ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения НИР

В течение последних двух десятилетий в рамках исследований по искусственному интеллекту (ИИ) сформировалось самостоятельное направление - экспертные системы (ЭС), или инженерия знаний. В задачу этого направления входят исследования и разработка программ (устройств) для накопления и последующего использования знаний экспертов при решении специфических задач конкретной прикладной области. Огромный интерес к ЭС со стороны пользователей вызван, по крайней мере, тремя причинами: во-первых, они ориентированы на решение широкого круга задач в неформализованных областях, во-вторых, с помощью ЭС специалисты, не знающие программирования, могут самостоятельно разрабатывать интересующие их приложения, в-третьих, ЭС при решении практических задач достигают результатов, не уступающих, а иногда и превосходящих возможности людей, не оснащенных ЭС.

Многогранность процессов трения привела к образованию различных школ, отличающихся методиками исследований и моделями, описывающими различные трибологические явления. Множественные экспериментальные исследования и теоретические модели показали, что проблема трения является более широкой, чем себе её представляли предшественники, поэтому на смену старым моделям приходят новые, основанные на современных экспериментах и теориях.

Среди существующих разработок в области применения экспертных систем для решения задач трения и износа наиболее известными являются работы С.М. Захарова и Д.Я. Стадникова.

Основной отличительной особенностью в подходах этих авторов к решению трибологических задач является использование разных моделей представления и обработки знаний. Так, С.М. Захаров разработал и реализовал с помощью экспертной оболочкиexsisспециализированную экспертную систему для определения износа железнодорожных колес в кривых разного радиуса. В работе Д.Я. Стадникова рассматривается фреймовая модель ЭС для решения задачи износа деталей двигателя внутреннего сгорания.

Однако, помимо узкоспециализированных экспертных систем для решения задач трения и износа, информационная система должна содержать средства работы с экспериментальными данными. Функциями таких экспертных систем должны быть добавление и редактирование качественной и количественной информации относительно проводимого экспериментального исследования, обработка результатов эксперимента и построение регрессионных моделей, поиск наиболее близкого по заданному набору параметров эксперимента, проверка на противоречивость существующих данных, поиск результатов эксперимента для указанного набора параметров и.т.д.

В связи с этим была разработана компьютерная программа, включающая подсистему накопления и обработки данных результатов экспериментальных исследований, таблицы данных по свойствам материалов, экспериментальным установкам и методикам и т.д., способность интеграции в систему внешних расчетных модулей и подсистему создания экспертных систем на основе имеющихся данных и расчетных моделей, экспертную систему анализа экспериментальных данных.

Схема (рисунок) отображает единую схему взаимодействия различных компонентов системы, к которым относятся:

1)блок обработки результатов эксперимента, функциями которого является добавление и редактирование результатов эксперимента и обработка данных с целью построения регрессионных моделей;

2)блок оптимизации результатов эксперимента, который предназначен для поиска оптимального (мин. или макс.) значения отклика в факторном пространстве;

3)система баз данных, включающая встроенные таблицы (обязательные по мнению авторов) и внешние (добавляемые пользователем для решения специфических задач); составлена следующая классификация таблиц: БД по объемным свойствам материалов, БД по конструкциям узлов трения (графическая), БД по испытательному оборудованию, БД по материалам (марки, состав, технологии и т.д.), БД терминов и понятий (глоссарий), БД методов лабораторных испытаний (название, показатели, методика, образцы, оборудование и т.д.);

Рис. Общая схема взаимодействия блоков информационной системы

4)расчетные модули, запускаемые из системы компьютерные программы для решения отдельных задач трения и износа; накопление набора расчетных модулей позволяет разработать экспертную систему по их применению с учетом условий решаемой задачи;

5)вычислительный блок, предназначенный для вычисления значений фактов экспертной системы, заданных функционально; вычислительный блок используется как хранилище функциональных зависимостей, в том числе регрессионных моделей, полученных при обработке экспериментальных данных;

6)экспертная оболочка, подсистема ввода и обработки экспертной информации с продукционной моделью представления знаний.

Разработанная компьютерная программа значительно облегчает и упрощает решение трибологических задач износа деталей машин, позволяет решать проблемы трения, основываясь на современных экспериментальных данных и накопленном опыте ученых, занимающихся трибологией.