автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Формирование банка инновационных знаний САПР в строительстве

На правах рукописи

ГАМЕР Илья Иосифович

ФОРМИРОВАНИЕ БАНКА ИННОВАЦИОННЫХ ЗНАНИЙ САПР В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Специальность 05.13.12 - Системы автоматизации проектирования

(строительство)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2004

Работа выполнена в Московском государственном строительном университете.

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки РФ

доктор технических наук, профессор Гусаков Александр Антонович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Григорьев Эльген Порфирьевич

кандидат технических наук, доцент Хмелев Александр Аркадьевич

Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное

предприятие «Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и изыскательский институт «Атомэнергопроект»

Защита диссертации состоится 15 марта 2004 г. в '' часов на заседании диссертационного совета Д212.13 8.01 в Московском государственном строительном университете по адресу: 129337, Москва, Ярославское ш., 26, аул. 2Ь_Г

Отзывы на автореферат направлять по адресу: 129337, Москва, Ярославское шоссе, д. 26, МГСУ, где можно ознакомится с диссертацией в библиотеке университета.

Автореферат разослан

февраля 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук

Волков А.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Достижения научно-технического прогресса отражаются в производстве в форме инноваций. Понятие "инновация" (от англ. innovation) означает введение новаций, новшеств. Под новшеством понимается новый порядок, новый метод, новая продукция или технология, новое явление. Процесс использования новшества, связанный с его получением, воспроизводством и реализацией в материальной сфере общества, представляет собой инновационный процесс. Инновационные процессы зарождаются в отдельных отраслях науки, а завершаются в сфере производства, вызывая в ней прогрессивные, качественно новые изменения. Инновации могут относиться как к технике и технологии, так и к формам организации производства и управления. Все они тесно взаимосвязаны и являются качественными ступенями в развитии производительных сил, повышения эффективности производства. Технико-технологические инновации проявляются в форме новых продуктов, технологий их изготовления, средств производства. Они являются основой технологического прогресса и технического перевооружения производства.

Повысить эффективность работы специалистов, использующих САПР в строительстве, за счет вооружения инновационными методами, позволил бы банк инновационных знаний, привязанный к конкретной структуре САПР. Наполнение банка знаний должно выполняться в автоматизированном режиме на основе источников средств массовой и специализированной информации. Другим немаловажным аспектом является вопрос обеспечения интерфейса к специалистам, который учитывал бы индивидуальные особенности и предоставлял средства контроля за процессом обучения новым знаниям. Последнее позволяет говорить о новом методе в обучении автоматизированному проектированию на производстве.

Потребность в формировании систем мониторинга инноваций для строительных организаций, применяющих САПР, объясняется стремительным ростом числа новых информационных технологий в проектировании, быстрым устареванием строительных норм, появлением инновационных научных и практических методов, позволяющих существенно повысить производительность труда проектировщиков.

Таким образом, для своевременного реагирования строительных организаций на появление новых подходов и технологий в автоматизации проектирования необходим постоянный мониторинг и анализ широкого круга специализированных и популярных изданий. Без применения компьютеров практическое осуществление подобных процессов в рамках типовых строительных организационных структур затруднительно. Реализация описываемого в диссертации подхода основывается на доступности

РОС.."""""** »""" Ё

«

обрабатываемой информации, но большинство современных печатных изданий распространяется на коммерческой основе, либо не имеет полных электронных версий. Эта проблема нивелируется тем, что для анализа может быть достаточно заголовков статей и аннотаций, которые в большинстве случаев доступны в электронном виде через Интернет и другие источники.

В настоящее время существует большое количество информационно -поисковых систем (ИПС), систем рубрицирования документов, отбора новостей и др., они активно используются различными специалистами. Эффективное применение систем данного класса основано на итерационном расширении и сужении поля поиска в документах. Большое значение имеет подготовка специалиста, который принимает решение по отбору искомых понятий и их сочетаний. Поэтому требуется система, которая позволяла бы отбирать материалы на основе эталонных текстов и специальных фильтров и обеспечивала простой интерфейс представления этих материалов для потребителей, т.е. для специалистов САПР в строительстве и проектировщиков различных специализаций.

Системы анализа текстовых документов построены на методах морфологического разбора в сочетании с другими современными технологиями, такими как: нейросемантика, каузальная логика и др. Программной реализацией этих технологий активно занимаются зарубежные и отечественные разработчики. Отмечается периодический всплеск применения одних технологий и угасание других вследствие повышения или снижения эффективности решения ими определенного класса задач соответственно.

Формирование банка инновационных знаний САПР в организациях строительной отрасли требует грамотного применения методов анализа текстовых документов, что подразумевает определение тематических блоков, являющихся в совокупности отражением существующей структуры САПР в организации. В качестве составляющих элементов таких блоков могут выступать наборы функций, реализуемых в процессе деятельности функциональных подразделений строительной организации, применяющих САПР и обеспечивающих работу ее подсистем, специализированные тезаурусы, словари понятий и др.

Для руководителя организации или подразделения задача актуализации знаний сотрудников становится наиболее важной на этапе разработки рынка, т.е. участие в тендере, проведение переговоров на выполнение работ, которые несут новизну для организации. В строительной сфере последнее время происходят существенные изменения в связи с вводом в здания и сооружения новых информационных и технических систем наряду с существующими инженерными системами. Таким образом, для поддержки качественно высокого уровня выполнения проектных работ необходимо обеспечение инновационными знаниями широкого круга специалистов, в том числе по САПР. Самообучение является одной из наиболее эффективных форм освоения

новых знаний. Проблема заключается в том, что для того, чтобы «заставить» сотрудника проводить исследования в некоторой области в сжатые сроки, специалисту, который ставит задачу необходимо самому четко представлять какие материалы необходимо изучать. Даже если это удается сделать, то сам процесс отбора этих материалов из печатных изданий и Интернет становится рутинной задачей, отнимающей много времени и требующей специальной подготовки.

Существующие системы управления обучением позволяют существенно сократить затраты на повышение квалификации специалистов. Информационным наполнением таких систем традиционно занимаются менеджеры и инструкторы. Область знаний менеджеров на практике оказывается весьма узкой для подобной работы. Роль инструктора часто отводится наиболее квалифицированным специалистам организации, отрыв которых от производства крайне нежелателен. На этапах первичного обучения специалистов эта проблема решается через создание или приобретение специальных курсов, которые могут функционировать в системе управления обучением практически независимо от инструктора, который исполняет роль консультанта. В дальнейшем в процессе непрерывного повышения квалификации приобретение сторонних учебных материалов или создание собственных становится либо дорогим, либо трудно реализуемым. На рынке существуют специальные услуги по подбору аналитической информации и новостей, использование которых становится нецелесообразным для многих организаций в силу высокой стоимости и малой гибкости при изменениях в характере требуемой информации, ее объеме и форме представления. Решением может стать специализированная система, выполняющая функции отбора аналитической информации в соответствии с существующей в организации структурой САПР. На основании этой информации должен формироваться банк инновационных знаний, который может быть интегрирован в систему управления обучением. Такая расширенная система управления обучением позволит строительным фирмам, а также организациям, занятым научной деятельностью и нормо- и законотворчеством, повысить качество продукции.

Цель диссертации - разработка метода автоматизированного формирования банка инновационных знаний для обеспечения качественно высокого уровня применения САПР в строительстве.

Для реализации цели были поставлены и решены следующие задачи:

• анализ существующих методов повышения квалификации специалистов САПР в строительстве;

• анализ структуры современных систем управления знаниями и обучением, а также применяемых в них промышленных стандартов и спецификаций;

• анализ основных источников инновационных знаний в области САПР в строительстве и существующих методов смыслового разбора текстовых документов;

• анализ и синтез метода мониторинга инноваций в тематических периодических изданиях и метода формирования банка инновационных знаний САПР в строительстве;

• разработка модели непрерывной информационной поддержки работы специалистов, применяющих САПР в строительстве, на базе банка инновационных знаний и системы управления обучением;

•5 методика построения с помощью разработанной модели конкретного варианта системы управления обучением, его исследование и получение практических рекомендаций.

Объект исследования - информационное обеспечение САПР в строительстве.

Предмет исследования - методы автоматизированного формирования банка инновационных знаний для непрерывной информационной поддержки работы специалистов, применяющих САПР в строительстве.

Теоретические и методологические основы исследования включают системный анализ, теорию функциональных систем, системотехнику строительства, логико-смысловое моделирование (ЛСМ), имитационное моделирование, теорию графов, экспертные методы,, теорию информации, информационные технологии, труды отечественных и зарубежных ученых.

Научная новизна исследования состоит в подходе к формированию банка инновационных знаний для непрерывной информационной поддержки специалистов, применяющих САПР в строительстве. Традиционно компьютерные системы управления обучением наполняются специальным человеком - инструктором или менеджером, а поиск инноваций осуществляется специалистами на основе ручного поиска при помощи полнотекстовых поисковых систем либо периодическим обзором материалов определенных информационных источников. В нашей работе информационная поддержка осуществляется путем отбора аналитических материалов, содержащих инновации, на основе специально сформированного запроса к ИПС. Полученные текстовые документы разбиваются на блоки знаний, из которых формируется банк знаний, автоматически интегрируемый в компьютерные системы управления обучением. На защиту выносятся:

• метод формирования запроса к ИПС, основанный на преобразовании понятий, описывающих функционалы элементов структуры САПР в строительстве;

• метод формирования банка инновационных знаний САПР в строительстве, основанный на смысловом разборе текстовых документов, описывающих инновации;

• метод интеграции полученных результатов по выборке из банка инновационных знаний в системы управления обучением, отвечающие стандарту 8СОКМ;

• методика применения банка инновационных знаний в работе специалистов САПР в строительстве.

Практическая значимость работы. Разработанные методы и полученные в диссертации результаты позволяют осуществлять оперативный анализ больших массивов аналитической информации, направленный на формирование банка инновационных знаний для непрерывной информационной поддержки специалистов, применяющих САПР в строительстве, а также формировать проблемные области, описывающие тенденции развития САПР в строительстве. Разработанная методика позволяет упорядочить процесс передачи специалистам инновационных знаний, направить развитие интеллектуального потенциала коллектива в соответствии с замыслом руководителя. Практическое применение усовершенствованных систем управления обучением дает возможность повысить эффективность работы проектно-строительных организаций в рыночных условиях хозяйствования без отрыва специалистов от производства работ.

Апробация работы. Положения диссертационной работы были обсуждены на заседаниях кафедры САПР, Ученого совета Спецфакультета САПР, семинарах кафедры системного анализа в строительстве, семинаре по информационным технологиям Минатома, опубликованы в печатных работах и представлены на Городской научно-практической конференции-выставке "Современные технологии в строительстве. Образование, наука, практика", посвященной 80-летию МГСУ-МИСИ. Практические методики, разработанные в диссертации, были апробированы в лаборатории информационных технологий специального факультета САПР МГСУ, а также в ООО «Аналитическо-консультационное бюро по автоматизированным строительным системам».

Внедрение результатов работы. Федеральным государственным унитарным предприятием «Атомэнергопроект» при внедрении автоматизированной телекоммуникационной обучающей системы был использован разработанный в диссертации метод формирования банка инновационных знаний САПР. Применение указанного метода позволило оперативно формировать банк инновационных знаний САПР и интегрировать его в соответствии с концепцией виртуальных атомных электростанций во взаимодействующие в единой информационной среде программные средства, повысить качество информации и уровень автоматизации производства в целом.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 7 научных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из четырех глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений.

Автор приносит благодарность научному консультанту кандидату технических наук, доценту Преснякову Николаю Ивановичу, идеи и рекомендации которого по проблемам системотехники виртуальных объектов строительства развиваются в настоящей работе.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показаны актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования.

Первая глава диссертации посвящена анализу существующих методов повышения квалификации специалистов САПР в строительстве, методов смыслового разбора текстовых документов, методов управления знаниями и обучением и применяемых в них промышленных стандартов и спецификаций.

Строительство связано с большим объемом информации, которую необходимо оперативно обрабатывать на всех стадиях проектирования и сопровождения объекта, поэтому требуются технологии, которые бы позволили автоматически извлекать из данных новые нетривиальные знания в форме моделей, зависимостей, законов и т.д., гарантируя при этом их статистическую значимость.

Новейшие технологии, направленные на решение этих проблем в совокупности называются data mining - разработка данных - исследование и обнаружение средствами искусственного интеллекта во входных данных скрытых структур или зависимостей, которые ранее не были известны, нетривиальны, практически полезны, доступны для интерпретации человеком.

При исследовании данных средствами data mining используется большое число различных методов и их комбинаций. В работе рассматриваются наиболее важные и часто используемые методы: кластеризация, ассоциация, деревья решений, сети уверенности, метод ближайших соседей, анализ с избирательным действием, нейронные сети, нечеткая логика, генетические алгоритмы, регрессионные методы, эволюционное программирование, циклические запросы к ИПС.

. В результате анализа было выявлено, что наиболее простыми и адекватно работающими являются технологии, основанные на ИПС. Основным критерием для оценки качества работы такой системы является релевантность результата работы поисковому запросу. Эта проблема заключается в выборе адекватной ИПС, а также в построении метода формирования поисковых запросов.

. Применительно к исследователю как интеллектуальной сущности знания представляются как результат отражения информации (данных) интеллектуальной сущностью во времени и контексте, которые ей

принадлежат, в виде определенных индивидуальных контекстно-зависимых информационных образов. Процесс передачи знаний или тиражирование знаний понимается как процесс получения интеллектуальной сущностью тождественных знаний через отражение информации, представленной из поля знаний другой интеллектуальной сущности.

Управление знаниями означает создание условий для выявления, сохранения и эффективного использования знаний и информации. Таким образом, управление знаниями разбивается на две составляющих. С одной стороны - это инструментарий, позволяющий сохранять, фильтровать, анализировать и эффективно использовать знания на практике, с другой стороны - это организационная схема для практической реализации выявления, структурирования, сохранения знаний в организации и обмена ими.

Исходя из вышесказанного, банк инновационных знаний САПР относится к инструментам управления знаниями, для работы с ним необходимы технологические решения и конечные продукты, позволяющие отслеживать, фильтровать, сохранять, анализировать и эффективно использовать знания и информацию.

Анализ показывает, что форма обмена знаниями с использованием инструментов управления знаниями в виде банка инновационных знаний САПР в строительстве позволит дополнительно повысить эффективность работы специалистов за счет:

• постоянного доступа к необходимой информации (знаниям);

• своевременного получения мониторинговой информации, критичной для принятия решений;

• сокращения времени, необходимого для поиска информации;

• повышения общего интеллектуального уровня и уровня информированности в организации.

Технологии поддержки «управления знаниями» относительно человека и компьютера приведены в табл. 1. Задачи диссертации заключаются в формировании методов работы со знаниями в отношении пар человек-компьютер и компьютер-компьютер.

Таблица 1. Технологии «управления знаниями».

Работа с информацией Работа со знаниями

Человек-Человек Электронная почта, телеконференции Системы управления обучением

Человек-Компьютер Системы управления документооборотом, базы данных и средства доступа к ним Экспертные системы, системы поддержки принятия решений, банки инновационных знаний и средства доступа к ним

Компьютер-Компьютер Добыча данных и текстов Системы мониторинга инноваций

В процессе передачи знаний человеку следует учитывать его психофизиологическую особенность: чем меньшим промежутком времени будут разделены связанные между собой понятия, тем это лучше для усвоения материала. На рис. 1 показан процесс усвоения (забывания) полученных специалистом знаний при неоднократном повторении новых понятий.

Отсюда следует, что для поддержания и повышения уровня знаний специалистов необходима постоянная актуализация знаний путем непрерывного пополнения банка инновационных знаний САПР в модульном режиме и обеспечения интерфейса к специалистам в соответствии с графиком их работы.

Сущность модульного режима заключается в том, чтобы максимально отделить блоки (модули) знаний, которые передаются реципиенту. Знания, включенные в модуль, должны быть настолько законченным блоком, чтобы существовала возможность конструирования единого содержания из отдельных модулей без нарушения логичной последовательности изложения материала.

Недостатком современных систем управления знаниями является факт того, что для работы пользователя требуются дополнительные навыки. Этот фактор наиболее критичен для строительных организаций, где каждая новая информационная система претерпевает существенные трудности на стадии внедрения в штатную эксплуатацию в связи с человеческим фактором. В системах, в которых простому пользователю информация поставляется в привычном для него формате (например, файлы текстового редактора), слабо развита обратная связь, т.е. контроль со стороны управляющего. Описанная выше проблема может быть сформулирована как задача обеспечения единого интерфейса для передачи инновационных знаний специалистам строительной отрасли и решена в диссертации путем применения систем управления обучением (СУО).

Проведенный анализ позволил сделать вывод о том, что на сегодняшний день лидером среди СУО является программное обеспечение Lotus Learning Management System (LLMS), которое обладает рядом отличительных свойств: удовлетворяет всем основным требованиям открытых систем и современным стандартам и спецификациям СУО (SCORM), имеет дружественный интерфейс

и локализованную русскую версию, продолжительную историю эксплуатации, обладает высокой степенью защиты от сбоев и несанкционированного доступа. В настоящее время наиболее приемлемым для организации СУО является специальный стандарт SCORM, являющийся комбинацией стандартов AICC и IMS. Система LLMS конформна стандарту SCORM.

Во второй главе для реализации поставленных задач были сформулированы методологические основы исследований на базе работ отечественных и зарубежных ученых, включающие ряд взаимосвязанных теоретических подходов и методов: теорию функциональных систем и основанную на ней системотехнику строительства, методы функционального и системного анализа, логико-смысловое моделирование, имитационное моделирование, теорию графов, экспертные методы, теорию информации, информационные технологии. Рассмотрены методические основы построения систем управления обучением и математические основы выявления характеристик текстовых документов, описана модель процесса порождения текста на основе ассоциативной семантической сети.

Рассмотрены понятия семантического и лексического представления текстов, а также проанализированы основные характеристики текстовых документов и систем управления обучением. Изучение правил формирования сообщений в текстах выявило большое количество характеристик, присущих текстовым документам, в результате чего основные из них были выделены, подробно рассмотрены и представлены в виде математической модели ассоциативной семантической сети:

где условная вероятность появления понятия в смысловой

связи с i-м, а N - количество элементов сети.

Набор понятий обозначается как вектор fi=(c¡>i), где Ю|=1, если i-oe понятие семантической сети присутствует в наборе , и Ю|=0 - в противном случае. Тогда |П| = Zica,(t) есть количество понятий в наборе. Пустой набор обозначается По-

Предложение можно представить как набор входящих в него понятий n(t)=(mj(t)), rflet=l..T - порядковый номер предложения в тексте.

Тогда вероятность порождения предложения ß(t) от понятия-темы можно определить как

(n(t)|m) = riip(i|m)ffli(t), í=l..N,

где m - порождающее понятие.

Учитывая то, что порождающее понятие-тема достоверно неизвестно, и полагая его появление обусловленным понятиями предшествующего предложения, с привлечением формулы полной вероятности можно представить вероятность порождения предложения как условную:

P(£l (t)|fJ (t-1)) = Z m w m(t) P(íí (t)|m) p(m|n (t-1), m=l..N, (1)

Полагая равновероятным, что любое из понятий предложения О (1-1) могло обусловить тему предложения выражение 1 принимает вид:

р(ш|£1 (М) =13 о !(М) Р(Ш|5) / 11 о з(М),

Окончательно получается оценка вероятности порождения предложения в виде:

Результаты дальнейших рассуждений позволяют выделять в тексте сверхфразовые единства (СФЕ), которые являются блоками (модулями) знаний, из которых формируется банк инновационных знаний.

Методология исследований предполагает целенаправленную адаптацию указанных теоретических подходов к конкретным методам решения поставленных задач, что проверяется на стадии разработки методик и экспериментального внедрения. Разработана методологическая схема диссертационных исследований, в которой представлены работы всех этапов, а также прямые и обратные связи между ними (рис.2).

Третья глава диссертации посвящена разработке и адаптации методов, составляющих концептуальную модель процесса непрерывной поддержки работы специалистов, применяющих САПР в строительстве.

Ключевым элементом модели являются взаимосвязанные функции работников, реализуемые в элементах структуры САПР. На основании наборов функций, которые могут быть представлены в виде технологических карт, направленного или ненаправленного графа и т.п., составляется запрос к ИПС. Метод составления запроса к ИПС не зависит от вида, в котором представляются выполняемые функции, а зависит от набора ключевых терминов (понятий), описывающих эти функции.

В диссертации метод составления запросов к ИПС для упрощения имеет на входе краткие формулировки функций специалистов подразделений, применяющих САПР, а также неупорядоченные наборы навыков, описанных в стандарте специальности САПР (строительство). Рассмотрена возможность применения метода в итерационном режиме. В этом случае запрос к ИПС составляется экспертом в ходе повторяющихся шагов применения метода на некоторой выборке документов с целью построения лексикологических конструкций, применяемых при полнотекстовом поиске, в системах с лексическим индексированием. Следует отметить, что начальный вариант запроса к ИПС может составляться без привлечения эксперта. В этом случае настройка запроса к ИПС выполняется каждым специалистом отдельно, т.е. формируется индивидуальный шаблон запроса. Участие эксперта на начальных стадиях построения шаблонов запросов к ИПС позволяет расширить поле поиска инновационных материалов и при этом понизить информационный шум.

Запрос к ИПС можно представить в виде дизъюнктивного объединения связок понятий:

1 Научно-техническая гипотеза:

автоматизированное формирование банка инновационных знаний САПР позволит повысить эффективность применения СУО для актуализации знаний специалистов, применяющих САПР

2 Тема исследования:

формирование банка инновационных знаний САПР в строительстве

3 Цель исследования: 4 Объект:

разработка метода автоматизированного формирования банка инновационных знаний САПР в строительстве ■ф информационное обеспечение САПР в строительстве

5 Предмет:

С

6 Задачи: метод ы автоматизированного

- анализ существующих методов повышения квалификации специалистов САПР в строительстве; - анализ структуры современных систем управления знаниями и обучением и применяемых в них промышленных стандартов и спецификаций, - анализ существующих методов смыслового разбора текстовых документов, - анализ и синтез метода мониторинга инноваций и формирования банка инновационных знаний САПР в строительстве, - разработка модели непрерывной поддержки работы специалистов, применяющих САПР в строительстве; - построение с помощью разработанных методов конкретного варианта СУО, его исследование и получение практических рекомендаций. формирования оанка инновационных знаний САПР в строительстве

7 Методологические основы:

е) - системный анализ - теория функциональных систем - системотехника строительства - логико-смысловое моделирование - имитационное моделирование - теория графов - экспертные методы - теория информации - информационные технологии

8 Результаты: 9 Исследования:

- разработан метод мониторинга инноваций на основе полнотекстовой поисковой системы и семантического разбора текста - разработан метод формирования банка инновационных знаний САПР в строительстве - спроектирована усовершенствованная система управления обучением * - методы интеграции систем, - методы построения масштабных информационных систем, - методы и модели представления знаний, - методы автоматизации обработки текстовых документов

10 Экспериментальная проверка и практическое использование результатов:

Методика формирования банка инновационных знаний САПР в строительстве применялась в ФГУП «НИПКИИ «Атомэнергопроект»

Рис. 2. Общая методологическая схема выполнения работы

Будем считать, что избыточность искомого тезауруса равна 0. Тогда, раскрывая выражение 2, получаем:

Р™=го[АМО]1оУ1о[лМО]11У.. .\Ло[лМО]1к\4, [л^О]^.. (3).

Каждому понятию ставим в соответствие его вес, т.е. количество связок, в которых содержится данное понятие. Выбираем понятие, имеющее наибольший вес и выносим его за скобки. Далее выбираем понятие, имеющее следующий по убыванию вес, оно также выносится за скобки. Цпоцесс продолжается до тех пор, пока в выражении 3 содержатся связки 1,[л|у|0]1:| . Если несколько понятий имеют одинаковый вес, то выбирается понятие, имеющее наибольший суммарный вес парных понятий. Если суммарный вес парных понятий совпадает, то находится суммарный вес парных понятий второго уровня. И так далее до того момента пока не будет получено неравенство суммарных весов понятий п-го уровня. В работе приводится доказательство того, что описанный выше метод ранжирования понятий не сходится, поэтому накладывается ограничение на количество итераций.

Исходя из описанного выше, шаблон запроса к ИПС можно представить в следующем виде:

Р«Щ=В1[Л|0Й+111[У|0Й, ¡=О...КЛ=О...Ы;

РиюГ* , где {к,1} - набор упорядоченных пар номеров понятий

из тезауруса Ти, объединенных логическим «и», {т} - набор номеров понятий из тезауруса Т„, объединенных логическим «или».

Объединение индивидуальных запросов к ИПС в общий запрос осуществляется путем построения их дизъюнкции. Для исключения избыточных повторений понятий в общем запросе к ИПС выполняются преобразования, описанные выше для индивидуального запроса. Таким образом, итоговый общий запрос к ИПС принимает вид:

Рыгкшо+ап,

где {к,1} — шбацр упорядоченных пар номеров понятий из совокупности < всех тезаурусов _ объединенных логическим «и» (ш) - набор номеров

понятий из совокупности всех тезаурусов ]>]7^,5диненных логическим «или». А с учетом весов понятий наследуемых из тезауруса запрос к ИПС принимает вид:

Роб= Е^УкС^У^+Г^Уш.

На схеме, представленной на рис. 3, работа методов схематично обозначена кругами с цифрами. Порядковый номер метода использован для задания последовательности применения методов в модели непрерывной поддержки работы специалистов САПР в строительстве. Следует отметить, что при формировании запроса к ИПС могут быть использованы статистические данные, полученные в результате тестирования специалистов.

Строительная организация Внешние источники информации

М-••'0

Метод форм-« банка инновационных знаний _/- Наборы модулей,

- ххххххх

- ххххххх

- ххххххх

- хххх

1

Технологии интеграции в СУО в _^ •

соответствии со стандартом БСОЯМ

База данных СУО

.............

Контент-еервер СУО. '

Система управления обучением

Рис. 3. Схема концептуальной модели процесса непрерывной информационной поддержки работы специалистов, применяющих САПР в строительстве

Второй метод в соответствии с нумерацией на схеме (рис. 3) реализует поиск документов в некотором массиве текстовой информации. Основная задача метода состоит в организации работы «над» ИПС. Наиболее важным аспектом применения метода является требование его конформности форматам языка запроса поисковых систем, т.е. работоспособность на достаточно широком классе публичных глобальных и закрытых локальных поисковых систем, соответствующих принятым стандартам логики запросов.

На полученной выборке документов далее применяется метод мониторинга инноваций, который с одной стороны состоит в мониторинге новых текстовых документов, полученных в результате работы ИПС на базе шаблонного запроса. С другой стороны метод имеет более сложный характер и основан на предположении, что появление инноваций сопровождается введением новых терминов и понятий. Новые понятия могут не входить в тезаурус специальности, а также быть заранее неизвестны, например, термин «виртуальная атомная электростанция». Вместе с тем, возможны варианты, когда инновации являются ложными, т.е. в новых терминах представляются известные ранее технологии, методы и т.п. В работе предполагается, что при введении нового термина материал имеет также содержательную новизну. Новизна материала является субъективной относительно шаблона запроса к ИПС, обобщенного по всем специалистам строительной организации, применяющим САПР. Другими словами, инновациями является все то, что не описано в терминах, представленных в тезаурусах специальностей, но имеет к ним непосредственное отношение.

Поиск инноваций выполняется на основе преобразованного шаблона запроса к ИПС. В рамках принятой в работе модели предполагается, что понятия, описывающие инновации входят в СФЕ в качестве обуславливаемых понятий. В свою' очередь обуславливающими понятиями считаются функции элементов из структуры САПР (рис. 4), присущей строительной организации.

Порог уровня активации на текстах искомых инноваций - оо, в сравнении с которым принимается решение о тематической отнесенности документа к проблемной области специальности, принимается равным среднему уровню активации по всем предложениям эталонных документов.

1=1.л, t=o..^<il <и=1..о

Параметр т адаптируется к совокупному уровню активации понятий тезауруса в интервале эталонных текстов целиком:

т=1<11™*1(1о,Т„)/0 , ]-=1..1

Применение параметра г отражает тот факт что, при увеличении продолжительности СФЕ ограничение на связность может несколько ослабевать. Для короткого СФЕ допускается лишь кратковременное отклонение от тематики предметной области. Полученные СФЕ добавляются в банк инновационных знаний, структурной составляющей которого является иерархия обуславливающих понятий - тем, а связи задаются на основе логики последовательной передачи знаний реципиенту.

Документы о составе, правилах отбора и эксплуатации средств автоматизированного проектирования

Постановка задачи и схема решения

1. Методы обеспечения

2. Математическое обеспечение

3. Программное обеспечение

7. Техническое обеспечение

САПР

6. Организационное обеспечение

Инструкции, приказы штатное расписание и др.

Языки проектирования

Средства программной обработки данных

Средства подготовки, ввода, отображения и документирования данных

Средства передачи данных между территориально разнесенными ЭВМ

4. Информационное обеспечение

5. Лингвистическое -обеспечение.

Банк данных

Языки программирования

Входные языки

Промежуточные и внутренние языки

Выходные языки

Языки

сопровождения

СУБД

База данных

Языки управления

Режим коллективного проектирования

Банк инновационных знаний

Рис. 4. Место банка инновационных знаний в структуре САПР

Адаптация метода составления учебных планов для применения в методе формировании банка инновационны) знаний заключается в представлении сверхфразовых единств, получаемых в результате работы методов, как модулей (блоков) знаний. В качестве исходного был выбран алгоритм отбора модулей в учебный план по методу максимизщии суммарной профессиональной значимости модулей, включенных в шан. Объем и количество модулей, получаемых в результате анализа текстовых документов, зависит от задаваемого порога активации.

Метод интеграции банка инновационных знаний САПР в строительстве в СУО представлен в работе в виде алгоритма по выборке блоков знаний из банка инновационных знаний на основании определенных входных требований. Пакетирование блоков знаний, описывающих инновации, осуществляется в соответствии со стандартом SCORM 1.2, фактически пакет представляет собой архив (в формате ZIP) модулей HTML, описанных в файле манифеста. Модули передаются в СУО по протоколу FTP и импортируются посредством управляющих команд, передаваемых через программный интерфейс (API) по протоколу SOAP (WSDL). Типы связей между блоками знаний в банке инновационных знаний транслируются в типы связей между модулями, описанные в стандарте SCORM.

В четвертой главе диссертации отражены результаты экспериментального внедрения адаптированной системы, управления обучением в ФГУП «НИПКИИ «Атомэнергопроект» и определена экономическая и целевая эффективность разработок.

Исходным для проведения работ являлся документ «Организационная структура ФГУП «НИПКИИ «Атомэнергопроект» и функциональные обязанности должностных лиц и подразделений» и фрагменты из государственного стандарта по специальности САПР, которые приведены в приложениях к диссертации. На рис. 5 представлена организационная структура ФГУП «НИПКИИ «Атомэнергопроект».

Используя понятия, описывающие функции конкретных групп специалистов САПР, и понятия из стандарта специальности САПР, разработанными в диссертации методами, для групп специалистов были получены шаблоны запросов к ИПС, которые затем были объединены в общий для всей организации шаблон запроса к ИПС.

В качестве базовой для внедрения новой системы была выбрана принятая в «Атомэнергопроекте» концепция виртуальных атомных электростанций (ВАЭС). Поэтому для рассмотрения выбирались масштабируемые мультисерверные системы, соответствующие принципам открытых систем и стандартам для электронных систем обучения. На основе проведенного обследования была показана целесообразность применения системы LLMS, схема адаптации которой показана на рис. 6.

Взамдекла« в САГР

Рис. 5. Организационная структура ФГУП "Атомэнергопроект"

Предложенная методика применения адаптированной СУО для передачи специалистам САПР в строительстве инновационных знаний позволила сократить затраты на повышение квалификации специалистов на 20% и

Рис. 6. Схема адаптации СУО Lotus Learning Management System

Технические характеристики серверов системы управления обучением должны учитывать объем информации, приходящийся на каждого пользователя системы,. объем информационных потоков, возможности роста, требования СУБД, сервера приложений, серверов HTTP, FTP, LDAP каталога. Поэтому была принята следующая конфигурация: 2 процессора Intel Pentium XEON 1ГГц, 2 жестких диска 80 Гбайт Ultra SCSI 3 по 10000 об/сек, работающих в "зеркальном режиме", что гарантирует отсутствие возможных потерь информации по причине физических сбоев системы, 2 Гбайта оперативной памяти. Более подробно требования к системе были описаны в техническом задании на систему управления обучением.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Проанализированы традиционные методики передачи специалистам, применяющим САПР, знаний об инновационных подходах к решению традиционных задач, новых технологиях применения САПР, изменениях в

нормах и правилах проектирования. Было показано, что традиционными методами задача актуализации знаний специалистов, применяющих САПР, не может быть качественно решена по причине ускорившихся темпов роста знаний, экономической и организационной нецелесообразности проведения семинаров в специализированных учебных заведениях, невозможности обеспечения ознакомления специалистов с большим количеством специализированных периодических изданий.

2. Обосновано применение адаптированных систем управления обучением для решения задачи информационной поддержки специалистов, применяющих САПР, в рамках информационного обеспечения в структуре САПР. В связи с этим был проведен анализ современных систем управления знаниями, который показал, что на данный момент стандартизованных открытых систем, которые бы подходили для актуализации знаний специалистов САПР в строительстве не существует. Этот факт обосновывает целесообразность исследований методов развития существующих систем.

3. Разработан метод поиска инновационных знаний в текстах строительной тематики на основе специально формируемого запроса к информационно-поисковой системе. На основе смыслового анализа текста с выявлением сверхфразовых единств формируются блоки (модули) знаний. Адаптирован для применения в методе формирования банка инновационных знаний метод составления учебных планов, который обеспечивает логичную последовательность при передаче знаний специалисту САПР в строительстве. Шаблон запроса к ИПС и обобщенный запрос к ИПС также формируются методами, разработанными в диссертации.

4. Предложена модель непрерывной информационной поддержки работы специалистов, применяющих САПР в строительстве. Модель представляет собой совокупность последовательно применяемых методов с указанием входных и выходных данных, обеспечивающих преобразование информации, полученной по Internet/Intranet сетям в результате запросов к ИПС, в структурированные блоки знаний банка инновационных знаний. Модель подразумевает формирование совокупности индивидуальных шаблонов запроса к ИПС с последующей сверткой в общий запрос, что обеспечивает целостность структуры банка инновационных знаний и исключает дублирование знаний.

5. Разработан метод интеграции банка инновационных знаний САПР в строительстве в СУО. Применение метода реализует интерфейс банка инновационных знаний САПР в строительстве к конкретным специалистам. Выборки из банка знаний могут быть индивидуализированы относительно отдельного специалиста и групп специалистов. Следует отметить, что помимо удобства и последовательности передачи знаний специалисту, СУО позволяет осуществлять полный контроль со стороны уполномоченных отделов и сотрудников.

б. Модель непрерывной информационной поддержки работы специалистов, применяющих САПР в строительстве, реализованная в системе управления обучением, апробирована и внедрена в ФГУП «Атомэнергопроект». Внедрение адаптированной системы Lotus Learning Management System 1.G.2, которая была выбрана в качестве СУО на предприятии, позволило уменьшить суммарные затраты на повышение квалификации специалистов САПР на 2G%, повысить за счет возможности быстрого обращения к методическим материалам эффективность работы в среднем на 1G%.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Гамер И.И., Пресняков Н.И. Проблемные области ВОС. / Методы системного анализа и автоматизированного проектирования инвестиционных и организационно-технологических процессов в строительстве: Сб. науч. тр. -М.,2001.-№1.-С.4-6.

2. Гамер И.И., Мелихова О.Ф. Проблемные области как основа построения нормозаконопроектов в строительстве. / Методы системного анализа и автоматизированного проектирования инвестиционных и организационно-технологических процессов в строительстве: Сб. науч. тр. -М.,2001.-№1.-С.21-23.

3. Гамер И.И. Выявление проблем строительной организации с помощью современных анализаторов текста. / Методы системного анализа и автоматизированного проектирования инвестиционных и организационно-технологических процессов в строительстве: Сб. науч. тр. - М., 2001. - №2. - С. 31-33.

4. Гамер И.И. Применение компьютерных методов анализа текстовых документов в строительстве. / Методы и модели автоматизации проектирования и управления в строительстве: Науч.-техн. сб. - М.,2003. - С. 41 - 43.

>. Гамер И.И., Пресняков Н.И., Пресняков Н.Н. Применение системы дистанционного образования в инвестиционно-строительной деятельности. // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. - М.,2003. -№3.-С. 44-46.

6. Гамер И.И., Пресняков Н.И. Дистанционное образование - ликбез XXI века. // Строительный эксперт - М.,2003. - №12(151).

7. Гамер И.И. Формирование банка инновационных знаний. / Прогрессивные технологические и инвестиционные процессы в строительстве: труды секции «Строительство» РИА. - М.: РИА, 2004. (В печати).

КОПИ-ЦЕНТР св. 77:07:10429 Тираж 100 экз. теп. 185-79-54

г. Москва м. Бабушкинская ул. Енисейская 36 комната №1 (Экспериментально-производственный комбинат)

9 -2 658

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ВЫЯВЛЕНИЯ ЗНАНИЙ И КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ОБУЧЕНИИ.

1.1. Анализ методов управления знаниями.

1.2. Анализ методов выявления знаний в текстах.

1.3. Анализ характеристик процесса обучения и методов составления учебных планов.

1.4. Анализ современных систем дистанционного обучения (систем управления обучением).

1.5. Стандарты и спецификации в обучении с использованием компьютеров.

1.6. Выводы.

ГЛАВА 2. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКИ МЕТОДОВ ФОРМИРОВАНИЯ БАНКА ИННОВАЦИОННЫХ ЗНАНИЙ.

2.1. Математические основы выявления характеристик текстовых документов.

2.2. Системотехнические принципы.

2.3. Методические основы построения СУО.

2.4. Принципы взаимодействия компонентов различных систем.

2.5. Принципы представления обучающих материалов методом составления тезауруса.

2.6. Выводы, схема исследования.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДА МОНИТОРИНГА ИННОВАЦИЙ И ФОРМИРОВАНИЯ БАНКА ИННОВАЦИОННЫХ ЗНАНИЙ САПР В СТРОИТЕЛЬСТВЕ.

3.1. Построение концептуальной модели предметной области.

3.2. Разработка метода формирования шаблона запроса к ИПС строительного субъекта.

3.3. Разработка метода мониторинга инноваций на основе ИПС.

3.4. Разработка метода формирования банка инновационных знаний САПР в строительстве.

3.5. Разработка метода интеграции банка инновационных знаний САПР в строительстве с СУО.

3.6. Выводы.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРИМЕНЕНИЯ БАНКА ИННОВАЦИОННЫХ ЗНАНИЙ САПР ФГУП "АТОМЭНЕРГОПРОЕКТ"

4.1. Анализ применяемых видов обеспечения САПР в ФГУП «Атомэнергопроект».

4.2. Разработка схемы адаптации СУО Lotus Learning Management system.

4.3. Разработка методики формирования банка инновационных знаний САПР и организации работы с ним через интерфейс СУО «Атомэнергопроекта».

4.4. Эффективность применения результатов исследования.

4.5. Выводы.

Достижения научно-технического прогресса распространяются в производстве в форме инноваций. Понятие "инновация" происходит от английского слова innovation, что в переводе с английского означает "введение новаций" (новшеств). Под новшеством понимается новый порядок, новый метод, новая продукция или технология, новое явление. Процесс использования новшества, связанный с его получением, воспроизводством и реализацией в материальной сфере общества, представляет собой инновационный процесс. Инновационные процессы зарождаются в отдельных отраслях науки, а завершаются в сфере производства, вызывая в ней прогрессивные, качественно новые изменения. Инновации могут относиться как к технике и технологии, так и к формам организации производства и управления. Все они тесно взаимосвязаны и являются качественными ступенями < в развитии производительных сил, повышения эффективности производства. Технико-технологические инновации проявляются в форме новых продуктов, технологий их изготовления, средств производства. Они являются основой технологического прогресса и технического перевооружения производства [85].

Повысить эффективность работы специалистов, использующих САПР в строительстве, за счет вооружения инновационными методами, позволил бы банк инновационных знаний, привязанный к конкретной структуре САПР. Наполнение банка знаний должно выполняться в автоматизированном режиме на основе источников средств массовой и специализированной информации. Другим немаловажным аспектом является вопрос обеспечения интерфейса к специалистам, который учитывал бы индивидуальные особенности и предоставлял средства контроля за процессом обучения новым знаниям. Последнее позволяет говорить о новом методе в обучении автоматизированному проектированию на производстве.

Потребность в формировании систем мониторинга инноваций для строительных организаций, применяющих САПР, объясняется стремительным ростом числа новых информационных технологий в проектировании, быстрым устареванием строительных норм,, появлением инновационных научных и практических методов, позволяющих существенно повысить производительность труда проектировщиков.

Таким образом, для своевременного реагирования строительных организаций на появление новых подходов и технологий в автоматизации проектирования необходим постоянный мониторинг и анализ широкого круга специализированных и популярных изданий. Без применения компьютеров практическое осуществление подобных процессов в рамках типовых строительных организационных структур затруднительно. Реализация описываемого в диссертации подхода основывается на доступности обрабатываемой информации, но большинство современных печатных изданий распространяется на коммерческой основе, либо не имеет полных электронных версий. Эта проблема нивелируется тем, что для анализа может быть достаточно заголовков статей и аннотаций, которые в большинстве случаев доступны в электронном виде через Интернет и другие источники.

В настоящее время существует большое количество информационно-поисковых систем (ИПС), систем рубрицирования документов, отбора новостей и др., они активно используются различными специалистами. Эффективное применение систем данного класса основано на итерационном расширении и сужении поля поиска в документах. Большое значение имеет подготовка специалиста, который принимает решение по отбору искомых понятий и их сочетаний. Поэтому требуется система, которая позволяла бы отбирать материалы на основе эталонных текстов и специальных фильтров и обеспечивала простой интерфейс представления этих материалов для потребителей, т.е. для специалистов САПР в строительстве и * проектировщиков различных специализаций.

Системы анализа текстовых документов построены на методах морфологического разбора в сочетании с другими современными технологиями, такими как: нейросемантика, каузальная логика и др. Программной реализацией этих технологий активно занимаются зарубежные и отечественные разработчики. Отмечается периодический всплеск применения одних технологий и угасание других вследствие повышения или снижения эффективности решения ими определенного класса задач соответственно.

Формирование банка инновационных знаний; САПР в организациях строительной отрасли требует грамотного применения методов анализа текстовых документов, что подразумевает определение тематических блоков, являющихся в совокупности отражением существующей структуры САПР в организации. В качестве составляющих элементов таких блоков могут выступать наборы функций, реализуемых в процессе деятельности функциональных подразделений строительной организации, применяющих САПР и обеспечивающих работу ее подсистем, специализированные тезаурусы, словари понятий и др.

Для руководителя организации или подразделения задача актуализации знаний сотрудников становится наиболее важной на этапе разработки рынка, т.е. участие в тендере, проведение переговоров на выполнение работ, которые несут новизну для организации. В строительной сфере последнее время происходят существенные изменения в связи с вводом в здания и сооружения новых информационных и технических систем наряду с существующими инженерными системами. Таким образом, для поддержки качественно высокого уровня выполнения проектных работ необходимо обеспечение инновационными знаниями широкого круга специалистов, в том числе по САПР. Самообучение является одной из наиболее эффективных форм освоения новых знаний. Проблема заключается в том, что для того, чтобы «заставить» сотрудника проводить исследования в некоторой области в сжатые сроки, специалисту, который ставит задачу необходимо самому четко представлять какие материалы необходимо изучать. Даже если это удается сделать, то сам процесс отбора этих материалов из печатных изданий и Интернет становится рутинной задачей, отнимающей много времени и требующей специальной подготовки.

Существующие системы управления обучением позволяют существенно сократить затраты на повышение квалификации специалистов. Информационным наполнением таких систем традиционно занимаются менеджеры и инструкторы. Область знаний менеджеров на практике оказывается весьма узкой для подобной работы. Роль инструктора часто отводится наиболее квалифицированным специалистам организации, отрыв которых от производства крайне нежелателен. На этапах первичного обучения специалистов эта проблема решается через создание или приобретение специальных курсов, которые могут функционировать в системе управления обучением практически независимо от инструктора, который исполняет роль консультанта. В дальнейшем в процессе непрерывного повышения квалификации приобретение сторонних учебных материалов или создание собственных становится либо дорогим, либо трудно реализуемым. На рынке существуют специальные услуги по подбору аналитической информации и новостей, использование которых становится нецелесообразным для многих организаций в силу высокой стоимости и малой гибкости при изменениях в характере требуемой информации, ее объеме и форме представления. Решением может стать специализированная система, выполняющая функции отбора аналитической информации в соответствии с существующей в организации структурой САПР. На основании этой информации должен формироваться банк инновационных знаний, который может быть интегрирован в систему управления обучением.

Такая расширенная система управления обучением позволит строительным « фирмам, а также организациям, занятым научной деятельностью и нормо- и законотворчеством, повысить качество продукции.

Цель диссертации - разработка метода автоматизированного формирования банка инновационных знаний для обеспечения качественно высокого уровня применения САПР в строительстве.

Для реализации цели были поставлены и решены следующие задачи:

• анализ существующих методов повышения квалификации специалистов САПР в строительстве;

• анализ структуры современных систем управления знаниями и обучением, а также применяемых в них промышленных стандартов и спецификаций;

• анализ основных источников инновационных знаний в области САПР в строительстве и существующих методов смыслового разбора текстовых документов;

• анализ и синтез метода мониторинга инноваций в тематических периодических изданиях и метода формирования банка инновационных знаний САПР в строительстве;

• разработка модели непрерывной информационной поддержки работы специалистов, применяющих САПР в строительстве, на базе банка инновационных знаний и системы управления обучением;

• построение с помощью разработанных в модели методов конкретного варианта системы управления обучением, его исследование и получение практических рекомендаций.

Объект исследования — информационное обеспечение САПР в строительстве.

Предмет исследования - методы автоматизированного формирования банка инновационных знаний для непрерывной информационной поддержки работы специалистов, применяющих САПР в строительстве.

Теоретические и методологические основы исследования включают системный анализ, теорию функциональных систем, системотехнику строительства, логико-смысловое моделирование (JICM), имитационное моделирование, теорию графов, экспертные методы, теорию информации, информационные технологии, труды отечественных и зарубежных ученых.

Научная новизна исследования состоит в подходе к формированию банка инновационных знаний для непрерывной информационной поддержки специалистов, применяющих САПР в строительстве. Поддержка осуществляется путем отбора аналитических материалов, содержащих инновации, на основе специально сформированного запроса к ИПС. Полученные текстовые документы разбиваются на блоки знаний, из которых формируется банк знаний, автоматически интегрируемый в компьютерные системы управления обучением. Традиционно компьютерные системы управления обучением наполняются специальным человеком - инструктором или менеджером, а поиск инноваций осуществляется специалистами на основе ручного поиска при помощи полнотекстовых поисковых систем либо периодическим обзором материалов определенных информационных источников.

На защиту выносятся:

• метод формирования запроса к ИПС, основанный на преобразовании понятий, описывающих функционалы элементов структуры САПР в строительстве;

• метод формирования банка инновационных знаний САПР в строительстве, основанный на смысловом разборе текстовых документов, описывающих инновации;

• метод интеграции полученных результатов по выборке из банка инновационных знаний в системы управления обучением, отвечающие стандарту SCORM;

• методика применения банка инновационных знаний в работе специалистов САПР в строительстве.

Практическая значимость работы. Разработанные методы и полученные в диссертации результаты позволяют осуществлять оперативный анализ больших массивов аналитической информации, направленный на формирование банка инновационных знаний для непрерывной информационной поддержки специалистов, применяющих САПР в строительстве, а также формировать проблемные области, описывающие тенденции развития САПР в строительстве. Разработанная методика позволяет упорядочить процесс передачи специалистам инновационных знаний, направить развитие интеллектуального потенциала коллектива в соответствии с замыслом руководителя. Практическое применение усовершенствованных систем управления обучением дает возможность повысить эффективность работы проектно-строительных организаций в рыночных условиях хозяйствования без отрыва специалистов от производства работ.

Апробация работы. Положения диссертационной работы были обсуждены на заседаниях кафедры САПР, Ученого совета Спецфакультета САПР, семинарах кафедры системного анализа в строительстве, внутреннем семинаре по информационным технологиям Минатома, опубликованы в печатных работах и представлены на Городской научно-практической конференции-выставке "Современные технологии в строительстве. Образование, наука, практика", посвященной 80-летию МГСУ-МИСИ. Практические методики, разработанные в диссертации, были апробированы в лаборатории информационных технологий специального факультета САПР

МГСУ, а также в ООО «Аналитическо-консультационное бюро по автоматизированным строительным системам».

Внедрение результатов работы. Федеральным государственным унитарным предприятием «Атомэнергопроект» при внедрении автоматизированной телекоммуникационной обучающей системы был использован разработанный в диссертации метод формирования банка инновационных знаний САПР. Применение указанного метода позволило оперативно формировать банк инновационных знаний САПР и интегрировать его в соответствии с концепцией виртуальных атомных электростанций во взаимодействующие в единой информационной среде программные средства, повысить качество информации и уровень автоматизации производства в целом.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 6 научных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из четырех глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений.

Благодарности. Автор приносит благодарность д.т.н. профессору Гусакову А.А. за чуткое научное руководство, постановку интересных и наукоемких задач, научному консультанту к.т.н., доценту Преснякову Н.И., идеи и рекомендации которого по проблемам системотехники виртуальных объектов строительства [61,62,63] развиваются в настоящей работе, моим коллегам к.т.н. Куликовой Е.Н., к.т.н. Романову А.Н., к.т.н. Ильиной О.Н, Марину Н.А., Шелесту Д.В. за интерес к теме диссертации и содействие в получении практических результатов, а также моей любящей жене Гамер Е.Г., принимавшей активное участие в работе по подготовке статей и диссертации.

Основные выводы и предложения

1. Проанализированы традиционные методики передачи специалистам, применяющим САПР, знаний об инновационных подходах к решению традиционных задач, новых технологиях применения САПР, изменениях в нормах и правилах проектирования. Было показано, что традиционными методами задача актуализации знаний специалистов, применяющих САПР, не может быть качественно решена по причине ускорившихся темпов роста знаний, экономической и организационной нецелесообразности проведения семинаров в специализированных учебных заведениях, невозможности обеспечения ознакомления специалистов с большим количеством специализированных периодических изданий.

2. Обосновано применение адаптированных систем управления обучением для решения задачи информационной поддержки специалистов, применяющих САПР, в рамках информационного обеспечения в структуре

САПР. В связи с этим был проведен анализ современных систем управления знаниями, который показал, что на данный момент стандартизованных открытых систем, которые бы подходили для актуализации знаний специалистов САПР в строительстве не существует. Этот факт обосновывает целесообразность исследований методов развития существующих систем.

3. Разработан метод поиска инновационных знаний в текстах строительной тематики на основе специально формируемого запроса к информационно-поисковой системе. На основе смыслового анализа текста с выявлением сверхфразовых единств формируются блоки (модули) знаний. Адаптирован для применения в методе формирования банка инновационных знаний метод составления учебных планов, который обеспечивает логичную последовательность при передаче знаний специалисту САПР в строительстве. Шаблон запроса к ИПС и обобщенный запрос к ИПС также формируются методами, разработанными в диссертации.

4. Предложена модель непрерывной информационной поддержки работы специалистов, применяющих САПР в строительстве. Модель представляет собой совокупность последовательно применяемых методов с указанием входных и выходных данных, обеспечивающих преобразование информации, полученной по Internet/Intranet сетям в результате запросов к ИПС, в структурированные блоки знаний банка инновационных знаний. Модель подразумевает формирование совокупности индивидуальных шаблонов запроса к ИПС с последующей сверткой в общий запрос, что обеспечивает целостность структуры банка инновационных знаний и исключает дублирование знаний.

5. Разработан метод интеграции банка инновационных знаний САПР в строительстве в СУО. Применение метода реализует интерфейс банка инновационных знаний САПР в строительстве к конкретным специалистам. Выборки из банка знаний могут быть индивидуализированы относительно отдельного специалиста и групп специалистов. Следует отметить, что помимо удобства и последовательности передачи знаний специалисту, СУО позволяет осуществлять полный контроль со стороны уполномоченных отделов и сотрудников.

6. Модель непрерывной информационной поддержки работы специалистов, применяющих САПР в строительстве, реализованная в системе управления обучением, апробирована и внедрена в ФГУП «Атомэнергопроект». Внедрение адаптированной системы Lotus Learning Management System 1.0.2, которая была выбрана в качестве СУО на предприятии, позволило уменьшить суммарные затраты на повышение квалификации специалистов САПР на 20%, повысить за счет возможности быстрого обращения к методическим материалам эффективность работы в среднем на 10%.

1. Айвазян С.А., Бухштабер В.М., Енюков И.С., Мешалкин Л.Д. Прикладная статистика. Классификация и снижение размерности. — М.: Финансы и статистика, 1989.-606с.

2. Ансофф И. Стратегическое управление. М.: Экономика, 1989. - 519с.

3. Архангельский С.И. Учебный процесс в высшей школе, его закономерные основы и методы. М.: "Высшая школа", 1980. 368 с.

4. Ахутина Т. В. Порождение речи. Нейро-лингвистический анализ синтаксиса. М.: МГУ, 1989, - 215 с.

5. Башмаков А.И., Башмаков И.А. Разработка компьютерных учебников и обучающих систем М.: Информационно-издательский дом «Филинъ», 2003.-616 с.

6. Белкин E.JI. Разработка методов построения системы изложения учебного материала. Отчет о научно-исследовательской работе.

7. Брагина Н.Н., Доброхотова Т.А. Функциональные асимметрии человека. -М: Медицина, 1981.-287 с.

8. Бусленко В. Н. Автоматизация имитационного моделирования сложных систем. М.: Наука, 1977. - 72с.

9. Виртуальные реальности // Труды лаборатории виртуалистики. Выпуск 4. Труды Центра профориентации. М., 1998. -212 с.

10. Ю.Волкова В.Н., Денисов А.А. Основы теории систем и системного анализа. СПб. Изд.: СПбГТУ, 1999.

11. П.Гамер И.И., Мелихова О.Ф. Проблемные области как основы постановки нормозаконопроектов в строительстве. //

12. Герасимов М.Б., Пунтиков Н.П., Перегудова М.В., Маленков С.А., Цыганков М.А., Евграфов А.А., Виноградов А.Е. Методы автоматического построения специализированного тезауруса //

13. Материалы международного семинара Диалог 2000, Том 2. Прикладные проблемы, СТАР СПб. 2000

14. З.Герман Э.И. Разработка моделей и алгоритмов многоцелевой оптимизации планов учебного процесса. Дисс. . канд. тех. наук. Томск, 1975, 194 с.

15. Н.Гладкий А.В. Формальные грамматики и языки. М.: Наука, 1973.

16. Глезерман Т.Б. Психофизиологические основы нарушений мышления при афазии М.: Наука, 1986. - 230с.

17. Горбатова Р.Е. Системный анализ деятельности специалиста и моделирование задач подготовки инженерных кадров. Автореф. дисс. канд. тех. наук. Томск, 1981.

18. ГОСТ 7.24-90 Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Тезаурус информационно-поисковый многоязычный. Состав, структура и основные требования к построению.

19. ГОСТ 7.25-2001 Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Тезаурус информационно-поисковый одноязычный. Правила разработки, структура, состав и форма представления.

20. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Москва, 1995.

21. Денисов А.А. Информационное поле. СПб.: Омега, 1998. - 64с.

22. Джонсон Р., Каст Ф., Розенцвейг Д. Система и руководство. М.: Мир, 1971.-169с.

23. Дика В. В. Информационные системы в экономике. М.: Финансы и статистика, 1996. —272с.

24. Димова В. И др. К вопросу о методе составления тезауруса по специальности. //Современная высшая школа, 1978, №3.

25. Ермаков А.Е. Проблемы полнотекстового поиска и их решение // Мир ПК. 2001. -N 5.

26. Ермаков А.Е. Тематический анализ текста с выявлением сверхфразовой структуры // Информационные технологии. 2000. -N11.

27. Ермаков А.Е., Плешко В.В. Ассоциативная модель порождения текста в задаче классификации // Информационные технологии. 2000. - N 12.

28. Ермаков А.Е., Плешко В.В. Синтаксический разбор в системах статистического анализа текста. // Информационные технологии. 2002. -N7.-С. 30-34.

29. Ермаков А.Е., Плешко В.В. Тематическая навигация в полнотекстовых базах данных // Мир ПК. 2001. - N 8.

30. Каган В.И., Сычеников И.А. Основы оптимизации процесса обучения в высшей школе. Москва, 1987.

31. Карпов В.И. Составление учебных планов вузов с помощью ЭЦВМ. // Применение ЭЦВМ для автоматизации обучения и управления учебными заведениями. Киев, 1972 ., с. 121-130.

32. Киров Е. Ф. Теоретические проблемы моделирования языка. Казань: Изд. Казанского университета, 1989, - 255с.

33. Котлобулатова Г.С. Системно-структурный подход к организации учебного материала и его влияние на активизацию мыслительной деятельности студентов. Автореф. дисс. .канд. пед. наук. Ташкент, 1981.

34. Красиков Ю. В. Алгоритмы порождения речи. Орджоникодзе: Ир, 1990, -240с.

35. Кусик А.В. Разработка методического аппарата оценки эффективности инвестиций в разработку и создание информационных систем // Отчет о научно-исследовательской работе, Шифр «Аудит 1.3.2», Лан-проект, М. 2003

36. Лачинов В.М., Поляков А.О. Информодинамика или Путь к Миру открытых систем.- СПб.: СПбГТУ, 1999.-431с.

37. Леонид Черняк Управление знаниями и информационные технологии Журнал "Открытые системы", #10, 2000 год // Издательство "Открытые системы" (www.osp.ru)nocTOHHHbm адрес статьи: http://www.osp.ru/os/2000/10/074.htm

38. Леонтьев Л.П., Гохман О.Г. Проблемы управления учебным процессом. Рига, 1984, с. 24-62.

39. Лурия А.Р. Основы нейропсихологии М.: МГУ, 1973. - 374с.

40. М.Г. Круглов, С.К. Сергеев, В.А. Такташов, В.Г. Фирстов, Г.М. Шишков. Менеджмент систем качества // Учебное пособие М.: ИПК Издательство стандартов, 1997

41. Мария Мариничева. Заставьте знания работать Сетевой № 10 2002

42. Меграбян А.А. Деперсонализация. Ереван: Армянское государственное издательство, 1962; 352.

43. Мельчук И.А Опыт теории лингвистических моделей "Смысл-Текст". Семантика, синтаксис. М.: Школа "Языки русской культуры", 1999.

44. Методические рекомендации по применению логико-смысловых моделей для анализа и выработки проектных решений М.: ЦНИПИАСС Госстроя СССР, 1979-32 с.

45. Мильнер Б. 3. Теория Организаций. Курс лекций. -М.: Инфра-М, 1999. -335с.

46. Московиченко А. Л. Дерево целей инженерной деятельности. //Кибернетика и вуз. Выпуск 13. Томск, 1987, с.123-129.

47. Никитин А.В. Вопросы оптимального составления учебных планов и программ. Дисс. канд. тех. наук. Москва, 1969. 179 с.

48. Никитин М. В. Основы лингвистической теории значения. М.: Высшая школа, 1988,- 168 с.

49. Никитина С.Е. Устная народная культура и языковое сознание. Электронный ресурс. Часть 24/ - Режим доступа: http://norseski.narod.ru/nikitina/files/Part24.htm, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. рус.

50. Николай Николаевич Чурсин. Популярная информатика. К.: «Техника», 1982.

51. Носов Н.А. Словарь виртуальных терминов // Труды лаборатории виртуалистики. Выпуск 7. Труды центра профориентации. М.: "Путь", 2000. - 69 с.

52. Овчинников А.А., Пучинский B.C., Петров Г.Ф. Сетевые методы планирования и организации учебного процесса. М.: "Высшая школа", 1972. 157с.

53. Орлова JI. В. Структура сверхфразового единства в научных текстах. -Киев: Наукова Думка, 1988, 154с.

54. Плешко В.В., Ермаков А.Е., Липинский Г.В. TopSOM: визуализация информационных массивов с применением самоорганизующихся тематических карт // Информационные технологии. 2001. - N 8.

55. Поляков А.О. От количественной информации к информационной машине.- СПб.: СПбГТУ, 2001.-80с

56. Попов Э. В. Общение с ЭВМ на естественном языке. М.: Наука, 1982, -360 с.

57. Попов Э. В. Экспертные системы: Решение неформализованных задач в диалоге с ЭВМ. М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987, - 288 с.

58. Пресняков Н.И. «Виртуальные объекты строительства и образовательный процесс», М., Сборник научных трудов МГСУ под редакцией Гусакова А.А.; Преснякова Н.И. и др., 2000 г.

59. Пресняков Н.И. «Системы дистанционного образования», М., Научн-техн. сб. «Методы системного анализа и автоматизированного проектированияинвестиционных и организационно- технологических процессов в строительстве»,№3,2001

60. Пресняков Н.И. Виртуальные объекты строительства // Сборник научных и педагогических трудов кафедры САПР М.: МГСУ, 2000. - 108 с.

61. Пресняков Н.И. Виртуальные объекты строительства как информационная основа построения промышленных предприятий // "Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века", №8/2001

62. Пресняков Н.И. Виртуальные строительные объекты реконструкции // Доклад на международной научно-практической конференции "Реконструкция Санкт-Петербурга 2003"

63. Пресняков Н.И., Гамер И.И., Пресняков Н.Н. «Применение системы дистанционного образования в инвестиционно-строительной деятельности» Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века - №3, 2003

64. Розенталь Д.Э. Управление в русском языке. Словарь-справочник. М.: Книга, 1986.

65. Рубашкин В. И. Представление и анализ смысла в интеллектуальных информационных системах. М.: Наука, 1989, - 189с.

66. Рублев Ю.В., Востров Г.Н. Математические основы логической структуры курса. //Вестник высшей школы, №9, 1970.

67. Рубрикон. Электронный ресурс. / Russ Portal Company Ltd., 2001 Режим доступа: http://www.rubricon.ru/, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. рус.

68. Синтаксис языка запросов Яндекса. Электронный ресурс. / Япёех., 2003 -Режим доступа: http://yandex.ru/info/syntax.html, свободный. — Загл. с экрана. Яз. рус.

69. Система моделей и методов рационального планирования и организации учебного процесса в вузе. /Под редакцией В.В. Гусева, Воронеж, 1984.

70. Системотехника строительства. Энциклопедический словарь // под. ред. Гусакова А.А. М.: Фонд "Новое тысячелетие", 1999. - 432 с.

71. Состояние, перспективы и проблемы развития информатики. В сб.Теоретические основы и прикладные задачи интеллектуальных информационных технологий. Изд. СПИИРАН, СПб., "Антология" 1998, с. 23-31.

72. Субботин М.М. Классификация моделей структурирования данных по JI.K. Калиниченко / Под науч. ред. Терещенко С.С. Т. 3: Риски. Ситуационные центры и системы. Технологии выявления неявных проблем. Аналитика-Капитал. М., 2000. -312 с.

73. Сумароков Л.Н., Романенко А.Г., Мухин Э.В. В целях оптимизации обучения. //Вестник высшей школы, №2, 1968.

74. Харламов А. А. Нейроподобные элементы с временной суммацией входного сигнала и блоки ассоциативной памяти на основе этих элементов. // "Вопросы кибернетики. Устройства и системы." Под ред. Н.Н. Евтихиева. М.: МИРЭА, 1983. - с.57-68.

75. Целевая интенсивная подготовка специалистов. /Под ред. В.А. Карповой. Ленинград, 1987. 184 с.

76. Что является знанием и как оно проявляется в окружающем мире? Электронный ресурс. / Режим доступа: http://www.protey.ru, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. рус.

77. Шрейдер Ю. А., Шаров А. А. Системы и модели. М.: Радио и связь, 1982.-152с.

78. Энгельбарт Электронный ресурс. / The Bootstrap Institute. Режим доступа: http//www.bootstrap.org, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. англ.

79. Энциклопедии. Электронный ресурс. / Портал «Кирилл и Мефодий» -Режим доступа: http://mega.km.ru/, свободный. Загл. с экрана. - Яз. рус.

80. Юсавичене П. Теория и практика модульного обучения. Каунас "Швиеса", 1989.272 с.

81. А Helpful Guide to Search Engines. Электронный ресурс. / The Spiders's Apprentice, 2003 Режим доступа: http://www.monash.com/spidap3.html, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. англ.

82. AICC (Aviation Industry Computer-based training Committee) Электронный ресурс. / AICC, 2003 Режим доступа: http://www.aicc.org, свободный. — Загл. с экрана. - Яз. англ.

83. Bernus P., Hatvany I.: Design of Integrated Manufacturing Systems. Computer In Industry, Vol. 1, No. 1, 1979.

84. Burke Oppenheimer. Collaborative Software and Knowledge Management Tools Market. Электронный ресурс. / GartnerGroup, 2003 Режим доступа: http://www4.gartner.com/DisplayDocument?id=410762, платный. — Загл. с экрана. - Яз. англ.

85. David J. Skyrme. Knowledge Management Solutions Электронный ресурс. / The IT Contribution Режим доступа: http://www.skreme.com, свободный. -Загл. с экрана. - Яз. англ.

86. G. Golub and С. Van Loan. Matrix Computations. Johns-Hopkins, Baltimore, Maryland, second edition, 1989

87. G. Salton, J. Allan, and C. Buckley. Automatic structuring and retrieval of large text files. Communications of the ACM, 37(2):97-108, February 1994.

88. G. Salton. Automatic Text Processing. Addison-Wesley Publishing Company, Inc., Reading, MA, 1989.

89. How To Use Web Search Engines. Электронный ресурс. / — Режим доступа: http://www.carroll.kl2.ia.us/ccsdpages/searchhelp.html, свободный. Загл. с экрана. - Яз. англ.

90. Николаев В. И., Брук В. М. Системотехника : методы и приложения. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1985. - 199с., ил.

91. IMS (Instructional Management System) Электронный ресурс. / IMS, 2003 Режим доступа: http://www.imsproject.org, свободный. — Загл. с экрана. — Яз. англ.

92. Information Organization and Retrieval. Электронный ресурс. / IBM Research, 2003 — Режим доступа:http://www.research.ibm.com/km/areasl.html, свободный. Загл. с экрана. -Яз. англ.

93. J.C.R. Licklider. Man-Computer Symbiosis Электронный ресурс. / Режим доступа: http://memex.org/licklider.html, свободный. — Загл. с экрана. - Яз. англ.

94. Jerry Honeycutt. Knowledge Management Strategies. // Microsoft, 2000. -272c.

95. Knowledge Discovery & Data Mining. Электронный ресурс. / IBM Research Center, 2003 Режим доступа: http://www.research.ibm.com/compsci/kdd/index.html, свободный. - Загл. с экрана. — Яз. англ.

96. R. Rogers, G. Green, В. Goldiez. Preliminary testing of low cost visualization systems using public domain benchmarks // Institute for simulation and training of university of central Florida, 1998

97. Rijsbergen C.J. Information retrieval. London: Butterworths, 1979.

98. S. Deerwester, S. Dumais, G. Furnas, T. Landauer, and R. Harshman. Indexing by latent semantic analysis. Journal of the American Society for Information Science, 41(6):391 -407, 1990.

99. S. Dumais. Improving the retrieval of information from external sources. Behavior Research Methods, Instruments, & Computers, 23(2):229~236, 1991.

100. SCORM 1.2, SCORM 1.3 Электронный ресурс. / ADL (Advanced Distributed Learning), 2003 Режим доступа: http://www.adlnet.org, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. англ.

101. Tinbergen Jan, Bos H.S. Blum James, Emmerij Lonis, William Gareth Econometric Model of Education. Some Applications. Paris, OESD, 1965.

102. Todd A. Letsche and Michael W. Berry. Large-Scale Information Retrieval with Latent Semantic Indexing. URL: http://www.cs.utk.edu/~beny/sc95/sc95.html

103. The Scorm Content Aggregation Model. Version 1.2. Электронный ресурс. / Advanced Distributed Learning Initiative, 2001 Режим доступа: SCORM1.2CAM.doc (http://www.adlnet.org/), свободный. - Загл. с экрана. - Яз. англ.

104. Опубликованные работы автора

105. Гамер И.И., Пресняков Н.И. Проблемные области ВОС. // Сборник научных трудов. Методы системного анализа и автоматизированного проектирования инвестиционных и организационно-технологических процессов в строительстве, Москва, №1, 2001, 3,0 усл.п.л.

106. Гамер И.И. Применение компьютерных методов анализа текстовых документов в строительстве. // Научно-технический сборник. Методы и модели автоматизации проектирования и управления в строительстве, Москва, 2003, 3,6 п.л.

107. Гамер И.И., Пресняков Н.И., Пресняков Н.Н. Применение системы дистанционного образования в инвестиционно-строительной деятельности. // Журнал "Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века", Москва №3, 2003,2 п.л.

108. Гамер И.И., Пресняков Н.И. Дистанционное образование — ликбез XXI века. // Аналитическая и информационно-справочная газета «Строительный эксперт», Москва №12(151), 2003, 3,0 п.л.