Раздел 2
Разработка функциональной знаниеориентированной
модели диспетчерского управления
магистральным трубопроводным комплексом
2.1. Разработка множества типовых функциональных блоков для
представления, обработки и извлечения знаний в экспертной системе
Анализ существующих методов, моделей, информационных технологий и
инструментальных средств разработки ЭС принятия решений, проведенный в первом
разделе диссертационной работы, показал целесообразность разработки
функциональных моделей, ориентированных на представление, извлечение и
обработку знаний для повышения степени автоматизации процесса создания ЭС
принятия решений диспетчерского уровня управления МТК.
Функциональные знаниеориентированные модели строятся на основе множества
разработанных типовых интеллектуальных элементов.
Множество типовых интеллектуальных элементов анализа, обработки и извлечения
знаний разработано на основе базовых источников знаний методологии KADS [72,
73, 83-85].
Каждый типовой интеллектуальный элемент представляет собой функциональный блок
со множеством входов {IN} и множеством выходов {OUT}. Механизм поведения такого
блока определяется его типом (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Представление типового интеллектуального элемента
Все множество типовых интеллектуальных блоков, используемых при построении
функциональной знаниеориентированной модели, в зависимости от назначения блоков
условно разделяется на пять классов:
1) Возвращающие значение (атрибута или переменной) – предназначены для
нахождения значения атрибутов объектов на основании решения логических или
аналитических задач, а также поиска по базе фактов (БФ).
2) Возвращающие аналитическую зависимость – предназначены для нахождения
зависимостей между отдельными атрибутами объектов.
3) Возвращающие обобщенные понятия ПО (классы) – предназначены для динамической
трансформации структуры объекта в процессе решения конкретной задачи.
4) Возвращающие результат операции – выполняют вспомогательные функции по
сравнению однотипных значений атрибутов объекта между собой.
5) Управляющие ветвлением модели – предназначены для организации ветвления в
модели, на основе классификации объектов ПО.
Разработанное в диссертации множество типовых функциональных блоков позволяет
решать достаточно широкий класс управленческих задач, однако оно является
открытым и предполагает возможность добавления новых элементов в зависимости от
требований конкретной ПО.
Поведение типовых интеллектуальных элементов может быть задано тремя различными
способами:
1. Статическое (задается непосредственно в редакторе поведения), например,
системы продукций, описывающие поведение блоков «вычислить логически» или
«классифицировать по правилам». (Поведение таких блоков, как правило,
описывается ссылками на системы продукций БЗ).
2. Динамическое (поступает с выхода предыдущего блока), например, на вход блока
«назначить значение» может поступать значение с блоков, возвращающих значение,
(«вычислить логически», «вычислить аналитически», «искать в БФ») или на вход
блока «вычислить аналитически» может поступать аналитическая зависимость с
блока «оценить методом регрессии».
3. Статическое скрытое (пользовательские откомпилированные модули в виде
динамически загружаемых библиотек), например, задание собственного поведения
функционального блока в случае, если применение типового блока нерационально
или в принципе невозможно (сложные алгоритмы поиска в БФ, применение методов
нелинейной или множественной регрессии и др.). Однако, в этом случае поведение
данного элемента модели будет скрыто, а сам элемент модели будет
представляться, таким образом, в виде некоторого «черного ящика».
При построении функциональных знаниеориентированных моделей используются два
типа отношений между функциональными блоками – «выход-вход» (обозначается
сплошной стрелкой) и «предшествование» (обозначается пунктирной стрелкой) (рис.
2.2).
а) б)
Рис. 2.2. Виды отношений между функциональными блоками:
а) выход-вход; б) предшествование
Отношение «выход-вход» связывает выход предыдущего функционального блока модели
с динамическим входом последующего и показывает, что результат, полученный
предыдущим блоком, непосредственно используется последующим. Таким образом,
данное отношение задает динамическое поведение функционального блока. В отличие
от связи «выход-вход», связь «предшествование» характеризует лишь логическую
последовательность активации функциональных блоков. В данном случае связь между
отдельными функциональными блоками модели осуществляется по данным через общую
БФ. Функциональный блок получает исходные данные для решения в общей БФ, и в
результате выполнения задачи в БФ будут добавлены новые данные. Вход связи
«предшествование» обозначается знаком «™» (см. рис. 2.1) и для него возможно
задание логики объединения связей по «И» или по «ИЛИ».
Блоки «вычислить логически» и «вычислить аналитически» при таком подходе могут
иметь вложенную структуру и быть разложены на последовательность элементарных
типовых задач, связанных между собой элементами «И» и «ИЛИ». Последовательность
активации вложенных блоков, заданная связями «предшествование», не противоречит
активации по содержимому базы фактов, а лишь позволяет визуально формализовать
ход решения логической или аналитической задачи.
На основании сравнительного анализа существующих моделей ПЗ, в качестве
формализма для представления знаний в работе предлагается использование
гибридной продукционно-фреймовой модели [64], в которой структурный аспект
знаний о ПО описывается в виде фреймовой иерархии, а поведенческий аспект,
характеризующий динамику функционирования объектов и процессов ПО представлен
продукц
- Киев+380960830922