Структура экспертных систем оценки качества знаний сотрудников электротехнических служб горнорудных предприятий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Структура экспертных систем оценки качества знаний сотрудников электротехнических служб горно-рудных предприятий

Г.И. Паршина, Б.Н. Фешин

Одним из факторов обеспечения надежности, безопасности, работоспособности и эффективности горно-рудного предприятия является качество подготовки персонала электротехнических служб. Поэтому задача разработки принципов построения экспертных систем (ЭС), оценки качества подготовки персонала актуальна и представляет научный и практический интерес [1].

В общем случае любая ЭС рассматривается как результат создания в компьютере (или в сетевой компьютерной системе) компонента, основанного на знаниях. ЭС должна позволять дать разумный совет или принять разумное решение по анализируемой задаче.

Сложность разработки ЭС заключается в том, что область анализируемых задач и сопутствующих потоков информации обычно содержит слишком много переменных величин, часто сильно взаимосвязанных, затрудняющих создание полной и цельной теории. То есть возникает известная в теории систем проблема преодоления «проклятия размерности». Применительно к электротехническим службам горно-рудных предприятий это осложняется еще и тем, что ЭС должна быть основана на широком спектре данных и знаний по различным теоретическим и практическим приложениям: по горному делу (в том числе по технике безопасности, охране труда, вентиляции, водоотливу, горной механики, горным машинам и горно-шахтному оборудованию, организации производства и т.д.); по электроснабжению, электрооборудованию, электроприводу, системам и средствам автоматизации технологических процессов и производства на горно-рудном предприятии; по психологии, этике и физиологии людей (сотрудников электротехнических служб горно-рудных предприятий), являющихся потенциальными объектами экспертизы. Объект анализа может быть представлен в различных формах - текстовом, графическом, табличном и смешанном, включающим парные и/или более сложные комбинации. Традиционно применительно к подземной добыче угля такой комбинированной формой описания объекта, позволяющей провести анализ уровня знаний персонала, обслуживающего систему электроснабжения и автоматизации технологического оборудования добычного участка, являются схемы электроснабжения (рис. 1), выполненные по стандартам [3, 4] для исходных состояний лавы, и таблицы, содержащие списки электрооборудования с техническими и расчетными показателями физических переменных.

Рис. 1. Схема электроснабжения добычного участка

Рассмотрим структурные составляющие экспертной системы оценки качества знаний (ОКЗ) сотрудников электротехнических служб горно-рудных предприятий (ЭТС ГРП). Известно [2], что ЭС обычно включает в себя четыре основных компонента: базу знаний, машину вывода, модуль извлечения знаний и интерфейс. В рассматриваемом случае ЭТС ГРП структурный компонент «база знаний» (БЗ) содержит две части, элементы которых составляют сложные множества характеристик ЭТС ГРП. Некоторые из этих множеств обладают свойствами коммутативности, объединения, пересечения и разделения. Не останавливаясь на этих свойствах, определим первую часть БЗ как «базу данных» (БД), а вторую как - «законы и закономерности» (ЗиЗ) ЭТС ГРП. По данным [2], база знаний содержит факты и правила. «Факты» представляют собой краткосрочную информацию об отношении и могут изменяться, например, при модернизации парка оборудования, применении новых методов его расстановки. «Правила» представляют собой более долговременную информацию о том, как порождать новые факты или гипотезы из того, что сейчас известно, а также являются предпочтительными средствами отображения неформальных знаний. Использование базы знаний в экспертных системах отличается от обычной методики использования базы данных, тем, что база знаний обладает большими творческими возможностями и активно используется для пополнения недостающей информации. Для ЭТС ГРП в БД должны содержать справочные сведения (факты) по электроприёмникам, электрооборудованию, схемам размещения, нормам и стандартам, устанавливаемым ПБ и ПТЭ [3, 4]. Вторая часть базы знаний - «законы и закономерности» ЭТС ГРП собственно и являются «правилами» и содержат теоретические сведения, методики и алгоритмы расчета и выбора электрооборудования.

Формализация ЗиЗ возможна в виде автоматизированных рабочих мест (АРМ) сотрудников ЭТС ГРП. Фрагменты АРМ представлены на рис. 2.

Следующая структурная единица - «машина вывода» для экспертной системы оценки качества знаний ЭТС ГРП является главной (центральной, управляющей, диспетчером, супервизором ….) программной составляющей, формирующей и принимающей обоснованные (в соответствии с целью решаемой задачи и выбранными критериями достижения искомого результата) решения. Воспользуемся общими принципами построения дистанционных систем (ДС) повышения качества подготовки персонала электротехнических служб ГРП [1] и определим схему работы экспертной системы оценки качества знаний персонала ЭТС ГРП с учетом уже рассмотренных выше структурных единиц и с целью определения состава, функционального назначения и места других структурных единиц.

В [1] ДС определены как средства повышения качества подготовки персонала инженерных служб электротехнических комплексов горно-рудных предприятий на базе экспертных алгоритмов оценки знаний, автоматизированных рабочих мест энергетических служб электротехнических служб (ЭК) ГРП, специальной технологии дистанционного обучения инженерного корпуса энергетических служб предприятий. В ДС объединяются центр научных и учебных знаний (например, применительно к г. Караганде, кафедра автоматизации производственных процессов (АПП) Карагандинского государственного технического университета (КарГТУ)) и службы ЭК ГРП на основе локальных сетей предприятий (Intranet) и глобальных сетей Internet.

Ядром ДС являются программно-алгоритмические средства (ПАС), решающие задачу оценки рейтинга и повышения качества знаний персонала электротехнических служб предприятий. ПАС ЭТС функционируют в режиме разделенного и реального времени. Для анализируемой в данной статье системы экспертной оценки качества знаний сотрудников ЭТС ГРП оценка рейтинга является результатом работы системы ОКЗ, а экспертные алгоритмы оценки знаний (см. выше) - инструментом, реализуемым в структурной единице «машина вывода». Процесс оценки качества знаний персонала ЭТС ГРП для ДС является первой частью последовательности действий, позволяющих определить уровень допустимости (рейтинг) персонала электротехнических служб (по результатам тестирования на предмет наличия знаний) к эффективной и безопасной эксплуатации ЭК ГРП, а затем приступить к обучению, то есть к повышению качества знаний персонала ЭТС ГРП. Собственный процесс оценки рейтинга знаний в рамках ДС представим в виде множества алгоритмических процедур логически связанных между собой:

- АП1 - идентификация личности сотрудника ЭТС ГРП как объекта анализа рейтинга (ОАР);

- АП2 - идентификация уровня образования и профессионального стажа ОАР;

- АП3 - идентификация целей и задач ОАР;

- АП4 - идентификация физиологического и психического состояния ОАР;

- АП5 - формирование множества задач и тестов оценки качества знаний ОАР;

- АП6 - формирование технологии (алгоритмов) интерактивного взаимодействия БД и ОАР;

- АП7 - формирование технологии (алгоритмов) интерактивного взаимодействия ЗиЗ и ОАР;

- АП8 - формирование технологии (алгоритмов) интерактивного взаимодействия системы ОКЗ и ОАР;

- АП9 - обоснование и выбор критериев оценки качества знаний ОАР;

- АП10 - формирование технологии (алгоритмов) выбора критериев оценки качества знаний, соответствующих решаемым ОАР задачам и тестам;

- АП11 - формирование технологии (алгоритмов) извлечения знаний ОАР из БД;

- АП12 - формирование технологии (алгоритмов) извлечения знаний ОАР из ЗиЗ;

- АП13 - формирование технологии (алгоритмов) извлечения знаний «машиной вывода» из ЗиЗ;

- АП14 - формирование технологии (алгоритмов) извлечения знаний «машиной вывода» из БД;

- АП15 - формирование технологии (алгоритмов) извлечения знаний «машиной вывода» из ОАР;

- АП16 - формирование технологии (алгоритмов) обмена информации между «машиной вывода» и БД;

- АП17 - формирование технологии (алгоритмов) обмена информации между «машиной вывода» и ЗиЗ;

- АП18 - формирование технологии (алгоритмов) обмена информации между «машиной вывода» и ОАР;

- АП19 - формирование технологии (алгоритмов) обмена информации между «машиной вывода» и диагностирующим лицом.

Множество процедур в первом приближении ограниченных размером N=19, предстоит наполнить содержанием и определением взаимосвязей, но уже сейчас очевидна возможность структурного до определения состава экспертной системы оценки качества знаний как подсистемы ДС ЭТС ГРП. В составе ЭС ОКЗ, кроме «базы знаний» и «машины вывода», необходимо включение еще не менее двух структурных единиц: «машины извлечения знаний», выполняющей процедуры АП11, ….., АП15, и «блока обмена информацией - программного интерфейса» для реализации АП16, …., АП19.

Рис. 2. База данных по горно-шахтному оборудованию

автоматизированный рейтинг знание алгоритмический

Список литературы

1. Фешин Б.Н., Паршина Г.И. Дистанционные системы повышения качества подготовки персонала инженерных служб электротехнических комплексов горно-рудных предприятий // Тр. ун-та. Вып. № 4 Караганда: КарГТУ, 2008. С. 98-101.

2. Экспертные системы. Принципы работы и примеры: Пер. с англ./А. Брукинг, П. Джонс, Ф.Кокс и др.; Под ред. Р. Форсайта. М.: Радио и связь, 1987. 224 с.

3. Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах. М.: Недра, 1986.

4. Правила технической эксплуатации угольных и сланцевых шахт. М.: Недра, 1976.

Размещено на Allbest.ru