Учебно-научный центр: МЕХАНИКА.МАТЕМАТИКА УНИВЕРСАЛЬНЫЙ   ЭКСПЕРТНЫЙ   КОМПЛЕКС
Диагностика и самодиагностика сложного оборудования, механизмов, конструкций и военной техники

Универсальный Экспертный Комплекс (УЭК) обеспечивает возможность поиска, накопления и использования знаний, и позволяет находить оптимальные решения сложных задач, связанных с контролем технического состояния, диагностикой, испытанием и ремонтом реальных объектов, а также обеспечивает координацию коллективного поиска решений сложных "социальных проблем".

При создании УЭК применена новая "концепция универсальности", которая позволяет находить оптимальные решения широкого круга задач, в том числе слабо формализованных, в различных областях науки и техники. Разработанная "концепция" позволяет системам обучаться в процессе эксплуатации - расширять свои функциональные возможности и повышать точность анализов. Адаптация поведения осуществляется за счет использования накопленной информации, путем корректировки знаний, формализованных в "технических контекстах" (базах фактов, критериях оптимальности и математических моделях) [5, 6, 19, 22].

Методология создания УЭК:

  • Вся проблема разбивается на ряд независимых задач; каждую задачу решает своя экспертная система (ЭС) имитационного моделирования, используя информационную базу знаний (ИБЗ) и программно-аппаратные комплексы сбора и предобработки информации (Автоматизированные Системы Диагностики).
  • Каждая ЭС ищет решение поставленной задачи, используя собственный блок решателя, который может преобразовывать информацию из ИБЗ в "технические контексты" (базы фактов - критерии оптимальности - математические модели).
  • Каждый критерий одновременно выполняет две функции: является формализованной частью базы знаний и оценивающей частью блока решателя.
  • Алгоритм многокритериального поиска оптимального решения строится так, чтобы обеспечить возможность включения математических и статистических методов обработки информации, а также эвристических возможностей человека.
  • После нахождения оптимального решения каждой задачи ЭС архивирует результаты (уточненные мат.модели и критерии оптимальности) и передает полученные результаты другим модулям УЭК.
  • Критерии оптимальности (математические модели) всех ЭС определяют "пространство поиска" оптимального решения общей задачи УЭК. Подробнее см. 11, 14, 15, 19, 21, 25].

    УЭК строится по модульному принципу открытого типа и предусматривает возможность автоматизированного расширения базы знаний и круга решаемых задач при минимальных затратах времени и средств.
    Каждый модуль может быть использован, как в составе УЭК, так и индивидуально для решения отдельной "технологической" задачи. Подробнее см. [8, 9, 16, 22, 27, 28, 31, 33].

  • Структура системы: УЭК - это иерархический комплекс взаимосвязанных систем, использующих общую (универсальную) информационную базу знаний (ИБЗ) и расширяемый ряд "интеллектуальных модулей" - блоков решателей, способных обучаться в процессе эксплуатации. Такой подход позволяет включить состав УЭК блоки накапливающие информацию (информационно-поисковые системы, взаимодействующие с сетью Интернет) и блоки формализующие задачи и pеализующие методы аналитического и имитационного моделирования (формирователи-анализаторы математических моделей).

    Наличие в системах, уточняемых в процессе эксплуатации математических моделей, обеспечивает возможность проведения структурно-параметрической идентификации динамических объектов, включает в пpоцесс пpинятия pешения теорию оптимизации и другие математические методы обработки информации.
    При этом в блок pешателя могут быть включены алгоpитмы, обеспечивающие автоматическое задание оптимального пpостpанства поиска pешения, которое основано на многокритериальном отборе и эвpистическом подходе к пpоблеме.
    Эвpистические алгоpитмы оценки, выбоpа и пpинятия pешения могут уточняться в пpоцессе функционирования системы в диалоге с экспертом (пользователем). Полученные знания автоматически используются системой для повышения точности последующих решений. Поиск оптимального решения осуществляется при сочетании методов аналитического моделирования с имитационным экспериментом и технологией Экспертных Систем [4, 5, 8, 9, 22, 23, 27].
         Структурная схема УЭК приведена на рис.1.
    УЭК - это УЭС плюс микропроцессорные системы сбора и предобработки информации (или универсальная АСД). В УЭС входят постоянно расширяемая БЗ, логические модули, помогающие осуществлять формализацию знаний, расчетные модули, применяющие строгие математические методы обработки информации и "интерпритационные" модули, включающие эвристические возможности человека в процесс моделирования ситуаций и анализа решений. Для решения задач УЭС использует методы аналитического и имитационного моделирования, интервальный анализ, методы математической статистики и структурно - параметрической идентификации динамических объектов, теорию оптимизации и другие математические методы обработки информации.


    Более подробную информацию о структуре, технологических особенностях, функциональных возможностях и примеры реализации УЭК можно посмотреть в Интернет-публикациях и журнальных статьях: Универсальный экспертный комплекс" и Универсальный экспертный комплекс" на службе энергобезопасности и энергосбережения.
    А также в открытой библиотеке УНЦ "Механика.Математика": УЭК = УЭС + АСД
         УЭК обеспечивает комплексный подход при решении задач, связанных с контролем технического состояния, испытанием и ремонтом конструкций и сложных механизмов.
    УЭК может обеспечить диагностику (самодиагностику) сложного оборудования, в том числе военной техники.
    Ряд технических решений найденных при создании УЭК признаны изобретениями и на них выданы Авторские свидетельства СССР: № 824080,   883795,   883797,   998855,   1027698,   1195251,   1195285,   1564434,   1596208,   1627995,   1636706,   1663390,   1816080.  
    На базе описанной методологии разрабатываются:
  • Универсальная Экспертная Система (УЭС)   -   универсальный программно-аппаратный комплекс для сбора информации, формализации и решения задач в разных областях науки и техники.
  • УЭС "Турбина"   -   диагностика и ремонта турбоагрегатов, включает в себя задачи: "Центровка", "Балансировка", АРМ "Турбинист" (создавались по грантам ВНИИАЭС, МЭИ и х/д).
  • УЭС "Строитель"   -   автоматизирует процесс оценки состояния жилых зданий (ГЭС "Жилой фонд"), оптимизирует обслуживание и реконструкцию городского жилого фонда (грант РГАС и х/д).
  • УЭС "Ресурс"   -   оценка ресурса эксплуатации тонкостенных оболочечных конструкций (тема "Идальго-СКНЦ").
  • ИБЗ - универсальная информационная база знаний, взаимодействующая с сетью Интернет, разрабатывается в виде ряда независимых модулей:
    - информационно-поисковая система <Механика. Математика> (гран РФФИ),
    - Библиотека УНЦ "Механика.Математика",
    - Южно-Российская Открытая Научная Библиотека ,
    - Интернет-клуб "Взаимопомощь"
    (и ряд других разработок созданы по договору творческого содружества РГУ с РРО ОООИ "РСИ"),
    - информационно-справочная система "Реабилитация-Обучение-Интеграция" - "коллективный разум" по проблемам реабилитации инвалидов и помощь людям с ограниченными физическими возможностями (создается в рамках проекта "Взаимопомощь", реализуемого по договору содружества РРО ОООИ "Российский союз инвалидов" с РРО партии "Единая Россия").
  • Для связи с объектами исследований используются программно-аппаратные комплексы (системы сбора и обработки информации) трех типов:

  • Интерпретирующая микропроцессорная система, работающая по принципу конечного автомата. Предназначена для контроля за быстропротекающими процессами, в ходе которых необходимо фиксировать определенные состояния и принимать ответственные решения. Имеет собственную базу фактов, в которой хранятся основные требования к контролируемым процессам [3, 4, 8, 9].

  • Интерпретирующая система на базе комплекса микропроцессор - компьютер. Предназначена для контроля за сложными процессами. Имеет две базы (база фактов и база знаний), которые связаны между собой общей задачей. Первая расположена в ППЗУ микропроцессорной части, вторая в соответствующей ЭС. Микропроцессорная часть управляет сбором информации, проверяет ее достоверность и передает измеренные данные в ЭС для проведения аналитического и имитационного моделирования ситуаций [ 7, 10, 11].

  • Автоматизированные системы диагностики - АСД "Турбина", АСД "Мембрана" - программно-аппаратные комплексы, обеспечивающие контроль параметров сигналов датчиков, установленных на испытываемые узлы конструкции (механизма) и передачу их в компьютер. Они разрабатывались с целью автоматизации проведения сложных испытаний и предназначен для оценки технического состояния отдельных узлов и конструкции (механизма) в реальном времени [23]. Сбор и предобработка (сжатие и накопление) информации осуществляется под управлением микропроцессорной части комплекса. При обработке (проверке достоверности и выявлении закономерностей) используются методы математической статистики и алгоритмы структурно - параметрической идентификации динамических объектов.
    АСД.МТ - универсальная автоматизированная система диагностики для изготовления, испытаний и неразрушающего контроля - разрабатывается по гранту ЮФУ по инновационным технологиям.
    Презентация лекции: <Диагностика технического состояния систем автоматического регулирования и защиты паровых турбин>.
  • Анализ результатов внедрений и обсуждений на научно-практических конференциях показал высокую эффективность предложенной концепции создания Универсального Экспертного Комплекса [1-37].

    Список литературы:
    1. Сапотницкий А.Я., Козлов Е.Г., Рубинсон Я.Г. Прибор для испытания противоразгонной защиты турбины. М. Электрические станции, 1988, N 4
    2. Сапотницкий А.Я., Соколова В.Ф., Шляфман Е.М., Рубинсон Я.Г. Расчет на ЭВМ центровки турбоагрегатов. М., Электрические станции, 1988, N 6
    3. Сапотницкий А.Я., Козлов Е.Г. Новый способ измерения несоосности роторов турбоагрегата. М. Электрические станции, 1988, N 10.
    4. Сапотницкий А.Я. Совершенствование программных и технических средств технологии ремонта турбин. ИНФОРМЭНЕРГО, серия: Средства и системы управления в энергетике, 1988, вып. 12.
    5. Сапотницкий А.Я., Беликов Н.В., Дроздов И.А., Козлов Е.Г. Устройство для проведения испытаний турбин. ИНФОРМЭНЕРГО: "Рекомендации по внедрению передового опыта". Серия: "Тепловые электростанции, теплофикация и тепловые сети". Выпуск 10. Москва. 1989 г.
    6. Сапотницкий А.Я. Усовершенствование прибора для испытания противоразгонной защиты турбин. Электрические станции, 1989, N 1
    7. Сапотницкий А.Я., Беликов Н.В. Повысит надежность и облегчит испытания противоразгонной защиты турбин прибор СТЧ-1. М. Электрические станции, 1990, N 1
    8. Сапотницкий А.Я. АРМ "Турбинист", ИНФОРМЭНЕРГО, серия: Средства и системы управления в энергетике, 1990, вып. 10.
    9. Сапотницкий А.Я., Лукин В.А. Разработка экспертной системы ремонта турбин. ИНФОРМЭНЕРГО, серия: Тепловые электростанции, теплофикация и тепловые сети, 1991, вып. 2.
    10. Сапотницкий А.Я. и др. Устройство для проведения испытаний турбины М. Электрические станции, 1991, N 2.
    11. Сапотницкий А.Я., Беликов Н.В., Лукин Н.В. Система для центрирования турбины. М. Электрические станции, 1992, N 8.
    12. Сапотницкий А.Я., Шаля С.М., Беликов Н.В., Лукин В.А., Козлов Е.Г. и др. Разработка универсальной экспертной системы ремонта турбин (УЭС "Турбина"), сборник, Интернет, 1992 - 2008
    13. Сапотницкий А.Я. Универсальная экспертная система диагностики и ремонта сложного оборудования, конструкций и сооружений. // Тезисы доклада на Головном Ученом Совете `Стpоительство и аpхитектуpа`, г.Ростов-на-Дону, РГАС, 29 сентября 1994 г.
    14. Сапотницкий А.Я., Шаля С.М., Михайлов А.И. Гибридная экспертная система "Оценка состояния и оптимизация реконструкции жилого фонда", сборник, Интернет, 1994 - 2008
    15. Фалькович М.А., Сапотницкий А.Я., Шаля С.М., Михайлов А.И., Ционский А.Я., Фоменко Л.Н. и др. Универсальная экспертная система "Строитель", сборник, Интернет, 1994 - 2004
    16. Сапотницкий А.Я., Ционский А,Я., Фоменко Л.Н. Новая концепция построения универсальной экспертной системы диагностики и ремонта сложных конструкций и механизмов. // Тезисы доклада на Международной научно - технической конференции "Информационные технологии в моделировании и управлении", С.-Петербург, 1996.
    17. Сапотницкий А.Я., Ционский А,Я., Фоменко Л.Н. Универсальный программно-аппаратный комплекс, жуpнал "Пpогpаммные пpодукты и системы", N3, 1997
    18. Ционский А,Я., Сапотницкий А.Я., Фоменко Л.Н. Применение новых информационных технологий при оценке состояния строительных объектов, Междунаpодная научно-пpактическая конфеpенция: Тезисы докладов.-Ростов н/Д:РГСУ,1997.-С.63-64.
    19. Сапотницкий А.Я., Юдин А.С., Мирошниченко И.П., Сахабудинов Р.В., Еремеев А.П. Концепция экспертной системы оценки ресурса эксплуатации тонкостенных оболочечных конструкций , Современные проблемы механики сплошной среды. Материалы Международной научной конференции. Ростов-на-Дону. 7,8 октября 1997
    20. Мирошниченко И.П., Сахабудинов Р.В., Сапотницкий А.Я., Юдин А.С., Еремеев А.П. Разработка универсальной экспертной системы оценки ресурса эксплуатации тонкостенных оболочечных конструкций , Сборник тезисов докладов на научно-методической конференции `Современные проблемы образования, автоматизации управленческой деятельности руководителя, а также фундаментально-прикладные вопросы оценки состояния объектов общего назначения, вооружения и военной техники` Издательство Ростов н/Д.: РВВКИУ, стр.48-51, 1997
    21. Сапотницкий А.Я., Юдин А.С., Мирошниченко И.П., Сахабудинов Р.В. Информционно-экспертные технологии в процессах созданий и эксплуатации сложных образцов техники , Таганрог, ТРТУ. Сборник трудов. Компьютерные технологии в инженерной и управленческой деятельности, 1998
    22. Беликов Н.В., Занимонец Ю.М., Сапотницкий А.Я. Разработка автоматизированной системы испытаний, контроля и диагностики паровых турбин, Таганрог, ТРТУ. Сборник трудов. Компьютерные технологии в инженерной и управленческой деятельности, 1998
    23. Сапотницкий А.Я., Шаля С.М. Универсальная экспертная система (сборник), Интернет, 2000-2008
    24. Сапотницкий А.Я., Сапотницкая Л.В., Шаля С.М. Новые научные подходы к разработке гибридной экспертной системы оптимальной центровки турбоагрегатов , Результаты научных исследований по гранту МЭИ 38Гр-98. Интернет, 2000-2008
    25. Сапотницкий А.Я., Шаля С.М. Разработка гибридной экспертной системы <Вибродиагностика и виброналадка турбоагрегатов> , Интернет, 2000 - 2008
    26. Сапотницкий А.Я., Шаля С.М. Электронная библиотека УНЦ `Механика. Математика`, Интернет, 2000-2008
    27. Ляшенко А.И., Сапотницкий А.Я. Ростовский Областной Кардиологический Диспансер (ресурсы и возможности) , Интернет, 2000, http://okd.narod.ru/
    28. Сапотницкий А.Я. Разработка информационно-справочной системы 'КАРДИОЛОГИЯ', Интернет, 2000, (http://www.math.rsu.ru/cardio/info.ru.txt).
    29. Сапотницкий А.Я., Сапотницкая Л.В., Шаля С.М. Информационно-поисковая система "Открытая библиотека "Механика. Математика" - от идей до реализации. ЮРОНБ, 2000-2002. Результаты исследований по гранту РФФИ № 01-07-90321
    30. Сапотницкий А.Я. Новые технологии в энергетике (автоматизированные системы ремонта, диагностики и испытаний, сборник) , Интернет, 2000
    31. Сапотницкий А.Я. Учебно-производственный центр "Взаимопомощь" , ЮРОНБ, Интернет, 2001 - 2008
    32. Сапотницкий А.Я. Южно-Российская Открытая Научная Библиотека, сборник, Интернет, 2002 - 2008
    33. Сапотницкий А.Я., Калинин Б.П. ИСС-технология - новые возможности для развития бизнеса и электронной коммерции, ЮРОНБ, Интернет, 2003 - 2007
    34. Сапотницкий А.Я., Козлов Е.Г. Оптимизация технологических процессов, Газета "Энергетика и промышленность в России", № 3 (31), март 2003 г.
    35. Сапотницкий А.Я. Веб-кольцо "Взаимопомощь". Информационно-справочная система "Реабилитация - Обучение - Интеграция" , сборник, Интернет, 2008.
    36. Сапотницкий А.Я. ГЭС "РИЭЛТЕР" - Покупка-продажа и обмен квартир с использованием сети Интернет Фонд ЕВРАЗИЯ: "Развитие Интернет коммерции в Российских регионах", Северо-Западная академия государственной службы, Интернет, 2008.
    37. Сапотницкий А.Я., Беликов Н.В., Юдин А.С. и другие. Универсальный экспертный комплекс: УЭК = УЭС + АСД , сборник, Интернет, 2009.
    Приглашаем всех желающих принять участие в разработке и тестировании модулей УЭК. Заключаем договора сотрудничества и партнерские программы.

    Вашим замечаниям и предложениям будут рады по адресу:
    sap@math.rsu.ru
    и по телефону +7(863)2227753