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]:
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
где C5 – проектирующая система «Технолог»; D5 – экспертная система «Технология»; B5 – ИИС «Технология швейных изделий».
,
где c5,i – модули проектирующей подсистемы «Технолог»; 
– 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»; 
– база данных технологически-неделимых и организационных операций; 
– база данных швейного оборудования и оборудования для ВТО; 
– технологическая база данных; 
– база данных методов технологической обработки верхней одежды; 
– база данных технических описаний изделий; 
– 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:
где F5 – база знаний экспертной системы «Технология»; H5 – программные средства функционирования экспертной системы «Технология».
В свою очередь элементный состав ЭС «Технология» можно представить как
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.
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.