Введение к работе
Актуальность темы. Обеспечение качества машин и сооружений невозможно без широкого использования на всех стадиях их жизненного цикла технических средств диагностирования (ТСД). Аварийные ситуации на атомных электростанциях, железнодорожном, морском и авиационном транспорте, газонефтепроводах, подземных коммуникациях и других комплексах могут быть значительно уменьшены или совсем исключены, если эффективно применять автоматизированную диагностическую технику. Широкая номенклатура машиностроительной продукции, большое число измеряемых диагностических параметров, сложность правил и различие алгоритмов и устройств диагностирования делают особо актуальным разработку адаптивных диагностических систем.
Анализ различных предметных областей (ПО), в которых решается задача диагностики технических объектов, показывает, что для всех предметных областей характерны следующие черты:
-
Общность постановки задачи диагностики. Задача диагностики во всех предметных областях ставится как задача определения состояния, в котором находится диагностируемый объект.
-
Сложность (в общем случае) объекта диагностики. Это обуславливается сложностью конструкции самого объекта, большим количеством узлов и деталей, большим количеством и разнообразием связанных между собой диагностических параметров, а также высокой степенью связанности происходящих в объекте диагностики процессов.
-
Динамичность и изменяемость предметных областей. На протяжении всего жизненного цикла системы диагностирования в проблемной среде (ПС), среде в которой решается задача, происходит изменение свойств и характеристик объектов диагностики, условий его эксплуатации, изменение взглядов пользователя на задачу диагностирования, изменение постановки задачи диагностирования, изменение требований, предъявляемых к системе диагностирования и к решению задачи диагностирования, изменение средств диагностирования, изменение количества и состава диагностических процедур и их характеристик и т.п.
Эти свойства предметных областей определяют требования, которым должны удовлетворять диагностические системы:
-
Настраиваемость на различные предметные области. Это связано с тем, что для решения конкретной задачи диагностики, в общем случае, необходимо использование знаний из различных предметных областей.
-
Возможность описания сложных технических объектов, т.е. адекватность системы представления знаний для описания всех необходимых знаний об объекте диагностики, принадлежащих к различным ПО, взаимосвязях его компонентов и его связях в проблемной среде.
-
Адаптивность к изменениям, происходящим в проблемной среде, на всем протяжении жизненного цикла системы.
-
Возможность оптимизации решения задачи диагностики по задаваемым пользователем критериям. Это требование обусловлено сложностью объекта диагностики, различной трудоемкостью и различным временем получения его характеристик. Невыполнение этого требования может привести к неоправданным затратам времени и средств.
Анализ существующих методов и средств решения задачи диагно
стики показывает, что в настоящее время нет систем, способных в
полной мере удовлетворить всем выдвигаемым требованиям. Это, в
первую очередь, связано с тем, что используемые в существующих сис
темах методы диагностики не обладают свойствами, делающими воз
можным выполнение предъявляемых требований. Указанные
обстоятельства определяют актуальность РАЗРАБОТКИ МЕТОДОВ
И СРЕДСТВ ПОСТРОЕНИЯ АДАПТИВНЫХ
Цели диссертационной работы.
-
Обобщенная постановка задачи диагностики, инвариантная относительно различных предметных областей.
-
Разработка концепции построения адаптивных диагностических систем и методов диагностики, реализующих данную концепцгао.
-
Разработка обобщенной структурной схемы адаптивной диагностической системы, настраиваемой на конкретное применение.
-
Разработка адаптивной диагностической системы, реализующей выдвинугые концепции.
Методологической основой в исследованиях, проведенных в рамках данной диссертации, являются работы в области технической и
медицинской диагностики, программной инженерии и искусственного интеллекта.
Для решения поставленных в диссертации задач используются теории продукций, фреймов, семантических сетей, логики предикатов, а также методы объектно-ориентированного проектирования и программирования.
Научную новизну диссертации составляют:
-
Обобщенная постановка задачи диагностики, не зависящая от предметной области, предъявляемых к ее решению требований и от происходящих изменений во время решения задачи.
-
Концепция построения адаптивных диагностических систем, настраиваемых на различные предметные области и адаптивных к изменениям, происходящим в процессе жизненного цикла системы.
-
Принципы организации оптимального управления решением задачи диагностики, в условиях неполноты информации, по критериям, задаваемым пользователем, с возможностью изменения самих критериев от задачи к задаче.
-
Методы и средства представления знаний о предметной области.
Практическая значимость полученных результатов. На основе исследований, предпринятых в рамках настоящей работы, реашпована адаптивная диагностическая система АДИС. В процессе ее опытной эксплуатации на моделях объектов из предметных областей радиоэлектроники и медицины были экспериментально опробованы разработанные методы и средства.
Внедрение результатов. На основании результатов проведенных исследований в НИЦЭВТ была поставлена и выполнена опытно-конструкторская работа. В Российском центре испытаний и сертификации "РОСТЕСТ-МОСКВА" введено в опытную эксплуатацию автоматизированное рабочее место АРМАД по поверке и диагностированию отказов средств измерения на основе системы АДИС, проведено экспериментальное опробование ряда программ медицинской диагностики в области сердечно-сосудистых заболеваний.
Апробация результатов. Основные результаты исследований диссертационной работы докладывались на 6 научно-технических конференциях, совещаниях и семинарах.
Основные положения диссертации отражены в 7 публикациях.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из пяти глав основного текста, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 150 страницах машинописного текста.
Научные положения, выносимые на защиту:
-
Обобщенная постановка задачи диагностики сложных технических объектов.
-
Концепция построения адаптивных диагностических систем и методы диагностики, реализующих эту концепцию.
-
Принципы организации оптимального управления решением задачи диагностики в условиях неполноты информации.
-
Обобщенная структурная схема адаптивной диагностической системы.
