автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Разработка интеллектуальных систем определения рациональной конфигурации производственно-технических комплексов

На правах рукописи ОСИПОВА МАРИЯ АНАТОЛЬЕВНА

РАЗРАБОТШШТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СЙСТЕМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЦИОНАЛЬНОЙ КОНФИГУРАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННО-ТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

ПЕЦИАЛЬНОС'ГЬ: 05.13.06 — АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1996

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном

электротехническом университете имени В.И.Ульянова /Ленина/

»

Научные руководители - засл.деят. науки и техники РФ, д.т.н., проф. Борцов Ю.А.; к.т.н., доц. Сабинин О.Ю.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Сизов В.Е. кандидат технических наук, доцент Воловодов С.К.

Ведущая организация - Акционерное общество открытого типа "Треугольник"

Защита состоится " " 1996 г. в /У часов

на заседании диссертационного совета К 063.36.03 Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета им. В.И.Ульянова (Ленина) по адресу: 197376, Санкт-Петербург, ул.Проф.Попова, 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СПбГЭТУ Автореферат разослан "22 " оэеё/эо-л-л 1996 г.

Ученый секретарь диссертационнс совета к.,т.н., доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМ!. Современный этап автоматизации промышленного производства связан с созданием гибких производственно-техниче-зких комплексов, ориентированных на выпуск многономенклатурной продукции нефиксированного ассортимента. Практика создания данного класса систем выдвинула проблему разработки научных принципов юс троектирования. Это относится в равной мере как к решению задач зыбора аппаратурного состава производственных систем, так и к ре-пению задач определения их рациональной конфигурации.

Наиболее сложной й трудаоформализуемой является задача определения рациональной конфигурации производственно-технических ком-шексов (ПТК). Характерная ее особенность заключается в необходи-иости учета многочисленных слабоформализуемых технологических, те^-снических, конструкторских ограничений и знаний о принципах компо-ювки. Отсутствие формализации процесса принятия решений, желание юпользовать априорную и накапливаемую информацию ставят задачу зазработки интеллектуальных программных средств получения рацио-тльных компоновочных решений.

Анализ известных методов размещения оборудования на производ-¡твенных площадях и программных средств для построения конфигура-¡ий производственно-технических комплексов показал, что недостато-[до обоснованы подходы к выбору рациональных вариантов размещения (борудования и к построению интеллектуальных программных систем [ля решения этой задачи. Оценки полученных вариантов ПТК проводят-:я по аналитическим и далеко не всегда адекватным математическим юделям, в то время, как единственным методом, позволяющим оценить 1аботоспособность производственных систем является метод математи-еского имитационного моделирования, дающий возможность воспроиз-юдить функционирование системы в условиях близких к производст-енным.

Это приводит к необходимости разрабатывать интеллектуальные рограммные системы, позволяющие использовать как логическое моде-ирование для построения конфигурации ПТК, -так и имитационное мо-елирование для оценки их качественных показателей.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Цель диссертационной работы заключается в разви-ии теоретических, основ и разработке принципов построения интелле-туалъных систем определения рациональной конфигурации произведет-

вещо-технических комплексов, существенно облегчающих работу пользователя при компоновке производственно-технических систем, сокращающих сроки выполнения проектов и повышающих их качество.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИИ. Теоретической и методологической осново! работы послужили:'математический аппарат искусственного интеллекта, фреймовая теория представления знаний, теория исчисления предикатов, сетевые метода моделирования дискретно-непрерывных процессов.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА: Новизной и особенностью диссертационной работы являются:

1. Математический аппарат и технология построения интеллектуальны! систем определения рациональной конфигурации производственно-технических комплексов

2. Структура фреймо-продукционного представления и описания "баз! данных и знаний для определения рациональной конфигурации и имитационного моделирования производственно-технических комплексов

3. Математический аппарат .имитационного моделирования не основ! временных расцвеченных сетей - .

4. Механизм логического вывода интеллектуальных систем выбора компоновочных решений.

Направление рабаты определялось программами по ражнейшим нау чно-техническим проблемам: РНГП "Разработка, освоение и выпус; мелкосерийной и малотоннажной наукоемкой продукции для отрасле: народного хозяйства РСФСР" (1992-1993 г.), ПГГП "Трансферные тех нологии, комплексы и оборудование" по разделу "Программные средст ва" (1994-1995 г.), в которых разработка интеллектуальной програ ммной системы была ориентирована на определение конфигураций про изводственно-технических комплексов.

. АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Основные результаты диссертаци онной работы докладывались автором на всесоюзных и всероссийски научно-технических конференциях: "Вазы знаний и экспертные систем в АСНМ" г.Севастополь /1990 г./, "Математическое и машинное моде дирование задач динамики" г.Кишинев /1991 г./, а также на конфере нциях профессорско-преподавательского состава СПбГЭТУ /1990 1995г./. \

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано пять печатан работ.

"СТРУКТУРА И ОВЬЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения

четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 68 наименований (в том числе 12 - иностранных источников), и 7 приложений Основное содержание работы изложено на 135 страницах машинописного текста. В Приложение вынесены акты об использовании результатов диссертации.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВО ВВЕДЕНИИ дан краткий обзор состояния исследований в рассматриваемой области, определена проблема и показана актуальность ее решения, сформулирована цель работы, перечислены основные теоретические и практические результаты работы, а также изложены основные положения, выносимые на защиту.

ПЕРВАЯ ГЛАВА посвящена проблемам разработки концепции построения интеллектуальной программной системы проектирования произвол-• ственно-технических комплексов.

При разработке сложных технических систем выделяют две стадии "проектирования: исследовательское и техническое. Анализ рассматриваемого класса иерархических систем с перенастраиваемой в процессе работы структурой, сложными технологическими процессами, неоднозначностью исходных данных, показал, что стадия исследовательского проектирования приобретает, первостепенное значение, т.к. в значительной степени определяет рациональность построения системы и эффективность всего проекта. К ее функциям относятся: выбор технологического оборудования и определение конфигурации системы.

В диссертационной работе проанализированы разные подходы к решению задач выбора аппаратурного состава и построению конфигурации системы. Установлена необходимость рассматривать эти задачи отдельно. Для.решения задачи размещения технологического оборудования не существует четких математических методов, и она базируется в большей степени на опыте проектировщиков и системе ограничений, определяемых нормативными документами. Процедура размещения не имеет единственного решения и является сложной комбинаторной задачей. Это привело к необходимости применения для данного класса задач подхода с позиций искусственного интеллекта.

Рассмотрев зарубежные и отечественные разработки систем искусственного интеллекта для проектирования производственно-технических комплексов, сделан вывод, что оценки полученных проектных ре-

шений в них. рассчитываются аналитическими и достаточно приближенными методами, что приводит к большим погрешностям'в оценке сложных многоассортиментных производственных систем.

Наиболее действенным инструментом, позволяющим достоверно оценить полученные варианты компоновочных решений ПТК, является метод имитационного моделирования. Необходимость его использования для получения достоверного анализа эффективности функционирования выбранных вариантов ПТК позволяет сформулировать концепцию построения интеллектуальной системы программных средств для определения конфигурации производственно-технических комплексов.

Предлагаемая в диссертационной работе концепция построения интеллектуальных программных систем для размещения оборудования предусматривает наличие двух подсистем: подсистемы интеллектуальной поддержи пользователя при получении рациональной конфигурации производственно-технических комплексов и исполнительной подсистемы имитационного моделирования, позволяющей проводить анализ выбранного варианта в условиях близких к производственным.

ВТОРАЯ ГЛАВА посвящена развитию теоретических основ построения интеллектуальных систем определения рациональной конфигурации производственно-технических комплексов.

Задача размещения оборудования является задачей комбинаторной геометрии и формально может быть представлена как задача нахсзде-нкя оптимального варианта размещения оборудования в соответствии с выбранным критерием качества при соблюдении" большого числа конструкторских, технических, технологических ограничений:

В* =[ВД В9*.....В* ] = arg ipin S (В),

' £ "общ

где B*j- координаты 1- го оборудования в пространстве цеха; побщ -общее количество единиц оборудования; S(В) - критерий качества системы.

В качестве критерия на этапе определения рациональных вариантов конфигураций системы предлагается использовать сумму взвешенных длин путей, пройденных изделиями на каждом технологическом маршруте:

L N ni

S<B> =2 20-1 2 хщ d «W-V-1 1=1 3=1

где С^ элемент матрицы связи оборудования, определяемый технологическим маршрутом =0, если оборудование непосредственно не связано по технологическому процессу и С^, =1, если с оборудования ц процесс переходит на оборудование V); Ь - количество технологических маршрутов; п^- количество оборудования в 1-ой группе; п^.- количество оборудования в 3-ой группе; й (Х^-рХ^) - длина пути между 1-ой и З-ой позициями; а1 - весовой коэффициент технологического маршрута; Х^*}^ =1 - если процесс с 1-ой единицы оборудования группы ц переходит на 3~ую единицу оборудования группы V.

Приведенный критерий учитывает временные характеристики процесса в весе затрат и длинах путей между единицами оборудования и отражает пропускную способность системы.

Рассмотренные в работе ограничения определяются нормативами на установку оборудования в пространстве цеха и сводятся к выполнению двух условий:

- условия пересечения геометрических объемов аппаратов

^ <г*ц) п ^ {г\ )= 0, где А^ и - объемы или площади ц,г> оборудования соответственно; И*^ и Z*v - вектора, определяющие положение аппарата в глобальной системе координат; 0 - пустое множество;

- условия размещения оборудования внутри цеха

л±сг*) с V,

где V - объем цеха, включающий ограничения на расстановку оборудования относительно конструкций.

Информационная модель предметной области в интеллектуальных программных средствах представлена в виде фреймо-продукционной системы. Поскольку концептуальному представлению предметной области свойственна иерархичность, целостный образ декларативных знаний строится в виде фреймовой системы, имеющей иерархическую структуру.

Процедурные знания о процессе поиска рациональных компоновочных решеш:::, основанные на эвристиках и опыте экспертов, нормами:-— ных ограничениях на установку оборудования, описаны в работе системой продукционных правил. Продукционные правила также определяют и работу сети при имитационном моделировании.

Описание фрейма* представлено в виде следующей конструкции:

¥-!Мр <Ш,71>,<Н2,У2>...<Нп,Уп>]

где Ny- имя фрейма; R^- имя 1-ого слота; V^- значение слота (текстовые или числовые данные, программы процедурного типа, указатели, правила вывода, ссылки на другие слоты и т.д.).

Во фреймовой модели описание слота может Сыть представлено:

V^^ = IZH (Xj), calc (Aj), add (B.^, del (C^l,

где Ví - значение слота; ZN(X1) е [val (Х-^), def (Х^)]; - текстовые или числовые значения, списки или переменные величины; А^ -вычислительные или присоединенные процедуры; Bi,C1 - присоединенные' процедуры или демоны.

Фреймы, соединяясь в иерархию с помощью определенного типа связей, АКО-слотов, осуществляющих механизм наследования и образуют крупные иерархические упорядоченные структуры (рис.1).

На верхнем уровне фреймовой системы записываются более общие сведения, касающиеся всего класса объектов или понят"®. На втором уровне иерархии находятся фреймы, раскрывающие содержание класса в объектах или понятиях. Каждый их объектов раскрывается во фреймах третьего уровня их характеристиками или свойствами. Количество уровней иерархической фреймовой системы зависит от глубины раскрытия свойств обьектов (понятий), необходимой для полного описания ситуации. Кроме фреймов, раскрывающих предметную область на втором уровне иерархии находятся фрейм "Результаты", характеристиками которого являются определяемые в процессе проектирования критерии, и фрейм "Служебный" для организации управления, передачи, обработки информации и организации внешних вычислительных процедур.

Фреймы информационной модели порождают в рабочей памяти целый класс объектов-фреймов экземпляров, которые так же сохраняют механизм наследования. Экземпляры могут быть представлены как:

А = [ Nji, Na, Т, < R1, V1>, < R2, V2>.....< R^ Vm>],

где Nf - имя класса; Na - имя экземпляра; Т - временной штамп, который позволяет идентифицировать время появления экземпляра.

В качестве математического аппарата имитационного моделирования функционирования производственно-технических.комплексов в работе предлагается математический аппарат временных расцвеченных сетей, удовлетворяющий требованиям, необходимым для моделирования этого класса систем.

Временный расцвеченний.' сети можно представить следующей стру-

•Рреим

Р" » П

к

3 аг а о а

-5

со

9ргй/л , Служебный"

к

а

Б

а) *

Ш (О о) О.

£

с £ ш гэ

со Ж

и

С Служебный. 2

Служебный -1

12

7

Фреймы

р." « г21

X

Фреймы

Фрейм „Результат"

?ре „Крите йм ,„ :рии

ктурой:

S - (Р, Т, П, I(t), 0(t)),

где Р - непустое конечное множество позиций сети; Т - непустое конечное множество переходов; Q - непустое конечное множество цветов; I(t) - входная функция переходов; 0(t) - выходная функция переходов.

Входные и выходные функции позиций и переходов связаны вполне определенными соотношениями:

tt((t3,tJk),I(p1)) = «((p^J.Ottj)), #((t;J,uk),0(p1)) = #((p1,ajlt),l(t3)).

Множество переходов Т представляется в рассматриваемом классе сетей как объединение двух конечных непустых множеств одинаковой мощности:

Т = 'TUT',

где *Т - множество начальных переходов; Т' - множество конечных переходов.

Множество позиций Р также разбивается на два подмножества: подмножество внешних позиций Р*, подмножество внутренних позиций

р'- играющих различную роль в функционировании сети.

Множество цветов О представляет собой объединение трех непересекающихся множеств: множества П1 - множества цветов, подлежащих синхронизации; П2 - множества цветов, не подлежащих синхронизации;

множества нейтральных вспомогательных цветов. В работе рассмотрены правила использования цветов.

Входная и выходная функции любой позиции р'е Р' удовлетворяют условию

| О(р') | = | I(p') |.

Тагам образом, существует взаимно однозначное соответствие между множествами 'Т,Т' и Р*, которое позволило представить набор t* =('t,t',р',шо) как структуру макроперехода и ввести в рассмотрение множество T* = tt*> - множество структур макропереходов.

Для моделирования динамики функционирования в работе вводится описание текущего состояния сети и механизма его изменения.

Текущее состояние временной расцвеченной сети определяется

маркировкой позиций,' которая задается функцией

ц : Б % О х М —> N = Ш,1,2,...},

где Р - непустое конечное множество позиций сети; й - непустое конечное множество цветов; М - непустое конечное множество модификаций.

Маркировка временной расцвеченной сети ц может быть также представлена как набор

где п. -. количество маркеров в позиции р, цвета и. модифика-

xJK — 3

ции т^.

Механизм изменения состояния временной расцвеченной сети определяется набором функций

? = (X, 1Т, fT> L),

где X - функция, определяющая допустимые распределения цветов маркеров по входным позициям; iT - функция, выделяющая приоритетный переход в каждой группе конфликтующих переходов (в каждом конфликте); i - функция, выделяющая наиболее приоритетную маркировку из допустимых распределений цветов и модификаций маркеров по входным позициям; fx - функция распределения времени задержек маркеров'в позициях сети; Ь - функция изменения маркировки сети.

Для срабатывания конечного перехода должно удовлетвовяться еще одно условие, а именно:

6 .- ер > т(р\ш*,п£),

где 0 - текущее время; бр - момент времени предыдущего изменения маркировки позиции р'; т - временная задержка, отвечающая позиции р', активирующему цвету и* и активирующей модификации маркера вызвавшего последнее срабатывание начального перехода t € Ир'").

В диссертационной работе приводятся также правила изменения маркировки входных и выходных позиций.

Функционирование временных расцвеченных сетей сопровождается возникновением конфликтных ситуаций, которые разрешаются путем введения приоритетов начальных переходов. При имитационном моделировании оцениваются пропускная способность системы, время произ-

водственного цикла, времена простоя оборудования и ряд других характеристик.

Временные расцвеченные сети в диссертационной работе представлены в виде иерархической фреймо-продукционной структуры.

Фреймом верхнего уровня в информационной модели имитационного моделирования является фрейм "Сетевая модель". На втором уровне иерархии во фреймах конкретизируются базовые элементы сетевой модели. К ним в моделях временных расцвеченных сетей относятся переходы, позиции, дуги, маркеры. Фреймы второго уровня "Макро-перэ-ход", "Макро-позиция", "Макро-дата", "Макро-маркер" содержат характеристики сети (приоритеты, распределение маркеров и др.). На этом же уровне информационной модели на ходятся фреймы "Характеристики сети", "Условия моделирования" и "Результаты моделирования". На третьем уровне иерархии находятся терминальные фреймы "Переход", "Дуга", "Маркер", "Сеть", "Условия" и "Результаты". Фрейм "Переход" наследует свойства фрейма "Макро-переход". Характеристиками его является цвет, кратность, направление, связь дуги с позицией и переходом. Фрейм "Маркер" наследуёт свойства фрейма "Макро-маркер". Его характеристиками являются цвет, номер, позиция-модификация. Фрейм третьего уровня "Сеть" наслёдует свойства фрейма "Макро-сеть". Характеристиками фрейма являются исходные параметры сета: количество переходов, позиций, дуг, маркеров. Фрейм "Услозия" значением ако слота имеет имя фрейма "Условия моделирования". Основной его характеристикой является время моделирований. Фрейм "Результаты" наследует свойства фрейма "Результаты моделирования", а его характеристиками являются оцениваемые критерии процесса функционирования ПТК.

Идентичность структур информационных моделей для построения конфигурации системы и имитационного моделирования позволяет, разработать общий механизм логического вывода, который можно рассматривать как технологию использования знаний для управления решением задачи. Его структура зависит от специфики предметной области. Наличие внешней базы продукционных правил позволяет отделить управляющие знания от предметных и использовать декларативный подход для разработки механизма логического вывода.

Структура модели вывода может быть формально представлена в сладутаем виде:

(3; Б; I; А => В; 0),

где 3 - индивидуальный номер продукции; Б - описание класса ситуаций, в которых данная продукция используется; I - условия, при выполнении которых данная продукция активизируется; А => В - ядро продукции; А - левая часть продукции (ЦБ); В - правая часть продукции (ШБ); и - изменения, которые надо внести после реализации продукции.

Стратегия управления выводом реализуется интерпретатором, который можно представить как набор его функций (этапов вывода):

1= < V, Б, Н, « >,

где V - процесс выбора стратегии управления, осуществляющий выбор-активных продукций активных данных; Б - процесс сопоставления, производящий множество означиваний; И - процесс разрешения конфликтов; V - процесс модификации рабочей памяти.

Механизм логического вывода, обеспечивающий интеллектуализацию системы автоматизации проектирования, основан на "прямой" цепочке рассуждений, птюцедуре "наследования" свойств, оптимизации выбора данных для продукционных правил, используя в качестве специальных механизмов разрешения конфликтов длину правой части правила из означенного конфликтного набора и возраст элемента.

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ излагаются принципы реализации интеллектуальной системы программных средств построения рациональной конфигурации ПТК на основе языка логического программирования- ПРОЛОГ.

Предлагаемая структура интеллектуальных программных средств (рис.2) состоит из фреймовой базы знаний (базы данных), продукционной базы знаний, управляющей программы, программных средств ввода и редактирования знаний и данных, базы данных д.. рабочей памяти ЭВМ, представляющей собой фреймы-экземпляры.

Управляющая программа предназначена для организации взаимо-ствия отдельных подсистем и механизма логического вывода, который является универсальным как для получения компоновочных решений, так и для имитационного моделирования.

В качестве инструментария для разработки интеллектуальных систем использован язык логического программирования ПРОЛОГ, главная особенность которого - работа управляющей программы на метауровне.

Для реализации фреймовой базы данных, являвдейся информационной моделью предметной области в диссертационной работе разработана специальная.структура данных.

====> - Поток управления

•> - Поток информации

Рис.2.

Структура, выбранная для реализации фрейма, имеет предикат с двумя аргументами: первым из которых является юля фрейма, вторым--перечень слотов.

В системе определены следующие типы фацетов слота:

- фацет, содержаний текстовые или числовые значения слота, значение слота может быть однозначным или многозначным. Однозначные значения представляются термами, многозначные - списками.

- фацет, содержащий значение слота по умолчанию, если явное значение не задано.

- фацет, содержащий предикат, позволяющий вызывать процедуры для вычисления значений слота, образования фреймов-экземпляров и др.

- фацет, содержащий предикат-демон для вызова процедуры при занесении или изменении значения слота.

- фацет, содержащий предикат-демон для вызова процедуры при удалении (обнулении) значения слота.

Для организации фреймов в иерархические структуры имеете:-

АКО-слот, значением которого является имя или список имен фреймов, от которых рассматриваемый фрейм наследует свойства. Логические функции, такие как наследование свойств, умолчание, присоединенные процедуры, демоны срабатывают без вмешательства пользователя.

Доступ к фрейму и управление данными во фреймовой системе осуществляется посредством предикатов.

Рассмотренные выше фреймы-описания порождают в рабочей памяти фреймы-экземпляры. Они также имеют АКО-слот и сохраняют свойства наследования признаков и значений фреймов описаний. Фреймы-экземпляры наряду со слотами имеют временной штамп, который присваивается при каждом обновлении данных. Для доступа к фреймам-экземплярам и управления ими используются предикаты.

Продукционные правила, отражающие отношения между объектами в процессе решения задач, при реализации* на Прологе имеют следующий вид:

rule Г# [class - namel - with [Atr1 - valí,..., AtrN - valNl,

class - nameK - with [AtrIK - vaUK,..., AtrCK - valCK]]==> ==> [update(class - name - with CAtrl - val1,...AtrP - valPl), calHpr - type(p1, p2, p3))]. -

class - имя фрейма; name - идентификатор; Atr^ - имя i-го слота фрейма; val^ - значение 1-го слота; N - номер правила.

Проверка правильности условий в левой части правила и выполнение действий в правой осуществляется с помощью предикатов. Для выполнения предписанных действий в соответствующем предикате предусмотрены возможные операции по изменению -состояния интеллектуальной системы программных средств.

Ввод данных и знаний производится либо в диалоговом режиме, либо в режиме редактирования. Представляется возможность редактировать знания в процессе работы.

Для реализации механизма логического вывода так же используется набор предикатов, с помощью которых производится унификация переменных, формируется состояние механизма логического вывода (интерпретатора), запоминается- конфликтный набор, производится разрешение конфликтов с использованием стратегий различия правых частей i: возраста элементов в рабочей памяти (фреймов-экземпляров), выделение и выполнение означенного правила.

В Еезул:.т2те иаботы систем;; пользователь получает план разме-

дения оборудования на производствешшх площадях, документацию размещения и оценку полученных вариантов на имитационной модели, а также протокол рабггы системы и объяснения решений, принятых ею.

В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ приводятся результаты практического приме-иения разработанной интеллектуальной системы программных средств для определения рациональных конфигураций технологических участков обработки пластмасс и процесса производства лакокрасочных материалов.

Для построения продукционных правил при размещении оборудования на производственных площадях разработан обощенный алгоритм, позволяющий представить все возможные ситуации отношений между объектами. Приводится обобщенный алгоритм имитационного моделирования на сетевых моделях.

Построена полная временная расцвеченная сеть моделируемой системы, состоящая из упорядоченной последовательности элементарных сетей, соответствующих производственным объектам. Сетевая модель позволяет исследовать производственную систему при различном составе оборудования, разнообразной номенклатуре; изделий и большом числе технологических процессов.

Разработаны информационные модели представления знаний в программных средствах автоматизации выбора рациональной конфигурации ПТК и имитационного моделирования на временных расцвеченных сетях в виде иерархических фреймовых моделей и систем продукций. Фреймом верхнего уровня является фрейм "Размещение", включающий в себя слоты, несущие информацию о текущем состоянии процесса размещения, общем количестве единиц оборудования и т.д. На втором уровне иерархии находятся фреймы "Оборудование", "Сервис", "Помещение", "Цель", которые содержат информацию о координатах размещаемого оборудования, размерах помещения, а также присоединенные процедуры для выполнения вспомогательных расчетов. На третьем уровне располагаются фреймы, содержащие нормативные ограничения на расстановку оборудования.

Анализ результатов размещения оборудования при производстве лако-красочных материалов и обработке пластмасс подтвердил работоспособность и высокую эффективность разработанных программных средств , позволяющих существенно сократить затраты времени на проектирование производствешшх систем.

В ПРИЛОЖЕНИИ приведены акты об использовании программных

средств и листинги ПРОЛОГ-программ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработан математический аппарат и технология построения интеллектуальных систем определения рациональных компоновочных решений производственно-технических комплексов и анализа эффективности их функционирования на имитационных моделях.

2. Разработана структура фреймо-продукционного представления и описания базы данных и знаний, представляющая собой иерархическую фреймовую систему, способную порождать в ходе функционирования экземпляры фреймов и снабжать их временными штампами, которые используются для ускорения процедуры поиска решения.

3. Разработан механизм логического вывода интеллектуальной системы выбора компоновочшх решений и имитации функционирования гибких производственно-технических комплексов, основанный на циклической реализации процедуры сопоставления и отбора продукционных правил для логического принятия решения. Проведена реализация" машины логического вывода на языке Эрити-Пролог.

4. Для имитаций функционирования и оценки эффективности гибких производственно-технических комплексов разработан аппарат временных расцвеченных сетей, позволяющий отразить основные особенности дискретно-непрерывных процессов в производстве.

5. Разработана технология сетевого имитационного моделирования гибких производственно-технических комплексов на основе фреймо-продукционного представления данных и знаний об исследуемых системах.

6. Проведена экспериментальная апробация разработанной интеллектуальной системы получения компоновочных решений при размещении оборудования лако-красочного производства на участке цеха и участке по механической обработке пластмасс, подтвердившая ее работоспособность и эффективность.

Разработанный аппарат является достаточно универсальным и может использоваться при разработке автоматизированных систем, анализе и исследовании широкого класса производственно-технических обьектов.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Осипова М.А., Сабинин О.Ю. Статистическое моделирование технических систем.- СПб.: СПбГЭТУ, 1994.

2. рсипова М.А., Сабинин О.Ю. Экспертно-имитационная система проектирования производственно-технических комплексов //Изв. ГЭТУ: Сб.научн.тр.: СПб.-1995.-вып.480.

3. Осипова М.А., Сабинин О.Ю. Экспертная система для решения задач анализа сложных систем //АНССР "Надежность машин": Сб.научн.тр.: Молдова, Кишинев - 1991.

4. Бахвалов Я.В., Осипова М.А., Рубисова Н.П. Экспертная система поддержки проектирования при размещении оборудования //Изв. ГЭТУ: Сб.научн.тр.: СПб.-1994.-вып.466.

5. Белова В.А., Осипова М.А., Рубисова Н.П. Структурный синтез управляющих вычислительных комплексов многосвязных электромеханических систем //Изв.ЛЭТИ: Сб.научн.тр.: Л.-1991.-вып.441.

Подписано в печать20.02.96. Формат 60x84/16. Печать офсетная. Заказ N36' Печатный лист 1,0 Тираж 100 экз.

Ротапринт МГП "Псликом" 197376, Санкт-Петербург, ул.Проф.Попова, 5