- •(С ПРИМЕРАМИ ИЗ ОБЛАСТИ СВАРКИ)
- •ПРИНЯТЫЕ УСЛОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ
- •1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ВЫБОРА
- •1.1. Задачи и процессы их решения как объект изучения
- •1.2. Классификации задач
- •1.3. Структура и особенности задач выбора
- •1.4. Анализ задач
- •1.5. Поиск и сбор дополнительной информации
- •1.6. Формализация и анализ исходной информации
- •1.6.1. Виды информации в печатных источниках
- •1.6.2. Обработка текстовой информации
- •2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАДАЧ ВЫБОРА
- •2.1. Общие вопросы моделирования задач
- •2.3. Граф-схемы алгоритмов выбора решений
- •3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ВЫБОРА
- •3.1. Проблемы подготовки данных для решения задач
- •3.2. Проблемы моделирования задач выбора
- •3.2.1. Проблемы построения таблиц соответствий
- •3.2.2. Проблемы построения граф-схем алгоритмов выбора решений
- •3.2.3. Проблема неоднозначности решений, генерируемых табличными моделями задач
- •3.3. Совершенствование методов построения моделей задач выбора
- •4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДОВ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА И ТЕОРИИ НЕЧЕТКИХ МНОЖЕСТВ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ВЫБОРА
- •4.1.1. Основные идеи искусственного интеллекта
- •4.1.2. Экспертные системы
- •4.1.3. Представление знаний в форме продукционных правил
- •4.2. Методы теории нечетких множеств
- •4.2.1. Формализация нечетких понятий с помощью функций принадлежности
- •4.2.2. Таблицы соответствий со степенями принадлежности
- •5. ОСНОВЫ МЕТОДИКИ РЕШЕНИЯ НЕФОРМАЛИЗОВАННЫХ ЗАДАЧ
- •5.1. Формирование общей методологии решения задач
- •5.2. Основные положения методики решения неформализованных задач
- •6. АВТОМАТИЗАЦИЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ВЫБОРА
- •6.1. Опыт автоматизации решения неформализованных задач
- •ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- •СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
данных о предметной области подлежащих решению задач, а основной путь преодоления этих проблем - поиск и сбор до полнительной информации, позволяющей находить различия между рассматриваемыми альтернативами. Известные из ли тературы методы формализации и анализа исходной инфор мации освещены в подразд. 1.6. Опыт решения задач выбора по тематике сварочного производства позволил разработать ряд дополнительных методов и приемов преодоления встре чающихся трудностей, о которых будет сказано ниже.
3.2. Проблемы моделирования задач выбора
Основы теории моделирования задач изложены в главе 2 и в начале данной главы. Показано, что в целях анализа мо дель любой задачи можно представить как совокупность мо делей ее постановки и решения. В качестве универсальной формы моделей постановки задач выбора предложено ис пользовать таблицы соответствий. Алгоритмы решения задач обычно представляют в виде блок-схем, то есть графических моделей.
Ранее были отмечены многие достоинства таблиц соот ветствий, такие как применимость к разным задачам выбора независимо от их тематики, простота построения, возмож ность лаконичного представления очень больших объемов разнообразных знаний. Тем не менее ТС не получили замет ного распространения ни при разработке автоматизирован ных систем, ни в исследовательской практике. Очевидно, на это есть причины. Г.К. Горанский, как автор теории построе ния и использования ТС, при проектировании САПР техно логической подготовки производства в машиностроении за метил недостатки ТС как формы моделирования задач. В свя зи с этим им были предложены нормализация исходных ТС,
оценка и корректировка таблиц с помощью минимизирован ных граф-схем алгоритмов выбора решений [19, 3], переход
куказанию соответствий в матрице не единицами и нулями,
абаллами эффективности, модернизация ТС в виде таблиц образов и исходных данных [20, 21]. Несмотря на это боль шой потенциал идей Г.К. Горанского в дальнейшем не был использован.
Ниже рассмотрены основные проблемы моделирования задач выбора. Для удобства анализа они условно разделены на две группы. Проблемы иллюстрируются примерами, взя тыми из опыта построения моделей задач сварочного произ водства.
3.2.1. Проблемы построения таблиц соответствий
Построение таблицы соответствий производится в по следовательности: формирование области прибытия - фор
мирование области отправления - указание соответствий в матрице таблицы. На каждом из перечисленных этапов су ществуют свои проблемы.
Формирование области прибытия обычно не вызывает больших затруднений. Перечень возможных альтернатив сначала составляют, исходя из целей задачи, по какомунибудь источнику информации - справочнику, каталогу и т.д., а впоследствии при необходимости вносят в него кор рективы. Так, в примере выбора марки электрода для сварки коррозионно-стойких сталей альтернативами являлись взя тые из справочника [80] 14 марок электродов (см. табл.9). Впоследствии при построении ТС электроды ОЗЛ-14А иОЗЛ-36, ЭА-400/10У и ЭА-400/10Т попарно объединили. В задачах выбора типа сварного соединения альтернативами служили типы из соответствующих ГОСТов.
В некоторых задачах подбор альтернатив изначально не очевиден и тогда приходится собирать данные из нескольких источников. Однако основные проблемы при построении таблиц соответствий связаны с формированием области от правления, в которой необходимо указывать влияющие на выбор факторы и варианты их возможных значений. В усло виях задач эти факторы не приводятся, в литературе готовых решений этого вопроса не существует. Поэтому определение состава области отправления ТС полностью зависит от зна ний и опыта разработчиков моделей.
Часть проблем построения таблиц соответствий связана с особенностями этого вида моделей, а именно: необходимо стью определения дискретных значений входных параметров
инеобходимостью указания соответствий только единицами
инулями. На эти особенности накладывается специфика предметной области.
Всварочном производстве при решении многих конструк торско-технологических задач необходимо учитывать толщину
имарку свариваемого металла, длину сварных швов и другие факторы, которые могут принимать множество значений. Если вводить в модель все возможные значения, она станет огром ной. Возникает вопрос, какие из возможных значений следует вводить в область отправления ТС.
Очевидно, необходимо исходить из обстановки и целей задачи и принимать компромиссные решения. Это можно показать на специально упрощенном примере построения модели выбора способа сварки. В задаче предполагается воз можность выбора из четырех способов сварки - ручной дуго вой, механизированной в углекислом газе, автоматической под флюсом и электрошлаковой в зависимости от четырех
факторов группы металла, толщины металла, длины шва и его положения при сварке.
Исходные данные задачи приняты условно, только для
иллюстрации применяемой методики моделирования. В принципе перечисленные способы сварки могут быть аль тернативными, например, если они используются на какомлибо предприятии. При выборе оптимального способа сварки необходимо учитывать большое количество разных факторов. В данной модели, в целях упрощения задачи, ограничились четырьмя перечисленными факторами. С учетом указанных соображений была построена таблица соответствий (табл. 15).
Таблица 15
Таблица соответствий для выбора способа сварки
Способы сварки |
|
X |
|
|
|
* 2 |
|
|
|
X ., |
|
|
* 4 |
|
|
|
Ручная дуговая |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
|
|
1 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
|
покрытым элек |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тродом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Механизирован |
1 |
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
ная в С02 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Автоматическая |
1 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
под флюсом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Электрошлаковая |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
1 |
1 |
|
1 |
|
|
Коды входных параметров (факторов) и их значений:
X) - группа металлов: 1- углеродистые стали; 2 - легированные стали;
3 - цветные металлы; |
|
|
Х2- толщина металлов, мм: 1 - до 2; 2 - 2-40; 3 - 11-К20; 4 - |
2R60; |
|
5 - свыше 60; |
|
|
Л'з - длина шва, мм: 1 - до 100; 2 - |
101-500; 3 - 501-1000; 4 - |
свыше |
1000; |
|
|
ХА- положение шва: 1- нижнее; 2 - |
вертикальное; 3 - горизонтальное; |
|
4 - потолочное. |
|
|
При построении модели для каждого фактора необходи мо в области отправления ТС указать его возможные значе ния. Они очевидны только для фактора X* - пространствен ное положение шва: нижнее, вертикальное, горизонтальное,
потолочное. Для фактора Х\ нет смысла перечислять все воз можные марки основного металла (их сотни) и целесообраз
но ограничиться группами материалов. В данном |
случае |
в целях упрощения приняли только три значения: хц - |
углеро |
дистые стали, хц - легированные стали, хц - цветные металлы. Наибольшие затруднения вызывает выбор значений толщин и длин швов (параметры Хг и Хг). В данном случае их задали в виде числовых интервалов, а количество и границы интервалов назначили, ориентируясь на известные из литера
туры данные.
Границы интервалов толщины металла выбирались при менительно к сварке сталей. Значения 2 и 10 мм приняты как границы области применения ручной дуговой сварки, наибо лее часто указываемые в литературе. 20 мм соответствует понятию о толщинах, для которых целесообразен переход от ручной сварки к механизированным методам, а 60 мм - поня тию о «толстом» металле, для которого наиболее предпочти тельна автоматическая сварка на больших токах - под флю сом и электрошлаковая.
Граничные значения толщины можно было принять и несколько иными, например, 12 мм вместо 10 мм; 18 или 25 вместо 20; 50 или 70 вместо 60, при этом вид модели остался бы неизменным. Большей определенности можно достичь только при учете многих других факторов, таких как требования к сварному соединению, условия производ ства и т.д.
Обратим внимание и на то, что на выбор значений пара метров в ТС могут влиять виды решений, находящихся в об ласти прибытия таблицы. Так, ручная дуговая сварка стали рекомендуется для толщин, начиная с 2 мм, для никеля, - на чиная с 1,5 мм, для алюминия - с 4 мм. Автоматическая
сварка под флюсом может оказаться рациональной для свар ки швов длиной меньше 1 м при серийном и массовом произ водстве, а больше 1 м - для единичного случая.
В литературе по сварке сварные швы часто подразделя ют по длине на короткие, средние и длинные. Большинство авторов относит к длинным швы протяженностью свыше 1 м. Что касается разграничения между короткими и длинными швами, то приводятся разные значения, в пределах от 250 до 500 мм. В данной ТС граничным приняли значение 500 мм. Дополнительно ввели интервал длин до 100 мм.
Заключительным этапом построения ТС является запол нение матрицы соответствий единицами и нулями (нули обычно не проставляются). Эту процедуру осложняет неоп ределенность многих прнятий предметной области, относя щихся к задаче. Например, невозможно точно указать интер валы свариваемых толщин металла и интервалы длин швов, выполняемых тем или иным способом. Из-за этого решения, принимаемые разработчиками моделей, носят субъективный характер и отражают их предпочтения.
В данной модели при заполнении матрицы единицами исходили из принятых у специалистов-сварщиков понятий: что ручной дуговой сваркой и автоматической под флюсом можно сваривать большинство марок черных и цветных ме таллов, а основной объем сварки в углекислом газе прихо дится на углеродистые стали; что ручной дуговой и сваркой в С02 можно выполнять швы во всех пространственных по ложениях, сваркой под флюсом - только в нижнем положе нии, а электрошлаковой - только вертикальные швы, и т.д.
Часть проблем построения моделей задач связана с тем, что за основу берут данные из различного рода таблиц, имеющихся в литературе. Однако составители таких таблиц