Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Клиентоориентированные Интерактивные электронные технические руководства для информационно-измерительных и управляющих систем

Специальность 05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы (технические науки)

А В Т О Р Е Ф Е Р А Т диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

ХОРУБ Хазем Халед

Тамбов 2008

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Тамбовский государственный технический университет» на кафедре «Конструирование радиоэлектронных и микропроцессорных систем».

Научный руководитель доктор технических наук, доцент Селиванова Зоя Михайловна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Пономарев Сергей Васильевич

кандидат технических наук, доцент Малышев Владимир Александрович

Ведущая организация ГОУ ВПО «Липецкий государственный технический университет»

Защита диссертации состоится 26 февраля 2008 г. в 11 часов на заседании диссертационного совета Д212.260.05 ГОУ ВПО «Тамбовский государственный технический университет» по адресу: 392000, г. Тамбов, ул. Советская, 106, ТГТУ, Большой актовый зал.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять по адресу: 392000, г. Тамбов, ул. Советская, 106, ТГТУ, ученому секретарю З.М. Селивановой.

Е-mail: selivanova@jesby.crems.tstu.ru.

С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Тамбовский государственный технический университет» и на официальном сайте ГОУ ВПО ТГТУ: www.tstu.ru.

Автореферат разослан 25 января 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, доцент З.М. Селиванова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Важным фактором повышения эффективности функционирования сложных наукоемких изделий - информационно-измерительных систем (ИИС) и информационно-управляющих систем (ИУС) в условиях рыночной конкуренции является обеспечение их интерактивными электронными техническими руководствами (ИЭТР). Все более очевидной становится необходимость перехода на безбумажные технологии поддержки процессов эксплуатации и сервисного обслуживания, при этом явно прослеживаются следующие тенденции. Увеличение количества и сложности применяемых изделий приводит к необходимости использования большого количества новых материалов и вспомогательных средств, а соответственно инструкций по эксплуатации и обслуживанию техники. Несмотря на усилия конструкторов по упрощению эксплуатации изделий, постоянно появляется большое количество информации (в основном на бумажных носителях), которую необходимо учитывать пользователям. Быстрое изменение и модификация изделий ведут к тому, что технические руководства и содержащаяся в них техническая информация устаревают и не отражают проведенных изменений в изделии. Ценность огромного количества бумажной информации сводится к нулю, а на ее создание, хранение и использование приходится затрачивать большие материальные средства и временные ресурсы. Увеличение номенклатуры и уменьшение сроков освоения новых изделий требуют повышения квалификации обслуживающего и ремонтного персонала, его быстрого переучивания. Поэтому разработка ИЭТР позволит повысить оперативность освоения и эксплуатации ИИС и ИУС.

Одним из главных сдерживающих факторов повышения эффективности функционирования ИЭТР является отсутствие в ИЭТР элементов адаптивности к уровню подготовленности пользователя ИЭТР. Поэтому создание клиентоориентированных ИЭТР (КО ИЭТР) с учетом типа персонала и их поддержка после реализации является своевременной и актуальной задачей.

Объект исследования. Интерактивные электронные технические руководства для ИИС и ИУС.

Предмет исследования. Информационные технологии создания клиентоориентированных ИЭТР для информационно-измерительных систем неразрушающего контроля свойств материалов и информационно-управляющих систем энергосбережения.

Цель научного исследования заключается в повышении эффективности функционирования ИИС и ИУС путем использования КО ИЭТР, учитывающих разные уровни подготовленности персонала, что позволит повысить оперативность при обучении и эксплуатации ИИС и ИУС.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: информационный интерактивный электронный руководство

1) разработать концептуальную и математические модели предметной области и ИЭТР, отражающие этапы жизненного цикла ИЭТР;

2) разработать методику создания клиентоориентированных ИЭТР для ИИС и ИУС, учитывающую уровни подготовленности персонала;

3) разработать информационную модель создания ИЭТР;

4) создать двухуровневую систему тестирования с адаптацией к уровню подготовленности пользователей, позволяющую повысить объективность оценки их знаний;

5) разработать метод выбора ИЭТР в зависимости от типа персонала и информационной ситуации и его алгоритмическую реализацию. Решить задачу оптимизации варианта ИЭТР с учетом рисков для выбора оптимальной структуры ИЭТР, соответствующей требованиям пользователя;

6) разработать алгоритмическое и программное обеспечения информационной системы создания ИЭТР.

Методы исследования. При решении задач использованы методы системного анализа, методы проектирования и разработки ИИС и ИУС с использованием CALS-технологии, структурного анализа SADT, CASE-средств и функционального моделирования бизнес-процессов в стандарте (IDEF0), информационного моделирования (IDEF1X), объектно-ориентированного и визуального программирования, математического и имитационного моделирования сложных объектов и систем, теории вероятности и математической статистики, теории нечеткой логики и принятия решений.

Научная новизна работы.

1. Разработаны концептуальная модель и математические модели предметной области и создания ИЭТР, предназначенные для формирования вида и структуры ИЭТР.

2. Разработана методика разработки ИЭТР для ИИС и ИУС, учитывающая уровни подготовленности персонала.

3. Создана двухуровневая система тестирования с адаптацией к уровню подготовленности пользователей, позволяющая повысить объективность оценки их знаний.

4. Разработан метод выбора ИЭТР в зависимости от типа персонала и информационной ситуации. Решена задача оптимизации варианта ИЭТР с учетом рисков для выбора оптимальной структуры ИЭТР, соответствующей требованиям пользователя.

5. Предложена информационная модель, отражающая информационные параметры и потоки для создания базы знаний и принятия решений при разработке ИЭТР.

6. Разработаны алгоритмическое и программное обеспечения информационной системы создания ИЭТР.

7. Разработаны клиентоориентированные ИЭТР для повышения эффективности функционирования ИИС и ИУС.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Концептуальная модель и математические модели предметной области и создания ИЭТР.

2. Методика разработки ИЭТР, учитывающая уровни подготовленности персонала.

3. Двухуровневая система тестирования с адаптацией к уровню подготовленности пользователей.

4. Информационная модель создания ИЭТР.

5. Метод выбора ИЭТР в зависимости от типа персонала и информационной ситуации. Задача оптимизации варианта ИЭТР с учетом рисков.

6. Информационная система создания ИЭТР, алгоритмическое и программное обеспечения. Примеры ИЭТР для ИИС и ИУС.

Практическая значимость. Разработано программное обеспечение информационной системы создания ИЭТР для информационно-измерительных и управляющих систем, которое позволит пользователю оперативнее освоить предметную область за счет организации способа выдачи и представления информации, что увеличивает конкурентоспособность изделия на рынке.

Реализация результатов работы. Разработанные интерактивные электронные технические руководства используются в учебном процессе при изучении ИИС контроля теплофизических свойств материалов и ИУС энергосбережения на кафедре «Конструирование радиоэлектронных и микропроцессорных систем» ГОУ ВПО ТГТУ, а также при применении ИИС в ОАО «Тамбовский завод "Октябрь"», г. Тамбов.

Апробация работы. Основные результаты работы представлялись и обсуждались на следующих конференциях: Российской научной конференции «Новое поколение систем жизнеобеспечения и защиты человека в чрезвычайных ситуациях техногенного и природного характера» (г. Тамбов, ТГТУ, 2006 г.); ЧЙЙ научной конференции ТГТУ «Фундаментальные и прикладные исследования, инновационные технологии, профессиональное образование» (г. Тамбов, ТГТУ, 2007 г.); 3-й Международной научно-практической конференции «Глобальный научный потенциал» (г. Тамбов, ТГТУ, 2007 г.); шестой международной теплофизической школе «Теплофизика в энергосбережении и управлении качеством» (г. Тамбов, ТГТУ, 2007 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы: две статьи в центральных журналах; пять статей в вузовских изданиях; две статьи в электронном журнале; два тезиса докладов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Основная часть диссертации изложена на 190 страницах. Содержит 41 рисунок и 16 таблиц. Список литературы включает 109 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приводится обоснование актуальности работы, сформулированы цель и задачи исследований, отмечена научная новизна, основные положения и результаты, выносимые на защиту. Дана аннотация работы по главам.

В первой главе «Информационные технологии создания интерактивных электронных технических руководств» проведены обзор и анализ информационных технологий, видов и способов разработки интерактивных электронных технических руководств. Рассмотрены существующие CALS-стандарты, в частности виды и содержание обучающих систем или ИЭТР для наукоемких изделий, классификация стандартов в предметной области, достоинства интеллектуальных информационно-измерительных и управляющих систем, особенности их применения, пути повышения эффективности и конкурентоспособности. Проанализированы специальные программные продукты для разработки ИЭТР.

На основании проведенного обзора определены область исследования, цель и задачи работы.

Во второй главе «Модели и методика разработки клиентоориентированных интерактивных электронных технических руководств» разработаны теоретические и практические аспекты создания ИЭТР для ИИС и ИУС. В условиях рыночной экономики большую актуальность приобретает проблема автоматизированной разработки ИЭТР, ориентированных на определенные группы клиентов. ИЭТР, которые учитывают уровень подготовленности персонала, эксплуатирующего изделие, знание языка и особенности эксплуатации, будем называть КО ИЭТР. По существу, КО ИЭТР должны обладать свойствами адаптации к конкретным клиентам. Вместе с тем для эффективного функционирования изделия уровень подготовленности клиента должен быть не ниже некоторого допустимого.

Создание КО ИЭТР требует решения следующего комплекса задач:

- построение концептуальной модели и математических моделей предметной области и создания ИЭТР;

- классификация клиентов и построение модели персонала;

- разработка двухуровневой системы тестирования;

- разработка информационной модели создания ИЭТР;

- разработка структуры ИЭТР, которая может изменять конфигурацию в зависимости от модели персонала.

Концептуальная модель применительно к КО ИЭТР может быть представлена следующим кортежем:

КМ = < МИ, ЭМ, МПД, МУЭ, МП >, (1)

где МИ - модель изделия, т.е. совокупность данных, отображающих результаты проектирования и изготовления изделия; ЭМ - эксплуатационная модель изделия, т.е. совокупность данных, необходимых для эксплуатации, обслуживания и ремонта; МПД - модель принципа действия изделия, отражающая теоретические сведения об используемых закономерностях; МУЭ - модель условий эксплуатации, учитывающая возможные штатные ситуации; МП - модель персонала (пользователей, эксплуатантов).

Ответственным этапом работ при создании ИЭТР, и в частности МП, является распределение возможных клиентов, использующих изделие, на некоторое число однородных классов (кластеров). Для этого каждый клиент (пользователь) характеризуется набором показателей. В соответствии с моделью (1) в качестве таких показателей будем рассматривать уровни знаний (подготовленности) по следующим компонентам: конструкция и устройство изделия; технология технического обслуживания и ремонта; теоретические положения, в соответствии с которыми функционирует изделие; условия функционирования изделия и действия персонала в различных ситуациях; языковая подготовка, которые обозначаются (x_у, x_о.р, x_т, x_д, x_я), соответственно. Таким образом, каждый клиент характеризуется набором показателей x = (x_у, x_о.р, x_т, x_д, x_я). Каждый показатель x_v, v {у, о.р, т, д, я} оценивается в баллах с целью отнесения значения x_v к одному из трех уровней знаний (УЗ): высокий (), средний () и низкий ().

В соответствии с этим можно выделить следующие классы клиентов:

- класс подготовленных клиентов К_п, который объединяет клиентов, характеризующихся множеством показателей

;

- класс клиентов К_р, которым необходимы расширенные сведения по рассматриваемой предметной области, например,

; (2)

- класс клиентов К_об, для которых в ИЭТР используется расширенная информация с элементами обучения, например, .

Выделенные классы К_п, К_р, К_об учитываются при разработке структуры ИЭТР, которая представляется древовидным графом.

Модель предметной области М_по содержит множества компонентов, отражающих этапы жизненного цикла разработки ИЭТР. Модель представлена в следующем виде

,

где М_ИЭТР - множество компонентов ИЭТР (для эксплуатации, ремонта, обслуживания и обучения в информационно-измерительных и управляющих системах); М_тс - множество технических средств, реализующих ИЭТР; М_п - множество модулей модели персонала; М_ро - множество процедур, связанных с распознаванием образов и принятием решений в условиях неопределенности; М_бз - компоненты модели базы знаний, которая имеет информационные связи со всеми другими моделями; М_д - множество сведений о достоверности используемой информации, условиях создания ИЭТР; М_и - множество информационных связей между используемыми моделями.

Математическая модель ИЭТР представлена кортежем

,

где U_в - множество модулей ИЭТР; U_опр - множество уровней определенности информации (детерминированная, нечеткая, неопределенная); U_св - множество сведений в ИЭТР (для пользователей низкого, среднего или высокого уровней подготовки); U_уп - множество уровней подготовки пользователя; U_тр - множество требований к ИЭТР; U_д - множество факторов, отражающих достоверность используемой информации; U_с - множество соответствий ИЭТР задачам, поставленным пользователем (эксплуатация, ремонт, обучение); U_тс - множество технических средств, используемых разработку ИЭТР; - множество функций принадлежности к уровню подготовленности пользователя. Математические модели предметной области и ИЭТР используются при разработке и выборе вида и структуры ИЭТР.

На основе модели предметной области разработана методика создания ИЭТР для ИИС и ИУС, которая заключается в следующем: 1) создание базы знаний (БЗ) для рассматриваемой предметной области. В зависимости от функционального назначения ИЭТР БЗ может включать следующие модули: эксплуатации изделия, ремонта и обслуживания изделия, обучения персонала; 2) выбор информации из БЗ в зависимости от предметной области и информационной ситуации; 3) пополнение БЗ в соответствии с актуальностью и новизной хранимой информации; 4) разработка тестов для определения уровня подготовленности пользователей, при этом предусматриваются тесты по эксплуатации, ремонту и обслуживанию изделия, а также оценке уровня знаний персонала; 5) создание ИЭТР с учетом результатов тестирования и уровня подготовленности персонала, включающего модули по эксплуатации, ремонту и обслуживанию изделия, обучению пользователя.

Чтобы создать руководства для разных пользователей, необходимо проверить их уровень знаний методом тестирования и выдать пользователю соответствующий вариант руководства. Поэтому важным этапом создания технических руководств является проверка знаний пользователя с помощью тестирования. Для этого разработана двухуровневая система тестирования, которая состоит из двух частей: предварительного (Т_пр) и окончательного (Т_ок) тестов. Тест Т_пр предназначен для предварительной оценки знаний пользователя в предметной области и выбора соответствующих модулей окончательного тестирования. Окончательный тест позволяет выбрать КО ИЭТР.

Предварительный тест включает три модуля вопросов: по эксплуатации (М_э), обслуживанию и ремонту изделия (М_р) и обучению (М_о). Каждый модуль содержит вопросы ; здесь k - раздел тематики руководства, k {э, р, о} (э - эксплуатация, р - ремонт и обслуживание, о - обучение); i - номер вопроса; m {н, ср, в} - уровень подготовленности пользователя (н - низкий, ср - средний, в - высокий). Таким образом,

; ;

; .

В результате предварительного тестирования пользователь оценивается по всем разделам тематики, на основе оценок , , определяются соответствующие уровни подготовленности , , .

Число модулей в окончательном тесте зависит от уровня подготовленности и интересов (целей) пользователя. Например, для модуля эксплуатации вопросы могут соответствовать следующим уровням подготовленности: низкому (), среднему (), высокому (). Аналогично для остальных модулей учитываются следующие факторы. 1. Сложность вопросов d_j (d₁ - легкие; d₂ - средние; d₃ - сложные). 2. Язык тестирования L_n (L₁ - на родном языке; L₂ - на втором языке, принятом в стране; L₃ - на чужом языке). 3. Установленное для ответа на вопросы время , соответствующее уровню подготовленности (t₁ - время для низкого уровня подготовленности; t₂ - среднего; t₃ - высокого).

С учетом перечисленных факторов формируются модули окончательного теста. Структура модуля окончательного теста имеет вид

, , , .

В зависимости от уровня подготовленности персонала и информационной ситуации решается задача выбора ИЭТР, которая формулируется следующим образом. Задаются множества: - видов ИЭТР ( - для ремонта ИИС и ИУС, - для эксплуатации ИИС и ИУС, - для обучения персонала); - требований к ИЭТР ( - полнота изложений рекомендаций; - удобство пользования; - доступность понимания); - соответствий ИЭТР задачам пользователя ( - соответствие эксплуатационным ИЭТР; - соответствие ремонтным ИЭТР; - соответствие обучающим ИЭТР); - сведений о ИЭТР в зависимости от уровня подготовленности пользователя ( - низкий; - средний; - высокий); - уровней определенности информации ( - детерминированная, - нечетная, - неопределенная); - уровней подготовки пользователя ( - низкий, - средний, - высокий); - электронных технических руководств, которые используются в информационной среде функционирования ИИС и ИУС, - -е электронное техническое руководство.

С использованием декартова произведения задаваемых множеств формируется множество информационных ситуаций Н

H = U_в U_тр U_с U_св U_опр U_УП U_ИЭТР = {h_{j, n, m, l, c, d, i,} j {р, э, о}; n {пол, уд, дос}; m {сэ, ср, со}; l {н, ср, в};

с {дет, неч, неоп}; d {ИЭТР_н, ИЭТР_ср, ИЭТР_в}; i = 1, …, k}.

Элементами h_{j, n, m, l, c, d, i} множества Н являются информационные ситуации, задаваемые кортежами:

{h_{j, n, m, l, c, d, i} = .

На основе имеющихся данных требуется выбрать КО ИЭТР, соответствующее сложившейся информационной ситуаций при создании ИЭТР ().

Для решения задачи в множестве Н выделяется k-подмножеств H_i, i = 1, …, k, для которых целесообразно использовать одно конкретное электронное техническое руководство. На основе этого разделения разрабатывается модель «Информационная ситуация - электронное техническое руководство» ИнС - ИЭТР в форме продукционных правил:

ЕСЛИ h_{j, n, m, l, c, d, i} Н₁, ТО использовать ИЭТР ,

…

ЕСЛИ h_{j, n, m, l, c, d, i} Н_k, ТО использовать ИЭТР .

Если в результате решений задачи выбора ИЭТР определяется несколько близких по показателям ИЭТР, то решатся задача оптимизации варианта ИЭТР с учетом вероятностей, которая формируется следующим образом. Задаются: модель базовой структуры ИЭТР в виде множества составных частей (разделов); номенклатура и стоимостные показатели содержания дополнительных составных частей, , {р; э; о}; здесь , - содержание и стоимостный показатель i-го модуля -й части; множество уровней подготовленности пользователей U_УП; допустимое значение вероятности не выполнить функциональное назначение при ремонте и эксплуатации r_доп; множество условии эксплуатации изделия

. (3)

В качестве критерия оптимальности берутся суммарные дополнительные затраты на ИЭТР, т.е.

; (4)

здесь N_р, N_э, N_о - множества номеров дополнительных модулей частей руководства соответственно для модулей ремонта, эксплуатации и обучения.

Требуется определить такой состав модулей руководства

, (5)

при котором выполняются ограничения на вероятность неокончания ремонта в задаваемые сроки возникновения эксплуатационных отказов (6) и суммарные затраты на ИЭТР (критерий (4)) минимальны

. (6)

Наибольшую сложность при решении данной задачи составляет расчет рисков, обусловленных влиянием большого числа факторов, имеющих нечеткую и неопределенную природу. Для расчета вероятностей негативных событий разработан алгоритм, который предусматривает введение множества состояний функционирования (МСФ) Н изделия, учитывающего уровень подготовленности пользователей и условия эксплуатации. МСФ Н рассматривается как декартово произведение множеств U_УП и _о. Элементами множества Н являются

и т.д.

В алгоритме используются следующие предположения: вероятность негативного события снижается при увеличении числа дополнительных модулей руководства; дополнительные модули в руководстве подразделяются на ориентированные и избыточные; ориентированные модули выделяются по результатам тестирования, избыточные модули определяются на основе анализа условия эксплуатации.

Основными этапами алгоритма являются следующие.

1. Оцениваются начальные величины вероятностей по результатам тестирования по формуле и проверяется выполнение ограничения (6).

2. Формируется подмножество ориентированных модулей , выявленных по результатам ответов в процессе тестирования, и рассчитывается время выполнения заданий с учетом

; (7)

здесь - параметр, определяемый методом экспертных оценок.

3. Проверяется выполнение ограничения (6) с учетом вероятности , т.е.

. (8)

4. Если ограничение (8) не выполняется, то формируется подмножество ориентированных модулей , соответствующих результатам тестирования, и рассчитывается вероятность по формуле, аналогичной (7), т.е. ; здесь - параметр, определяемый методом экспертных оценок.

5. Проверяется выполнение ограничения (6) с учетом вероятности , т.е.

. (9)

6. Если ограничение (9) не выполняется, то формируется подмножество избыточных модулей .

7. С учетом использования рассчитывается вероятность

и проверяется выполнение ограничения

. (10)

8. Если ограничение (10) не выполняется, то на основе информации об условиях эксплуатации (3) формируется подмножество . Формирование выполняется с учетом МСФ Н и использования продукционных правил.

9. Для получения рассчитывается вероятность

.

Рассчитанная вероятность используется при выборе структуры ИЭТР.

В третьей главе «Информационное, алгоритмическое и программное обеспечения системы создания клиентоориентированных ИЭТР» приводится структурная схема информационной среды разработки ИЭТР, с помощью которой сокращаются потери трудозатрат и повышается эффективность производства и эксплуатации ИИС и ИУС.

Основу информационной среды составляет информационная модель (рис. 1), процесс формирования и разработки которой включает следующие этапы:

1) составляется исходная информация о модели ИЭТР (I_ИЭТР); выполняется классификация ИЭТР для рассматриваемой предметной области; устанавливается множество видов ИЭТР (U_в) в соответствии с требованиями персонала и уровнем подготовленности персонала;

2) формируются требования к ИЭТР (U_тр): включение всей информации, относящейся к области применения (ОП_р) ЭТР (I_ОПр); обеспечение логической связи данных ИЭТР; устанавливаются общие требования к содержанию, стилю и оформлению ИЭТР в виде рисунков (I_р), графиков (I_г), таблиц (I_т), в электронном виде (I_эв);

Рис. 1 Структурная схема информационной модели создания ИЭТР

3) определяется совокупность информации (U_s), представляемой в интерактивном режиме пользователю (I_п): справочная (I_спр) и описательная (I_оп);

4) создается пользовательский (П) информационный канал. Формируется множество параметров информационного канала пользователя (I_ип). Информация включает сведения о предметной области (I_по), о видах используемых ИЭТР (U_в), уровне подготовленности пользователя (I_уп);

5) определяется и обрабатывается информация, вносимая в базу знаний экспертами (Э) I_иэ и пользователями на этапе разработке (ПР) I_иэ для рассматриваемой области экспертизы и других предметных областей в блоке обработки информации пользователей и экспертов (БО ИПиЭ). При этом учитывается информация внешняя (I_внеш) и внутренняя (I_вн), способы создания ИЭТР для ИИС (I_ИИС) и ИУС (I_ИУС), технология создания ИЭТР (I_т), формы представления ИЭТР (I_ф);

6) формируются информационные потоки для создания базы знаний (I_бз) в соответствии с предметной областью (I_по) и осуществляется обмен информацией (I_ои) в различных предметных областях. Также в базе знаний представлена информация о различных видах тестов для определения уровня подготовленности пользователя при тестировании: информация о тестах для выдачи ИЭТР по эксплуатации изделия (I_тэ), ремонту изделия (I_тр) и обучению персонала (I_то);

7) создаются информационные потоки блока принятия оптимальных решений (БПР) в условиях неопределенности (I_БПР) в зависимости от информационной ситуации. При этом реализуется интеллектуальная процедура формирования и выбора из базы знаний необходимой информации из соответствующий предметной области о видах (I_ПРв ), методах (I_ПРм ) и тестах (I_ПРт ) для определения уровня подготовленности пользователя, алгоритма выбора ИЭТР в соответствии с классом подготовленности пользователя и его требованиями соответствующего вида ИЭТР;

8) отражение в информационной модели способов создания ИЭТР на основе программного обеспечения () (I_ПрО), которое позволяет реализовать методы (I_ПрОм ) и алгоритмы (I_ПрОал ).

Технология проектирования ИЭТР основывается на организации базы знаний, включающей базу данных (БД) для разработки и сопровождения ИЭТР на всех этапах жизненного цикла ИИС и ИУС, а также БД, входящих в модули ИЭТР. БД должна строиться с учетом сведений о создаваемой ИЭТР и быть доступной для модификации в течение всего жизненного цикла. Данные должны быть независимы от контекста использования и от их формы представления, необходимо учитывать смешанный характер данных для разных видов ИЭТР. Информационная модель отражает информационные параметры и потоки для создания базы знаний и принятия решений при разработке ИЭТР, а также учитывает нормативную базу (I_нб) создания ИЭТР (международные и Российские стандарты). База знания способствует реализации интеллектуальной функции - извлечение необходимой информации при разработке ИЭТР. Реализация разработанных моделей и методики создания и выбора ИЭТР осуществляется с помощью алгоритма, блок-схема которого представлена на рис. 2. В зависимости от результатов тестирований (блоки 2, 3) и итоговых оценок (блоки 4, 5) в блоках (6, 7, 8) формируются модули ИЭТР по разделам тематики (, , ) для пользователей низкого, среднего и высокого уровней подготовленности, соответственно.

Рис. 2 Блок-схема алгоритма создания клиентоориентированных ИЭТР

В четвертой главе «Примеры создания ИЭТР для ИИС и ИУС» на основе разработанных моделей и методики создаются КО ИЭТР для ИИС и ИУС. Для этого применяется информационная система (ИС), схема которой в комплекте с ИИС приведена на рис. 3. ИС выполнена на основе персонального компьютера (ПК) с разработанными алгоритмическим и программным обеспечениями (ПрО), БЗ и блоки принятий решений (БПР). ИИС неразрушающего контроля теплофизических свойств материалов (НК ТФСМ) предназначена для оперативного контроля строительных, полимерных, композитных и других материалов и изделий. Составными частями ИИС являются: интеллектуальный измерительный зонд (ИИЗ) и интеллектуальное вычислительное устройство (ИВУ), с помощью которых определяется ТФС исследуемых материалов (ИМ).

Важным компонентом ИС является интерфейс пользователя, который включает четыре модуля: модуль тестирования, модуль описания изделия, модуль определения класса ИМ, модуль диагностики неисправности и анализа рисков.

ИЭТР для ИИС имеет иерархическую структуру, которая может быть представлена графом. Фрагмент графа приведен на рис. 4; здесь подстрочные индексы вершин графа обозначают: р - ИЭТР; ис - ИИС; ор -

Рис. 3 Структура информационной системы для создания КО ИЭТР применительно к ИИС



Рис. 4 Фрагмент графа ИЭТР для ИИС

эксплуатационная документация для обслуживания и ремонта; т - теоретические сведения; с - ситуации в процессе эксплуатации; из - измерительный зонд; вп - вторичный прибор; пи - подготовка к измерению; о - обработка результатов; мет - описание метода; уи - условия измерений; но - нестандартный образец. Надстрочные индексы соответствуют вариантам описаний: п - для подготовленных клиентов; р - содержат расширенные сведения; об - расширенные сведения с элементами обучения.

Такая структура ИЭТР позволяет управлять ее конфигурацией в зависимости от уровня подготовленности клиента. Например, для класса клиентов К_р в составе ИЭТР для ИИС должны содержаться следующие описания, соответствующие вершинам графа на нижнем уровне:

.

Аналогичную структуру имеет ИЭТР ИУС, используемой для энергосберегающего управления тепловыми аппаратами. Руководство для ИУС включает информацию о принципах действия управляющего устройства при работе с разными объектами, методики перехода на новый режим работы, программирования контроллеров и т.д.

Разработанная ИС позволяет создавать КО ИЭТР на основе принятия решений о выборе вида и оптимальной структуры ИЭТР в зависимости от информационной ситуации.

В заключении приведены результаты и выводы, полученные автором в ходе исследования.

В приложении приведены примеры тестов и фрагменты руководства по обучению и эксплуатации ИИС и ИУС, документы, подтверждающие внедрение результатов работы.

Основные выводы и результаты

1. Разработаны концептуальная модель и математические модели предметной области и создания ИЭТР, учитывающие особенности создания КО ИЭТР для ИИС и ИУС.

2. Разработана методика создания КО ИЭТР, ориентированная на уровень подготовленности персонала.

3. Создана двухуровневая система тестирования с адаптацией к уровню подготовленности пользователей, позволяющая повысить объективность оценки знаний и учесть их при формировании КО ИЭТР.

4. Разработан метод выбора ИЭТР в зависимости от типа персонала и информационной ситуации. Решена задача выбора оптимальной структуры ИЭТР с учетом рисков.

5. Разработана информационная модель, отражающая информационные параметры и потоки для создания базы знаний и принятия решений при разработке ИЭТР.

6. Разработаны алгоритмическое и программное обеспечения информационной системы создания КО ИЭТР.

7. Разработаны КО ИЭТР, повышающие эффективность функционирования ИИС и ИУС и обеспечивающие их конкурентоспособность.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах

1. Хоруб, Х.Х. Разработка клиентоориентированных интерактивных электронных технических руководств / Х.Х. Хоруб, Ю.Л. Муромцев, З.М. Селиванова // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2007. Т. 13, № 1 А. С. 33 - 38.

2. Селиванова, З.М. Информационная модель создания интерактивных электронных технических руководств / З.М. Селиванова, Х.Х. Хоруб // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. 2007. № (2) 8. С. 143 - 147.

3. Селиванова, З.М. Задачи и модели создания интерактивных электронных технических руководств для информационно-измерительных и управляющих систем / З.М. Селиванова, Х.Х. Хоруб // Вестник Тамбовского высшего военного авиационного инженерного училища радиоэлектроники (военный институт). 2007. № 1. С. 48 - 50.

4. Муромцев, Ю.Л. Принятие обоснованных решений при разработке интерактивных электронных технических руководств / Ю.Л. Муромцев, Х.Х. Хоруб // Информационные процессы и управление [Электронный журнал]. Тамбов, 2006. № 1. http://www.tstu.ru/ipu/2006-1/021.pdf.

5. Яшин, Е.А. Нечеткое моделирование отказов нагревательных элементов электрических печей / Е.А. Яшин, Х.Х. Хоруб // Информационные процессы и управление [Электронный журнал]. Тамбов, 2006. № 1. http://www.tstu.ru/ipu/2006-1/008.pdf.

6. Хоруб, Х.Х. Основные требования к разработке интерактивных электронных технических руководств применительно к наукоемким изделиям / Х.Х. Хоруб // Труды ТГТУ: сб. науч. ст. молодых ученых и студентов / Тамб. гос. техн. ун-т. Тамбов, 2007. Вып. 20. С. 188 - 192.

7. Хоруб, Х.Х. Использование множества состояний функционирования при создании интерактивных электронных технических руководств / Х.Х. Хоруб // Труды ТГТУ: сб. науч. ст. молодых ученых и студентов / Тамб. гос. техн. ун-т. Тамбов, 2006. Вып. 19. С. 108 - 111.

8. Селиванова, З.М. Информационная среда создания интерактивных электронных технических руководств / З.М. Селиванова, Х.Х. Хоруб // Информационные системы и процессы: сб. науч. тр. / под ред. проф. В.М. Тютюнника. Тамбов-М.-СПб.-Баку-Вена: Нобелистика, 2007. С. 19 - 20.

9. Задача выбора метода контроля свойств материалов в интеллектуальных информационно-измерительных системах / З.М. Селиванова, А.А. Самохвалов, В.А. Князев, Х.Х. Хоруб // Теплофизика в энергосбережении и управлении качеством: материалы Шестой Междунар. теплофизической школы: в 2 ч. Тамбов. 1 - 6 окт. 2007 г. / Тамб. гос. техн. ун-т. Тамбов, 2007. Ч. II. С. 37 - 40.

10. Хоруб, Х.Х. Модели создания интерактивных электронных технических руководств / Х.Х. Хоруб, З.М. Селиванова // Глобальный научный потенциал: сб. материалов 3-й Междунар. науч.-практ. конф.: 23 - 24 апреля 2007 г. Тамбов: Изд-во ТАМБОВПРИНТ, 2007. С. 123 - 125.

11. Методика построения информационной модели интеллектуальной информационно-измерительной системы / З.М. Селиванова, А.А. Самохвалов, В.А. Князев, Х.Х. Хоруб, И.И. Ахмад // Фундаментальные и прикладные исследования, профессиональное образование: сб. тр. ЧЙ науч. конф. ТГТУ / Тамб. гос. техн. ун-т. Тамбов, 2007. Вып. 20. С. 188 - 192.

Размещено на Allbest.ru

...