Автореферат (Методологические основы создания экспертных систем контроля и прогнозирования качества пищевой продукции с использованием интеллектуальных технологий), страница 7

6.11 Пример содержательного описания правил представления в формате ЯПЗGURU БЗ АЭСКК пищевой продукцииСледующим этапом был выбор формализма представления знаний. Общаяструктура компонентов верификации фрагментов БЗ приведена на рисунке 6.12.Более подробно этот материал освещен в наших работах.32Рисунок 6.12 Общая структура компонентов верификации фрагментов БЗПредложенная адаптивная стратегия поиска логического вывода при решении ИЭСзадач контроля и прогнозирования процессов производства пищевой продукциипредставлена на рисунке 6.13.Технологический процесс производства пищевой продукцииРисунок 6.13 Адаптивная стратегия поиска логического вывода прирешении ИЭС задач контроля и прогнозирования процессов производстваРазработана методология создания модуля ИЭС с использованием СКЗ дляавтоматического контроля в потоке различных показателей качества пищевой продукции, таких как цвет, форма, бракованные изделия и т.д.).В седьмой главе представлены основные задачи, структура и этапы разработки ИЭС КК ПП.

Показано, что основными категориями решаемых данной ИЭСзадач являются: контроль, наблюдение (мониторинг), прогнозирование и поддержка принятия управленческих решений для регулирования процессов производствапищевой продукции.33Структурная схема ИЭС КК ПП приведена на рисунке 7.1. Основу ее составляет база данных БД, база знаний (БЗ) и подсистема поддержки принятия решения.Рисунок 7.1. Структура ИЭС контроля качества пищевой продукцииСтруктура связи базы знаний и базы данных в ИЭС контроля показателей качества пищевой продукции представлена на рисунке 7.2.Рисунок 7.2. Структура связи БД и БЗ в ИЭС КК ППНа рисунке 7.3 показаны основные этапы разработки динамической ИЭС ККПП в процессе производства, позволяющие аккумулировать знания обслуживающего персонала и экспертов о причинах отклонения показателей качества полуфабрикатов и готовой пищевой продукции на всех этапах производства.Проведенные нами исследования показали, что для построения ИЭС контроля в потоке показателей качества пищевой продукции наиболее перспективноиспользовать в качестве интеллектуального ядра модель искусственных нейронныхсетей (ИНС).

При этом методы обучения ИНС не требуют построения явных алгоритмических зависимостей. Согласно данной технологии построение ИЭС происходит на основе накопленной базы знаний (БЗ) о рассматриваемой задаче.Предлагаемая технология была реализована за счет разработки специализированного программного комплекса (ПрК), в состав которого входят три основных34компонента: информационная часть; компонента импортирования данных (интегратор) и модуль работы с искусственной нейронной сетью (ИНС).1.

Анализ проблемнойобласти2. Определение целиразработки ЭС6. Выбор среды разработкиЭС5. Разработка структуры прототипа и взаимосвязи участников построения ЭС7. Разработка алгоритмовфункционирования интеллектуальных модулей8. Разработка интеллектуальных модулей системы3.

Разработка БД и определение исходных Д.4. Формализации БЗ иопределение методовпредставления знаний9. Тестирование программыИзменение алгоритма10. Программная реализацияЭСРисунок 7.3 Основные этапы разработки динамической ИЭС контроляпоказателей качества пищевой продукцииИнформационная часть обеспечивает накопление, хранение и предоставления информации, а также реализует интерфейс конечного пользователя. Ее работаосуществляется согласно схеме, представленной на рисунке 7.4.Рисунок 7.4 Схема функционирования информационной части ИЭС КК ППСпециализированный программный комплекс (ПрК) ИЭС КК ПП поддерживает три уровня доступа: пользователя, эксперта, администратора.

Каждому уровню соответствует определенный набор полномочий и функциональных возможностей. Компонент импортирования данных (интегратор) обеспечивает импортирование накопившихся совокупностей данных из БД в модуль работы с нейронной сетью. Компонентом реализуется подготовка обучающей выборки для сети. Функционирование компонента происходит согласно схеме, представленной на рисунке7.5.Рисунок 7.5. Схема функционирования компонента импортирования данных35Модуль работы с ИНС обеспечивает автоматизированное формирование интеллектуального ядра ИЭС контроля в потоке показателей качества пищевой продукции.

Это осуществляется путем построения и обучения нейронной сети на основе примеров, хранящихся в БД. Такая сеть способна классифицировать вновь поступающую информацию и при необходимости дообучаться.Построенная модель определяет выходное состояние объекта по вновь поступающим входным данным. На основе выявленного выходного состояния происходит классификация поступившей информации.Все вышеописанные компоненты являются взаимосвязанными частями единого программного комплекса (ПрК) ИЭС КК ПП, функционирующего поэтапносогласно схеме, представленной на рисунке 7.6.Рисунок 7.6 Общая схема функционирования программного комплекса ИЭСКаждому этапу соответствует реализация определенных задач. На первомэтапе происходит формирование и накопление БД объекта.

Второй этап – моделирование работы нейросистемы. Третий этап – создание программных (или аппаратных) нейросетевых решений прикладной задачи и эксплуатация ИЭС контроля впотоке показателей качества пищевой продукции. Построенная интеллектуальнаямодель способна самостоятельно классифицировать поступающую в БД информацию.

Связующим звеном всей системы будет библиотека задач, содержащая БЗ пополученным решениям.Архитектура и основная концепция ИЭС КК ПП представлена на рисунке7.7. На этом же рисунке представлен обмен информацией посредством функциональной взаимосвязи компонентов.Рисунок 7.7 Архитектура ИЭС контроля качества пищевой продукции36Структура динамической ИЭС КК ПП представлена на рисунке 7.8.Рисунок 7.8 Структура динамической ИЭС КК ППДекларативная компонента реализована в виде объектно-ориентированноймодели и в соответствии с рисунком 7.9, учитывает специфику линий производствапищевой продукции и особенности их функционирования.

Объектноориентированная модель декларативной компоненты БЗ программно реализована ввиде базы данных (БД) в СУБД Access. Каждый объект БД учитывает иерархические особенности линии производства пищевой продукции и содержит множествоатрибутов (характеристик ТП производства).Рисунок 7.9 Модель декларативной компоненты базы знаний ИЭС37Из трех типов моделей представления данных - иерархический, сетевой и реляционный, для разработки декларативной компоненты использована реляционнаямодель данных.Разработана система управления базами данных (СУБД), осуществляющаяцентрализованное управление данными, которые хранятся в базе данных ИЭС ККПП, обеспечивающая доступ к ним и их поддержку.

Исходя их проведенных исследований, выбрана СУБД Access. Данная СУБД отвечает всем требованиям, предъявляемым к БД и обладает простотой обслуживания. Построена модель «Сущность-связь» в виде ER - модели в соответствии с рисунком 7.10. Модель реализована в Visual Studio 2017.Рисунок 7.10 Модель базы данных ИЭС контроля качества пищевой продукцииPK - первичный ключ; FK1 - внешний ключСозданы таблицы ИЭС и наложены ограничения на данные: заданы типыданных полей и соответствующие свойства полей. На рисунке 7.11 представленасхема данных в СУБД Visual Studio 2017.Рисунок 7.11 Схема данных в СУБД Visual Studio 2017Была разработана основная форма доступа к данным, в соответствии с рисунком 7.12.38Рисунок 7.12 Основная форма БДРисунок 7.13 Форма для просмотраИЭС КК ПП (на примере линиисодержимого БЗпроизводства ПГК)Данная форма содержит элементы управления, позволяющие быстро перейтик необходимому разделу БД и запускается автоматически при открытии БД.

Принажатии кнопки «Просмотр базы знаний», пользователю предоставляется доступ кбазе знаний ИЭС, в соответствии с рисунком 7.13. Данная форма содержит кнопкидля перехода по записям, а также кнопку для перехода в режим редактирования.При нажатии данной кнопки пользователю предлагается ввести пароль доступа всоответствии с рисунком 7.14. Функция реализована при помощи объектноориентированного языка Visual Basic.Рисунок 7.14 Окно для ввода пароля Рисунок 7.15 Окно редактирования БЗПри правильно введенном пароле пользователь получает доступ к форме,позволяющей редактировать имеющиеся записи и добавлять новые, в соответствиис рисунком 7.15.

При нажатии кнопки «Справочная информация», пользователюпредоставляется доступ к информации, в соответствии с рисунком 7.16.Рисунок 7.16 Форма доступак справочной информацииРисунок 7.17 Форма доступа к справочнойинформации о подсистемах линии39При нажатии кнопки «Подсистемы», пользователю выдается информация оподсистемах линии производства определенного вида пищевой продукции, в соответствии с рис. 7.17.Предложена программная реализация ИЭС КК ПП в процессе производства.Разработана методика формализации экспертных знаний в ИЭС контроля качествапищевой продукции.