Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,441

МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ИНТЕГРИРОВАННОЙ САПРОДЕЖДЫ

Подшивалова А.В. 1 Королева Л.А. 1 Панюшкина О.В. 1
1 ФГБОУ ВПО «Владивостокский государственный университет экономики и сервиса»
Ввиду ограничения возможностей экспериментального исследования больших систем актуальным становится использование методик их моделирования, которые позволяют в соответствующей форме представить процессы функционирования систем и описание протекания этих процессов с помощью математических моделей. В статье отражены вопросы математического моделирования интеллектуальной информационной системы «Технология швейных изделий» как структурной составляющей интегрированной системы автоматизированного проектирования одежды. Под интеллектуальной информационной системой понимается какая-либо проектирующая подсистема интегрированной системы автоматизированного проектирования одежды, реализованная в комплексе с соответствующей ей экспертной системой. Авторами рассмотрены теоретические аспекты разработки математических моделей, методологический подход к разработке экспертных систем, определен сегмент исследований. Создана математическая модель интеллектуальной информационной системы «Технология швейных изделий», определены функции системы на этапе принятия технологических решений. Выявлены структурные составляющие и составлена математическая модель экспертной системы «Технология». Сформирована концептуальная модель интеллектуальной информационной системы «Технология швейных изделий», отражающая элементный и структурный состав системы.
интегрированная система автоматизированного проектирования одежды
интеллектуальная информационная система
технология швейных изделий
проектирующая система
экспертная система
база данных
1. Бронштейн И.Н. Справочник по математике для инженеров и учащихся вузов / И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев. – 13-е изд., испр. – М.: Наука, 1986. – 544 с.
2. Гаврилов А.В. Системы искусственного интеллекта: учебное пособие: в 2-х ч.. – Часть 1. – Новосибирск: НГТУ, 2001. – 67 с.
3. Ездаков А.Л. Экспертные решения САПР: учебное пособие (Высшее образование). – М.: ИД «ФОРУМ», 2009. – 160 с.
4. Королева Л.А. Интеллектуализация процесса автоматизированного проектирования одежды: монография. – Владивосток: Дальнаука, 2011. – 196 с.
5. Королева Л.А. Разработка информационно-алгоритмического обеспечения интеллектуальной информационной системы «Конфекционер» / Л.А. Королева, А.В. Подшивалова, В.И. Габрюк // Швейная промышленность. – № 2 (март-апрель). – 2011. – С. 22–25.
6. Подготовка магистерской диссертации / под ред. Е.Ю. Татаркина. – Барнаул: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та им. И.И. Ползунова. 2011. – 183 с.
7. Подшивалова А.В. Совершенствование автоматизированного проектирования одежды на основе интеллектуализации процесса конфекционирования материалов: автореф. дис. ... канд. техн. наук. – Владивосток, 2011. – 22 с.
8. Портал искусственного интеллекта. Подходы к созданию экспертных систем. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.aiportal.ru/articles/expert-systems/ways-creation.html.
9. Самарский А.А. Математическое моделирование. Идеи. Методы. Примеры. – 2-е изд., испр. / А.А. Самарский, А.П. Михайлов – М.: Физматлит, 2001. – 320 c.
10. Свободная энциклопедия Википедия [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki.
11. Системати. Теория систем. Системный анализ. Информационные системы [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://systematy.ru/articles.
12. Степанова М.Д. Прикладные интеллектуальные системы и системы принятия решений. Конспект лекций: учебное пособие / М.Д. Степанова, С.А. Самодумкин; под науч. ред. В.В. Голенкова. – Минск: БГУИР, 2007. – 119 с.

Специалисты в области IT-технологий отмечают, что развитие информационных технологий в настоящее время происходит в направлении наращивания интеллектуальности и усиления интеграции систем и их составляющих. В работах [4,7] сформулирована концепция организации системы автоматизированного проектирования одежды с позиций интеграции, интеллектуализации и перспектив развития. В рамках предлагаемой концепции введено определение «интегрированная система автоматизированного проектирования одежды (ИСАПРо)».

Ограниченность возможностей экспериментального исследования больших систем делает актуальной использование методик их моделирования, которые позволяют в соответствующей форме представить процессы функционирования систем, описание протекания этих процессов с помощью математических моделей, получение результатов экспериментов с моделями по оценке характеристики исследуемых объектов [6].

Математическая модель задачи – это компактная запись её условия на языке математики с помощью математических символов, цифр, скобок, знаков действий, знаков сравнения уравнений, функций и других математических выражений. Это позволяет изучать взаимосвязи величин задачи с помощью всей мощи математического аппарата, выявлять связи и зависимости и закономерности величин задачи[10].

С целью выявления и описания состава и принципов организации структурных элементов ИСАПРо необходимо разработать соответствующие математические и концептуальную модели.

Целью исследования является разработка математической модели интеллектуальной информационной системы «Технология швейных изделий»(ИИС ТШИ), представляющей собой совокупность проектирующей системы и экспертной системы.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: провести анализ информационных источников по теме исследования; рассмотреть методологический подход к разработке систем; разработать математическую модель интеллектуальной информационной системы «Технология швейных изделий»;выявить структурные составляющие экспертной системы «Технология»; разработать математическую модель экспертной системы «Технология»; разработать концептуальную модель интеллектуальной информационной системы «Технология швейных изделий» в рамках ИСАПРо.

Научная новизна исследования: получение математических моделей интеллектуальной информационной системы «Технология швейных изделий» и экспертной системы (ЭС) «Технология», представляющих элементный и структурный состав систем.

Практическая значимость работы заключается в создании концептуальной модели ИИС ТШИ.

Методы исследования: системный подход, методы системного анализа, методы интеграции и интеллектуализации, поддержки принятия решений, методы математического моделирования, описания.

Результаты исследования и их обсуждение

Анализ формальных классификаций математических моделей определил их деление на линейные или нелинейные; сосредоточенные или распределённые; детерминированные или стохастические; статические или динамические; дискретные или непрерывные. Наряду с формальной классификацией, математические модели различаются по способу представления объекта: структурные и функциональные модели [10].

Для целей настоящего исследования выбрана структурная математическая модель, представляющая объект как систему со своим устройством и механизмом функционирования и являющаяся универсальным средством исследования систем [10].

Математическое описание структурного состава ИИС позволяет получить больше информации о системе, чем ее экспериментальные исследования; сократить время и затраты на исследования [6]; наглядно и детально представить элементы систем и процессов, а также взаимосвязи между ними; провести анализ и предложить способы усовершенствования структур систем с их количественным обоснованием [11].

В соответствии с заявленной концепцией организации системы [4, 7] ядро модели ИСАПРо представляет собой следующую функциональную зависимость [1]:

Eqn11.wmf

где A – ИСАПРо; B – интеллектуальные информационные системы (ИИС).

При этом B1 – ИИС «Дизайнер»; B2 – ИИС «Конфекционер»; B3 – ИИС «Конструктор»; C4 – подсистема «Раскладка»; B5 – ИИС «Технолог»; Bi – i-я ИИС в составе ИСАПРо.

Под интеллектуальной информационной системой понимается какая-либо подсистема ИСАПРо, реализованная в комплексе с соответствующей ей экспертной системой [4, 7].

В статье [5] разработаны математические модели ИИС «Конфекционер» и ЭС «Материаловедение».

В ходе выполнения данного этапа исследования разработана математическая модель структурной составляющей интегрированной системы автоматизированного проектирования одежды, а именно, интеллектуальной информационной системы «Технология швейных изделий» и ее составных элементов. Данная модель представляет собой структурное описание названных систем посредством математических символов на основе теории множеств и системного подхода.

Математическую модель информационной интеллектуальной системы «Технология швейных изделий» представим как

Eqn12.wmf

где C5 – проектирующая система «Технолог»; D5 – экспертная система «Технология»; B5 – ИИС «Технология швейных изделий».

Eqn13.wmf Eqn14.wmf,

где c5,i – модули проектирующей подсистемы «Технолог»; Eqn15.wmf – базы данных проектирующей подсистемы «Технолог». При этом, c5,1 – модуль «Разработка технологической последовательности и технологической карты»; c5,2 – модуль «Проектирование процесса производства»; c5,3 – модуль «Создание технического описания изделия»; c5,4 – модуль «Нормирование сырья»; c5,5– модуль «Учет и анализ результатов работы»; c5,6 – модуль «Расчет трудоемкости и стоимости изготовления»; Eqn174.wmf – база данных технологически-неделимых и организационных операций; Eqn16.wmf – база данных швейного оборудования и оборудования для ВТО; Eqn17.wmf – технологическая база данных; Eqn18.wmf – база данных методов технологической обработки верхней одежды; Eqn19.wmf – база данных технических описаний изделий; Eqn20.wmf – база данных тарифных ставок.

Экспертная система (ЭС) – это вычислительная система, в которую включены знания специалистов о некоторой конкретной проблемной области и которая в пределах этой области способна принимать экспертные решения [2]. Экспертные системы применяются для решения только трудных практических задач. По качеству и эффективности решения экспертные системы не уступают решениям эксперта–человека, а даже и превосходят [3].

Выделяют различные подходы к разработке экспертных систем [9]: подход, базирующийся на поверхностных знаниях; структурный подход; подход, основанный на глубинных знаниях; смешанный подход, опирающийся на использование поверхностных и глубинных знаний.

При функционировании экспертной системы пользователь, желающий получить необходимую информацию, через пользовательский интерфейс посылает запрос к экспертной системе; решатель, пользуясь базой знаний, генерирует и выдает пользователю подходящую рекомендацию, объясняя ход своих рассуждений при помощи подсистемы объяснений [12]. В свою очередь инженер по знаниям и эксперт, обладая знаниями через интеллектуальный редактор, формируют базу знаний экспертной системы.

Учитывая вышесказанное, разработана математическая модель ЭС «Технология». Математическую модель ЭС «Технология» обозначенную как D5, можно представить как:

Eqn21.wmf

где F5 – база знаний экспертной системы «Технология»; H5 – программные средства функционирования экспертной системы «Технология».

В свою очередь элементный состав ЭС «Технология» можно представить как

Eqn22.wmf

Eqn23.wmf

где f5,i– базы знаний (соответствующие базам данных проектирующей системы «Технолог»); h5,j – программные средства (решатель, интерфейс пользователя, подсистема объяснений, интеллектуальный редактор).

На основе полученной математической модели ИИС ТШИ разработана её концептуальная модель, которая наглядно отражает элементный и структурный состав ИИС ТШИ и представлена в графическом виде на рисунке.

pic_21.tif

Концептуальная модель ИИС «Технология швейных изделий»

Выводы

В ходе проведения анализа информационных источников изучен методологический подход к разработке экспертных систем, на основе которого определен структурный состав экспертной системы «Технология». Рассмотрена классификация существующих математических моделей, для целей исследования выбрана структурная математическая модель. Разработаны математические модели ИИС «ТШИ» и экспертной системы «Технология». Сформирована концептуальная модель информационной интеллектуальной системы «Технология швейных изделий».

Рецензенты:

Старкова Г.П., д.т.н., профессор, зам. проректора по научной работе, ФГБОУ ВПО «Владивостокский государственный университет экономики и сервиса», г. Владивосток;

Номоконова Н.Н., д.т.н., доцент, профессор кафедры электроники, ФГБОУ ВПО «Владивостокский государственный университет экономики и сервиса», г. Владивосток.

Работа поступила в редакцию 30.10.2013.


Библиографическая ссылка

Подшивалова А.В., Королева Л.А., Панюшкина О.В. МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ИНТЕГРИРОВАННОЙ САПРОДЕЖДЫ // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 10-10. – С. 2158-2161;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=32727 (дата обращения: 24.10.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074