Экспертная система. 
Эффективность управления техническим состоянием зерноуборочных комбайнов с применением экспертных систем

В ДГТУ научным коллективом под руководством д.т.н., проф. Димитрова В. П. разработана и совершенствуется экспертная система (ЭС), реализующая следующие функции: описание конструкции ЗК; предварительная настройка рабочих органов машины; корректировка технологических регулировок; поиск неисправностей в агрегатах и системах машины; объяснение полученных результатов; дополнение и редактирование знаний; помощь пользователю при работе с ЭС [6].

Экспертная система может работать в двух режимах: приобретение знаний и решение задач.

В режиме приобретения знаний инженер по знаниям совместно с экспертом формирует базу знаний.

В режиме решения задачи с ЭС общается пользователь. Диалоговый блок ввода информации обеспечивает естественно-языковый интерфейс с пользователем. Пользовательский интерфейс является одной из важнейших компонент любого программного продукта, рассчитанного на широкое применение. Основная проблема разработки интерфейса связана с отсутствием у пользователя навыков работы на компьютере. Таким образом, организация квалифицированной помощи подсказок становится из дополнительной услуги ключевым вопросом. Кроме традиционной статической информации в экспертной системе используются элементы мультимедиа, которые существенно увеличивают наглядность и позволяют облегчить работу пользователей, непривычных к использованию компьютеров.

Обновленная версия ЭС для поиска отказов имеет ряд особенностей. При использовании в режиме «советчика» ЭС позволяет получить максимальное количество информации о техническом состоянии ЗК на основе наблюдаемых оператором внешних признаков. Более того, экспертная система позволяет оператору перейти от пассивного наблюдения к постановке «экспериментов» для получения новых внешних признаков. Например, при регистрации внешнего признака «Клавиша «подъём/опускание жатвенной части» находится в положении «Подъём» И «Двигатель работает» И «Жатвенная часть находится не в крайнем верхнем положении» И «Положение жатвенной части относительно земли НЕ стало выше, чем было», ЭС может «попросить» оператора перевести клавишу «поворот выгрузного шнека» в положение «перевод в рабочее положение» и затем «спросить»: «Наклонный выгрузной шнек переводится в рабочее положение?». Ответ на этот вопрос позволит экспертной системе скорректировать перечень и последовательность элементарных проверок, а значит повысить эффективность диагностирования.

На рисунке 3 представлен вид окна исследовательского прототипа ЭС для ситуации, в которой оператор «жалуется» на жатвенную часть: он выбрал интересующий агрегат из списка в левой части окна программы (выбрать агрегат можно указав на соответствующую область на 3D-изображении комбайна: не все комбайнеры знают наименования агрегатов); из предложенного системой перечня отклонений оператор выбрал «не поднимается» (хотя подъём жатки — функция гидросистемы, но многие комбайнеры в «тексте» жалобы предпочитают упоминать элемент, визуализирующий отказ, и такие особенности необходимо учитывать при формировании интерфейса программы); после указания на отклонение в работе экспертная система приступает к опросу оператора с целью установления внешних проявлений технического состояния комбайна. В результате «общения» с экспертной системой оператор получит перечень и последовательность проведения элементарных проверок и необходимые разъяснения.

Данные по практическому использованию ЭС. В период уборки зерновых и зернобобовых культур в 2011 году в Мясниковском районе Ростовской области собраны данные по отказам зерноуборочных комбайнов «Дон-1500А» (18 машин), «Дон-1500Б» (21 машина) и «Вектор» (3 машины).

Регистрировались следующие данные:

• — «жалоба» ;
• — технический диагноз;
• — продолжительность диагностирования ;
• — продолжительность ремонта .

При проведении диагностирования и ремонта применялась описанная выше экспертная система.

Продолжительность диагностирования нами принята в качестве показателя эффективности процесса «техническое диагностирование» [7, 8]. Вообще говоря, затраты времени на выполнение работы можно рассматривать как комплексный показатель её сложности, трудоёмкости, ответственности.

В данной работе рассмотрены только отказы гидрооборудования и электрогидравлики комбайнов семейства «Дон». В период наблюдений был зарегистрирован 21 отказ указанных систем (таблица 1).

Таблица 1 — ОТКАЗЫ ЗЕРНОУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ.

В таблице 1 применены следующие сокращения: 2РЭ, 3РЭ, 4РЭ, 5РЭ — электрогидрораспределители 2-, 3-, 4- и 5-секционные; 5РМ — распределитель мускульный; ППК — предохранительно-переливной клапан (напорный гидроклапан); ГЭУ — гидроклапан с электромагнитным управлением (распределитель потока управления).

В период наблюдений не было зарегистрировано ни одной ошибки диагностирования, т. е. результативность диагностирования максимальна.

Для наглядности, данные о продолжительности диагностирования и ремонта представлены в виде диаграммы на рисунке 4.

Рисунок 4. Продолжительности диагностирования и ремонта ЗК.

По полученным данным определены средние значения продолжительностей диагностирования и ремонта ЗК, которые составили ч и ч.

Для сравнительной оценки продолжительностей диагностирования и ремонта проведена проверка статистической гипотезы о равенстве средних нормальных генеральных совокупностей.

Рассматриваемая гипотеза имеет вид:

;

(1).

то есть на уровне значимости =0,05 рассматривается нулевая гипотеза о том, что продолжительность технического диагностирования равна продолжительности ремонта. Конкурирующая гипотеза — продолжительность диагностирования меньше продолжительности ремонта.

В качестве критерия проверки нулевой гипотезы (1) применялась величина [9]:

(2).

где , — дисперсии средних арифметических продолжительностей диагностирования и ремонта соответственно.

Рассчитанное по формуле (2) значение критерия, а критическая точка, то есть, поэтому нулевая гипотеза отвергается. На уровне значимости 0,05 можно утверждать, что продолжительность диагностирования меньше продолжительности ремонта.