книги / Теория и методы решения многовариантных неформализованных задач выбора(с примерами из области сварки)

Из столбца Х\2 видно, что легированные стали без огра­ ничений свариваются ручной дуговой сваркой и автоматиче­ ской под флюсом. Электрошлаковая сварка уступает им вследствие гораздо меньшей универсальности. Еще меньшую степень принадлежности имеет сварка в углеки­ слом газе, так как может применяться только для некоторых легированных сталей.

Все цветные металлы (столбец х\з) могут свариваться автоматической сваркой под флюсом. Далее по применимо­ сти следуют ручная дуговая сварка (ц = 0,7), затем электро­ шлаковая (р = 0,4). Сварка в С02 не применяется совсем по причинам, изложенным выше.

В рассмотренных соответствиях между группами метал­ лов и применяемым к ним способам сварки могут конкури­ ровать (имеют одинаковые степени принадлежности) все способы сварки углеродистых сталей (столбец *ц), сварка под флюсом и ручная дуговая для легированных сталей (столбец Х12). Указанную неопределенность можно оставить, имея в виду, что конкурирующие способы вероятно будут разделены с помощью других параметров, влияющих на вы­ бор. Если же по табличной модели возможны варианты ис­ ходных условий, приводящие к множеству решений (более одного), то тогда проблему неоднозначности следует решать одним из методов, указанных в подразд. 3.3. Например, мож­ но ввести в ТС дополнительный параметр-разделитель или отдать предпочтение сварке под флюсом перед ручной дуго­ вой как более производительному и автоматизированному способу, приняв цАдФ = U а цРдС = 0,9.

По аналогии с параметром Х \ следует рассматривать со­ ответствия и для остальных входных параметров. В закон­ ченном виде оценка всех соответствий показана в табл. 25.

Таблица 25

Таблица соответствий со степенями принадлежности при выборе способа сварки

Указание некоторых соответствий в таблице, по-ви- димому, понятно специалистам-сварщикам, для других тре­ бует дополнительных пояснений. Начнем с фактора X4 (про­ странственное положение шва при сварке), значения которого можно характеризовать лишь качественно. Ручной дуговой сваркой выполняют швы во всех пространственных положе­ ниях. То же самое можно сказать о механизированной сварке в СО2 . Однако сварку полуавтоматом в потолочном положе нии выполнять труднее, чем покрытым электродом, из-за по­ вышенного веса держателя и шланга. Чтобы показать это различие, степень принадлежности цум (*4 4 ) уменьшена до 0,7. Остальные клетки строк для способов РДС и УМ за­ полнены единицами.

Сварку под флюсом выполняют в нижнем положении, так как в других положениях флюс будет ссыпаться со шва. Сварка с принудительным формированием позволяет также варить швы на вертикальной плоскости - вертикальные (Х(2) и горизон­ тальные (х4з), но в целом такая разновидность сварки под флю­ сом применяется редко. В связи со сказанным, в табл. 25 запись в строке АДФ представлена нечетким множеством

ЛадфОКО = {1/1; 0,1/2; 0,1/3; 0/4}.

Соответствующая запись в строке для электрошлаковой сварки будет иметь вид

Лэшс№)={0/1; 1/2; 0/3; 0/4}.

Это говорит о том, что электрошлаковой сваркой вы­ полняются только вертикальные швы.

Остальные значения соответствий в табл. 25, кроме вы­ шеуказанных, отражают следующие выраженные вербально знания из области сварки.

Параметр Х2 - толщина металла. Механизированной сваркой в углекислом газе преимущественно сваривают ме­ талл толщиной от десятых долей миллиметра до 20 мм (p2i = = М22 = Ц2 з = 1). Этот способ сварки применяют и для металла большей толщины, но с увеличением толщины его эффек­ тивность снижается (ц24 = 0,6; ц2 5 = 0,3).

Сварка под флюсом технически возможна, начиная с толщины 2 мм, практически же применяется только с 6-10 мм. Основная область ее применения приходится на средние и большие толщины, вплоть до 100 мм. Этому соответствует фрагмент строки, который можно описать нечетким множе­ ством

Ладф(Х2) = {0/1; 0,4/2; 1/3; 1/4; 0,8/5}.

В данных формализмах заложены следующие знания. Ручной дуговой и механизированной сваркой целесооб­

разно выполнять швы короткие и средней длины, автомати­ ческой сваркой - длинные. Длинными швами иногда условно считают швы протяженностью свыше 1 м. Граница между короткими и средними швами еще менее определенна. Для очень коротких швов, по-видимому, предпочтительна ручная сварка, требующая минимума подготовительного времени. По мере увеличения длины швов ручная сварка по эффектив­ ности начинает уступать более производительным спосо­ бам - механизированной и автоматической. В табл. 25 это на­ шло отражение в однозначном уменьшении значений степени принадлежности в строке РДС OTX3I к JC34 (1; 0,9; 0,8; 0,2).

Механизированная сварка в углекислом газе больше всего применяется для выполнения коротких и средних швов, но иногда и для более протяженных. Автоматической свар­ кой выполнять короткие швы неэффективно из-за длитель­ ной настройки автомата, необходимости размещения самого автомата, а также необходимости сбора неиспользованного флюса со шва. В противоположность ручной дуговой сварке эффективность автоматической сварки с увеличением длины швов повышается, и поэтому для длинных швов степень принадлежности |1 Ад ф принята равной единице.

Значения соответствий (степеней принадлежности) в строке для ЭШС приняты исходя из представления о том, что при выборе электрошлаковой сварки в качестве способа обычно принимают во внимание толщину деталей, а не дли­ ну шва. Подразумевается, что длина стыка больше толщины, поэтому для небольших деталей ЭШС не применяют ц31 = 0 и ц32 = 0,1). Для соединений со стыками длиной более 500 мм степени принадлежности приняты равными единице.

Просмотр столбцов таблицы, относящихся к параметру Х3, показывает, что из дуговых способов сварки для выпол­ нения швов малой и средней длины применяются ручная

и механизированная сварка, а для длинных швов преимуще­ ство имеет автоматическая сварка под флюсом, что соответ­ ствует существующей практике. Сравнение дуговых спосо­ бов и электрошлаковой сварки в отношении длины свари­ ваемых швов некорректно.

Сравнивая табл. 15 и 25, можно увидеть основные раз­ личия между двумя типами табличных моделей. В табл. 25 количество действительных чисел, фиксирующих наличие со­ ответствий, значительно больше количества единиц в табл. 15 (50 против 39). Очевидно, это связано'с тем, что в обычных таблицах соответствий единицей отмечается только явное наличие соответствий между решением у/ и значением усло­ вия дс/, тогда как с помощью степени принадлежности цА(х)

можно оценить гораздо меньшую определенность ситуации. Кроме того, к достоинствам табл. 25 следует отнести то,

что сравнительным анализом степеней принадлежности в одном столбце матрицы ТС можно оценить предпочтения между конкурирующими вариантами решений. Это дает воз­ можность корректировать точность табличной модели при ее построении и одновременно устраняет проблему неодно­ значности решений.

В целом предложенный новый тип моделей по сравне­ нию с обычными таблицами решений обладает большей ин­ формативностью, точностью и адекватностью.

5. ОСНОВЫ МЕТОДИКИ РЕШЕНИЯ НЕФОРМАЛИЗОВАННЫХ ЗАДАЧ

5.1. Формирование общей методологии решения задач

Результаты проведенных исследований позволяют сде­ лать вывод, что существует потребность и, вместе с тем, воз­ можность создания основ общей теории решения задач, со­ держащей в частности ряд конкретных рекомендаций по ме­ тодике решения распространенных видов задач. Особенно это актуально в отношении неформализованных задач, для которых теория решения фактически не сформирована.

В решении обозначенной проблемы можно выделить три основных направления [41]:

1)обобщение имеющегося опыта решения задач;

2)использование положений общей теории решения задач;

3)применение современных компьютерных технологий. Первое направление реализуется на практике достаточно

широко. На основе обобщения имеющегося опыта на многих предприятиях разрабатываются производственные инструк­ ции, ТУ на изготовление конкретных изделий, стандарты предприятия, регламентирующие решение вопросов в кон­ кретных производственных условиях.

На отраслевом уровне аналогичную работу выполняют

работники специализированных проектных организаций

и подразделений. В результате создаются отраслевые ТУ, ОСТы и другие руководящие документы, регламентирующие решение производственных вопросов с учетом передового опыта родственных предприятий.

Наличие перечисленной документации облегчает работу специалистов, позволяет избежать существенных ошибок. В то же время большинство специалистов-производственников

не имеет возможности пользоваться отраслевым опытом изза его рассредоточенности по множеству малодоступных ис­ точников информации.

Наиболее высокую степень обобщения опыта осуществ­ ляют ученые, которые путем анализа выделяют типовые объ­ екты и задачи и разрабатывают для них рациональные под­ ходы, схемы и решения. Эта работа приводит к развитию теории, являющейся методологической основой решения за­ дач. В некоторых разделах теории приведены методы расче­ тов, необходимых для принятия обоснованных решений. Од­ нако в теории не может быть учтено все многообразие задач применительно к конкретным условиям.

Перспективным направлением совершенствования про­ фессиональных умений специалистов является использова­ ние общей теории решения задач [9, 92]. Названная теория базируется на ряде положений некоторых фундаментальных наук (логика, психология, математика, лингвистика) и меж­ дисциплинарных наук методологического содержания (сис­ темный анализ, теория принятия решений, теория искусст­ венного интеллекта, информатика и др.). Имеются предпо­ сылки для формирования общей методологии решения задач. Ее генезис применительно к задачам сварочного производст­ ва показан на схеме рис.29.

Выделены четыре научные дисциплины (теории), мето­ ды которых наиболее важны для практики решения задач.

Согласно системному анализу любую сложную задачу можно представить в виде совокупности более простых за­ дач, последовательное решение которых приводит к реше­ нию сложной задачи в целом [23, 66, 81]. Такой подход явля­ ется естественным, поскольку сложность решаемой задачи не может выходить за рамки психико-физиологических возмож­

ностей человека. Особенно важен системный подход при ре­ шении задач с помощью вычислительной техники, когда де­ композиция задач и последовательность решения подзадач должны быть четко зафиксированы в алгоритме.

Рис. 29. Схема формирования методологии решения задач сварки [41]

В теории автоматизированного проектирования (АПР)

разработаны методы автоматизации решения задач, которые по сути не являются математическими. В САПР используют­ ся методы кодирования символьной информации, алгоритми­

и др.]. Для многих предметных областей это особенно важно, поскольку большая часть знаний о них представлена в источ­ никах информации в вербальной (словесной) форме.

Немало полезного для практики решения задач может быть заимствовано из теории принятия решений [17, 46, 89, 98 и др.]. Если в задаче все параметры имеют числовое выражение, для оптимизации решения могут быть использо­ ваны методы исследования операций. Однако в общей массе таких задач сравнительно немного. Большинство задач яв­ ляются многокритериальными, неформализованными и мо­ гут быть решены только с участием компетентного специа­ листа (ЛПР).

В теории искусственного интеллекта [60,70 и др.] разработаны методы перевода знаний произвольного вида в специальные формы продукционных, правил, фреймов или семантических сетей. К знаниям такого вида можно приме­ нить приемы формальной логики и таким образом решать вербально изложенные задачи логическими (нематематиче­ скими) методами. Также предложены объектно-независимые методы поиска решений в пространстве состояний, являю­ щиеся развитием идей теории графов. На этой основе по­ строены теория и практика создания экспертных систем (ЭС). Как показывает зарубежный опыт, методы экспертных сис­ тем можно с успехом использовать для решения неформали­ зованных задач.

К вышесказанному необходимо добавить, что на схеме рис.29 и в пояснениях к ней отмечены только некоторые из подходов и методов, которые могут быть заимствованы из других наук. Характерные положения последних могут рассматриваться с разной степенью подробности, в зави­ симости от целей анализа.

Анализируя влияние других наук на методологию решения задач, необходимо указать на еще один аспект. Многие из вышеупомянутых методов входят в арсеналы не­