Формирование базы знаний при разработке экспертной системы технического обслуживания систем самолета
Автор: Перфильев Олег Владимирович, Молозин Александр Вениаминович
Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc
Статья в выпуске: 6-2 т.16, 2014 года.
Бесплатный доступ
В статье описана интеграция базы знаний «Экспертная Система» со «справочником отказов» в единое информационное пространство через взаимодействие с модулем интеграции. Рассмотрен пример логической функции с расчетом отказобезопасности системы.
Экспертная система, искусственный интеллект, самолет, база знаний
Короткий адрес: https://sciup.org/148203583
IDR: 148203583
Текст научной статьи 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.
Список литературы Формирование базы знаний при разработке экспертной системы технического обслуживания систем самолета
- ОСТ 1 00132-97. Надежность изделий авиационной техники. Методы количественного анализа безотказности функциональных систем при проектировании самолетов и вертолетов.
- Руководство по технической эксплуатации двигателя ПС-90А2 93-00-800 РЭ.