Механизм работы экспертной системы

Экспертная система по выбору оптимального типа оборудования на основе анализа свойств влажного материала и требований производства создана на основе модифицированного ядра системы DryInfс введенными весовыми коэффициентами и гибкой системой ответов (рис.3.1). Каждая переменная имеет свой весовой коэффициент, который изменяется для каждого класса обрабатываемых веществ. Например, переменная «термостабильность» продукта критична для биопрепаратов или фармацевтических препаратов и имеет гораздо больший диапазон возможных значений для катализаторов.

Для выбора типового оборудования на основе свойств влажного материала применяется экспертная система DryInfII, уже успевшей зарекомендовать себя с перспективной стороны, как на отечественном, так и на международном рынках.

Классификации объектов и способов сушки и рекомендации по выбору сушильного оборудования в зависимости от свойств исследуемого объекта дают возможность расположить альтернативы выбора в некотором пространстве признаков. В зависимости от знания того или иного признака можно на основании литературных данных и производственного опыта экспертов-технологов поставить в соответствие конкретному типу сушилки некоторое значение функции применимости альтернативного варианта.

Определяется такая функция как вероятность Р(y_i,kx_i) применения конкретного способа сушки y_iпри заданном значении признака из множества характерных признаков {x_i}, (i=1,n), где n - количество признаков при условии, что значения остальных характерных признаков x_l<>i, l=1,n обеспечивают вероятность применения численно равную единице, аk_i.‑ весовой коэффициент данного признака. В общем случае область допустимых значений функции вероятности определяется интервалом [0,1]. Однако определение промежуточных значений этого интервала не представляется возможным, вследствие отсутствия критерия объективной оценки сравнения степеней применимости альтернатив в пространстве не формализуемых признаков.

Поэтому будем считать, что функция Р(y_i,k_ix_i) может принимать значения:

0 - альтернатива не применима

Р(y_i,x_i) = 1 - альтернатива применима

Применимость альтернативного варианта в пространстве значений характерных признаков определяется:

Р(y_i) = Пⁿ_i[P(y_j,x_i)]

Учитывая вышесказанное, разработана блочно-ориентированная модель представления знаний, основанная на экспертных оценках и продукционных правилах и реализуется в виде диалога задания параметров и свойств, показанных на рис.3.4. При этом использованы свойства, определенные по методике комплексного анализа свойств влажного материала.

Анализ проводится для широкого класса веществ, где влажный материал относится к одному из 14 типов производства и также задается приблизительная производительность сушилки.

Продукционные правила представляют собой:

PR = ЕСЛИ (для данной сушилки экспертная оценка 5)

ТО (сушилка применима);

PR = ЕСЛИ (для данной сушилки экспертная оценка 3)

ТО (сушилка применима с небольшими ограничениями или конструкционными изменениями);

PR = ЕСЛИ (для данной сушилки экспертная оценка 0)

ТО (сушилка не применима для сушки данного влажного материала);

PR = ЕСЛИ (хотя бы одна экспертная оценка для свойств влажного материала равна 0)

ТО (сушилка не применима для сушки данного влажного материала);

На схеме ниже представлены множества данных, которые в совокупности составляют базу знаний системы.

База знаний состоит из 6 множеств, которые, физически, являются таблицами базы данных системы. Все множества связаны между собой соотношениями один-ко-многим. Алгоритм выбора типового оборудования можно представить в виде декартова произведения множества аппаратов на некое составное множество Z, формула для вычисления которого дана ниже.

(3.1)

где:

(3.2)

(3.3)

где:

SA – вектор выбранных ответов

SCL – скаляр выбранного класса

Из полученного множества в качестве значащих выбираются атрибуты «аппарат», «оценка» и «весовой коэффициент». Атрибуты «оценка» и «весовой коэффициент» перемножаются, и полученный результат суммируется с предыдущими оценками. Таким образом, вычисляется суммарная оценка для типового аппарата. Полученное множество Eсодержит атрибуты «тип аппарата» и «суммарная оценка». Это множество отсортировано или усечено в зависимости от требований. В нашем случае полученное множествоEсортируется по убыванию, в результате чего пользователь экспертной системы получает типы оборудования в порядке уменьшения адекватности сушилки введенным данным.

Экспертные оценки по выбору сушильного оборудования (множество Е), взятые нами из различных источников, таких как руководящие документы НИИХимаша, NiroAtomirer и из большого количества статей, докладов и книг представлены в виде рейтинговой таблицы 3.1 строки которой сушилки, а столбцыусловия их эксплуатации и свойства влажного материала.

Рейтинговая таблица по сушилкам Таблица 3.1

Тип сушилки	Производительность сушилки, т/ч			…	Время сушки
	< 0.25	< 3.5	>3.5	…	< 3 с	3-30 c	0.5-2 мин	2-20 мин	10-60 мин	Более 1 ч
Полочная сушилка	5	3	0	…	0	0	0	3	5	5
Распылительная комбинированная сушилка с гранулированием	5	3	0	…	0	0	0	3	5	0
……………………				…
Вальцевая сушилка	3	5	5	…	0	5	3	0	0	0
Барабанная вращающаяся вакуумная сушилка	5	5	0	…	0	0	0	3	5	5
Сушилка псевдоожиженного слоя	5	5	5	…	0	0	3	5	5	0
Сушилка со встречными закрученными потоками	5	5	3	…	5	3	0	0	0	0

	Красители и пигменты;	Катализаторы;	Пестициды;	Молочные продукты;	Пищевые продукты;	Неорганические вещества;	Органические вещества;	Лекарственные препараты;	Фармацевтические препараты;	Полимеры;	Керамика;	Мелкодисперсные металлы;	Древесная пульпа и бумага;	Древесина.
Предпочтительный тип подвода энергии	0.7	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	1	1	1	0.9	0.4	0.1	0.7	0.5
Производительность по продукту	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1
Производительность по влажному материалу	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1
Агрегатное состояние влажного материала
Макс. диаметр частиц
Мин. диаметр частиц
Пожароопасность
Начальное влагосодержание
Требуемое конечное влагосодержание
Режим работы Сыпучесть материала
Температурный интервал продукта Тип удаляемой влаги Когезионность материала Пылеобразование
Взрывоопасность
Токсичность
Допустимое время пребывания материала в аппарате
Допустимое энергопотребление
Агрессивный или коррозионный материал

Помимо этого в базу знаний были заложены рекомендации по использованию различного сушильного оборудования.

Алгоритм, работающий в программе Dryinf и позволяющий выбирать наиболее подходящее оборудование при поиске, был перенесен на Web. Для этого был использован наборSQLинструкций для выбора данных и набора серверного языкаPHP. База данных, существовавшая ранее, была конвертирована в понятный для нового сервера вид. При конвертаций все старые данные были перенесены без потерь информации, поэтому база данных является полноценной и равнозначной начальной. Выбор из базы знаний осуществляется при помощи команд языкаPHP, с помощью программы написанной на этом же языке производиться и вывод на экран путём отображенияHTML-страницы.