Моделі, методи та інформаційна технологія створення та супроводу знанняорієнтованих систем контролю

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата наук за фахом 05.13.06 – інформаційні технології – Одеський національний політехнічний університет МОН України, Одеса, 2016. Метою дослідження є підвищення достовірності контролю, а також надання можливості оперативного внесення змін до правил за рахунок розробки нових моделей, методів та ІТ створення і супроводу систем контролю на базі знання- орієнтованого підходу. Для автоматизації аналізу станів об'єктів використані правила для представлення знань, а для їх відображення, інтерактивної обробки та перевірки вдосконалені моделі правил у вигляді І/АБО-графа й булєвих виразів. Розроблено метод перевірки суперечливості посилок правил контролю на основі задачі SAT, метод перевірки правил контролю на повноту на основі візуалізації поряд з вхідними й «інверсних» правил та автоматизованої генерації доповнених правил, метод перевірки досяжності в І/АБО-графі вершини стану. На цій основі запропоновано ІТ з використанням редактора правил для розробки знанняорієнтованих систем контролю, що дозволило оперативно змінювати правила контролю в середньому протягом декількох годин. Створені діючі прототипи ЕС для контролю роботи мережі, а також для диспетчера, що регулює безпечне виконання робіт з електроустановками, що дало можливість підвищити достовірність прийнятих диспетчером рішень на 12%, кількість нещасних випадків за розглянутий проміжок часу знизилася на 32%. ЕС при їх використанні для навчання диспетчерів та системних адміністраторів дозволили зменшити час навчання на 20% при збереженні рівня якості.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата наук по специальности 05.13.06 – информационные технологии – Одесский национальный политехнический университет МОН Украины, Одесса, 2016. Целью исследования является повышение достоверности контроля, а также предоставление возможности оперативного внесения изменений в правила за счет разработки новых моделей, методов и ИТ создания и сопровождения систем контроля на базе знание ориентированного подхода. На основе анализа существующих решений в области контроля и знание ориентированных систем сделан вывод о том, что для автоматизации анализа состояний объектов целесообразно использование знаний, и актуальным является автоматизация этапа структуризации знаний для контроля. В качестве модели представления знаний предложено использовать правила, а для отображения правил контроля, их интерактивной обработки и анализа усовершенствованы модели правил в виде И/ИЛИ-графа и булевых выражений. Усовершенствованная модель для правил контроля в виде И/ИЛИ-графа отличается от существующей разбиением правил на группы по типам аварийных ситуаций объекта контроля, а также добавлением разметки из элементов трех типов, которые помечают специальные свойства правил, такие как нечеткие и взаимно-противоположные посылки, номера правил. Усовершенствованная модель для группы правил контроля в виде булевых выражений отличается от существующей тем, что, в отличие от общего случая, все правила группы имеют один вывод, и это дало возможность получить формулы для «прямых» и «инверсных» правил, которые используются при построении методов проверки правил знаниеориентированных систем контроля. Разработан метод проверки противоречивости посылок правил контроля на ос- нове задачи о выполнимости булевых формул SAT (SATisfiability problem), включающий три этапа: проверка завершается на первом этапе, если внутри каждого правила существуют противоречия посылок; проверка второго этапа завершается, если существует противоречие посылок внутри хотя бы одного правила; на третьем этапе проверяются противоречия между посылками двух или нескольких правил. Предложен метод проверки правил контроля на полноту на основе визуализации наряду с исходными и «инверсных» правил, а затем автоматизированной генерации дополненных правил на базе сверки экспертом различных точек зрения на полученные знания. Создан метод проверки достижимости в И/ИЛИ-графе вершины состояния с целью поиска и удаления ком- понент связности, не содержащих такого рода вершины. Предложена ИТ с использованием редактора правил для разработки знаниеори- ентированных систем контроля, основанная на разработанных моделях и методах, а также на необходимости частичного переноса этапа проверки знаний на более ранние этапы разработки, что позволило оперативно изменять правила контроля в среднем в течение нескольких часов, в то время как внесение изменений в программный код обычно занимает не менее нескольких суток. С помощью ИТ и редактора правил созданы действующие прототипы: ЭС для контроля по безопасной работе с электроустановками и ЭС контроля сети. На первом этапе ЭС применялись для обучения системных администраторов и диспетчеров по безопасной работе с электроустановками, а также студентов ОНПУ, при этом время обучения уменьшилось на 20% без ухудшения качества. На втором этапе внедрения ЭС контроля безопасной работы с электроустановками использовалась в составе АРМ диспетчера организации, эксплуатирующей электрические сети. Были проведены эксперименты: в течение двух месяцев оценивалась достоверность контроля как процент правильно принятых диспетчером решений до внедрению ЭС и двух месяцев после и сделан вывод, что достоверность контроля увеличилась на 12%, в том числе, за счет ошибок второго рода – на 11% и первого рода – на 1%, а количество несчастных случаев за тот же период времени уменьшилось на 32%.

Dissertation for a Candidate degree in Technical Science by specialty 05.13.06 – information technologies – Odessa National Polytechnic University, MES Ukraine Odessa, 2016. The objective of the research is to improve check reliability and provide the opportunity of in-line rules modification due to development of new models, methods and technique for check systems based on knowledge-oriented approach creation and maintenance. The rules as a model of knowledge representation are used to automate the objects state analysis. Such models as AND/OR-graph and Boolean expressions for check rules are improved for rules visualization and interactive processing. Methods for rules verification both of inconsistency using SAT problem, completeness using so called "inverse" rules and graph vertex for object state reachability are proposed. The technique with use of rules editor is created for check knowledge-based systems development on the basis of the proposed models and methods which provide the opportunity of in-line rules modification within several hours. The expert system (ES) working prototype for check of the network is created. The ES for the dispatcher that regulates the safe operation with electrical equipment made it possible to increase the reliability of decisions taken by the dispatcher by 12%. The number of accidents during the reporting period of time fell by 32%. ES were used for dispatchers and system managers training and allowed to reduce training time by 20%.