I.3 Краткая характеристика принципов организационно-структурного проектирования пхо.

ПХО – самостоятельный хозяйствующий субъект, который создан в соответствии с законодательством для осуществления определенных видов деятельности по производству продукции определенного качества или услуг.

Как социальная система ПХО – объединение людей, совместно участвующих в производстве какой-либо продукции и действующих на основании определенных принципов иерархического распределения труда и обязанностей.

ПХО представляет собой сложную эргатическую систему. Структура этой системы состоит из следующих функциональных подсистем:

- производственно-технологическая;

- организационно-функциональная;

- административно-управленческая;

- автоматизированная информационно-коммуникационная.

Функциональное структурно-организационное проектирование ПХО – это разработка структуры, выбор и/или расчет параметров, режимов функционирования производственно-технологической, организационно-функциональной, административно-управленческой подсистем, выбор законодательного типа ПХО, определение географического местоположения и размеров организации (малая, большая), определение численности персонала ПХО, которые обеспечивают оптимальные показатели эффективности функционирования и адаптации ПХО к условиям рынка (с учетом концепции устойчивого социально-экономического развития).

Структурно-организационное проектирование относится к неформализованным задачам.

Неформализованная задача – задача, для поиска смыслового решения которой необходимо накапливать, перерабатывать, преобразовывать различного вида знания данной предметной области.

Семантическое решение – всегда некоторый текст, чертеж, изображение, которое отображает структуру, особенности функционирования, принципы функционирования каких-либо объектов данной предметной области.

В данном случае, предмет – собственно ПХО.

Стратегия структурно-организационного проектирования включает:

1. Выбор рациональной среды предпринимательской деятельности на рынке продавца.

Выбор рациональной среды состоит в необходимости проведения анализа рынка товаров и услуг, изучении рынка труда, требуемого сырья, запасных частей, деталей и т.д., изучение правовых, финансовых, организационно-экономических, региональных, государственных, международных условий предпринимательской деятельности. Необходим сбор нормативно-справочной документации о качестве планируемых к выпуску товаров, о качестве современных ресурсосберегающих технологий производства данной продукции.

2. Формулирование миссии, то есть основного предназначения. Формулирование основных функций и целей ПХО.

Миссия – основное хозяйственно-экономическое предназначение данной ПХО, выражающее полезность существования организации, как для общества, так и для трудового коллектива.

Активность деятельности ПХО определяется функциями и целями.

Существуют различного вида функции ПХО. Например, как социально-экономической системы: адаптация (самонастройка) ПХО к условиям окружающей природной, социальной и экономической среды, а также рост и развитие организации, диверсификация деятельности

В соответствии с миссией ПХО формулируются официальные и оперативные цели организации. Первичные, т.е. глобальные цели, а также вторичные, т.е. цели подсистем.

Надо уметь выделять краткосрочные, среднесрочные и долгосрочные цели. Основная цель деятельности системы логистики – планирование долгосрочных и среднесрочных целей.

Организация ПХО отражается в дереве целей.

Дерево целей – прадерево с корнем, вершины которого упорядочены по слоям. Для каждого n-слоя вершин (если корень нулевой уровень) длина пути из корня к любой вершине равна n. Далее необходимо выбрать качественные и количественные критерии эффективности оценки ПХО, которые оценивают степень выполнения основных общеорганизационных целей.

3. Выбор законодательного типа ПХО должен обеспечивать наилучшие кредитно-финансовые, инвестиционные, налоговые, экономические, социальные условия функционирования создаваемой ПХО.

4. Исходя из концепции технологического императива (ядра) в теории организации (ее суть состоит в том, что основа организации и источник ее эффективности – собственно производство), синтез структуры представляет собой важнейший этап структурно организационного проектирования.

Необходимо разработать техническое задание (ТЗ) и технико-экономическое обоснование (ТЭО) на проектирование ресурсосберегающей, экологически безопасной производственно-технологической подсистемы. В конечном итоге понятие ТЭО сводится к разработке бизнес плана.

Любая производственно-технологическая подсистема включает два вида производства:

1. основное производство

2. вспомогательное производство (инфраструктура производства). К нему относятся:

• ремонтная служба (подсистема технического обслуживания);

• транспортная подсистема;

• тарно-складская подсистема;

• подсистема энерговодоснабжения;

• подсистема канализации;

• подсистема водоочистки и водоподготовки;

• подсистема контрольно-измерительных приборов (метрологические службы);

• подсистема автоматизированных информационных систем (АИС);

• центральные заводские лаборатории и отделы охраны окружающей среды.

При проектировании структуры оптимальной технологической схемы основного производства необходимо использовать экспертные системы автоматического синтеза ресурсосберегающих АТС.

На этом же этапе составляют ТЗ на разработку автоматизированной системы управления предприятия (АСУП) и автоматизированную систему управления технологическими процессами (АСУ ТП), которые обязательно содержат полную оценку экономической эффективности автоматизации.

Далее проводят анализ показателей, характеристик надежности проектного производства, на основе которых проводят оценки технологического, экологического и социального риска (ущерба!) и подготавливают материалы, обусловливающие условия промышленного и экологического страхования ПХО.

На этом же этапе подготавливаются материалы к разработке декларации безопасности промышленного объекта. Декларация была введена в действие в 1996 году.

5. Синтез организационно-функциональной подсистемы ПХО – это неформализованная задача. Этот синтез является операцией по разработке состава и схемы (структуры взаимоотношений) различных функциональных областей ПХО, таких как производство, маркетинг, реализация продукции, администрация, планирование и управление производством, система логистики данной ПХО, подсистема бухгалтерского учета, подсистема финансов, подсистема экономических оценок производства (обеспечивает расчет затрат, расходов и себестоимости продукции), подсистема персонала.

Определение порядка функционально-технологических связей, возникающих в процессе управления ПХО, которые обеспечивают реализацию целей организации и достижение высоких показателей эффективности ПХО.

Синтез осуществляют на основе рационально обоснованного выбора наиболее рациональной и эффективной организационной структуры. Рассматривают линейно-функциональную, дивизиональную, матричную структуры, а также различного рода комбинированные виды организационных структур.

6. Синтез административно-управленческой системы ПХО или организационной системы управления (ОСУ). Это разработка для созданной ранее организационно-функциональной системы набора различных организационно-управленческих работ; объединения этих работ в группы и установление взаимоотношений между этими группами работ; распределение должностных ролей, полномочий и ответственности между различными руководителями, между индивидуальными исполнителями и управляемыми подразделениями, чтобы обеспечить эффективное функционирование, рост и развитие ПХО, а также адаптивность, приспосабливаемость и жизнеспособность ПХО к воздействиям экономической, социальной, политической и природной среды. При разработке ОАСУ необходимо использовать различные информационные системы управления и т.д.

7. Синтез автоматизированной и организационно-коммуникативной системы ПХО – это разработка схемы информационно коммуникативных деловых взаимосвязей, как между подразделениями, так и между единицами персонала с использованием современных средств коммуникации.

В настоящее время существует структура организации современного электронного офиса, которая широко опирается на использование локальных систем ПЭВМ и создание разнообразных автоматических рабочих мест (АРМ), оснащенных средствами техники.

Предложенные и рассмотренные нами стратегии в соответствии с современной теорией менеджмента может рассматриваться как важнейший этап стратегии проектирования процессов предпринимательской деятельности или стратегии перепроектирования действующих.

Основная цель процессов перепроектирования состоит в изменении структур малоэффективных ПХО, а также рост и адаптируемость ПХО к условиям окружающей среды.

На сегодня в теории управления появилась новая специальность – инженер по предпринимательской деятельности.

Лекция 6. (самостоятельный конспект)

ИНФОРМАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ.

1. Основные свойства экспертных систем (ЭС).

Для решения НФЗ в химии и химической технологии необходимо создавать гибридные экспертные системы, которые в реальном масштабе времени генерируют наряду с семантическими решениями также и количественные, или численные, решения (на основе создания и использования цифровых математических моделей), соответствующие этим семантическим решениям.

Типичная идеальная ЭС должна обладать следующими осиновыми свойствами:

Компетентность ЭС заключается в том, что сгенерированные ЭС решения НФЗ должны быть такого же высокого качества, как и у эксперта в конкретной предметной области (ПО). ЭС должна применять знания (для получения решений) эффективно и быстро, используя эвристические приемы, позволяющие избегать громоздких или ненужных рассуждений и вычислений. Она должна обладать работоспособностью, т.е. должна не только глубоко, но и достаточно широко понимать предмет рассуждений. Для этого ЭС должна использовать общие знания и методы нахождения решений НФЗ, чтобы уметь рассуждать, исходя из фундаментальных принципов в случае данных или неполных наборов правил.

Способность к рассуждениям при поиске решений НФЗ на основе переработки знаний, представленных в символьной форме на ограниченном естественном язык (ОЕЯ), определяется тем, что ЭС должна уметь (как и эксперт) при поиске семантических решений обходиться без математических вычислений, проведя символьные рассуждения. Символьное рассуждение – это операция решения НФЗ, основанная на применении различных стратегий поиска, эвристических правил (ЭП), методов логического и правдоподобного вывода для переработки разнообразных символов, отображающих понятия предметной области в виде модели представления знаний (МПЗ).

Кроме того, ЭС должна уметь заново сформулировать исходную постановку НФЗ, изложенную каким-то произвольным образом, к такому символьному виду, который в наибольшей мере способствует быстрому получению эффективного семантического решения НФЗ.

ЭС должна иметь глубокие знания, т.е. способность работать эффективно в узкой ПО, содержащей трудные, нетривиальные НФЗ. Поэтому ЭП в ПО должны быть сложными и многочисленными. В тех случаях, когда в постановке сложной НФЗ сделаны существенные упрощения, решение, полученное ЭС, может оказаться неприменимым для реально ПО. Рекомендации, модели представления знаний, организация знаний, необходимые для применения методов решения задач к этим знаниям, часто связаны с объемом и сложностью пространства поиска, т.е. множества возможных промежуточных и окончательных решений НФЗ. Если постановка НФЗ сверхупрощена или нереалистична, то размерность пространства поиска будет, скорее всего, резко уменьшена и не возникнет проблем с быстродействием и эффективностью, столь характерных для реальных НФЗ.

ЭС должны обладать самосознанием, т.е. иметь метазнания, позволяющие им рассуждать о собственных действиях и структуру, упрощающую такие рассуждения. Например, если ЭС основана на продукционных правилах (ПП), то ей легко просмотреть цепочки выводов, которые он порождает, чтобы сгенерировать решение НФЗ.

ЭС должны владеть знаниями, необходимыми для объяснения того, каким образом ЭС пришла к данным решениям. Большинство этих объяснений включает демонстрацию цепочек выводов и доводов, объясняющих, на каком основании было применено каждое ПП в цепочке. Возможность проверять собственные процедуры рассуждения и объяснять свои действия – одно из самых важных свойство.

Приведенные основные свойства ЭС характеризуют их как особый класс интеллектуальных диалоговых систем, в структуру которых обязательно должны входить база знаний, блок вывода решений, блок объяснений и блок интеллектуального общения ЭС с ЛПР и экспертом.

2. Архитектура экспертных систем.

Архитектура ЭС – это функционально-информационная структура программно-аппаратурных средств ЭС, обеспечивающие накопление и переработку знаний для поиска решений НФЗ в процессе интеллектуального общения ЛПР и ЭС. Архитектура типичной идеальной ЭС в химической технологии включает следующие основные компоненты: база знаний (БЗ), база данных (БД), база целей (БЦ), рабочая память, или рабочая база знания (РБЗ), подсистема вывода решений (ПВР), подсистема интеллектуального интерфейса (ПИИ), подсистема поддержки и отладки (ППО), подсистема цифрового моделирования (ПЦМ), подсистема объяснения решений (ПОР), подсистема координации и управления (ПКУ). Кратко рассмотрим характеристику и назначение каждого компонента архитектуры ЭС. База знаний – это основа интеллектуального обеспечения ЭС, представляющая собой совокупность программных средств, которые обеспечивают хранение, накопление, удаление, поиск, переработку и запись в память ЭВМ разнообразных компьютерно реализованных МПЗ в различных сложно структурированных формах. Для ЭС в химической технологии БЗ содержат МПЗ трех типов знаний: предметные знания; управляющие знания и метазнания.

Предметные знания - это совокупность декларативных и процедурных знаний ПО. Управляющие знания – совокупность знаний о различных стратегиях принятия решений в ПО. Метазнания – это знания о знаниях, которые в компьютерной форме хранятся в БЗ, и о процедурах, которые можно совершать со знаниями, хранящимися в БЗ.

БД- это совокупность программных средств, обеспечивающих накопление, поиск, хранение и запись информационных единиц заданной структуры данных (массивы, файлы, списки и т.д.), используемых под управлением СУБД. При создании ЭС используются различного рода БД: иерархические, реляционные и сетевые.

БЦ – это совокупность программных средств, обеспечивающих накопление, хранение, поиск и запись в память ЭВМ семантической, фактографической и количественной информации о назначении и о возможном целевом функционировании рассматриваемых стереотипных объектов в ПО. А также о возможном побуждении ЭС к некоторому целенаправленному действию.

РБЗ (рабочая память) – это совокупность программно реализованных средств, которые обеспечивают накопление, хранение, поиск и запись в память ЭВМ знаний и данных, полученных ЭС в процессе генерации семантического решения НФЗ и отображающих «текущее состояние» решения НФЗ.

ПВР – это совокупность программных средств, которые реализуют операции извлечения и применения необходимых знаний из БЗ и РБЗ, а также данных из БД для автоматизированной генерации семантического решения НФЗ.

ПИИ - это совокупность программно-аппаратурных средств, которые обеспечивают дружественное интеллектуальное общение непрограммирующих пользователей – ЛПР с ЭС на ОЕЯ при накоплении знаний, при поиске и объяснении решений НФЗ. В состав ПИИ входят три основных блока: лингвистический процессор (ЛП), блок регламентированного общения (БРО) и блок когнитивной графики.

ЛП обеспечивает реализацию всех операций интеллектуального диалога ЛПР и ЭС на ограниченном естественном языке при генерации объяснении семантического решения НФЗ. Важнейшими операциями интеллектуального диалога являются понимание ЭС смысла знаний, выраженных ЛПР на ограниченном ЕЯ, путем перевода этих знаний на некоторый внутренний язык ЭВМ, использующий модели представления знаний, а также формирование и представление ЛПР сгенерированного ЭС семантического решения на ОЕЯ.

БРО – это совокупность программных средств, реализующих жесткий заранее запланированный сценарий общения ЛПР и ЭС. Этот сценарий может быть и многовариантным. Выбор той или иной его реализации зависит от ответов, даваемых ЛПР на запросы ЭС. Для создания БРО используют различные регламентированные языки: «меню», «анкеты» и «приказы-инструкции», а также блок управления «окнами».

«Меню» – это язык общения, при котором в изображаемом на экранах дисплея списке команд или вариантов ответов, ЛПР выбирает необходимый вариант, вводя номер или букву или указывая курсором на желаемый пункт «меню».

«Анкета» – это язык общения, при котором ЛПР на каждом шаге общения с ЭС заполняет интересующими его данными соответствующие графы «анкеты», высвеченной на дисплее. Каждая графа «анкеты» предназначена для строго определенной информации. После считывания частично или полностью заполненной «анкеты» ЭС либо высвечивает другую «анкету», либо предает промаркированные данные ЭС. В свою очередь ЭС, проанализировав введенную ЛПР информацию, выдает результаты работы.

В языках «приказов-инструкций» инициатива и сценарий общения полностью принадлежат ЛПР. Примеры: «ввести в память», «напечатать» и т.д.

Регламентированные языки дают небольшие возможности для общения: инициатива жестко закрепляется за одним из участников общения; от ЛПР требуется задание полной и непротиворечивой информации. Не допускаются ошибки в форматах задаваемой информации; требуется специальное обучение ЛПР языку общения; разработанная система общения для одной ЭС чаще всего требует коренной переделки применительно к другой ЭС и т.д. Для более гибкого и дружественного общения ЛПР и ЭС необходим только ОЕЯ.

Блок управления «окнами» (БУО) – это совокупность программно-аппаратурных средств, обеспечивающих выделение на экране дисплея «окон», т.е. локальных частей экрана, с каждой из которых программы и ЛПР могут работать как с независимым экраном. БУО может поддерживать пересекающиеся окна, средства перемещения, изменения размера и переключения «окон».

Блок когнитивной графики – это совокупность программно-аппаратурных средств, которые позволяют ЛПР визуально воспринимать процесс и результаты поиска решений благодаря установлению взаимосвязей между изображениями, возникающими на экране дисплея с когнитивными процессами образного мышления, протекающими при решении НФЗ.

ПОР – это совокупность программно-аппаратурных средств, которые позволяют объяснить ЛПР, каким образом и на основе каких предпосылок ЭС получено конкретное заключение, что облегчает эксперту тестирование ЭС и повышает доверие ЛПР к полученному результату.

ППО – это совокупность программных средств. Которые облегчают программирование при создании ЭС, отладку ЭС и увеличивают эксплуатационные возможности созданной ЭС.

В состав ППО входят средства отладки, средства трассировки, пакеты прерывания, редактор БЗ и бок статистики.

Средства трассировки позволяют ЛПР следить за действиями ЭС; обычно они перечисляют имена (или номера) всех выполненных ПП или всех задействованных подпрограмм. Пакет прерываний позволяет ЛПР заранее сообщить программе, где она должна остановиться, чтобы ЛПР мог остановить выполнение программы перед некоторой повторяющейся ошибкой и проверить текущие значения переменных в БД. Все средства построения ЭС должны иметь эти основные отладочные средства. Весьма немногие средства построения ЭС включают также автоматическое тестирование, несколько более сложное средство отладки по сравнению с трассировкой и прерыванием. Это средство позволяет ЛПР автоматически тестировать программы на большом числе пробных задач, чтобы обнаружить ошибки несовместимости в их решениях.

Редактор БЗ в простейшем случае – это стандартный тестовый редактор для модификации ПП и данных «вручную». Редактор БЗ следит за изменениями, сделанными ЛПР, и записывает соответствующую информацию. Если ЛПР добавляет или изменяет ПП, то редактор автоматически запоминает модифицированное ПП вместе с именем пользователь для дальнейший справок. Это особенно полезно в тех случаях, когда разные специалисты модифицируют, или уточняют БЗ.

Другим распространенным свойством редакторов БЗ является синтаксический контроль, такой редактор использует знания о грамматической структуре языка ЭС, чтобы помочь пользователю ввести правила в нужном формате и без грамматических ошибок.

Особенно полезное, но, как правило, трудно реализуемое свойство редактора БЗ – семантический контроль знаний, благодаря которому ЭС контролирует семантику, или содержание фактов, правил и данных при их выводе, чтобы установить, не противоречат ли они существующим знаниям ЭС

Другое полезное, но, как правило, недоступное свойство редактора БЗ – извлечение знаний, с помощью которого редактор помогает ЛПР ввести новые знания в ЭС. Это свойство сочетает синтаксический и семантический контроль знаний с умелыми подсказками и объяснениями, чтобы даже неопытные ЛПР могли понять, как добавить или изменить правила. Свойство извлечения знаний в редакторе сокращает время разработки ЭС и обучает новых пользователей ЭС.

Блок статистики используется для накопления и хранения данных по работе ЭС. Использование этих данных многогранно. Например, данные могут потребоваться для проведения очередного сеанса с ЭС, если ЭС предназначена для периодической работы.

Анализ информации, накопленной в результате практического использования ЭС в блоке статистики. Используется для оценки удачных и неудачных заключений, полученных ЭС, с целью выявления недостатков работы ЭС и определения процента правильных решений.

ПЦМ представляет собой специальную программу цифрового моделирования ХТС, в которую отдельные вычислительные модули различных ХТП подключаются по вызову фреймов или семантических графов, входящих в рабочую БЗ и отображающих сгенерированное семантическое решение НФЗ.

ПКУ обеспечивает взаимодействие всех подсистем и блоков ЭС на этапах разработки, отладки и эксплуатации НФЗ.

Разработку, отладку и эксплуатацию ЭС осуществляют три класса специалистов: инженер знаний, инженер-программист, эксперт.

Эксплуатацию ЭС осуществляет ЛПР – непрограммирующий пользователь, являющийся специалистом в данной ПО и применяющий ЭС для решения конкретной НФЗ в этой ПО.

3.Режимы функционирования и классификации экспертных систем.

ЭС функционируют в двух режимах – в режиме приобретения знаний и режиме решения НФЗ.

В режиме приобретения знаний общение с ЭС осуществляют инженеры по знаниям и эксперты. В этом режиме инженеры по знаниям и эксперты наполняют БЗ новыми факторами, правилами, которые позволяют ЭС в режиме решения самостоятельно решать НФЗ из ПО.

Важную роль в режиме приобретения знаний играют подсистема разъяснения и редактор БЗ. Именно благодаря им эксперт на этапе тестирования ЭС выявляет причины неудачной работы ЭС, то позволяет эксперту целенаправленно модифицировать старые или вводить новые знания. Обычно подсистемы объяснений и редактор БЗ сообщают следующее: каким образом правила используют информацию пользователя; почему использовались или не использовались факты, данные или правила; какие имеются противоречия в фактах и правилах; какие были сделаны выводы и т.п. Все объяснения делаются на ОЕЯ или языке интерактивной графики.

Отметим, что режиму приобретения знаний в традиционной информационной технологии при разработке программ соответствуют этапы алгоритмизации. Программирования и отладки программ, выполняемые программистом. Таким образом, в отличие от традиционной информационной технологии в случае ЭС разработку интеллектуального обеспечения ЭС осуществляет не программист, а непрограммирующий эксперт в интеллектуальном диалоге с ЭС и при помощи инженера по знаниям.

В режиме решения НФЗ общение с ЭС осуществляет непрограммирующий ЛПР-пользователь, которого интересует результат и (или) способ получения решения. Необходимо отметить, что в зависимости от назначения ЭС пользователь может не быть специалистом в данной ПО (в этом случае он обращается к ЭС за советом, не умея получить ответ сам) и быть специалистом (в этом случае он обращается к ЭС с целью либо ускорить процесс получения результата, либо с целью возложить на ЭС рутинную работу).

В режиме решения постановка НФЗ, сформулированная пользователем, после обработки лингвистическим процессором поступает в БД (рабочую память ЭС). Лингвистический процессов, или подсистема общения, выполняет следующие операции: распределяет роли участников (ЛПР и ЭС) и организует из взаимодействие в процессе кооперативного решения НФЗ.;

Преобразует факты и данные ЛПР о задаче, представленные на ОЕЯ, во внутренний язык-знание внутреннего представления (ЯВТ);

Преобразует сообщения ЭС, подставленные на ЯВТ, в сообщения на языке внешнего представления (ЯВШ), привычном для пользователя (обычно на ОЕЯ когнитивной графики).

В отличие от традиционных программ ЭС в режиме решения НФЗ не только исполняет переписанную последовательность операций, но и предварительно формирует ее. Если ответ ЭС не понятен ЛПР, то он может потребовать объяснения, как результат выведен ЭС.

В настоящее время исчерпывающая общепринятая классификация ЭС отсутствует. Выделим следующий (не претендующий на полноту и завершенность) набор основных характеристик ЭС, позволяющий осуществить их классификацию: назначение ПО; глубина анализа ПО; тип используемых методов и знаний; класс системы; стадия существования; инструментальные средства (ИС).

Назначение ЭС определяется набором показателей: цель создания ЭС – для обучения специалистов, для решения НФЗ, для тиражирования знаний экспертов и т.п.; основной пользователь ЭС – не специалист в области экспертизы; специалист; обучаемый.

С точки зрения ЛПР-пользователя ЭС предметную область можно характеризовать описанием области в терминах пользователя, включающим наименование области, перечень и взаимоотношение подобластей и т.п., а задачи, решаемые существующими ЭС, - их типом.

С точки зрения разработчика выделяют статистические и динамические ПО. ПО называется статистической, если описывающие ее исходные факты и данные не изменяются во времени (точнее, рассматриваются как не изменяющиеся за время решения НФЗ). Статичность области означает неизменность описывающих ее исходных фактов и данных. При этом промежуточные факты и данные могут и появляться заново, и изменяться

Если исходные факты и данные, описывающие ПО, изменяются за время решения НФЗ, то ПО называют динамической. Кроме того, ПО характеризуют следующими показателями: числом и сложностью понятий; атрибутов понятий и знаний атрибутов; взаимосвязанностью понятий и их атрибутов; точностью и полнотой знаний. Решаемые НФЗ с точки зрения разработчика ЭС также можно разделить на статические и динамические.

В подавляющем большинстве существующих ЭС исходят из предположения статичности ПО и решают статические НФЗ. Такие ЭС называют статическими. ЭС, предназначенные для динамических ПО и решающие статические или динамические НФЗ, называют динамическими ЭС.

Обобщенный класс решаемых НФЗ характеризует методы и процедуры, используемые ЭС для решения НФЗ. Для существующих ЭС выделяют следующие класс НФЗ: задачи расширения, доопределения, преобразования. Задачи расширения и доопределения являются статическими, задачи преобразования – динамическими.

К задачам расширения относят задачи. В процессе решения которых осуществляется только увеличение информации о ПО, не приводящее ни к изменению ранее выведенных фактов и данных, ни к выбору другого состояния ПО. Типичной задачей этого класса являются задачи классификации в химии.

К задачам доопределения относятся задачи с неполной информацией о реальной ПО, цель решения которых – выбор из множества альтернативных текущих состояний ПО того, которое адекватно исходным фактам и данным.

К задачам преобразования относятся НФЗ, которые осуществляют изменение исходной или выведенной ранее информации о ПО, являющееся следствием изменений либо реального мира, либо его модели.

По степени сложности структуры ЭС делят на поверхностные и глубинные Поверхностные ЭС представляют знания ПО в виде ПП. Глубинные ЭС обладают способностью при возникновении неизвестной ситуации определять с помощью некоторых общих принципов и метазнаний, справедливых для ПО, какие действия следует выполнить.

По типу используемых методов и знаний ЭС делят на традиционные и гибридные. Традиционные ЭС используют в основном неформализованные методы представления знаний и неформализованные знания, полученные из различных источников знаний и от экспертов. Гибридные ЭС используют методы инженерии знаний и формализованные методы, а также традиционное программирование и математические методы. Совокупность рассматриваемых выше характеристик позволяет определить класс конкретной ЭС. Однако пользователи зачастую стремятся охарактеризовать ЭС каким-либо одним обобщенным показателем. К первому поколению относят статические поверхностные ЭС, ко второму – статические глубинные ЭС, а к третьему – динамические ЭС.

В последнее время выделяют два больших класса ЭС существенно различающихся по методологии и средствам из проектирования, условно называемые простыми и сложными.

Простая ЭС может быть охарактеризована как поверхностная, традиционная, выполненная на персональной ЭВМ. Время разработки – от 3 месяцев до одного года.

Сложная ЭС может быть охарактеризована как глубинная, гибридная. Выполненная либо на специальной символьной ЭВМ, либо на мощной универсальной ЭВМ. Время разработки – от 1 до5 лет

Выделяют следующие стадии существования ЭС, характеризующие степень ее проработанности и отлаженности: демонстрационный прототип, исследовательский прототип, промышленная система, коммерческая система.

Обобщение класса НФЗ, решаемых ЭС на стадии промышленной ЭС позволяет перейти к стадии Коммерческой системы, т.е. к системе, пригодной не только для собственного использования, но и для продажи различным потребителям. Доведение ЭС до стадии коммерческой системы требует примерно 3-6 лет, при этом база знаний системы увеличивается до 1000 – 3000 правил.

Программные ИС, используемые при создании ЭС, по степени отработанности обычно классифицируют на три вида: экспериментальные, исследовательские, коммерческие.

Разнообразные ИС подразделяются на языки интеллектуального программирования (ЯИП) и на специальные аппаратурные средства. Специальными аппаратурными средствами разработки ЭС являются: ПЭВМ и интеллектуальные рабочие станции, снабженные эффективными ЯИП для создания ЭС; последовательные специальные символьные ЭВМ типа Лисп-машин и Пролог-машин; параллельные символьные ЭВМ.

4.Основные этапы разработки экспертных систем.

Разработка ЭС в химической технологии существенно отличается от разработки традиционных программных средств. Опыт разработки ЭС показывает, что использование при их проектировании методологии, принятой при традиционной информационной технологии и программировании, либо чрезмерно затягивает процесс создания ЭС, либо вообще приводит к отрицательному результату. Это объясняется тем, что неформализованность задач, решаемых ЭС, отсутствие завершенной теории ЭС и методологии их проектирования приводят к необходимости модифицировать принципы и способы построения ЭС в ходе проектирования, по мере того как увеличивается знание разработчиков о ПО. Учитывая отмеченные сложности, при проектировании ЭС используют концепцию «быстрого прототипа», суть которой состоит в том, что разработчики не пытаются сразу построить конечный продукт. На начальном этапе они создают прототип ЭС, который удовлетворяет двум противоречивым требованиям: он должен решать типовые НФЗ конкретного приложения и время и трудоемкость его разработки должны быть весьма незначительными, чтобы можно было максимально запараллелить процесс накопления и отладки знаний ЭС с процессом выбора ИС для ЭС.

Опыт создания гибридных ЭС в химии и химической технологии позволяет выделить шесть основных этапов разработки или проектирования ЭС:

1. Идентификация областей применения ЭС

2. Концептуальный анализ ПО

3. Разработка моделей представления знаний и выбор методов компьютерной переработки знаний

4. Построение БЗ

5. Создание программно-информационного обеспечения

6. Тестирование качества функционирования ЭС.

На этапе идентификации области применения ЭС необходимо четко определить класс НФЗ, выделить их характерные особенности, определить их состав и квалификацию ЛПР – пользователей системы.

Второй этап – выделение основных концепций ПО, отражающих знания из печатных источников и знания экспертов. Выделение таких концепций позволяет проанализировать, какого типа знаниями оперирует эксперт при решении НФЗ.

На третьем этапе происходит выбор МПЗ и типа подсистемы вывода решений, которые в значительной степени обусловливают успех создания и эффективность функционирования ЭС. Несоответствие выразительных средств МПЗ знаниям эксперта приводит к сложности, а иногда и невозможности выражения этих знаний на формальном языке. Поэтому правильный выбор имеющегося языка представления знания (ЯПЗ) или разработка нового ЯПЗ существенно позволяют облегчить работу по созданию и заполнению БЗ, а также сконцентрировать внимание разработчиков не столько на проблеме формализации знаний, сколько на сути самих знаний.

Четвертый этап – это непосредственно построение базы знаний ЭС. Инженер познаниям, являясь «переводчиком» меду экспертом и ЭВМ, заносит знания о ПО, полученные от эксперта и записанные на языке представления знаний в БЗ.

Пятый этап – разработка разнообразного программно-информационного обеспечения, которое позволяет создавать математические модели для сгенерированного семантического решения НФЗ.

Шестой этап – проверка работы ЭС, проверка осуществляется путем решения ЭС контрольных (тестовых) НФЗ.

К сожалению, иногда приходится возвращаться и в самое начало процесса построения ЭС, когда оказывается, что постановка НФЗ была неверна. В этом случае необходимо изменить формулировку НФЗ и снова выполнить все этапы.

Создание ЭС – это трудоемкая операция, которая может занимать от 3 до 20 человеко-лет в зависимости от сложности ПО.