Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,749

THE MODELLING OF STRUCTURAL COMPONENTS OF THE INTEGRATED CAD OF CLOTHES

Podshivalova A.V. 1 Koroleva L.A. 1 Panyushkina O.V. 1
1 Vladivostok State University of Economics and Service
In view of restriction of opportunities of a pilot study of big systems actual there is use of techniques of their modeling which allow to present in the corresponding form processes of functioning of systems and the description of course of these processes by means of mathematical models. The article addresses the issues of mathematical modelling of intelligent information system «Technology of clothing» as a structural component of the integrated system of computer-aided design of clothes. The intelligent information system is considered to be a subsystem of any projecting integrated system of computer-aided design of clothes, implemented in conjunction with the corresponding expert system. The authors of the theoretical aspects of the development of mathematical models, the methodological approach to the development of expert systems, defined segment of the research. The mathematical model of intellectual information system «Technology of clothing» is created, and the functions of the system on the stage of the decision-making process were defined. Structural components are revealed and the mathematical model of expertsystem «Technology» was created. The conceptual model of intelligent information system «Technology of clothing» was formed which reflects elemental and structural composition of the system.
integrated system of computer-aided design of clothes
intelligent information system
the technology of clothing
design system
expert system
database
1. Bronshtejn I.N. Spravochnik po matematike dlja inzhenerov i uchashhihsja vuzov / I.N. Bronshtejn, K.A. Semendjaev. 13-e izd., ispr. M.: Nauka, 1986. 544 р.
2. GavrilovA.V. Sistemyiskusstvennogointellekta: uchebnoeposobie: v 2-hch.. Chast’ 1. Novosibirsk: NGTU, 2001. 67 р.
3. EzdakovA.L. E`ekspertnyereshenijaSAPR: uchebnoeposobie (Vyssheeobrazovanie). M.: ID «FORUM», 2009. 160 р.
4. KorolevaL.A. Intellektualizacijaprocessaavtomatizirovannogoproektirovanijaodezhdy [Tekst]: monografija. Vladivostok: Dal’nauka, 2011. 196 р.
5. Koroleva L.A. Razrabotka informacionno-algoritmicheskogo obespechenija intellektual’noj informacionnoj sistemy «Konfekcioner» / L.A. Koroleva, A.V. Podshivalova, V.I. Gabrjuk // Shvejnajapromyshlennost’. no. 2 (mart-aprel’). 2011. pp. 22–25.
6. Podgotovka magisterskoj dissertacii / Pod red. E.Ju. Tatarkina. Barnaul: izd-vo Alt. gos. tehn. un-ta im. I.I. Polzunova. 2011. 183 p.
7. Podshivalova A.V. Sovershenstvovanie avtomatizirovannogo proektirovanija odezhdy na osnove intellektualizacii processa konfekcionirovanija materialov: Avtoref. dis. kand. tehn. nauk. Vladivostok, 2011. 22 p.
8. Portal iskusstvennogo intellekta. Podhody k sozdaniju jekspertnyh sistem. [E`elektronnyj resurs]. Rezhim dostupa: http://www.aiportal.ru/articles/expert-systems/ways-creation.html.
9. Samarskij A.A. Matematicheskoe modelirovanie. Idei. Metody. Primery. 2-e izd., ispr. / A.A. Samarskij, A.P. Mihajlov M.: Fizmatlit, 2001. 320 р.
10. Svobodnaja jenciklopedija Vikipedija [E`elektronnyj resurs]. Rezhim dostupa: http://ru.wikipedia.org/wiki.
11. Sistemati. Teorija sistem. Sistemnyj analiz. Informacionnye sistemy [E`elektronnyj resurs]. Rezhim dostupa: http://systematy.ru/articles.
12. Stepanova M.D. Prikladnye intellektual’nye sistemy i sistemy prinjatija reshenij. Konspekt lekcij: uchebnoe posobie / M.D. Stepanova, S.A. Samodumkin; Pod nauch. red. V.V. Golenkova. Mn.: BGUIR, 2007. 119 р.

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.