Системный анализ процессов химической технологии Лекция 3 Преподаватель:профессор ИВАНЧИНА ЭМИЛИЯ ДМИТРИЕВНА РЕАЛИЗАЦИЯ СТРАТЕГИИ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА В ДИАЛОГОВОМ РЕЖИМЕ «ЧЕЛОВЕК-ЭВМ» И ПОСТРОЕНИЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СИСТЕМ В ХТ

План 1. Основные понятия интеллектуальной системы 2. Этапы построения интеллектуальной системы

1. Основные понятия интеллектуальной системы Основной задачей кибернетики является сбор, хранение и обработка различного рода информации, что необходимо для проектирования и эксплуатации производственных систем. Интеллектуальная система – это технически организованная человеко- машинная система, представляющая собой совокупность базы данных и базы знаний о некоторой предметной области, а также пакета прикладных программ, обеспечивающих функционирование интеллектуальной системы на основе сбора, хранения и обработки различной информации. С понятием интеллектуальной системы связаны понятия предметной области и проблемной среды. Предметной областью будем называть совокупность предметов, которыми являются некоторые объекты, включающие химические производства, лабораторные и исследовательские комплексы, информация о которых накапливается в интеллектуальной системе. Проблемной средой называется совокупность задач, которые решаются с использованием интеллектуальной системы. Например, в предметную область входят конкретные химические производства, которые являются объектом для изучения.

Сбор информации в интеллектуальной системе проводится по этому конкретному объекту. Проблемную среду составляют технико-экономические показатели выбранного производства, совокупность критериев, по которым оценивается эффективность функционирования выбранного производства. Решение задач с использованием интеллектуальной системы требует привлечения математических моделей и численных методов для расчета и оптимизации производств. Кроме математических моделей, используются также модели, для представления знаний, которые называются лингвистическими или символьными. Интеллектуальная система позволяет выполнять решение задач с привлечением пользователя, так как интеллектуальная система содержит пояснения, сообщения, объяснения на доступном для всех языке. Это позволяет пользователям, которые являются, как правило, инженерно- техническими работниками предприятия, проводить адаптацию и усовершенствование интеллектуальной системы.

Основные блоки интеллектуальной системы База данных, где содержится информация или численные значения характеристик ХТС, которая положена в основу данного химического производства. База данных содержит кинетические, термодинамические, теплофизические параметры процессов, которые протекают в ХТС. База знаний, включающая информацию о функционировании данного химического производства в виде правил, заключений, рекомендаций. Эта информация используется как входные данные в модели представления знаний. Пакет прикладных программ. Этот блок включает совокупность процедур для расчета ХТС. Сюда входят компьютерные программы, которые позволяют рассчитать типовые процессы, протекающие в ХТС, такие как процессы химического превращения, теплообмена, смешения, разделения и другие. Организующая программа. Этот блок представляет собой объект принятия решения. Сюда поступает информация от разработчиков и от пользователей.

Пользователи интеллектуальной системой выступают в качестве экспертов и помогают пополнить информацию предприятия относительно изучаемого предприятия и тем самым расширить круг задач, которые система решает. Данная структура интеллектуальной системы является обобщенной. Интеллектуальные системы отличаются одна от другой предметной областью и проблемной средой, а также способами представления данных и знаний, которые определяются методами построения математических и символьных моделей.

2. Этапы построения интеллектуальной системы Этапы построения интеллектуальной системы включают последовательную разработку моделей и программ с последующим объединением их в единую систему для пользователя. Основные этапы разработки интеллектуальной системы включают, прежде всего, анализ механизма протекания реакций на поверхности катализатора. Результатом этого анализа будет список реакций, которые протекают на поверхности катализатора и приводят как к получению целевых продуктов, так и к дезактивации катализаторов. Итогом этого этапа будет являться формализованный механизм или химическая модель процесса, которая составляет основу данной ХТС. При наличии химической модели на последующем этапе разрабатывается математическая модель ХТС и проводится оценка всех параметров, входящих в математическую модель. Параллельно с перечисленными этапами разрабатывается база знаний о ХТС, которая содержит информацию в семантической форме. Для формализации этих знаний выбирается определенная модель, которая позволяет объединить правила, факты, заключения.

Разработанная таким образом интеллектуальная система может работать в трех режимах: в режиме оптимизации и прогнозирования производства, диагностики отказов оборудования и обучения. Эти режимы заключаются в следующем: в режиме прогнозирования проводится расчет выхода и качества продуктов с учетом диагностики работы промышленного предприятия. В данном режиме, как правило, проводится оценка эффективности эксплуатации промышленной установки по технологическим, экологическим и экономическим критериям. Также проводится оценка и сравнение текущих показателей работы установки с теоретически-возможными. На основании результатов сравнения выполняется анализ, причем несовпадения текущих показателей с теоретически-возможными и даются рекомендации для устранения этих несовпадений.

В режиме диагностики отказов оборудования анализ проводится с учетом следующих рассуждений: причина - рекомендация В режиме обучения интеллектуальная система работает по сценарию. Например, сценарий обучения технологией производства, сценарий обучения выбора оптимальных технологий. В процессе обучения интеллектуальная система обеспечивает подсказку для пользователя.

Основные этапы построения интеллектуальной системы