Автореферат (Методологические основы создания экспертных систем контроля и прогнозирования качества пищевой продукции с использованием интеллектуальных технологий), страница 6

Следующим26этапом проектирования БД стало определение языка доступа к БД и среды программирования. Выбор языка программирования осуществлялся из следующегосписка: C++, C#, Python. Анализ данного списка показал, что объектноориентированный язык Python является наиболее оптимальным вариантом для построения БД АЭС КК ПП и идеально подойдет в качестве надстройки над главнымприложением при построении баз знаний.При разработке БД ЭС КК ПП были использованы конкретные данные попроизводству пищевой продукции. Построенная специализированная БД АЭС ККПП является единой информационной средой, осуществляющей информационноеобеспечение контроля показателей качества сырья, полуфабрикатов и готовых изделий на всех этапах производства пищевой продукции (ПП).

БД включает справочные таблицы, ГОСТы, нормативные материалы и графическую информацию овыпускаемых промышленностью пищевых изделиях, методах и технических средствах контроля показателей качества ПП. Кроме этого, в БД представлена информация о терминах в пищевой промышленности, единицах измерения, параметрах иусловных обозначениях элементов на ФСА. В БД также имеются технические требования к проведению лабораторных анализов контроля показателей качества сырья, полуфабрикатов и готовой продукции.Для системного подхода к разработке БД, структурировании перечня вышеперечисленных направлений работ, иерархии разно уровневых целей разработанамодель – дерево целей, которая позволяет упорядочить и объединить цели в единый комплекс (рисунок 6.3). Также разработан состав основных элементов системыБД АЭС КК ПК.

Проработаны основные фазы и этапы проектирования БД АЭСКК ПК. В информационной структуре БД использованы два вида моделей данных:иерархическая и реляционная.Рисунок 6.3 Дерево целей БД27На рисунке 6.4 представлено общее описание информационных потоков производства пищевой продукции, спроектированное в виде VAD-диаграммы потокаданных, необходимых при проектировании БД автоматизированной ЭС КК ПП.Разработанная интегрированная концептуальная модель (КМ) данных, реализованная в БД ИЭС контроля показателей качества пищевой продукции, представлена на рисунке 6.5. При построении интегрированной КМ предметной области(ПрО) были использованы все локальные КМ ПрО.Рисунок 6.4 Общее описание информационных потоков производства пищевой продукции, спроектированное в виде VAD-диаграммы потока данныхРисунок 6.5 Интегрированная концептуальная модель БД АЭС КК ППВ таблице 6.1 представлено разработанное описание семантики предметнойобласти (ПрО) в виде системы функциональных и многозначных зависимостеймежду атрибутами КМПО, заданной в виде ERM.28Таблица 6.1 Зависимости между атрибутами КМПОСущностьСорта конфетИспользуемое сырьеТребования к готовой продукцииПаспорт готовой продукцииГОСТМежгосударственныйВнутригосударственныйВнутри предприятияПоказатели качества сырьяОрганолептические показателиФизико-химические показатели качестваРеологические показатели качестваМетоды и ТС определения показателей качества ППДефектыМетоды определения отклоненийЗависимостьНазвание->предприятие, используемое сырье, группа выпускаемыхКонфет,Название-> сроки хранения, производительКодПродукта->упаковка, маркировка, производительКодПродукта-> время приготовления, сведения об отклонениях, характеристикиНазвание->номер, характеристикаНомер-> название, характеристикаНомер-> название, характеристикаНомер-> название, характеристикаidСырья-> контролируемый параметрНаименованиеПоказателя-> характеристикаНаименование показателя-> НормДляШокОбыкнБезДобавл,НормДляШокОбыкнСДобавл, НормДляШокДесБезДобавл, НормДляШокДесСДобавлНазвание-> Дисперсионная среда, Дисперсная фаза, назв.

СистемыНазвМетода-> показатель Качества, характеристикиНазвание-> причины возникновенияНазвание-> характеристикаНа рисунке 6.6 представлена разработанная ER-диаграмма изображениясущности предметной области и существующие взаимосвязи, что позволяет автоматизировать обработку данных при реализации АЭС контроля показателей качества пищевой продукции.Рисунок 6.6 ER-диаграмма изображения сущности БД предметнойобласти и существующих взаимосвязейОсновными функциями и содержимым Приложения БД является: создание иобработка формы; создание и передача запросов; создание и обработка отчетов;выполнение логики приложения; управление приложением.На рисунке 6.7 представлена общая архитектура разработанной БД в видефизической Erwin диаграммы по которой был написан программный код на языкеSQL и реализованна в bdForge Studio for MySQL.29Построенная БД может функционировать самостоятельно или быть интегрированной в прикладные программы проектирования ИЭС контроля показателей качества пищевой продукции.Внедрение единой базы БД, интегрирующей разрозненные данные, в ИЭСконтроля показателей качества пищевой продукции позволит специалистам гибковносить изменения в имеющиеся типовые методики расчета, а также давать рекомендации по контролю свойств и характеристик сырья, полуфабрикатов и готовойпищевой продукции в целях выявления причин снижения качества производимыхизделий и возникновения дефектов в режиме реального времени.Рисунок 6.7 Архитектура БД ИЭС контроля показателей качества пищевойпродукцииПредусмотрены три категории пользователей и соответствующие им видысанкционированного доступа к информации в БД.Одной из главных частей ИЭС является база знаний (БЗ).

В работе сформирована база знаний (БЗ) ИЭСКК пищевой продукции. При построении БЗ в качестве источника знаний были использованы: систематизированная информация отэкспертов контроля органолептических показателей качества сырья, полуфабрикатов и готовой продукции, и инженеров по знаниям в соответствующей области; системный анализ проблемной области; выбор формализма представления знаний;выбор инструментальных средств; справочные материалы. Полученная БЗ ИЭСконтроля качества пищевой продукции, содержит:- информацию о типах конкретного оборудования линии производства пищевойпродукции, о специфике функций каждого вида оборудования, о назначении ифункциях используемых программных средств;30- декларативную компоненту в виде объектно-ориентированной модели производства пищевых продуктов, содержащую знания о подсистемах модуля (этапах производства), параметрах качества сырья, полуфабрикатов и готовых пищевых изделий, информацию об отказах подсистем и способах их устранения;- процедурную компоненту в виде продукционной модели, содержащую комплексправил, используемых для обработки декларативных знаний, что обеспечиваетформирование сообщений об отклонении показателей качества от эталонных значений.Общая схема интегрированного использования БД и БЗ приведена на рисунке 6.8.

Применение данной схемы позволяет построить АЭСКК пищевой продукции, генерирующую все необходимые модели, ТП, текстовые или текстово- графические документы БД.Рисунок 6.8 Схема интегрированного использования БД и БЗРазработанная архитектура системы БЗ АЭСКК пищевой продукции представлена на рисунке 6.9. Был проведен выбор инструментария. В результате анализа различных вариантов была выбрана MVC (Model, View, Controller) в применениик WEB-разработке.Рисунок 6.9 Архитектура системы БЗ АЭСКК ПП31Заполнение БЗ реализовывалось на языке представления знаний системыИНТЕР-ЭКСПЕРТ GURU средствами: автоматического извлечения знаний из БД;методом прямого извлечения знаний из экспертов (рисунок 6.10).Рисунок 6.10 Метод прямого извлечения знаний из экспертовQj –вопрос к эксперту; A1j,..,Akj –список возможных ответов (список формирует эксперт); Qj+i –если необходимо уточняющий вопрос об анализируемой ситуации; Di – сформулированное окончательное решение.

Комментарий Ej – пояснение терминов встречающихся в вопросе; комментарий Wj – пояснение важности заданного вопроса; комментарий Gj - графическое пояснение вопроса.Разработанная схема содержит в себе порядка 50 фактов и 200 правил интегрированного использования БД и БЗ. Характерной особенностью этой БЗ являетсяреализация готовых фрагментов правил на языке представления знаний (ЯПЗ) системы ИНТЕР-ЭКСПЕРТ (GURU), конвертация которых в форматы ЯПЗ существенно сократила сроки разработки АЭС КК ПП. Пример содержательного описания правил представления в формате ЯПЗ GURU представлен на рис.6.11.ПРАВИЛО20: (содержательное описание)ЕСЛИ:<Задача VSP инсталирована (проверка инсталляциивключает в себя последовательность необходимыхдействий (команда: > TASK VSP))>TO:<Выдать информацию о задаче VSP>ИНАЧЕ:<Выдать сообщение: "TASK NOT INSTALED">RULE: R20 (в формате ЯПЗ GURU)READY: nruls=nruls+"r20,"IF:ver=3 AND (known("erregist") cf cfv(erregist,"нет")) AND(known("netresouces") cf cfv (netresouces,\"используем")) AND YESresouces="usetask" AND (known("logincon") cf cfv(logincon,"да")) AND(known("VSPinstol") cf cfv(VSPinstol,\"инсталирована")) AND(known("chanalfree") cf cfv(chanalfree,"да")) AND(known("VSPproc") cf cfv(VSPproc,"прикреплены"))THEN: fname="recom15"perform nlocon=trueELSE: fname="recom16"perform nlocon=trueПРАВИЛО 20: (содержательное описание)ЕСЛИ:<Задача VSP инсталирована (проверка инсталляции включает в себя последовательность необходимых действий (команда: > TASK VSP))>TO:<Выдать информацию о задаче VSP>ИНАЧЕ:<Выдатьсообщение:"TASKNOTINSTALED">RULE: R20 (в формате ЯПЗ GURU)READY: nruls=nruls+"r20,"IF:ver=3 AND (known("erregist") cf cfv(erregist,"нет"))AND (known("netresouces") cf cfv (netresouces,\"используем")) ANDYESresouces="usetask" AND (known("logincon") cf cfv(logincon,"да")) AND(known("VSPinstol") cf cfv(VSPinstol,\"инсталирована")) AND(known("chanalfree") cf cfv(chanalfree,"да")) AND(known("VSPproc") cf cfv(VSPproc,"прикреплены"))THEN: fname="recom15"perform nlocon=trueELSE: fname="recom16"perform nlocon=trueРис.