автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Разработка диалоговой системы с элементами искусственного интеллекта для технико-экономической оценки технологических схем внепечной обработки стали

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ СТАЛИ И СПЛАВОВ

На правах рукописи

ЧИЖОВ Валерий Михаилович

РАЗРАБОТКА ДИАЛОГОВОЙ СИСТЕМЫ С ЭЛЕМЕНТАМИ

ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА ДЛЯ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ

Специальность 05.13.06 — «Автоматизированные системы управления^.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1993

Работа выполнена на кафедре инженерной кибернетики и в лаборатории нелинейных динамических систем и процессов управления Московского ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени института стали и сплавов.

Научный руководитель: доктор технических наук И. А. БУРОВОЙ

Научный консультант: кандидат технических наук С. С. БАКУМА

Официальные оппоненты: доктор технических наук И. М. РОЖКОВ, . кандидат технических наук В. И. СОЛОВЬЕВ

Ведущая организация: «Стальпроект», г. Москва

Защита-состоится 1993 г. в часов на

заседании специализированного совета Д.053.08.07 при Московском институте стали и сплавов по адресу: 117936, Москва, ГСП-1, Ленинский прт, 4,

Справки по телефону: 237-84-45.

Автореферат разослан « » 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук,

доцент Л. Г. СЕРГЕЕВ

*

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время одним из перспективных направлений совершенствования сталеплавильного производства является перенесение операций раскисления, легирования и доводки стали из основного сталеплавильного агрегата во внепечные агрегаты. Это позволяет увеличить производительность оборудования, улучшить качество продукции и сделать технологическую схему Солее гибкой. Однако появление внепечных агрегатов в составе, технологических схем приводит к усложнению последних и увеличивает продолжительность процесса их проектирования. Это происходит в основном за счет начальных стадий проектирования, на которых осуществляется формирование множества работоспособных вариантоз технологических схем на основе проведения их техника-экономи-ч'ской оценки.

Переход на более гибкую технологию производства стали потребовал новой постановки задачи технико-экономической оценки вариантов технологических схем внепечной обработки.

Для определения неизвестных величин в задаче технико-экономической оценки вариантов технологических схем внепечной обработки стали необходимо иметь математические модели технологических агрегатов, составляющих рассматриваемые варианты. Построение таких моделей на начальных стадиях проектирования осложняется неполнотой, а часто и противоречивостью имеющейсй информации.

Эти сложности в определенной степени могут быть преодолены при использовании гибридных экспертных систем, объединяющих технологию экспертных сисым (диалоговых систем, возникших в рамках новой отрасли информатики, известной под названием искусственньй

интеллект) и формализованных математических методов (таких, как исследование операций, моделирование, поддержка принятия решений и 'др.).

Целью работы является разработка алгоритмического и программного обеспечения для диалоговой системы с элементами * искусственного интеллекта, построенной по технологии гибридных экспертных систем и предназначенной для проведения технике-экономической оценки технологических схем внепечной обработки стали при формировании множества их работоспособных вариантов на начальных стадиях проектирования.

В соответствия с поставленной цели были ре ¡гены следующие основныр задачи исследования:

- сформулировать и решить задачу технико-экономической оценки вариантов технологических схем внепечной обр~1отки стали;

- для определения неизвестных величин в задаче технико-зко-крюхческой оценки, предложить подход к построении математических моделей технологических агрегатов, составлявшей рассматриваемые варианты технологических схем;

- разработать методику и алгоритмы построения математических моделей технологических агрегатов исходя из доступной информации, включая экспертную;

- разработать программное обеспечение для реализации алго-рвгаюв па персональных ЭВМ;

- создать на основе построенного комплекса программ диалоговую скртему для формирована вариантов технологи-чэодщ схеи внепечной обработки! счэда Н№-шкых стадиях про-щящрвант И- экедодаь ее. » прэрздяб.

иетоды. исследование. Оедрдой, да? настояпцэй работы послужили ^ЭХДВДазд в- облает^ построений! адвдереддо: систем и принятия ре-

еэний, теории математического моделирования и автоматизированного проектирования, а таклз типовые методики для техника-эконош!-ческой оценки технологических схем в металлургии.

Научная новизна работы определяется следующими основными результатами:

- сформулировала (в виде задачи линейного программирования) и решена задача техкико-зкономической оценки вариантов технологических схем внепечной обработки стали для формирования множества вариантов этих схем на начальных стадиях их проецирования с учетом повышения гибкости технологических схем внепечной обработки по сравнению с традиционными технологическими схемами;

- предложен подход к построению математических моделей тех- ■ №&>гичес№х агрегатов на основе математической модели технолог ГйЧйФ'йГо Преобразователя;

- разработана математическая модель технологического преобразователя (в виде отображения из пространства входа в пространство выхода), которая позволяет получать математическое описание как основных сталеплавильных агрегатов при переходе их от традиционных к новым технологиям, так и внепечных агрегатов при их работе;

- предложена методика и разработан диалоговый алгорйй' построения математических моделей технологических агрегатЬ^

л

составляющих технологическую схему, исходя из доступной информации, включая экспертную, на основе математической модели технологического преобразователя;

- разработана концепция и архитектура комплекса программны! средств для решения задачи технико-экономической оценки вариантов технологических ох I внепечной обработки стали;

- на основе разрабоТШЮГо Програмного комплекса создана

- б -

диалоговая система с элементами искуственного интеллекта.

Практическая ценность работы определяется тем, что предложенные методы применимы для широкого класса задач, характеризующихся недостатком и противоречивостью информации.

Материалы и результаты данной работы использовались при выполнении ряда научных исследований по моделированию и технико-экономической оценке вариантов технологических схем внепечной обработки, проводимых совместно НПО "ВНИИМЕТМАШ" и МИСиС.

Результаты применения разработанной диалоговой системы при выполнении ряда проектов подтвердили1 эффективность ее работы, которая связана с более полным использованием исходной информации, увеличением точности вычисления характеристик технологических агрегатов и сокращением общего времени проектирования. Экономический эффект от внедрения диалоговой системы в 1992 г. составил 120 тыс. руб. на один проект.

Обоснованность и достоверность результатов обусловлены использованием современных научных методов и подтверждены при решении практических задач.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Всесоюзной наута. _й конференции "Создание и применение гибридных экспертных систем" (г.Рига, 1990 г.), на 44-ой и 45-ой научных конференциях студентов и молодых ученых МИСиС (г.Москва, 1990, 1991 г.), а также на научных семинарах лаборатории ВДСиЛУ и кафедры инженерной кибернетики МИСиС.

Публикации. По теме исследования опубликовано 6 печатных работ.

Структура и обгем работы. Работа состоит из введения, -х глав, заключения, списка использованных источников, включающего наименований. Объем работы составляет страниц иашино-

пиеного текста, рисунков, таблиц, приложений.

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ОЦЕШШ ВАРИАНТОВ ТЕШМЮГИЧЕСКИХ СХЕМ ВНЕПЕЧНОИ ОБРАБОТКИ СТАЛИ И ПОДХОД К ЕЕ РЕШЕНИЮ

Включение внепечных - агрегатов в состав сталеплавильных цехов расширяет рамки выплавляемого сортамента и делает технологическую схему внепечной обработки более гибкой по сравнению с традиционными схемами производства стали, поскольку появляется возможность перераспределения марок стали между основными сталеплавильными агрегатами различных типов.

Переход на новую технологии обуславливает необходимость постановки соответствующей задачи технико-экономической оценки вариантов технологических схем внепечной обработки стали.

1. Постановка задачи технико-экономической оценки вариантов технологических схем внепечной обработки стали

Пусть на металлургическом заводе имеются К основных сталеплавильных агрегатов.

Задано -Г видов конечного продукта (марок стали), каждая'из которых определяется вектором переменныхЕ^-О^-Д » где в-Ц - это параметры химсостава, а также температура, содержание газов, неметаллических включений, степень перемеианности металла и т. п. •;

Известна длительность производства единицы ^го вида конечного продукта г- к-ом основном сталеплавильном агрегате по традиционной технологии.

Известен вектор компонент исходного сырья^к-^'к | где' расход ^ -го компонента исходного сырья при произ-

водстве по традиционной технологии единицы ^ -го вида конечного продукта в (< -ом основном сталеплавильном агрегате.

.Известен вектор компонент расходуемых материалов , » где расход ■{ -го компонента расходуемых мате-

риалов при производстве по традиционной технологии единицы j -го вида конечного продукта в к-ом основном сталеплавильном агрегате.

Кроме того, оправлены средние' затраты на произ-

водство по традиционной технологии единицы ^-го вида конечного продукта в к -он основном сталеплавильном агрегате.

Наконец, для производства j -го вида конечного продукта предложены И1 вариантов технологических схем рчепечной обработки • Каждый ¡п. представляет собой последовательность технологических агрегатов, начинающуюся некоторым основным сталеплавильным агрегатом, за которым располагается ряд внепеч-ннх агрегатов.

Требуется определить оптимальные объеш производства

^ -го вида конечного продукт^ по И^-му варианту технологической ехеш, то есть найти вектора^- = Л" ,

Исследование работы отдельных агрегатов и технологических схем з целом позволили выделить следующие основные ограничения:

где годовой фонд рабочего времени П. -го варианта тех-

нологической схемы внепечной обработки для г. эизводства ^ -го вида конечного продукта,

/V

длительность производства единицы j -го вида, конечного продукта по И, -му варианту технологической схемы;

бУ^Х]»^'1' (3)

где "V-.- объем заказов на 1-й вид конечного продукта в год;

где расход ^-го компонента исходного сырья при произ-

водстве единицы -го вида конечного продукта по п.-му варианту технологической схемы,

количество ^-го компонента исходного сырья, имеющиеся в течение года; _

где ^^ расход 1 -го компонента расходуемых материалов при производстве единицы ^ -го вида конечного продукта по п.-му варианту технологической схемы,

количество "Ь -го компонента расходуемых материалов, имеющиеся в течение года.

Каждый из вариантов проектируемой технологической схемы мотет оцениваться по ряду локальных критериев, таких как количество и качество конечного продукта, расходы исходного сырья и расходуемых материалов на производство единицы конечного продукта, выполнение производственного задания, максимальная загрузка имеющегося оборудования, получение наибольшей прибыли и т, п. Причем в зависимости от поставленных целей взаимная валкость пе--речисленных критериев может быть различной.

Для вариантов технологических схем внепечной обработки определены следующие локальные критерии оценки калдого из них: - величина прибшш. получаемая при работе завода:

где' цена единицы j-го вида конечного продукта,

средние затраты на производство единицы J -го вида

Конечного продукта по >г. -му варианту технологической схемы;

-величина расхода ^ -го компонента исходного сырья, используемого при производстве конечного продукта:

- величина расхода Ь -го компонента расходуемых материалов, используемого при производстве конечного продукта!

Таким образом, задача технико-экономической оценки вариантов технологических схем внепечной обработки с учетом возможного перераспределения аьш/ зляемого сортамента может Сьггь сформулирована в виде задачи линейного прграммирования (1)-(5) с целевой функцией

где весовые коэффициенты, учитывающие сравнительную

важность критериев, + 4 ^ ; ^ 1 ^ О

Для решения этой задачи может быть использован симплекс-метод.

Однако в (1)-(6) входит ряд неизвестных величин, характеризующих варианты технологических схем внепечной обработки стали

V. & > |1-,;- Л!^.1^ • 5•1. V" 1''а»"*:а;^

2. Подход к решению задачи технико-экономической оценки вариантов технологических схем внепечной обработки стали

в

Для определения неизвестных показателей работы и.-го варианта технологической схемы внепечной обработка для производства 5-го вида конечного продукта (в у\- -ий вариант входят к-ий основной сталеплавильный агрегат и последовательность внепечных агрегатов) можно записать следующие выражения:

где длительность производства единицы ^ -го вида конечно-

го продукта в к-ом основном сталеплавильном агрегате по п_-му варианту технологической схемы,

"^а.- длительность обработки единицу ^ -го вида конечного продукта в внепечном агрегате, включенной в-О-:«;

где расход ^-го компонента исходного сырья при произ-

водстве единицы ц -го вида конечного продукта в к -ом основном сталеплавильном агрегате' по по К-му варианту технологической схемы,

Л

расход -го компонента исходного сырья при обработке единицы ^ -го вида конечного продукта в Д--м внепечном агрегате, включенном в ;

где расход ^ - го компонента расходуемых материалов при

производстве единицы ^ -го вида конечного продукта в к-ом основном сталеплавильном агрегате по по ^-му варианту технологической схемы,

расход "Ь -го компонента расходуемых материалов при обработке единицы ^го вида конечного продукта в а.-м внепечном агрегате, включенном в 5^--,к;

где средние затраты на производство единицу -го вида

конечного продукта в 1^-ом основном сталеплавильном агрегате по по К -ыу варианту технологической схемы,

средние затраты на обработку единицы 4-го вида конечного продукта в а. -м внепечном агрегате, включенном в

Таким образом, для определения неизвестных величин в задаче технико-экономической оценки вариантов технологических схем вне-печной обработки стали необходимо построить:

- математическую модель к -го основного сталеплавильного агрегата, связывающую известные характеристики его работы в традиционной технологической схеме ; с неизвестными характеристиками его работы , > ^"¿к^ в ^^,к = , у ,1-- А ,Т ,

- математическую модель -го внепечного агрегата для определения характеристик его работы ч ^

Оч видно, что различие в характере и количестве имеющейся информации, а такие в технологических целях работы основных сталеплавильных и внепечных агрегатов обуславливают различие в требуемых математических моделях. Так, математические модели основных агрегатов должны описывать изменение показателей их работы при переходе от традиционных к новым технологиям производства стали, а математические модели внепечных агрегатов должны определять их показатели при обработке металла.

Построение математических моделей основных сталеплавильных и внепечных агрегатов предлогается осуществить на основе математической модели технологического преобразователя.

МЕТОДИКА ПОСТРОЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ТЕШЗЛОГИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

1. Постановка задачи построения математической модели технологического преобразователя

Формально задача построения математической модели технологического преобразователя может быть сформулирована следующим образом.

Известно: множество входных переменных »

множество выходных переменных ¡.-.^ 1 , множество воз-

можных значений"(.^«Л) ¿-^»ч для каждогоХ^,»^ , множество возможных значенийдля каждого^с,

Декартово произведение множеств значений входных переменных определяет пространство входа ъоо технологического преобразователя.

Пространство выхода^С^^определяется декартовым произведением множеств значений выходных переменных е^), Л .

Необходимо: построить такое отображение О из пространства

в пространство которое позволило бы опреде-

лить для каждого допустимого сочетания значений входных переменных X =< Xц,.-- X у^ > £ 1>0О соответствующее ему сочетание значений выходных переменных У =■ . V, > (где X* £

2. Подход к построения математической модели технологического преобразователя

Дня решения задачи построения математической модели технологического преобразователя необходимо разработать' регулярную процедуру экспертного опроса, которая обеспечивала бы полноту и непротиворечивость получаемой информации.

Предварительно поясним ряд необходимых в дольнейшем понятий.

В множествах входных { . > и выходных

••• переменных технологического преобразователя, описываю-

щего какой-либо технологический агрегат, найдуться пары Х^ и переменных, обозначающих, соответственно, входные и выходит значения величины, характеризующей какое-либо изменяющееся в этом технологическом агрегате свойство. Для внепечных агрегатов это молет быть, например, пара "начальное значение температуры металла" - "конечное значение температуры металла", а для основных сталеплавильных агрегатов - пара "значение расхода электроэнергии в данном агрегате в традиционной технологической схеме" -"значение расхода зле^роэнергии в Данном агрегате в новой технологической схеме". Назовем такие переменные парными, а множество их "бозначлм П=(.П,,,...,Г\к|)(где >к- ).

Для парных переменных I\^ пары технологи-

ческого преобразователя определим вектор ^ С^ к) где

Í^ , если X ^ < У , .0 , если ,

-4 , если Х^ > Разобъем множество пар «С >^0 технологического пре-

образователя на подмножества. Пара < X*и пара <^ , Ч'/^О попадут в одно подмножество, если соответствующие им векторы И ) / совпадают между собой. Каждое из

таких подмножеств назовем типом преобразований. Тип преобразований задается вектором ^-С^ где ( Т"-количество типов преобразований). Таким сбразом, отображение О , зад агаре математическая модель технологического преобразователя, разбивается на ряд отображений : в каждом из которых тип преобразований фиксирован.

Для каждого 1 -го типа преобразований определим пару ) Такая пара определяется технологическими целями и

условиями функционирования моделируемого технологического arpe- . гата, а также компетентностью эксперта и наличием в его распоряжении информации.

Для каждого -fc -го типа преобразований для каждой входной переменной X^é X на множестве ее возможных значений ■( ч.. , У »Г ^J определим отношение' t^v* -1 ,VA ¡.

.vcx'^<x* Ах{,>xíJ.

Аналогично, для каждого t -го типа преобразований для каждой выходной переменной Yi^Y на множестве ее возможных значений^ Y ¿ \ ■ определим отношение "^чг. Д ~

Отношения 'Ц.уч^^Н порождают в пространстве I^Cx) отнопю-

J> I 'г ~ •

Аналогично, отношения'4,1. порождают в пространстве ■ 3\(\)отношение R-л. ^ iT. • ' ;

фи построения полной и непротиворечивой математической мо-^дели-будем пользоваться'гипотезой о "монотонности" преобразующих возможностей моделируемого' технологического агрегата в рамках фиксированного .типа его преобразований, которая может быть записана следующим образом: ,

_ (xV^PV-^-erSY**)^, • (7) '

.где .

Нарушение условия (7) назовем противоречием в математи-

ческой модели.

3. Алгоритм построения математической модели технологического преобразователя

Разработанный диалоговый алгоритм включает следующие основные шаги:

1). Определение множеств входных X - .^ и выходных

переменных. _

2). Задание множеств значений_входных {Х^.-.^Х ' и выходных-{Ч £.,-•; , -Л,и переменных. Определение' "множества парных переменных П1 . __.

^ 3). Определение типов преобразований^ Для устранения возможных несоответствий между вводимыми Чк и имеющимися множествами значений парныых переменных (соответственно {^к^м ) доказано утверждение 1.

Утверждение 1. \ 1С Л- к ^ ^ к \

4).. Шстроение .пространств

и выхода

Доказано утверждение 2, позволяйте сократить количество элементов, в множествах значений парных переменных.

Утверждение 2.

... " ___ .

. Б). Введение отношений

6). Проведение экспертного опроса, построение отображения

7). Приведение математической модели при помощи разработанной процедуры к непротиворечивому виду.

Основным этапом в построении математической модбли технологического преобразователя является организация процедуры опроса экспертов, которая протекает следующим образом.

На очередном шаге опроса эксперт на основании своих знаний, опыта и имеющейся информации для сочетании значений входных переменных ) X ^>£^60 явням образом указывает соче-" тание значений выходных переменных Ч*=< Vл ^.. -, V * ? ^ , то есть определяет пару < X* У*> £ , соответствующую "Ь-му . типу преобразований.

При этом для всех уже известных пар

таких

что они относятся к 4:-му типу преобразований проверяется условие (7). .

ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МЭДЕЛЕЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ АГРЕГАТОВ,' ВХОДЯЩИХ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ВНЕПЕЧНОЯ ОБРАБОТКИ СТАЛИ'

Разработанная методика получения математического описания • технологических агрегатов в услоьиях недостатка и противоречивости имевшейся информации позволяет осуществлять построение, -как математических моделей основных сталеплавильных агрегатов, так и математических моделей внепечных агрегатов в соответствии с. общей процедурой на основе модели технологического преобразователя.

1. Построение математических моделей основных сталеплавильных агрегатов

Построение математической модели к-го основного сталеплавильного агрегата необходимо для того чтобы исходя из значений ^»^»¿к ) определить значения , fX-a^t* ,

В качестве входных переменных V -го основного сталеплавильною агрегата выбираются известные величины: длительности • производства ~t ^ , расходные коэффициенты исходного сырья и расходуемых материалов » средние затра-

ты Sj^ в к -ом основном сталеплавильном агрегате при производстве стали по традиционной технологии, а также переменная, задающая вид конечного продукта.

В качестве выходных переменных выбирается неизвестные веди' даны: длительность производства ^-у, расходные коэффициенть исходного сырья и Расх°ДУемьи материалов«^ ,

средние -затраты в к-ом основном сталеплавильном агрегате при производстве стали по новой технологии, а также вектор выходных параметров металла Н^.-С'к-^ ? ^ , компоненты которого аналогичны вектору .

.В множество парных переменных войдут соответственно: "Ьу, и и ^v • ,-tHrV , a также

и .

Множество значений входных переменных определяется следующим образом.

Для пе-эменной это множество ■("^jull ij-^i '

возможн а значений длительностей производства единицы j "го ви"' дг. конечного продукта в к-ом основном сталеплавильном агрегате! пб"традиционной техлологии. . _ . ', i

• Для ■ - это множество ' ^в03"0®"**

аначений расхода ^ -го компонента исходного сырья.'при произ-. водстве единицы ^-го вида конечного продукта-в ^-ом основном сталеплавильном агг гате по традиционной техноло,"'И. Аналогично, для ^ к ■ зто множество ■( | > возможных зна-

чений расхода - го компонента расходуемых материал-в при производстве единицы ^-го вида конечного продукта в к -ом основном сталеплавильном агрегате по традиционной технологии.

Переменная имеет множество значений К.

состоящее из значений средних затрат на производство еди..лцы j.-го вида конечного продукта в к -ом основном сталеплавиль-■ ном агрегате по традиционной технологии."

Для всех выходных переменных множества их значений определяет эксперт. ' ■ _ "

Для переменной -.это множество ^Л^кЗ^'^.Ы"

возможных значений длительностей производства единицы ^ -го вида конечного продукта в " К-ом основном сталеплавильном агрегате по гс- му варианту технологической схемы.

Дяя \Х- это множество { , возможных

аначений расхода компонента исходного :ырья при произ-

водстве единицы ] -го вида конечного продукта в к -ом основном • сталеплавильном агрегате по - му варианту технологической схемы. Аналогично, для ^ к ~ эт0 множество

^- 4 (Т возможных значений расхода Ч. -го.компонента расходуемых материалов .прй производстве бдиниЦы. 3~го вида конечного продукта в к ~ом основном сталеплавильном агрегате по му варианту технологической схемы.

Переменная • ^ает множество значений "

состоящее из ' значений средних затрат на производство единица ^ -го вида конечного продукта в к. -о»*' основном сталрплавиль-

- 20 - '

ном агрегате по му варианту технологической схемы.

2. Построение математических моделей внепечных агрегатов

Построение математической модели о_-го внепечного агрегата

• — , о

необходимо для того чтобы, определить значения тт^ ) $ й

В качестве входных переменных - ее-го внепечного агрегата выбираются: вектор входных параметров обрабатываемого металла Н^Д С'^ч.-ц компоненты которого аналогичны комцонен- •

', там вектора Е ^ и являются подмножеством выходного вектора технологического агрегата (внепечного или основного), располо-' ценного в технологической .схеме непосредственно перед Л. , а такжа переменная, задакщая вид конечного продукта.

Б качестве выходных переменных а_-го внепечного агрегата принимаются: вектор выходных параметров обрабатываемого металла Н^С^е- , , длительность обработки о~-го вне-

печного агрегата, а также расходные коэффициенты исходного сырья -{л^^уН^и расходуемых материалов ^в ¿С -и внепечном аг-

регате и с) здние затраты на обработку в -м внепеч-

ном агрегате, включенном вЛ2.V

«е

В множество парных переменных войдут соответственно -V*.-! и

Иножес 1а значений входных и выходных переменных определяет' эксперт

" переменной это множество {Л) ^ 4 Д воз-; можных значений длительностей обработки единицы j-го вида'ко-| . нечного продукта в ^ -и внепечном агрегате, включенном в -^у»-.

Для <(«!" это мнодаство { , Н (I • возможных

значений расхода <^.-го компонента исходного сырья при обработке, единицы j -го вида конечного продукта в ец-м внепечном агрегате, включенном в Аналогично, для - это множество 1I ~ ^! ^ возможных значений расхода ^ -го'компонента расходуемых материалов при обработке единицы ^-го ьлда конечного продукта в Л- -м внепечном агрегате, включенном

Переменная имеет множество значений ) -Г|Т- ,

состоящее из значений средних затрат ка обработку единицы 3 -го вида конечного продукта в л -м внепечном агрегате,* включенном, в

СТРУКТУРА ДИАЛОГОВОЕ СИСТЕМЫ ДЛИ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ' ВАРИАНТОВ ТЕХНОЖГИЧБСКИХ СХЕМ

Основная цель разработанной диалоговой системы - создш.ле удобного инструментария' для проведения технико-экономической оценки вариантов технологических схем внэпечной обработки стали при формировании шоязства работоспособных вариантов этих схем на начальных стадиях проектирования. ■ . .

Программный комплекс диалоговой скстеш состоит из следуй- • пих взаимосвязанных частей: база д г мних, база знаний, блок механизма выводов, блок объяснения, блок приобретения знаний,, блок ^проведения технкко-эгашбкяческой оценки, блок организации диалога с пользователем. • .

В базе данных хранится информация о математической модели технологического преобразователя,. 1 таюкэ показатели, характеризующие каждый из рассматриваемых вариантов технологической схемы " в целом.

В базе знаний содержиться пополняемая библиотека чатемати-

ческлх моделей основных сталеплавильных и внепечных агрегатов, используемых при решении задачи техника-экономической оценки.

Один из наиболее важных блоков - блок приобретения знаний, в котором осущэствляется построение по предложенным алгоритмам' ка основе математической модели технологического преобразователя полных и непротиворечивых математических моделей основных ста-■ леплавильных и внепечных агрегатов, входящих в каждый из рассматриваемых вариантов технологической схемы.

В блоке объяснения сохраняются протоколы диалогов с экспертами и с пользователями, как при построении математических моде-' лей технологических агрегатов, так и при формирования множества работоспособных вариантов их технологических схем на начальных " стадиях проектирования.

Механизм выводов обеспечивает поиск, считывание информации и занесания результатов в базу знаний при построении математических моделей технологических агрегатов для решения задачи тех-нико-зкономической оценки вариантов технологических схем внепеч-ной обработки стали.

Елок организации диалога с пользователем обеспечивает удобный интег'ейс как экспертам при прсведении экспертного опроса для построения математических моделей технолбгических агрегатов, так и пользователям при формировании множества работоспособных вариантов технологических схем внепечной обработки стали.

В бло: з проведения технико-экономической оценки осуществля-. ется р-шение сформулированной задачи линейного программирования.''

Результаты работы диалоговой системы представляйся в удоб-• - •

ной форме, которая обеспечивает наглядную интерпретацию получае-, мых решений.> '•■' " ■ ' Построенная диалоговая система может быть использована для

- 23 -

создания гибридных экспертных систем, других предметных областях.

способных работать и • в

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты работы состоят в следующем.'

1. Сформулирована (как задача линейного программирования) и ревена задача технико-экономической оценки вариантов технологических схем внепечной обработки с учетом возможного перераспределения выплавляемого сортамента между сталеплавильными arpera- ■ тами различных типов. *

2. Предложен подход к построению математических моделей технологических агрегатов на основе математической модели технологического преобразователя*

3. Разработана математическая модель технологического прэ-образователя (в виде отображения из пространства входа в пространство выхода), ¡соторая позволяет получать математические mдели основных сталеплавильных агрегатов", описывающие изменения, характеристик их работы при переходе "ог традицион á к новым .технологиям и математические модели внегсечных агрегатов, определяющие их показатели при обработке металла.

4. Предлоге на методика и разработан диалоговый алг<рритм .построения математических моделей технологических агрегатов,

составляющих технологическую схему, исходя из доступной информации, включая экспертную,'.на основе математической модели технологического преобразователя. Данн; \ алгоритм позволяет контролировать полноту и непротиворечивость поступающей информации. Доказаны утверждения, позволяющие . ойтимизировать . процедуру экспертного опроса. ' ' . - .

' ■. • - 24 -'

"5. Разработан кош леке про? рамных средств для реализации предлонэнных алгоритмов на персональных ЗВИ

6. На основе разработанного ирограшого комплекса построена библиотека математических моделей ряда. основных сталеплавильных' и внепечных агрегатез и соадана диалоговая система с элементами искуетиентого интеллекта для формирования множества вариантов

• технологических схем внепечяой обработки на начальных стадиях проектирования.

7. Созданная диалоговая система внедрена в отделе МЕСИ НПО "ЕНЮШЕТМАШ". Результаты ее применения при выполнении ряда проектов подтвердили эффективность работы системы. Экономический, эффект от внедрения диалоговой системы составил в 1992 г. до 120

* ¡тыс. руб. на один проект.

Основные результаты опубликованы в следующих работах:

1. Еакума С.С., Дуровой НА., Чижов ЕМ. Построение математических моделей для интеллектуальных САПР, сложных технологических схем // Создание и применение гибридных зкеиертйых систем: Тез. докл. Есесоюз. конф ■- Рига: Риж. техн. ун-т, 1990. - п 75-77

2. Чижсв В.Ы • Шстроение баз знаний для технологических

• схем//-Тезисы докладов 44-й научной конференции студентов и молодых ученых Московского института стали и сплавов. - М.: ШСиС, 1990. - С. '>•>. - 43. . '

3. Метод оптимального • распределения капитальных вложений' мрчду .одновременно сооружаемыми- металлургическими объектами/ Бочков Д. А., Киссе ъ ЕН., Сокол А. Ь., Чижов Е М. // Тех-. ннко-зкономическая оценка направлений совершенствования метал" лургичэского производства/ Ыкнмет СССР. - Ы.: Ыетадлургия, 1930.:

- С. 35-41. . ■ . '

4. Шстроенке ютекаигаеских моделей технологических агрегатов для интеллектуальных САПР сложных технологических схем/ Еакуш С. С, Буровой И. А., Чилэв Е II псковский институт стали и сплавов. - II, 1991. - 10 С. - Деп. в ВИНИТИ 30.0S.91, К 3835

- В91. • ' . .

5. Чизтов К11 Подход к ревакгао задачи проектирования сложных технологических с хек// Тезисы докладов 45-й"научкой конференции студентоз и молодых ученых. Шхг^всюго института сталл и сплавов. - Н, : ЫйСиС, 1991. - С. 46 - 47.

6. Читав К И. Подход к построений математических моделей-технологических агрегатов для САПР сложных технологических схем// Тезисы докладов 45-й научной Уюкфэренции студентов и молодых ученых 1.5зскоеского института стали и сплавов. - М.: шсис, 1991. - С. 48 - 49.

Заказ ОСъзм I п.л. Тираж ЮО экз.

Типографиям303 МИСиС, ул. Орджоникидзе-, "8/9;