Формирование базы знаний при разработке экспертной системы технического обслуживания систем самолета

На сегодняшний день существует большое количество экспертных систем (ЭС), с помощью которых решается широкий круг задач в узкоспециализированных предметных областях. Как правило, эти области располагают достаточно четкими стратегиями принятия решений. ЭС может быть применена: в авиакомпаниях (АК) для повышения эффективности эксплуатации самолётного парка; на самолётостроительном предприятии – для сокращения цикла отработки самолёта на этапе приёмо-сдаточных испытаний; на предприятии разработчика самолёта – для повышения оперативности, качества технической поддержки АК.

Цель работы: создать систему с заполненным в базе знаний (БЗ) списком неисправностей элементов системы на основе данных из различных источников.

Задачи: увязать в единое целое между собой справочник с таблицей отказов, систему управления проектом (PDM-систему) и ЭС; провести расчет отказобезопасности систем летательного аппарата (ЛА); аккумулировать знания экспертов; повысить эффективность решения задач технического диагностирования; сократить затраты времени на поиск неисправностей в системах самолета.

Рассмотрим структуру ЭС более подробно.

ЭС состоит из основных блоков (рис. 1):

• -    блок 1 – источники исходных данных (нормативно-техническая документация, данные ОАО «Туполев» по безотказности взаимосвязанных с противообледенительной системой воздухозаборника (ПОС ВЗ) двигателей изделий [1, 2]);

• -    блок 2 – ЭС (заполнение и обработка поступившей информации с использованием диалогового режима (через интерфейс «когнитолога»), логический вывод, вывод и принятие решений (через графический интерфейс «оператора»), редактирование содержимого БЗ с использованием диалога

(через интерфейс «когнитолога»), тестирование системы (через интерфейс «когнитолога»);

• -    блок 3 – прогнозирование, «справочник отказов элементов по функциям» (по предполагаемым неисправностям, значениям интенсивности отказа и расчётом вероятности отказа элементов системы).

Данная структура позволит не только повысить гибкость, но и нарастить со временем возможности всей системы. БЗ представляет собой ядро ЭС. Она предназначена для хранения долгосрочных данных, описывающих конкретную предметную область. В БЗ специалистами экспертами внесена информация в виде формализованных данных, таблиц. Формализация знаний состоит в представлении полученных знаний в единой модели на едином языке моделирования, который обеспечит их эффективную дальнейшую обработку. В процессе работы ЭС происходит постоянное изменение БЗ, накопление знаний в базе посредством выявления новых неформализованных зависимостей, расширения таблиц.

При разработке электрических схем конструкторы в своей работе используют и сохраняют данные в программе RSD (программе для отрисов-ки электрических схем). После отрисовки электрической схемы выполняется автоматическая проверка правильности заполнения параметров на схеме, путем сравнения с БД PDM, затем схемы выгружаются на сервер для хранения. ЭС может работать как автономный самостоятельный модуль (что в современных условиях достаточно неэффективно), так и в составе единой БД PDM-системы с подключением к ней дополнительного программного модуля интеграции (далее МИ). Являясь промежуточным звеном между БЗ ЭС и «справочником отказов по функциям», МИ необходим для передачи данных из справочников в автоматическом режиме значений интенсивностей отказов (со значением λ ≤10 ^-6 ) в БЗ и расчета отказобезопасности системы. В справочнике содержится список элементов системы, реализующих определенную функцию системы самолета Y=F( λ ) (таких функций в системах очень много).

исходных

Интерфейс «когнитолог

мводов пзготовителея

Рис. 1. Структура экспертной системы

Справочник элементов

Справочник отказов по функциям абпицы отказа

ЗНАНИЙ (БЗ)

Browser (РЭ. РЛЭ)

село с а. полета

Интерфейс «оператора*

РЕДАКТОР БЗ

Тестирование

При расчете отказобезопасности систем самолета, а также при поиске и устранении неисправностей ЭС использует заранее заполненную экспертами БЗ и «справочник отказов элементов по функциям», дополняющих друг друга. С помощью дополнительно задаваемых в диалоговом режиме вопросов пользователю система выдает контрольные точки для прозвонки и определяет локализацию неисправного элемента в электросхеме. При необходимости система может объяснить, каким образом был получен тот или иной результат даже при неполных данных. Используя диалоговый режим, ЭС будет взаимодействовать с пользователями через «интерфейс оператора» при решении задач и со специалистами в процессе приобретения и редактирования знаний через «интерфейс когнито-лога».

Таблицы, содержащиеся в базе знаний ЭС:

• -    таблица c данными по показателям безотказности систем и элементов;

• -    таблица c данными по видам отказов агрегатов, узлов, систем и электрических цепей подключения, приводящих к функциональным отказам системы.

В табл. 1 представлены итоговые данные из справочников по видам отказов агрегатов, узлов, систем и электрических цепей подключения, приводящих к отказам на примере ПОС ВЗ.

В качестве примера предположим, что в ходе технического обслуживания (ТО) выяснилось, что в ПОС ВЗ произошел обрыв цепи (канал 1 (2,3)) (см. табл.1). На основе введенных данных ЭС приближенно определяет область проблемы и предлагает проверить все ли провода и электросоединители работают в исправном режиме. После проверки, в случае обрыва цепи (канал 1 (2,3)) в системе цепь питания переключателя включения ПОС ВЗ двигателя 1(2), ЭС предлагает проверить: провода длиной l≤20 м и (или) электросоединители. В случае отрицательного результата, система предлагает два возможных вывода: обрыв или нарушение контактирования с автоматическим расчетом интенсивность отказа (отказобезопасности) всей системы. На основе данных по интенсивности отказа блок «прогнозирования» ЭС определяет значения надежности системы (ПОС ВЗ) с учетом всего комплекса взаимосвязанных элементов и систем самолета.

Выводы: практическое применение и интеграция ЭС с единой базой данных позволит:

• •    повысить качество БЗ и значительно сократить время на ее заполнение;

• •    повысить квалификацию работников предприятия (обучение за счет системы), постоянно изменять и наращивать созданную БЗ за счет привлечения дополнительных экспертов, расширения круга решаемых задач и поддержания системы в актуальном состоянии;

• •    выводить рекомендации даже при неполной информации с указанием степени уверенности эксперта;

• •    осуществить поддержку пользователей непосредственно при решении необходимых им задач;

• •    рассчитать отказобезопасность системы самолета в целом;

• •    реализовать стандартные решения, регламентируемые нормативными документами, и нестандартные, генерируемые экспертами на основе их опыта.