и методы решения многовариантных неформализованных задач выбора(с примерами из области сварки)

альтернатив в модели плохо разделяются. Поиск ответа на эти вопросы не является простым. Как отмечалось ранее, для этого можно использовать построение граф-схем (блок-схем) или специальные программные средства.

Рис. 31. Схема построения модели задачи выбора с помощью гибридной ЭС

По результатам анализа определяют, требуется ли кор­ ректировать модель. Если нет, то значит построенная модель соответствует техническому заданию и с ней может работать пользователь (блок 13). На практике такое случается редко.

Почти всегда требуется хотя бы небольшая корректировка и, следовательно, необходимо выбрать способ улучшения мо­ дели (блок 8).

Здесь возможны несколько вариантов действий. Один из них обозначен блоком 9 (корректировка ТС), под которым по­ нимается корректировка построенной модели преимуществен­ но за счет изменения ее области отправления. При анализе может также выявиться целесообразность декомпозиции мо­ дели на несколько подмоделей, с каждой из которых надо про­ водить тестирование, анализ и другие действия.

В иных случаях для улучшения модели может потребо­ ваться сбор дополнительных данных (блок 10) и более суще­ ственное изменение первоначально построенной модели, на­ пример, за счет введения дополнительных параметровразделителей. Тогда следует повторять действия, предусмот­ ренные блоками 1—7.

Наиболее сложной является ситуация, при которой все рассмотренные варианты улучшения табличной модели не приводят к желаемым результатам. В этом случае можно расширить информационную базу модели задачи за счет до­ полнительных знаний, излагаемых вербально в форме про­ дукционных правил, а иногда и дополнительных коммента­ риев (блок 11). Информация такого вида не заменяет знаний, содержащихся в таблице соответствий, а дополняет их, чтобы помочь в разделении неразделяющихся решений. Поэтому объем продукционной части базы знаний гибридной ЭС по­ лучается небольшим и определяется только потребностями разделения небольших групп решений из области прибытия ТС (не редко всего двух-трех). Эффективность расширения БЗ также может быть оценена с помощью тестирования (блок 12) и анализа его результатов.

В соответствии с вышеприведенными принципиальны­ ми положениями автором совместно с К.Ю. Хомовым разра­ ботана компьютерная программа, помогающая в решении задач выбора [43]. В системе программно реализована ком­ пьютерная поддержка действий, указанных на схеме рис. 31 блоками 2-9, то есть работ, которые выполняются разработ­ чиками табличных моделей и конечными пользователями.

В качестве инструмента создания и решения задач с по­ мощью таблиц соответствий выбрана программа MS Excel. Данный инструмент представляет необходимые визуальные средства работы с ячейками таблицы и встроенный язык про­ граммирования Visual Basic для реализации вычислительных алгоритмов. Достоинствами MS Excel являются его распро­ страненность и интуитивно понятный интерфейс работы пользователей, не требующий специализированных знаний работы с компьютером. Программа позволяет создавать, ре­ дактировать или удалять таблицы соответствий, используя режимы «Редактирование» или «Решение».

Работа с программой в режиме «Редактирование» осу­ ществляется следующим образом. Общий алгоритм работы задается системой. При решении новой задачи сначала на экран дисплея система выводит форму (оболочку) таблицы соответствий. Оператор с помощью простых средств управ­ ления заполняет форму всеми необходимыми данными, так же как это производится при безмашинном построении ТС. Кодировать выходные и входные параметры и их значения не обязательно, что безусловно удобно для разработчика. Нали­ чие соответствий указывается в клетках матрицы единицами, остальные клетки не заполняются.

Тестирование построенной модели проводится на при­ мерах разных условий моделируемой задачи. Система обес­ печивает максимальную наглядность существующих связей

низированная сварка в углекислом газе. Но если в условии приведенной задачи уменьшить длину шва, то однозначного решения не получится: система укажет возможность приме­ нения двух способов сварки - механизированной в С02 и ручной дуговой.

Работоспособность и удобство работы с созданной ком­ пьютерной системой для моделирования и решения задач выбора подтверждены практикой ее применения в учебном процессе на кафедре СП и ТКМ ПГТУ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Монография посвящена теории и методологии решения неформализованных задач класса выбора и принятия реше­ ний. Такие задачи составляют основу умственной деятельно­ сти человека в его повседневной жизни и работе. Актуаль­ ность обращения к их проблематике обусловлена тем, что несмотря на широкую распространенность, они трудны для решения из-за неформализованности, недостатка исходной информации и отсутствия литературы, доступной для ос­ воения широким кругом тех, кто занимается практическим решением своих производственных задач. В книге предпри­ нята попытка хотя бы частично улучшить существующее по­ ложение.

Автор стремился по возможности просто изложить ос­ новные сведения о подходах и методах решения неформали­ зованных задач выбора. В связи с этим сведено к минимуму математическое описание моделей задач и приводится много примеров из конкретной предметной области - сварочного производства, функционирование которого требует преиму­ щественного решения задач выбора (выбор способов сварки, сварочных материалов, оборудования, последовательности операций и переходов и т.п.).

Большое внимание уделено совершенствованию мето­ дов построения моделей задач и алгоритмов их решения с использованием таблиц соответствий и граф-схем (блоксхем) алгоритмов выбора решений. Показано, что основные затруднения связаны с неоднозначностью решений, генери­ руемых большинством табличных моделей. Для преодоления этой проблемы предложен арсенал методов и приемов, в ча-

стности, методов, принятых в теории искусственного интел­ лекта и экспертных систем, теории нечетких множеств и не­ которых других науках методологического характера.

Отдельно выделены вопросы автоматизации решения сложных многоальтернативных многофакторных задач. Для них анализ всего множества вариантов решений невозможен без применения вычислительной техники. Разработаны спе­ циальные программные средства в форме гибридной экс­ пертной системы, обеспечивающие компьютерную поддерж­ ку построения моделей задач выбора и их решения.

Материал книги может представлять интерес для науч­ ных работников и преподавателей, занимающихся вопросами теории выбора и принятия решений, а также для разработчи­ ков автоматизированных систем типа САПР, АСУ и ЭС. Приведенные в книге примеры решения конкретных задач сварочного производства могут быть интересны преподава­ телям, аспирантам и студентам сварочных специальностей вузов новизной подхода.

Обобщить и точно изложить разнообразный, рассредо­ точенный по многим источникам научный материал очень сложно и поэтому не может быть безупречным. Замечания по содержанию книги будут приняты с благодарностью и учте­ ны при дальнейшей работе.

Автор выражает признательность заведующему кафед­ рой «Сварочное производство и технология конструкцион­ ных материалов» д-ру техн. наук Р.К. Мусину и проректору по научной работе Пермского государственного техническо­ го университета д-ру геол.-мин. наук В.И. Галкину, чьи доб­ рожелательные советы и поддержка помогли в работе над книгой и ее издании. Автор также благодарен С.С. Юрловой за большую помощь в оформлении рукописи.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Акулов А.И. Технология и оборудование сварки плав­ лением / А.И. Акулов, Г.А. Бельчук, В.П. Демянцевич. - М.: Машиностроение, 1977. - 432 с.

2.Автоматизированное проектирование и производство

вмашиностроении / Ю.М. Соломенцев [и др.]. - М.: Маши­ ностроение, 1986. -256 с.

3.Автоматизированные системы технологической под­ готовки производства в машиностроении / под ред. Г.К. Горанского. - М.: Машиностроение, 1976. - 240 с.

4.Бабкин А. С. Экспертные системы'как средство повы­ шения интеллекта технологических САПР сварочного произ­ водства / А.С. Бабкин // Сварочное производство. - 1997. - №2.-С . 27-29.

5.Башмаков А.И. Интеллектуальные информационные технологии / А.И. Башмаков, И.А. Башмаков. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. - 304 с.

6.Бенерджи Р. Теория решения задач. Подход к созда­ нию искусственного интеллекта: [пер. с англ.] / Р. Бенерджи. -М .: Мир, 1972.-224 с.

7.Бешенков С.А. Моделирование и формализация: ме­ тод. пособие / С.А. Бешенков, Е.А. Ракитина. - М.: Лаборато­ рия базовых знаний, 2002. - 336 с.

8.Владимиров Е.В. Автоматизация технологической подготовки сварочного производства / Е.В. Владимиров // Вычислительная техника в машиностроении: сб. науч. тр. / Ин-ттехн. кибернетики АН БССР. - Минск, 1972. - Вып. 26.

-С. 40-60.

9.Власов В.В. Общая теория решения задач. (Радиоло­ гия) / В.В. Власов. - М.: Изд-во ВЗПИ, 1990. - 125 с.

10.Вентцель Е.С. Исследование операций: задачи, прин­ ципы, методология / Е.С. Вентцель. - М.: Дрофа, 2004. - 208 с.

11.Волкова В.Н. Основы теории систем и системного анализа: учеб. / В.Н. Волкова, А.А. Денисов. - СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2003. - 520 с.

12.Вычислительные машины и мышление: [пер. с англ.] / под ред. Э. Фейгенбаума, Дж. Фельдмана.-М.: Мир, 1967. - 552 с.

13.Гаврилова Т.А. Извлечение и структурирование зна­ ний для экспертных систем / Т.А. Гаврилова, К.Р. Червин­ ская. - М.: Радио и связь, 1992. - 200 с.

14.Гильман А.М. Проектирование технологических карт механической обработки на электронных вычислительных ма­ шинах: учеб, пособие / А.М. Гильман. - М.: Изд-во ГосИНТИ, 1959.-80 с.

15.Гитман М.Б. Введение в теорию нечетких множеств

иинтервальную математику. Ч. 1. Применение лингвистиче­ ской переменной в системах принятия решений / М.Б. Гит­ ман; Перм. гос. техн. наук. - Пермь, 1998. - 45 с.

16.Гладков Э.А. Оценка экспериментальных данных

с помощью экспертных систем типа «Нейросеть» / Э.А. Гладков, А.В. Малолетков, Г. Ден Оуден // Сварочное произ­ водство. - 1995. - №3. - С. 31-34.

17.Гольдштейн А.Л. Теория принятия решений. Задачи

иметоды исследования операций и принятия решений / А.Л. Гольдштейн; Перм. гос. техн. ун-т. - Пермь, 2004. - 360 с.

18.Горанский Г.К. К теории автоматизации инженерного труда: учеб, пособие / Г.К. Горанский. - Минск: Изд-во АН

БССР, 1962.-216 с.

19. Горанский Г.К. Синтез минимизированных графсхем алгоритмов выбора решений из множества возможных вариантов / Г.К. Горанский, М.П. Поварич; Ин-т техн. ки­ бернетики. - Минск, 1968. - 54 с.

20. Горанский Г.К. Технологическое проектирование в комплексных автоматизированных системах подготовки производства / Г.К. Горанский, Э.И. Бендерева. - М.: Маши­

ностроение, 1981. -456 с.

21. Горанский Г.К. Методика разработки и оптимизации таблиц решений для автоматизированного проектирования в АС ТПП: обзор, информация / Г.К. Горанский // Применение вычислительной техники и других средств автоматизации про­ ектирования / БелНИИНТИ. - Минск, 1989. - Вып. 4. - 74 с.

22.ГОСТ 19.701-90. ЕСПД. Схемы алгоритмов, про­ грамм, данных и систем. Условные обозначения и правила выполнения. - М., 1991. - 26 с.

23.Губанов В.А. Введение в системный анализ / В.А. Гу­ банов, В.В. Захаров, А.Н. Коваленко. - Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1988. -232 с.

24.Гуралъник Д.Е. Автоматизация проектирования тех­ нологического процесса дуговой сварки в инертных газах цилиндрических конструкций из алюминиевых сплавов / Д.Е. Гуральник // XVII Моек. итог. конф. сварщиков: тез. докл./НТОМашпром.-М., 1974.-С . 124-125.

25.Демченко В.Ф. Информационное обеспечение техно­ логий сварки / В.Ф. Демченко // Математическое моделиро­ вание и информационные технологии в сварке и родственных процессах: сб. науч. тр. междунар. конф. / ИЭС им. Е.О. Патона. - Киев, 2002. - С. 251-255.

26.Демченко В.Ф. Компьютерные системы информаци­ онной поддержки сварочного производства / В.Ф. Демченко,

С.С.Козлитина // Автоматическая сварка. - 2004. - № 10. -

С.31-36.

27.Заде Л. Понятие лингвистической переменной и его

применение к принятию приближенного решения: [пер. с англ.] / Л. Заде. -М .: Мир, 1976. - 165 с.