РАЗДЕЛ 2
ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОБЛЕМЫ АНАЛИЗА
НЕЧЕТКИМИ СЕТЕВЫМИ МОДЕЛЯМИ ДИНАМИЧЕСКИХ
ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ ПРОЦЕССОВ
2.1. Анализ области исследований
В различных предметных областях: технологические комплексы производственного назначения; объекты, функционирующие в экстремальных ситуациях; структуры и объекты экологического мониторинга; энергоемкие объекты и системы, возникает необходимость принятия решений в условиях нечеткости, неопределенности, временных и ресурсных ограничений. Эффективные решения находятся в плоскости разработки и применения систем вычислительного интеллекта, которые представляют собой комплекс математических методов и средств реализации динамических взаимодействующих процессов, функционирующих в условиях неопределенности.
В настоящее время, учитывая мировой опыт, изделие, система, комплекс, технология производственного и иного назначения не являются конкурентоспособными и не подлежит международной сертификации, если они не соответствует международному стандарту качества ISO 9000 - ISO 9004, ISO 8402, разработанного Техническим комитетом ISO/TK 176, "Обеспечение качества" [12]. Согласно [12] жизненный цикл изделий, технологий, производств представлен петлей качества, которая соответствует спирали качества. В нее включены следующие этапы и виды деятельности: маркетинг, поиск, изучение рынка; проектирование и/или разработку технических требований, разработку изделий; материально-техническое снабжение; подготовку и разработку производственных процессов; производство; контроль, проведение испытаний и обследований; упаковка и сохранение; реализация и распределение изделий; монтаж и эксплуатация; техническая помощь; утилизация после использования.
Учитывая системные требования единства методологических подходов, на всех этапах жизненного цикла изделий, считаем необходимым комплексное исследование существенно нечетких процессов на этих этапах для обеспечения целей создания систем и конкурентоспособности изделий в условиях рынка. Исследования и моделирование процессов предметной области обычно связывают со следующими действиями: описание элементов системы, ее структуры, основных подсистем, функций, материальных и информационных потоков; построение пространства состояний и возможных переходов состояний; составление схем функциональных взаимодействий; анализ причинно - следственных связей, динамики и механизмов взаимодействия; алгоритмизация принятия решений; формализация и моделирование данных и знаний на основе специальных формализованных объектов предметной области, полученных на предварительных этапах проектирования. Свойства существенной нечеткости в значительной степени характерны всем этапам жизненного цикла изделий, технологий, производств. Действительно, реализация работ указанных этапов осуществляется в условиях нечеткости, неопределенности, ограничения на ресурсы, включая временные. Это, в свою очередь, приводит к нечеткости представления процессов, которые необходимо учитывать в практических реализациях.
Существующие подходы к построению систем принятия решений до недавнего времени в значительной степени были ориентированы на детерминированные или стохастические процессы, что принципиально не решает их использование в условиях существенно нечеткого пространства состояний. Возникает необходимость решения проблемы разработки и совершенствования подходов, математических моделей, методов и интеллектуальных вычислительных технологий, которые бы адекватно отображали особенности объектов, функционирующих в нечетком пространстве состояний динамических взаимодействующих процессов.
Как следует из выполненного анализа существующих нечетких моделей и комплекса решаемых проблем [79], которые определены в разделе 1, в работе целесообразно рассмотреть возможности и особенности использования существующего аппарата нечетких сетей Петри, ИНС, НФС для целей решения практических и теоретических задач в системах вычислительного интеллекта. В связи с этим рассмотрим состояние и эффективность предполагаемого подхода к созданию математических НСМ. Анализ состояния вопроса даст нам возможность определится с направлением и объемами исследований.
2.2. Нечеткие сети Петри в задачах исследования динамических
взаимодействующих процессов
Кратко рассмотрим отдельные работы и направления выполненных исследований в области теории и практики применения нечетких сетей Петри. Одними из первых и достаточно основательных работ по разработке и применению нечетких сетей Петри являються публикации [ 63]. Разработки ориентированы на решение актуальных проблем исследования нечетких правил в базах знаний. Предложены подходы к построению моделей на основе нечеткой логики и сетей Петри. Работа [82] представляет некоторые возможные пути построения нечетких моделей. Исследования [63] носят более общий и глубокий характер, но посвящены преимущественно специальным механизмам функционирования моделей производственных систем. Согласно [63], нечеткие сети Петри могут быть представлены следующим образом:
, ( 2.1)
где - конечное множество нечетких позиций , которым ставятся в соответствие функции принадлежности , k - некоторая переменная, определяющая значение функции - конечное множество нечетких переходов , которым ставятся в соответствие функции принадлежности , k - некоторая переменная, определяющая значение функции функция инцидентностей -
; (2.2)
входная и выходная функции инцидентностей.
Маркирование позиций определяется функцией - .
Особенностью предложенной структуры является возможность представления нечетких процессов и динамики их взаимодействия. Недостатком как этой, так и ряда других более поздних разработок является то, что не учитывается множество параметров, показателей и характеристик, без которых сложно представить реальные процессы практических реали