автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Компьютерная система моделирования и управления процессом подбора состава и характеристиками для гидроизоляций зданий и сооружений

Г6 од

- 1 ЯНВ 1998

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ "КИБЕРНЕТИКА"

На правах рукописи

УДК 681.324:691:699.32

ФАТУМ МОХАМЕД САЙД АЛЬНАКИБ

КОМПЬЮТЕРНАЯ СИСТЕМА №ДЕЛИРОВАНКЯ И УПРАВДЕШШ ПРОЦЕССОМ ПОДБОРА СОСТАВА П0ЛИМЕРРАСТВ0Р08 С ЗАДАННЫ!«! СВОЙСТВАМИ И ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ДЛЯ ГИДРОИЗОЛЯЦИИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Специальность 05.13.01 - "Управление в технических системах"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ташкент - 1985

Работа выполнена в Научно-производственном объединение "Кибернетика" Академии наук Республики Узбекистан и на кафедре автоматизации производственных процессов Ташкентского государственного технического университета имени Абу Райхана Беруни.

Научния руководитель: доктор технических наук, профессор

гу.тж is. м.

Официальные оппоненты: доктор технических наук

МАНАДМАНОВ X.А.

кандидат -'технических наук хлщибаев A.M.

Еедувдя организация: Ташкентский архитектурно-строительный

институт.

Защита диссертации состоится "...£7_"__декабря__ 1995 г. в _14оо_ час.ка заседании специализированного совета Д 015.12.21 в Научно-производственном объединении "Кибернетика" Академии наук Республики Узбекистан по адресу:

7001аЗ. Ташкент, улица Файзуллн Ходжаеса, 34.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института кибернетики НПО "Кибернетика" АН РУз.

Автореферат разослан & г.

Ученый секретарь специализированного совета доктор технических наук, профессор

ШАМСИЕВ 3.3.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ,

Актуальность темы. В последние годы в мировой практике строительных работ наблюдается значительный рост производства.и потребления полимеров и различных материалов на их основе. Все большее внимание, как в-Узбекистане, так и за рубежом привлекает ноезя разновидность полимерных материалов - полимеррастЕоры, выгодно отличающиеся от обычных строительных материалов высокой прочностью при растяжении, сжатии и ударе, повышенным сцеплением с арматурой и другими поверхностями, а также водонепроницаемостью и стойкостью к агрессивным воздействиям. Многообразие свойств полимеррастворов в сочетании с простотой их приготовления и применения при сравнительно небольшом расходе полимеров делает этот материал не только эффективным, но и экономичным.

Особую перспективность для гидроизоляции зданий и строительных сооружений представляют составы на основе полиизоцианат-ных смол, обладающие таким важным и уникальным свойством, как адгезия к Блажной поверхности различных строительных материалов (бетон, полимерцементный бетон, керамика и др.) и не требующие высушивания рабочей поверхности, что особенно часто бывает необходимо при проведении гидроизоляционных работ.

Систематизация, накопление, обобщение ценной фактической информации, ее анализ, учет и наиболее достоверная обработка для всего спектра строительных материалов путем создания банков данных с использованием совершенных мощных систем управления базами данных на основе современных ЭВМ - актуальная научно-техническая задача.

Цель диссертационной работы состоит в создании компьютерной системы моделирования и управления процессом подбора состава полимеррастворов с заданными характеристиками и свойствами для гидроизоляции зданий и сооружений.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие конкретные, малоизученные и недостаточно проработанные к настоящему Бремени задачи исследования:

- анализ современного состояния теории и практики разработки компьютерных систем автоматизированного управления процессом подбора состава строительных материалов и тендеьций их совершенствования и развития;

- разработка функционально-структурной схемы компьютерной системы подбора состава полимеррастворов для гидроизоляции зданий и сооружений;

- разработка математической модели .процесса подбора состава

полимерраствора и формализация интерактивного режима функгчони--рования компьютерной системы;

- обоснование концептуальной схемы реализации информационной подсистемы расчета физико-химических свойств веществ и соединений, входящих в состав полимеррастворпв;

- разработка единой системы документирования строительных материалов;

-создание многоуровневого банка данных, объединяющего в своем составе взаимосвязанные базы данных реляционного т:.па;

- реализация информационно-поисковых функций системы, работающей по разнообразным критериям и ключам поиска;

- обоснование концептуальной схемы синтеза системы управления базами данных и перевода последних с одного уровня иерархии на другой;

- обоснование методов, представления и обработки знаний в компьютерной системе;

- реализация разработок в области создания многофункциональной компьютерной системы моделирования й управления процессом подбора состава полимерраствороз.

Научная новизна. В процессе выполнения диссертационной работы автором лично получены новые научные результаты, которые выносятся им на публичную защиту и которые сводятся к следующему:

- сформулированы технологические и функциональные принципы построения компьютерных систем подбора состава строительных материалов с наперед заданными свойствами;

- обоснована структура многофункциональной компьютерной системы подбора.состава полимерраствороз для проязводства гидроизоляционных строительных работ;

- развита стратегия системного анализа физико-химических и термодинамических свойств ингредиентов полимерраотворов;

- разработана подсистема информационного обеспечения, ео-деожалш з своем составе банк дачных, пакет программ доступа для обеспечения связи с компьютерной системой и программы поддержки баз данных;

- создана информационно-поисковая подсистема, реаишующа« расширенный набор функций поиска и выбора информации;

- обоснована концептуальная схема синтеза системы упраьле-ния многоуровневым башхж данных и связанной с кум информационно-поисковой подсистемой;

- сформулированы концепции и принципы разработки экспертной

системы продукционного типа для подбора состава строительных г.о-лимеррастворов;

- с помощью разработанной компьютерной систем предложены новые полимеррастворы д.п гидроизоляционных строительных работ и нанесения теплоизоляционных зап;итн.ых, покрытий на технолоплеские трубопроводы.

"!етодп исследования. При выполнении диссегтацион:юй работы использовались методы: системного анализа химико-те,дологических процессов и систем; теории искусственного интеллекта; разработки п.ри1слзднюс экспертных систем; теории множеств; описания и управления в системах баз данных; логического и лингзистпческого анализа, а тагаке эвристические методы поиска рациональных технических решений. -

Достсиериость сформулированных в диссертации научных положений, выесдоз и конкретных рекомендаций подтверждается, согласованностью результатов теоретических и экспсриментапьных исследований, выполненных с использованием современных методов и технических средств, а талэхе положительными итогами производственна испытаний.

Практическая значимость результатов работы подтверждается их использованием при создании инструментальной автоматизированной информационяо-зксперной систем)! подбора состава строительных полимеррастворов. Предложенные з работе концепции и принципы. а также решения по программному и техническому обеспечен™ положены в основу компьютерной системы, которая позволяет выбирать оптимальный состав композиционных строительных материалов. Полученные результаты могут быть рекомендованы к использованию при разработке прикладных зкспертных систем, a raw других компьютерных систем, основанных на представлении и формализации знаний. Результаты диссертации используются в учебном процессе Ташкентского государственного технического университета. ..

Апробация работы. Основные положении диссертационной рэлотц докладывались, обсуждались и получили одобрений'на: Международной конференции "Интеллектувлизацчя систем упрьнления и обработки информации" (гор.Ташкент, 1924 г.), Международной моя^еренция ■ "Математичеекое мцделирозаиие. .к гычистмьяый эксперимент" (гор, Т;шкеят,1у9'1г,}, • IV Мг'эдународтай научно-практической конференции "Системный анализ, моделарбяание' к' упраа/еиие слома«и ' процессами и обгек?эми" {гор.?ащкенг,Ш4 г.),IX конференция "Математические мгтода с 'хотя л хишмьской ятто-

гни" (гор.Тверь,1995 г.), на республиканской научно-технической конференции "Проблемы разработки химической технологии импорто-замещаемой продукции в Узбекистане" (гор.Ташкент, 1995 г.)

Публззтацш. По теме диссертации опубликовано 10 научных ра-Ост, в том числе в виде 4-х статей и 6 тезисов докладов.

Личный вклад. В публикациях,' составляющих основу диссертации, ангору принадлежит общая постановка задач исследования, обоснование методик экспериментов и участие в их проведении, интерпретация, анализ и обобщение полученных результатов, формулировка найденных закономерностей, участие в практическом использовании результатов.

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка цитированной литературы, насчитывающего 156 наименований использованных источников, и приложений. Основное содержание диссертационной работы изложено на 158 страницах машинописного текста, проиллюстрированэго 16 рисунками и 1С таблицами.

Структура диссертации подчинена основным задачам исследования и отражает последовательную логику достижения поставленной цели. Такая стру|стура позволяет представить во взаимосвязи теоретические, методологические л практические аспекты работы, отличавшиеся от известных методов в исследуемой области.

С0ЕЕР2Ш2Е РАБОТЫ

Во етедсгом дается обоснование актуальности темы диссертация. наложены цель и задачи исследования. Формулируются научные положения, выносимые на публичную защиту, раскрывается научная новизна работы, значимость ее результатов для науки и практики. Содержатся данные о месте проведения, апробации работи, реализации разработок, структуре и объеме диссертации. Кратко излагается содержание диссертационной работы по глак'.ч.

■ В первой главе, носящей обзорно-постановочный хррактер, проанализировано современное состояние теории и практики разработки компьютерных систем подбора ссстава коыаоаиционшх строительных материалов и тенденции их совершенствования и развития. Рассмотрены виды селимерных покрытий по бетону и железобетону. Выполнен гетроспектигяый анализ иод;*фккатй полимориементных бетона:; и обоснована перелектившхль разработки компьютерной системы подбора состава пошлррзстворов с наперед заданные свойствами для гидроизоляции зданий к сооружений. На основе обобщения

и анализа фактического материала, привлеченного в зтой главе и представленного в виде аналитического обзора, выполнено обоснование основной цели и дана уточненная постановка задач исследования. : / - •"'•■•■•'.'Вторая глава диссертации посвящена вопросам разработки общей функциональной структуры компьютерной системы подбора состава полимеррастворов с заданными характеристиками и свойствами.

Задача подбора состава полимеррастворов и обоснования технологических режимов их производства приобретает важное значение. В настоящее время . рецептура полимеррастворов насчитывает десятки ингредиентов. В основном рецептуру подбирают экспериментальным путем, и уровень знаний о совместимости компонентов и их взаимном влиянии на реологию и устойчивость к агрессивным средам носит содержательный характер, т.е. выражен в вербальной форм® без привлечения формализованных моделей. В такой ситуации, как правило, пред^явлйотся многочисленные и часто противоречивые жесткие требования к отдельным компонентам полимеррастворов, ц то время как необходимо учитывать их поведение в двойных, тройных и других подсистемах. ~

В связи с этим возникает необходимость привлечения методов и приемов системного анализа к обоснованию технологии приготовления и выбору рационального состава полимеррастворов. В самом деле, для достижения требуемых характеристик и свойств полимеррастворов необходимо принятие решений на нескольких уровнях иерархии.

Системный анализ в последние годы становится основным методом исследования сложных явлений и процессов. Сущность системного анализа определяется его стратегией, в основе которой лежат обшие принципы, применимые к решению любой системной задачи. К ним можно отнести: четкую формулировку цели исследований, постановку задачи по реализации зтой цели и определение критерия эффективности решёния задачи; разработку развернутого плана исследования с указанием основных этапов и направлений в решении задачи; пропорционально-последовательное продвижение по всему комплексу взаимосвязанных этапов и возможных направлений; организацию последовательных приближений и повторных циклов исследований на отдельных ¡этапах; принцип нисходящей иерархии анализа м восходящей иерархии синтеза в решении составных частных задач.

В настоящее время основные усилия специалистов направлены на разработку прсбгемяо-ориентироваяши компьютерных систем с

г

такой системной методикой решения прикладных задач, которая была Iеы лишена недостатков формального "машинного" подхода и в полной мере использовала бы столь важные аспекты, как знание, опыт, интуицию и даже талант специалистов и возможности ЭВМ по хранению и оперативной обработки огромных объемов накопленной информации.

Ка рис.1 приведена принципиальная схема человеко-машинного взаимодействия при решении задач моделирования и управления процессом подбора состава композиционных строительных материалов на примере полимеррастворов для гидроизоляции зданий"и сооружений. Следует отметить, что при реализации этой схемы наследуется традиционная однолинейная последовательная схема процесса разработки новых по своему составу композиционных строительных материалов. Однако■наличие обратной5 связи, позволяющей организовать последовательные приближения и при необходимости повторные циклы исследований и уточнений, принципиально отличают предлагаемую схему ог традиционной, обеспечивая динамичное пропорционально-последовательное достижение конечной цели.

Процесс создания новых композиционных строительных материалов, представляет собой сложную.систему сбора и целенаправленной обработки,входной информации для проектне-конструкторских и технолог ических разработок в выходную информацию - в виде технологического регламента и технологической схемы производства вновь созданного материала.

При разработке компьютерных систем подбора. состава новых эффективных строительных материалов возмогли три подхода:

- система разрабатывается в целом во всех деталях, а внедрение осуществляется по завершению разработки ее частей;

реализуется поэтапная детальная проработка элементов компьютерной , системы и ее внедрение в виде отдельных функциональных подсистем;

- осуществляется разработка структуры всей системы с последующей постепенной детализацией подсистем и частей, сопровождающаяся внедрением промежуточных разработок.

К запросам данной диссертационной работы наиболее приемлем третий подход, заключающийся в том, что определяется укрупненная конфигурация всей системы с классификацией функций отдельных частей и подсистем, формируются общие принципы построения подсистем и их взаимодействия, а затем следует поэтапная совместная разработка частей Сне обязательно всех сразу), с наращиванием мощности системы и обеспечением возможности решения разнообраз-

Специалист-интестсетатор Кочпьют&рлая система

- - последовательяость выполнения операций;

— — - передача информации

Рис.1. Принципиальная схема челсвеко-маниняого взаимодействия при решении задач моделирования и управления процессом подбора состава кових КОЛ.

ных задач. Такой подход возможен благодаря унификации приемов программирования.

При разработке компьютерной системы - мы руководствовались следующими общесистемными принципами: системного единства; развитие; включения в другие системы; информационного единства; комплексного согласования (комплектности); инвариантности; совместимости; структурного программирования (принципы модульности, открытости и универсальности).

На рис. 2 представлена взаимосвязь дополнительных специфических принципов "Построения компьютерной системы подбора состава полимеррастворов (ориентации на массового-пользователя; минимума затраченного времени; .минимального, объема вводимой информации; функциональной полноты системы; реализации минимальными средствами и оперативности взаимодействия конечного пользователя с системой).

Разработка компьютерной системы осуществлена на основе триединого подхода: выбора технических средств реализации системы; разработки структуры организации математического обеспечения; обеспечения диалогового взаимодействия пользователя с системой.

Моделирование процесса подбора состава полимеррастворов осуществлено на основе иерархических представлений на различных уровнях абстрагирования. Объектом моделирования выступает состав полимерраствора и его свойства. Б моделях различают данные трех типов: о свойствах; отношениях между элементами; отношениях мея-ду свойствами объекта. Состав этих данных представляется в виде иноъе^гва pzeueutob самого объекта А, множества свойств F и множества отношений R между элементами и свойствами объекта.

Б общем случае математической моделью S(A) объекта Л будет тройка

S(A) - < А. F. R }. (1)

При этом состав полимерраствора рассматривается как система взаимосвязанных элементов одного уровня:

А - < aj, аг-... а«К (2)

Свойства полимерраствора А определяют КоК множество

Г(А) - { Fi, Fz. Fm >• (3)

- Свойп за всех аяеыентоз А описываются с помощью следующей матрицы.с 1Шарннх отнесений, называемой матрицей свойств полимерраствора;

Сродства обеспечения выполнения принципов посроомм компьютерных систем подбора состава строительных материалов

Рис. 2. Принципы построения номльктерноИ сметами подбора состава строительных материалов

: Fi FZ „ ... Fw

В Cicail -Ах F(A) = a.fca)

Элемент этой матрицы предста~зяет 'собой логическую ..ере^.н-ную, принимающую значения:

¡ 1 , если элемент а< обладает свойством F< , т.е. Ci«)- Fj е haú . (б)

¡ 0 - в противном случае.

Зависимость между составом свойств F(Ak) полимерраствора и свойствами порождающей среды выражается отношением вида: если F(Ak)-должен содержать фиксированный набор свойств Fj6 F(Ak), то

т

F(AO = FiA FüA ... Л Fm - Л Fí: (б)

i-í

если F(Ar) может содержать любое свойство F¿ 6 F(Ak) , то

М

F(A) - PiVFgV ...VF» - V (7)

J-l

Если в F(Ak) должна входить набор« свойств из п групп свойств вида (С), то

Г) Я! . .

АК - V ( Л Ftb, (8)

з-i i-i л .

' если же в F(Ak) должны входить наборы свойств иа п груш; вли:,'.гитов вида (7), то

Ак - Л С V Fth. - . >: ' ' (9)

á-í 1-1 ,■ - . '•" - Г.- vi' .V - ,'v.1 ;

Объект А описывается составом свойств F(A) г соответствии с логическим отношением гида (7);

Для реализации совокупности свойств FÍA) имеется'некоторая порождающая среда Р. * содержав N элементов в М свойств. Требуется определить все упорядоченные кайоры элементов пороадакаей среды Р. г е. состав полимерраегвороБ, которые,являются необхо-личкыи к достаточными,' чтобы перевести множество F(A) из исход-

Си« • С2(1)

Сп(1)

Cl (2) С2С2)

Сп(2)

Cita) C?.(m)

Cn(m)

аг- (4) Ski

кого состояния в конечное.

В работе приведен алгоритм подбора состава поди^ .ррас-Гьоров по модели, представленной в табличной форме.

Стратегию подбора состава полимеррастворов можно рассматривать как многоуровневую иерар;:,иескую систему: ■

Э:Х - У, „■■'.■' '- (Ю)

гд<* Х,У- соответственно, входные выходные мнса-ства, описывающие свойства и параметры полимёраствора.

Пусть заданы X*, У* (1=1,... ,п). Каждая пара , Уч) при-, писывается определенному уровни иерархии, т.е. 1 - уровень системы. Тогда - система, представленная как отображение:

[ Эь-Х-х«! У1 , з=1-----п

< Зг.Х1хМ4хУ1 •* У4 , 1<Кп (И)

[ 34:Х4хУ1 - у4, 1=1,....п

где VI- соответственно, множества причинно-следственных отношений (подчиненность низших уровней и обратная связь).

Тогда семейство Б-; (1=1.....п) описывает-информационную иерархию компьютерной системы подбора состава полимеррастворов.

Пусть имеется система Я:Х -* V и заданы семейства процедур Эх, х в X с множество • решений 2 и отображение Т:2 - У. . -

Таким образом, имеет место

1)х:Х - 7..

х е Х.г е ?., г-Пх(х)

<Т:?. - У " 02) .

г е '¿.у е у.у-тгл)

'Гсгдз множества Ох. Т -.описывают орг<:.чиуаци;лшух1 икгк.рпг« компьютерной системы подбора состава полимуррастпо^в.

Пусть 5 - семейство систем 31 (161), где 1 - конечно? множество индексов 1. Пусть (-<)- частично (ко строго) упорядочивающее отношение в I. тогда- (Б,-<) описывает'функциональную иерархи» системы: • < 31/16-41С? >. - ' .

(13)

! З./ЦМ'-.ПЬ» ' . '

и т.д. , .."...'■'■■-■' ' : ' ■

где (1/1 - мкш<мадьний элемент с множестве/ -'.

! -(г и !;•> и ... и ,ч„1 Г), (1/.,

Типовая структура системы определяется составом подсистем, решаемыми задачами и их взаимосвязями. Иерархия целей описывается составом и взаимосвязями решаемых системой задач, которые образуют функциональную структуру компьютерной системы.

Таким образом, в разработанной системе формируется структура решения (используются топологические, логические, табличные, качественные модели), а затем производится расчет параметров (используются количественные математические модели).

Разрабатываемая интерактивная компьютерная система должна позволять вести диалог на языке, близком по синтаксису к профессиональному языку специалиста по строительным материалам. Диалоговой системой модно назвать систему, представленную как

Ьа* (Бд, П , Од, Ма, И , Т), (15)

где Бд- банк данных, состоящий из совокупности наборов данных •Шд1>, каждый из которых имеет только ему присущие структуру и состав; II - программный модуль, составленный-из множества файлов; Оу - операторы условия; Ма - метаалгоритм, состоящий из конечной последовательности программных модулей п 6 N и операторов условия 0У 0 0У; И - интерпретатор; Т - транслятор.

.Каждый'из приведенных элементов системы определяется следующим образом. Банк данных Бд состоит из файлов, представляющих собой набор данных, и содержит пронумерованную последовательность элементов 31® 6 Бд, называемых записями файлов. Последние являются элементами декартова произведения некоторых непересекающихся подмножеств однородных данных множества количественных и качественных характеристик полимерраствора:

3!ф е зф = 31 ® ... ® зк (16)

Программный модуль п 8 N - это отображение вида

П131«'-32ф (17)

множества входных файлов модуля в множество выходных файлов модуля. Оператор условия 0У имеет вид "Если еП(3'4), то П1, иначе ¡12". ■ г^е йп : Зф - -( 0,1 > - диалоговый предикат - такой, что его вычисление осуществляется пользователем системы и сводился к определении истинности информации, представленной программным модулем: например, "Если точность результата достаточна, то (вывод результата) ..., иначе (итерация) ..." Для объединения таких элементов, как алгоритмы, алгоритмические предписания и эвристические правила служат метаалгоритмы щае Ма, состоящее из конеч-

ной последовательности программных модулей n S N и таких операторов условия оу (3 Оу, что если ru используется в 0У, то n4 я.

Система < П, Ôy . S Ds (18)

составляет функциональную - среду (программные ресурсы) системы-Dg. По существу, это прикладное математическое обеспе"екие компмо'.ерной системы.

Интерпретатор К сос.виляет аппарат >лравления элементами П, бу, Ма посредством перевода внутреннего языка системы Ds з операторы машинного языка. Входной информацией' для интерпрета-терз К являются номера метаалгоритмов 1, номера файлов J, - номера записей файлов к и значения диалогового предикатам 0,1 >. Интерпретатор выполняет функции: И ili = Kv, ~ вызывает треб/е-,-.;кй алгоритм; ¡i2tj-k) = - вызывает требуемую запись файла; з(п) . р, . осуществляет вычисление диалогового предиката.

Транслятор Т осуществляет отображение предложения Пр входного языка системы в совокупность интерпретиружздех Функций и их аргументов: -

Т: Пр-Ш1.. 1). (И2,), к), (И3, т)> (19)

В работе сформулированы требования, которчм должна удовлетворять компьютерная ' система, функциональная структура которой изображена на рис.3.

В третьей главе диссертации представлена концептуальная схема реализации информационной подсистемы расчета свойств веществ и соединений, входящих в состав подимеррастворов. Последняя признана обслуживать различие группы пользователей и приспосабливаться к важнейшим классам запросов я ответов, т.е. проводить выдачу значений свойств индивидуальных ¡юш.ссти и смесей, а такле осуществлять машинную генерацию (синтез) свойств, экспериментальные данные о которых отсутствуют в литературе.

Обоснована система документирования фактического по составам лолимеррастворов.

Для адекватного отображения информации n ^Д. обе однозначности толкования терминов в домной предметной сОл ьяи :: удсОотиа ведения ЯД длняые нормализуется до т;« нг&иьж'Л третьей нормальной Формы (когда один или и.тсколью элем-:-;;тсь данный образуют к.точ исследуемого та; а данных). По <\н1;ч»иил* зтогс ключл.иденшммру.ются яклемяляри «о^ктов, кггорые цл-,\с~ таклн»? 31от тип дзчних.

О

<$VKKU№! aBfisiTiisupwawwt юфсдощиончоэчсперткеЯ гистеиы»

Гй Cl: TI S.K функции

ESW.T ПГ'ч'КССОЕ

!

;

Í ■

-'Упр4ЕЛСЧЦГ; еанК'Т-i L, , I Эксперт»!!? ФУНКЦИИ

А данных ; ! --------- -г..........

in

Нпкопядаил данных

! Выбор технической

Гчсчет ^глю-хнкп->к;<тих сьойстп !

Р?сч<т агипуятог ! ! ' ,Поиск ииКтч^кши»

Иэг:1'.!;';киг дшшх J '• I ¡ Р.ыбор агтщлтор !

¡ Pi'бор материалов J

!Я'..пол1!ИГс-\лмме ¡ расчеты

■ ■ ; Гпсчс- дакинх

ItepPiiHS.ie функции

i 'рганптдигя ; Епда данных ■

№года raiMix

..........f ..

¡Расширение системы

i?™ L

Растепр.тнпе пакета

"1

í'nasnr-''ние елнгл данных

06Н ог< лс i :¡ 'S m кета Щ'гоиэджх программ f

с.З. 4уюзтотяыпи гтрухтда гситткрноЛ сиспад подборе состава ¡¡ачичеррасгеоров.

Для организации БД системы использован метод реляционного анализа. При формировании файлов базы применены следующие правила реляционного анализа данных: содержание рассматриваемых записей представлено в виде линейных списков элементов данных; для всех типов данных определяются первичные ключи; выделяются пов-тсряюдиеся группы, причем, для каждой из них указывается первичней ключ (в результате типы данных приводятся к первой нормаль-сой форме); удаляются элементы данных, зависящие от отдельных компонентов первичного ключа; эти элементы данных образуют новые типы данных, причем, компоненты, от которых они зависят - это перипчнке ключи новых типов данных (результатом этапа являемся приведение всех данных ко второй нормальной форме); удаляются -'Агента данных, имеющие связь с другими элементами и создаются новые типы данных, от которых зависели удаленные элементы, - в результате все данные приводятся к третьей нормальной форме; осуществляется проверка, все ли элементы данных каждого типа описывают лишь полный ключ этого типа данных (в случае отрицательного ответа следует, что допущена некоторая избыточность информации в БД, - при этом необходимо осуществить нормализацию повторно за счет частичного дублирования ключевых элементов данных, либо сознательно пойти на некоторое дублирование ключей); объединяются все элементы данных в различных типах, которые зависят от общего ключа; каждый тип данных имеет мнемоническое имя, определенное структурой соответствую®« файлов БД.

Разработанная система выполняет функции:' направленного поиска состава смеси по любой клглевой информации, являющейся элементом структуры модели, сравнительного анализа их свойств, поиска аналогов, анализа справочной информации по ингредиентам, поиска вариантов замены некоторых составляющих полимерраствора, анализа результатов исследования свойств ингредиентов.

БД компьютерной системы состоит из трех уровней иерархии. На первой ступени иерархии находятся базы, от которых уже образуются все остальные, задающие возможности систе"Ы, ее широту к связи. БД второго уровня непосредственно связаны с базами первой ступени и черпают из них часть информации. На третьем уровне хранятся все числовые данные, полученные в результате расчетов, опытные данные и т.д.

БД содержат нормативно-справочную и техника-экономическую

информацию и располагает, возможностями просмотра, • обновления ?* коррекции информации. Поддержание в актуальном состоянии банка данных осуществляется по результатам экспериментальных исследований по схеме "состав - режим - свойство". ..

, - Выполненный анализ большого разнообразия проблемно-ориентированных систем БД £дескр"пторнах, объектно-характеристических, триадных,- сетевых и иерархически:) позволяет выделить фактографические информационные системы расчета свойств веществ.

Для идентификации чистых . веществ . необходимо, наряду со свойствами, хранить и их названия. При формировании БД принято для каждого ингредиента использовать до трех названий. Прианано нецелесообразным хранить физико-химические свойства многокомпонентных смесей, а рассчитывать их с достаточной степенью точности по известным методикам на основе свойств чистых компонентов. Качественная информация, выражаемая словами или символами, хранится в символьном биде; количественная - в числоеом внутреннем представлении. ;

В работе сформулированы требования к системе управления базами данных (СУБД) компьютерной системы. СУБД характеризуется развитой структурой и наличием собственного языка общения. Она работает автономно, .выполняя'различные фиксированные функции по ведению баз данных. ' Пакет же программ доступа обладает открытой структурой и предназначен" для непосредственного, применения в программах пользователя. Язык взаимодействия представляет собой некоторое подмножество русского языка, ориентированного на профессиональную лексику. Предусмотрена замена словаря языка в соответствии с конкретными требованиями. Язык взаимодействия построен на основе директив. Слеза, несущие определенную смысловую нагрузку, хвалятся в системных словаргх и являются ключевыми, а остальные выполняют роль комментариев и могут использоваться по усмотрению пользователя. Ключевые.слова имеют синонимы, которые позволяют . строить предложения в некотором смысле произвольно. Словарь ключевых слов и синонимов загружается при генерации системы/ Поэтому комплексироешии. его находится в распоряжении пользователя, ■ :

. СУБД может работать в двух режимах: диалоговом и пакетном. Функционирование в пакетном рекиме обеспечивается с помощью пакета программ доступа. Этот пакет состоит из отдельна модуле,'!,

Г" 17- ->л

соответствующих выполняемым функциям. Каждая модель имеет столько входов, сколько отдельных единиц информации содержит Саза..

Модели базы знаний компьютерной системы и . функциональная среда представляют собой совокупности соответствующих фреймов. В данном случае фрейм подсистемы взаимодействия отражает свойства и функции объектов элементарными средствами языка и служит пос-оедником между предложением и семантически эквивалентной ему входной информацией интерпретатора.

Под фреймом в данном случае понимается структура типа

Ф = 1(П1, ... Ег) (20)

где 1 - имя объекта; П - терминал либо фрейм. Терминал определяется как

. I = { 1,0 >, ; (21)

где 1 - имя элементарного объекта; й - область возможных значений объекта.

Экземпляром фрейма является структура

Ь* = Ь. ... . (22)

в котором каждому терминалу задан экземпляр (значение).

Под фреймом функциональной среды понимается структура типа

Ф - Ч(Ф1,Фг, Б,), (23)

где ч- идентификатор метаалгоритма; - Ф1- совокупность фреймов, соответствующих входным данным метаалгоритма; Ф2- совокупность фреймов, соответствующих выходным данным метаалгоритма;" 31-подструктура синтаксического оформления вызова функциональной среды.

Подструктура ?! определяется как

- 1С(Е, М), (84)

где Iе-.элемент множества предикативных лексем; М- совокупность

лексем, являющвдс&,»нарак?:",рисгиками объекта исследования; Е- совокупность вида X), где множество лексем, соответствующих именам вершин структур фреймов; Х- тоизнак синтаксической роли лексемы Ь° во входном предложении пользователя.

Основное назначение фрейма функциональной среды сводится к обеспечению необходимой "нформацией функций логического анализа связанных с идентификацией метаал'эритма ^унктональной средк, семантически экрчвалентного заданию пользователя, с формированием набора входные данных,пересылкой результатов вычислений в БД.

В четвертой главе изложены результаты реализации разработок диссертации.

Приведены технические характеристики разработанной системы, представляющей собой многофункциональный программно-технический комплекс.. Раскрыты информационно-поисковые возможности компьютерной системы по критерию, . включающему диапазон изменения величин, математические и пользовательские функции.- Описаны сервисные функции и функции расширения разработанного комплекса. -

С помощью компьютерной системы разработаны полимеррастворы ПР-1- для покрытия бетонных и железобетонных конструкций, ПР-2-■ для герметизации подвальных помещений и ПР-3 - для теплоизоляции и коррозионной защиты технологических трубопроводов.

Способ приготовления лолимерраствора ПР-1 заключается в следующем. Производят дозировку отдельных коыюяечтов. В растворомешалку принудительного действия при непрерывном перемешива"ин вводят полиизоционат, продукт смешения фурфурэлацетокоиого мопо-мера и фенолформадьдегидной смолы, . диабазовую муку и кромнийсо-дерзкаяяй лесс. Затем в смесь добавляют 80Х- ный водный раствор йензолсульфокислотк и кубовый остаток производстве гсксаметмлен-диамида. Полученную смесь перемешиваю"' до получения однородной массы. Общий цикл приготовления растасра составляет £-6 мин.

В табл. 1 приведены составы .' предложенного полимерраствора ПР-1, в табл.2 - свойства.полученного строительного материала, в табл.З - технические характеристики ПР-1.

Предложенный полимерраетяс р ПР-1 эффективен при ипготоый-нии раааичных покрытия и, в переу« очередь, при устройство частых полов, декоративной отл&влн желеаобегснкых конструкций, гидроизоляции, а также при аадм?е бетонных и ютамшиских кок?-'-рукцай от действия'агрс-сс;т:;шл сред.

Таблица 1.

Составы известного и предлагаемого полимеррастворов.

Компоненты Содержание компонентов, мас.ч в составе

предлагаемого пслимерр^ст-вора ПР-1 Известного пслимерряс- тгора

1 : г :.3 : 4 : 5

Полиизоционат 100 100 100 80 120 100 Кубов,iü остаток про- .

изводства гексамети- ' <: .

лендиачина . 10 15 20 5 25

Продукт смешении ■ ■' ■'.. - ■

фурфуролацетонового мономера и фенолфор-

мальдегидной смолы 45 50 55 . 40 60 Кремнийсодержгшдай . ■ ;

лесс с крупностью , ..'.'.'.•'

1,0-0,01мм 70 80 50 60 1С«0

. Диабазовая мука 160 180 200 ИО £20 - .

БОХ-ный водный рас- /

твор бензолсульфо- ' ' .

кислоты 20 28 30 24 32

Головная функция от ' _

дистилляции канифо- '. л':/

ЛИ а •

ОЛКГСЭфирЦИКЛОКарбО- ". .

нат - - ■ - ; ■ -ц- ".'"/•.'.■ SO

Мел i • - -•'.-■..•" ■'/..:■ 15

Портландцемент . - - - - ' ; 140

Кварцевый песок 110 * 100 120 ISO 150 1«0

Таблица 2.

Свойства полимерраствора ПР-1

Свойства Показатели для состава

Предлагаемого ПР-1 Известного полимер-раствора

1 2 3 4 5

Текучесть, мм 4.6

Предел прочности при отрите (МПа) от бетона: влажного 9.4

сухого 8.6

Предел прочности при

4.3 4.4 5.7 5.6

10.1 9.5

9.5 8.9

7.8 6.7

8.3

7.2

5.0

8.6 7.7

отрыве (МПа) от :

керамики 6.8 7.5 7.0 6.0 5.9 5.4

гачча 7.2 7.9 7.3 6.5 6.1 -

кафеля 6.0 7.3 7.1 6.3 6.0 -

мрамора 6.7 7,2 Г.. 9 6.1 5.9 -

смальты (вдахная по-

верхность) 7.3 7.7 .3 6.4 6.4 -

Предел прочности при

отрыве (МПа) от :

керамики 6.3 6.9 6.7 5.4 ' 5.2 5.С

гэнча 6.3 7.0 6.8 5.6 5.4 -

кафеля 6.2 6.9 6.9 5.5 5.3

мрайора 6.0 6.8 6.9 5.4 5.5 -

смальты (сухая по-

верхность) 6.3 7.0 7.0 6.7 5.5 -

Предел прочности при

отрыве (МПа) от :

керамики 6.1 6.5 6.0 5.5 5.6 5.3

гзнча 5.9; 6.7 6.1 5.4 5.3 -

кафеля 5.8 6.3 5.9 5.2 5.3 -

мрамора 5.9 6.4 5.9 5.3 5.4 -

смальты (после 100

циклов замораживания-

оттаивания) 5.7 6.3 5.7 5.4 5.2 -

Предел прочности при

отрыве (Ша) от :

керамики 6.2 ' 6.5 6.3 3.2 4.1 5.?

ганча 6.1 6.5 6.4 4.0 4.0 -

кафеля 5.9 6.3 6.0 3.6 3.S -

мрамора 5.7 6.2 5.8 3.7 2.S -

смальты (после 180 *

сут.выдерлки в воде) 5.8 6.5 6.2 3.8 3.1 -

Таблица 3.

Технические характеристики пол;меррастворз ЛР-1.

{ Характеристика ! Единица измерения Показатель

Средняя плотность кг/гг3 3"0-1200

Есзсгсгло!дек':'-е £ 25.3-£5,9

С Роздушная усагед V 3.9-5.3

и. 25.1-25.3

В 'л-я-рир-'емой рабсге приводятся способы приготовлена по -ррастворгз ПР-с. и Пг-3 и обсуждаются вопросы технике-экономической э»г.$ектиг<костй' рогзиэацив разработок и конкретных рекомендаций диссертации.

элключавш

1. Проанализировано современное состояние теории и практик:-! разработки :сомпьвтерных систем подбора состава композиционных строительных материалов. Обосновала целесообразность и перспективность разработки автоматизированною программно-технического комплекса для направленного подбора состава полиыеррастг<о{Юй с наперед заданными характеристиками и свойствами для выполнения гидроизоляционных строительных работ.

2. Сформулированы общесистемные и дополнительные сши<1х-ческие требования, предъявляемые к дампьютерньи сисп-^м полтора состава новых композиционных строительных материалов.

3. Предложена структура формализованных м*-годов целенаправленного подбора состава полиыерргсгвсрся на основе магматических моделей, связквэоцих состав, св<:йс?га и откосен, я порядка между элементами объекта (табличные, пер-ест^яглочни-,', Лгг/иоич-тивкые, кокишктивкые и комбинированные модели). Стратегия под* Сора состава па5им?рроствора представлена как м-ис гоуреги&ыа» у,о-

рархическая а-.^тема с тремя типами иерархии: информационной, функциональной и организационной, что обеспечивает логическую трансформацию результатов в математическое, информационное и методическое: обеспечение пакетов прикладных программ.

4. Осуществлена формализация интерактивного режима Функционирования компьютерной системы, способствующая обеспечению эффективной организации вычислительного процесса и ведения диалога ка языкь, близком по синтаксису к профессиональному языку специалистов по строительным материалам.

5. На основе триединого подхода (выбор технических средств реализации системы; разработка структуры организации прикладного математического обеспечения; обеспечение диалогового взаимодействия пользователя с системой) обоснована общая функционапьная структура компьютерной системы подбора состава полимеррастворсв.

6. Осуществлена структуризация данных, предложена трехшаго-ная нормализация, данных, позволяющая исключить повторяющиеся группы данных, выделить ключи и зависящие от них атрибуты и выявить атрибуты, которые могут существовать независимо от остальных атрибутов данного отношения, и на этой основе выполнено фи-3№'эское проектирование баз данных компьютерной системы.

7. Создано информационное обеспечение и обоснована обобщенная структура информационной модели компьютерной системы, позволяющая осуществлять отображение элементов структуры на память ЭВМ.

8. Разработана система управления базами данных, перевода данных с одного уровня иерархии на другой; расширены информационно-поисковые функции системы по разнообразным критериям и ключам поиска, а также реализованы некоторые алгоритмы представления и обработки знаний.

9. С помощью разработанной компьютерной системы осуществлен подбор состава трех типов пздимеррастворов, предназначенных для гидроизоляции зданий и строительных сооружений, нанесения теплоизоляционных защитных покрытий на технологические трубопроводы и выполнения строительных работ. Ожидаемый экономический эффект от реализации разработок и рекомендаций диссертационной работы составляет 80 тыс. сумов.

По теме диссертации опубликованы следующие работк:

1; Гулямов Ш.М.. Лукинский А.О., Фатум Мохамед Сайд Альна-киб, Ахмаджанов А.Н. Полимерраствор для гидроизоляции зданий и сооружений. Сборник "Методы и модели систем обработки данных", Ташкент, 1904 - с.129-134. (Соискателю принадлежит обоснование состава полимерраствора исследование его физико-химических свойств). . . : {

2. Гулямов Ш.М.-, Фатум Мохамед Сайд Альнакиб, Лукинский А.О., Ахмаджанов А.Н. Автоматизированная информационно-экспертная система подбора состава полимеррастворов, Сборник "Методы и модели систем обработки данных" НПО, Ташкент, 1994 - с.135-143. (Соискателем обоснованы принципы построения автоматизированной информационно-экспертной системы подбора состава полимеррастворов и предложена ее функционально-алгоритмическая структура).

3. Гулямов Ш.М.', Лукинский А.О., Фатум Мохамед Сайд Альна-киб, Кузьмина С.А. Алгоритмизация и программная реализация задач автоматизированной системы подбора состав^ полимеррастворов, Тезисы докладов Международной конференции "Математическое моделирование и вычислительный эксперимент", Ташкент, 1994 - с.32. (Соискателю принадлежит алгоритмизация - задачи подбора состава полимеррастворов с заданными свойствами и характеристиками).

4. Фатум Мохамед Сайд Альнакиб. Структура базы данных в автоматизированной' информационно-экспертной системе подбора состава полимеррастворов. Тезисы.международной конференции "Интеллектуализация систем управления и обработки информации", Ташкент, 1994 - с.81.

5. Фатум Мохамед Сайд Альнакиб. Структура базы знаний в автоматизированной информационно-экспертной системе подбора состава полимеррастворов, Тезисы Международной конференции "Интеллектуализация систем управления и обработки информации", Ташкент, 1994 - с.86.

6. Мирзарахимов М.С., Фатум Мохамед Сайд Альникиб. Концептуальная схема реализации информационной системы расчета свойств веществ и соединений, Тезисы докладов "Системный анализ, моделирование и управление сложными процессами и объектам; Ташкент, 1994 - с. 104. (Соискателем разработана структура информационного обеспечения системы расчета свойств ингредиентов и бинарных сме-

сей в составе полиыерраствора).

7. Фатум Мохамед Сайд Аль«зкиб. Общая структура информационно-экспертной системы. Сборник научных трудов аспирантов Таш-ГТУ, Ташкент, 3995 - с.123.

8. Мирзарахимов М.С., Фатум Мохамед Сайд Альнакиб, Информационная система расчета свойств веществ к смесей, Теьисы докладов IX Международной конференции "Математические методы в химии и химической технологии" (ММХ-9), Тверь, част 3, секция 4 1995 -с. 111. (Соискателем предложены алгоритмы расчета свойств веществ и смесей, позволяющие производить разделение исходного множества материалов на определенные классы и типы).

: 9. Гулямов Ш.М..Лукинский А.О., Фатум Мохамед Альнакиб. Управление базами данных в автоматизированной системе подбора состава полимеррастворов, Сборник докладов Международной конференции "Интеллектуализация систем управления и обработки информации", Ташкент, 1995 - с.81-88. (Соискателем разработана конЦ? туальная схема синтеза системы управления базами данных).

10. Гулямов Ш.М., Фатум Мохамед Сайд Альнакиб, Компьютерная система подбора состава полимеррастворов как прикладная система искусственного интеллекта, Тезисы докладов республиканской научно-технической Конференции "Проблемы разработки химической технологии . импортозамещаемой продукции в Узбекистане", Ташкент. 1995 - с.85. (Соискателем обоснована обобщенная структура информационной модели компьютерной системы подбора состава полимеррастворов).

Иншоот вз биноларни гидроизоляция гриицца бэрилгаа хоссали полимерзритмалар

Диссертацияда исти^болли курилшя материздлари таркибинн компьютер тизимида танлаа ишлаб-чи'г;аришнинг нзэарин вз амалий га-мокавий ходатяари ^ацда уларни риводлактирш ва тзкомилла&гнрга >.шнлликлари тахлил кклиб чикилган. Темнеете:! ва Сетонлардагн пс-лкнер колламларнннг турлари куркб чи^илган. Полкм.-фЦемлнт Сетондар моди^нкацилсининг ретроспектив тачлили бгжзрилган, пунинг б клан Скрга, бино ва иншоотларни гидроизоляция кидшзда берилгак харгкте-рпстикали, яолимерэритмзлар таркибли, автомаглаагак инфорлацц-он~-эксперт тивьмларичинг нэлаб чы^ярши истинОолиилгн кус-сатшц зя.

Пол!п.!ерзритал.тр тагжибнии тачлалда компьютер тиоимларни функционал структурами аоосланди, бириккал ва ингредиент у.оссагл ш^ормацнон подсистема хисобларини г»нцепт\'ал амалга оширим сх^ю-л:ц"п таклиф кнлинган. Худлатлаи подсистемами структурой лритил-га.ч, маглумотлар '"•аазеккннг купдарахали таркибк аник^акгач ез соддеэни тамшавтир'ш, шукингд^к, маьлумотллрни кудлат физик курилмалзр споц'ч+иклсига безлик фойдалак'/вчинл ^арча чекланиы-лардан озод фиувчи ре-'^цион типдаги маьлумотлар бннкини &озк,арув тигими таклиф к,;1Л1шган.

Полимерзритмалар таркиСини тандашдаги инфорыациои-эхсп*рт ти-зимллркга йилимларни куллаа ва «н^ермацион модвллзрнинг кзлзб чик.илган наткжалзги курсатилган. Полимерзритмалар тарюЛини таила! ма-ача-ининг алгоритм«« ¿чимлари ва график моделлари кздтирилгал. Ксмплексшшг информацией -изланувчьн имкониятльря ечиО берилган. Контг-'.ер тигишарини йиливнч суштч итл?днииг услублари ийодалгЛ Сердягчи. Ишлаб чг.^илгс'л комплекс ни кэиг ^Нтирилггти функщялари ън хирмат функциялчри <?эиб курс.ач'илган.

Под-.шерзритмалар гзркибини тгялааничг к<:мпыг>т&р тиг!я.!ларини яратпа докрасидаги кат,'лад арии тедС/к, галамлари уилтнрилди. Информацией-эксперт тигииларининг техник харахтегкстикАл^.-и т£1/.л;и к,илиндь. трубоутказгичларккнг кхик^ил игиляцкон муу.г^лэ г/ягил' л.чи учун якгч турлардаги полимерзритмалар илловч яатид/.лар» кел-г.пклгай. И.-лг-влар таДйичидаги т^хнкк-и^ги;одяй са^радорлик маса-лал.чри муу.окама УЗ'лич^ая,

Computer system in selecting the composition of polymer solutions of required property for hydroisolation of building and construction.

The thesis analyzed the latest condition of theoretical and practical elaboration of computer system in selecting the composition of prospective construction mr.teri&ls and tendency of their improvment and development. It famine the type of polymers covering the concrete and ferroconcret It.carried out the retrospective analysis of modification of polymer cemented concrete and shows the prospect of elaborating' authomatic information -expertise system of composition of polymers solution of required characters for hydroisolution of building and construction.

Main functional structure . of computer system ir. selecting the composition of polymer solution, it suggests the plan concept of realization of information under the system of computation property of ingredients and compounds. It reveals the structure of documentation under the system, defines the composition of multi label data base and suggest the system of managing the data bank of rational type, free for the users from all sort of limitation, connected with the organization of storing' and supporting the data and specific physical set up.

it interpreted the elaborated results of information model and performance of knowledge in information - expertise system of selecting the combination of polymer solution. It carried out the graphical model and algorithms solution of the task of selecting the composition of polymer solutions. Reveals the information search possibility of group. Interpretation of methods of elaborating the knowledge of computer system Is also given in the thesis. It gives the descreption of service function and bunction of extending the elaborated complex.

It conduct the results of realisation of elaboration in making computer system of selecting analysis the technical character of information-expertise system. The results of elaborated new types of polymer solution for hydroisolation of building and construction and also'for termoisolation protective coating of pipelines are conducted. It also deals with the question of technical, economical effectiveness from inculcation of elaboration.