CC BY
100
УДК 378.147.026.7:621.3:004
ЭКСПЕРТНЫЕ СИСТЕМЫ В ПРАКТИКЕ ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СУДОВ В.Я. Молочков; И.Д. Молочкова, Дальрыбвтуз, Владивосток
Рассматриваются требования к разработке Экспертной системы по обслуживанию, диагностике и ремонту судового электрооборудования, приводятся данные по разработке такой системы в Дальрыбвтузе.
По оценкам специалистов, причинами 80 % всех аварий на судах являются неправильные действия судового персонала.
Безопасность плавания и выполнения работ на судах зависит не только от степени надежности судна и его элементов, но и от уровня квалификации персонала и организации работы различных служб на судне. В целом риск для жизни людей возникает как в связи с разрушением конструкций, неисправностью судовых систем, так и вследствие ошибочных действий членов экипажа из-за неточного восприятия информации, неправильного решения или ошибок при
реализации принятого решения.
Согласно данным статистических отчетов огромные денежные затраты на различные технические усовершенствования не привели к снижению количества аварий судов.
Следует обратить внимание на сложность и многообразие функций, выполняемых командным составом и судовым персоналом, отметить оторванность электротехнического персонала в
многомесячном рейсе, отсутствие помощи специалистов высокого класса по различным аспектам ремонта большого ассортимента электрооборудования судов.
Для помощи электротехническому персоналу судов по
обслуживанию электрооборудования наиболее полно подходит компьютерная Экспертная система (ЭС) с направлением на
обслуживание, диагностику и ремонт судового электрооборудования. При ее разработке можно учесть многолетний опыт обслуживания электрооборудования профессионалами и опыт специальных кафедр подготовки электротехнического персонала судов.
В Дальрыбвтузе ведется многолетняя работа по сбору и классификации характерных неисправностей электротехнических средств судов, методов и средств по диагностике и ремонту.
Изначально эта база данных явилась основой создания программы ТРБЫ (язык РаБеа!), которая многие годы использовалась для аттестации электротехнического персонала рыболовных судов. Ее дальнейшим развитием, а именно базой данных по ремонту и эксплуатации электрооборудования судов, является создание
Экспертной системы по этому направлению для электромехаников и судомехаников судов.
Экспертная система - это компьютерная система, предназначенная для общения с непрограммирующим конечным пользователем. В данном случае - это электромеханик или судомеханик судна. Он ведет диалог с ЭС на естественном языке (используется язык логических построений Пролог). В процессе диалога ЭС «понимает» задачу пользователя, формализует ее, составляет программу решения, решает и выдает результат пользователю. Причем полученные решения бывают не только не хуже, а очень часто даже лучше рекомендаций, составленных экспертами-специалистами высокого класса в этой области техники.
Экспертная система для электротехнического персонала судов включает следующие разделы:
- ремонт механических узлов электрооборудования;
- ремонт силовых узлов электрооборудования;
- ремонт средств автоматики;
- организация работ по облуживанию и ремонту электрооборудования;
- техника безопасности.
Для эффективного взаимодействия с электротехническим персоналом, не знающим в достаточной степени программирование, Экспертная система должна иметь следующие функции:
- понимать естественный язык, на котором пользователь излагает свою задачу;
- уметь построить формальную модель этой задачи, т.е. формализовать ее с тем, чтобы применить формальные математические методы решения;
- составить программу решения задачи (или в простейшем случае найти эту программу в своем архиве - банке данных);
- запустить программу и получить результат;
- интерпретировать результат, т.е. представить его в форме, доступной пользователю;
- объяснить (при необходимости), каким образом был получен результат.
Из этих шести пунктов только четвертый (прогон программы) имеет традиционный характер. Остальные же имеют прямое отношение к искусственному интеллекту и используют языки высокого уровня для логических построений (в данном случае используется язык логических построений Пролог).
Если использование созданной Экспертной системы возможно специалистом среднего уровня, то создание Экспертной системы требует содружества специалистов высокого класса в этой области техники, аналитика-математика и программиста высокой квалификации (рисунок).
высокого класса
Конечный
пользователь
(электромеханик)
Г-----------"----
I Программист V.______________
/
Экспертная
система
Структурная схема создания и использования ЭС
Замечено, что без экспертных систем эффективность труда специалиста среднего уровня при использовании ЭВМ не повышается, а снижается. Ему приходится тратить много времени на формализацию задачи, программирование и отладку программы, что чаще всего ему одному не под силу.
В лице экспертных систем человек получает надежного партнера для решения своих насущных и сложных задач. Именно поэтому Эс часто называют партнерскими системами.
Несмотря на то что создание ЭС, работающей в определенной предметной области, - дело чрезвычайно сложное, на это нужно идти, чтобы не готовить из каждого специалиста-инженера профессионального программиста (программирующего пользователя) и одновременно математика.
Эта проблема не может быть решена всеобщей компьютерной грамотностью, которая подразумевает лишь знакомство с компьютером и одним из алгоритмических языков, между тем от знакомства до профессионального использования языка программирования -дистанция огромного размера. Чтобы использовать все возможности компьютера, надо уметь создавать сложные программы. Здесь необходимы профессиональные знания всех тонкостей программирования, т.е. в таком случае все пользователи, независимо от специальности, должны стать профессиональными программистами. Следует отметить, что развитие языков программирования идет по пути упрощения пользования ими, создания объектно-ориентированных библиотек, вспомогательных оболочек и т.п., однако это в полной мере не снимает проблему.
Выход из этого трудного положения - создание экспертных систем, которые гарантируют возможность пользования всей мощью современного компьютера без овладения второй профессией -профессией программиста.
Понимание естественного языка является обязательной чертой всякой ЭС. При этом содержание задачи в компьютер может вводиться
по-разному: с пупьта дисплея ипи голосом через микрофон. Сам компьютер также может общаться с пользователем, выводя текст на экран дисплея или через синтезатор речи (диалоговой процессор).
Ограниченность предметной области ЭС дает возможность создать весьма полную базу знаний по тому или иному предмету, что обеспечивает компьютеру возможность эффективно понимать пользователя, так же, как понимают друг друга специалисты одной области, т.е. «с полуслова».
Созданная и постоянно обновляемая база знаний в заданной технической области не только позволяет понимать пользователя, но и отвечать на его вопросы. Для этого она содержит сведения о том, каким образом поступали раньше специалисты в той или иной ситуации и что из этого вышло. Эти знания представлены в виде так называемых продукций, т.е. конструкций вида «если..., то...». Они дают возможность формализовать задачу пользователя, т.е. составить такую цепочку, связанную причинно-следственными связями, чтобы в ее конце находился ответ на заданный пользователем вопрос или поставлен другой вопрос, на который нужно ответить пользователю.
Следует отметить, что особенно эффективны ЭС по выяснению неисправностей в действующих системах. Их база знаний состоит из продукций вида: «Если характеристика А не в норме, то следует осмотреть блоки Б, В и Г» и т.д. Эти экспертные знания помогут найти неисправности в сложной технической системе.
Для эффективной работы ЭС необходимо преобразовать описание исходной задачи в рабочую программу, которая ее решает. Эту функцию выполняет планировщик - программная система, планирующая процесс решения поставленной задачи на ЭВМ. Планировщик постоянно общается с базой знаний, откуда он черпает информацию о способах решения тех или иных задач, и о том, как составляются рабочие программы для ЭВМ.
Таким образом, одну Эс составляют диалоговый процессор, база знаний и планировщик, которые и образуют интеллектуальный интерфейс между пользователем и компьютером.
ЭС имеет подсистему объяснения, которая позволяет при необходимости разъяснить пользователю, каким образом получено то или иное решение и обосновать его (известно, что человек плохо воспринимает необоснованные советы).
В данной разработке (программа ТРБЫ) на настоящее время имеются следующие элементы Экспертной системы:
- база данных в областях ремонта и эксплуатации электрооборудования, средств судовой автоматики, ремонта механических узлов электрооборудования и автоматики, организации работ на судне, охраны труда и окружающей среды на судах;
- специализированный диалоговый процессор, работающий в режимах обучения и тестирования.
Дальнейшее развитие предполагает разработку планировщика для работы с введенной базой данных и расширение диагностических функций системы (определение надежности и прогнозирование неисправности судовых электротехнических устройств по надежностным параметрам составляющих элементов судового электрооборудования и средств автоматики; поиск дефекта по информационному алгоритму с использованием информации о состоянии проверяемых объектов; определение неисправности логическими машинными вычислениями с использованием модулей типа «если ..., то ...» и базы данных, полученных практическим путем). Введение достаточных объемов учебной информации в виде электронного учебника и создание сетевых вариантов перечисленных программ.
Описанная выше последовательность разработки и имеющаяся база данных по ремонту и облуживанию электрооборудования судов позволяет последовательно и целенаправленно формировать и обновлять компьютерную Экспертную систему для помощи электромеханикам и судомеханикам при обслуживании судового электрооборудования.
Библиографический список
1. Марселлиус Д. Программирование экспертных систем на турбоПрологе. М., 1994. 256 с.
2. Молочков В.Я. Компьютерная система аттестации электромехаников судов рыбной промышленности: Учеб. пособие. Владивосток: Дальрыбвтуз, 1996. 94 с.
3. Мендельсон Э. Введение в математическую логику. М., 1984. 320 с.
4. Коутс Р., Влейминк И. Интерфейс «человек-компьютер». М., 1990. 502 с.
5. Тимохин В.И. Применение ЭВМ для решения задач распознавания образов. Л., 1983. 216 с.
