Разработка демонстрационной версии экспертной системы для выбора вида спецодежды

Кафедра Информационных технологий Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине Экспертные системы в управлении Разработка демонстрационной версии экспертной системы для выбора вида спецодежды

Содержание Введение

1. Обзор предметной области

1.1 Требования к спецодежде

1.2 Уход за спецодеждой

1.3 Материалы и ткани для спецодежды

2. Разработка демонстрационной версии экспертной системы для выбора вида спецодежды

2.1 Постановка задачи

2.2 Реализация демонстрационной версии экспертной системы для выбора вида спецодежды Заключение Список используемой литературы

Введение

Экспертные системы — это набор программ или программное обеспечение, которое выполняет функции эксперта при решении какой-либо задачи в области его компетенции. Экспертные системы, как и эксперт-человек, в процессе своей работы оперирует со знаниями. Знания о предметной области, необходимые для работы экспертных систем, определенным образом формализованы и представлены в памяти ЭВМ в виде базы знаний, которая может изменяться и дополняться в процессе развития системы.

Как правило, экспертные системы создаются для решения практических задач в некоторых узкоспециализированных областях, где большую роль играют знания специалистов. Экспертные системы были первыми разработками, которые смогли привлечь большое внимание к результатам исследований в области искусственного интеллекта.

Большую часть своей жизни человек проводит в работе. На работника влияют множество отрицательных факторов, таких как химическое, биологическое и иное воздействие. Поэтому правильный выбор специализированной одежды имеет огромное значение. Спецодежда значительно снижает воздействие внешних факторов и повышает безопасность труда.

В наше время выпускается много разновидностей спецодежды для защиты на рабочем месте.

В данной курсовой работе рассматривается задача выбора спецодежды в зависимости от назначения. Поставленная цель решается посредством реализации следующих задач:

— проанализировать предметную область спецодежды;

— изучить основы построения экспертной системы;

— рассмотреть возможности использования байесовского логического вывода для построения экспертных систем;

— разработать демонстрационную версию экспертной системы для выбора спецодежды.

спецодежда вероятность байерс экспертный

• 1. Обзор предметной области
• 1.1 Требования к спецодежде
• Правильно разработанная специальная одежда не только удобная, функциональная, «дышащая» (ведь человек находится в ней весь свой рабочий день), практичная, но и стильная. К разработке спецодежды нужно подходить творчески и очень ответственно. Работа дизайнеров форменной одежды ничем не легче работы модельеров, которые специализируются на индивидуальном пошиве. В производстве рабочей одежды необходимо использовать только качественные, ГОСТированные и проверенные материалы, ведь от них может зависеть жизнь человека.
• С июля 2008 года вступил в действие новый ГОСТ Р 12.4.236−2007 «Одежда специальная для защиты от пониженных температур. Технические требования». Он заменяет старые стандарты: ГОСТ 29 335–92 «Костюмы мужские для защиты от пониженных температур» и ГОСТ 29 338–92 «Костюмы женские для защиты от пониженных температур». Новый ГОСТ предъявляет ряд требований к одежде, повышающих ее качество. Предусмотрено разделение одежды на классы защиты по уровню теплозащитных свойств в зависимости от климатических условий эксплуатации (климатического пояса):
• 1-й класс защиты — спецодежда для эксплуатации в III климатическом поясе;
• 2-й класс защиты — спецодежда для эксплуатации в III климатическом поясе;
• 3-й класс защиты — спецодежда для эксплуатации IV климатическом поясе;
• 4-й класс защиты — спецодежда для эксплуатации в «особом» климатическом поясе.

1.2 Уход за спецодеждой

Все работники или работодатели у которых их подопечные ходят в спецодежде задумались как эту спецовку отмыть. Особенно остро вопрос стоит когда речь идет о сдаче спецодежде после увольнения, а так же самого по себе хранения спецодежды.

Эффективность спецодежды и спецобуви зависит не только от их качества и правильного использования, но в значительной мере от того, как организован уход за ними, т. е. от их содержания. Правильное использование и хорошо организованное содержание спецодежды и спецобуви продлевают срок их эксплуатации, способствуют восстановлению защитных и гигиенических свойств изделий, улучшают условия труда и повышают культуру производства, что имеет большое экономическое и социальное значение.

Большую роль играет бережное использование спецодежды и спецобуви самими рабочими. Загрязненная спецодежда и спецобувь не защищают человека от вредных веществ, а наоборот, они сами становятся источником загрязнения.

В соответствии со Статьей 221 Трудового кодекса Российской Федерации и Правилами обеспечения рабочих и служащих специальной одеждой, специальной обувью и другими средствами индивидуальной защиты, утвержденными постановлением Министерства труда и социального развития Российской Федерации от 18 декабря 1998 г. № 51, работодатель обязан обеспечить хранение, стирку, сушку, дезинфекцию, дегазацию, дезактивацию и ремонт выданных работникам по установленным нормам специальной одежды, специальной обуви и других средств индивидуальной защиты. При этом хранение, стирка, чистка, ремонт, дезинфекция и обезвреживание средств индивидуальной защиты работников осуществляется за счет средств работодателя.

Вся поступающая в организацию спецодежда, рабочая обувь и другие средства индивидуальной защиты должны храниться в отапливаемых складских помещениях на стеллажах, кронштейнах или ящиках (стеллажи и кронштейны должны иметь соответствующую техническую документацию). Средства индивидуальной защиты размещаются на стеллажах и кронштейнах по видам, размерам, ростам; против каждого вида средств индивидуальной защиты вывешиваются таблички с указанием ГОСТа и ТУ, вида и размера изделия.

Оптимальная температура воздуха для хранения спецодежды из хлопчатобумажных, шерстяных, льняных и шелковых тканей составляет +15°°…+25° С, относительная влажность 40−75%. Меховые изделия (тулупы, полушубки овчинные и др.) хранятся на стеллажах, сложенными лицевой стороной внутрь пополам по длине. При хранении меховых и шерстяных изделий необходимо применять противомольные препараты, которые размещают между изделиями в хлопчатобумажных мешочках.

Спецодежда из прорезиненных тканей и резиновая спецобувь должны храниться в затемненных помещениях при температуре воздуха не менее +5° С, относительной влажности воздуха 50−70% на расстоянии не менее 1 метра от отопительных систем и приборов. Специальная обувь (сапоги, полусапоги кожаные) должна быть уложена на стеллажах попарно с расправленными голенищами, сапоги валяные складываются на деревянные настилы в штабеля высотой 1,5 м. и хранятся при температуре воздуха в пределах +8…+16° С, относительной влажности 55−65%.

Средства индивидуальной защиты (защитные каски, маски, защитные очки, противогазы, респираторы, противошумные наушники, резиновые перчатки и др.) должны хранится на стеллажах как в виде отдельных изделий, так и в виде упаковок (коробки, пакеты, пачки).

Предохранительные пояса хранятся в подвешенном состоянии или разложенными на полках стеллажей в один ряд. Перед хранением пояса просушиваются, их металлические детали протираются, а кожаные смазываются жиром.

В процессе хранения средств индивидуальной защиты необходимо производить периодическую (не реже один раз в квартал) выборочную (не менее 10% от общего количества), визуальную проверку состояния изделий.

Спецодежда, сшитая из тканей со специальными пропитками и, прежде всего, из льняных, льно-хлопко-лафсановых, шерстяных тканей, а также предназначенная для защиты от пониженных температур, куртки и брюки ватные, подлежат только химчистке, так как после стирки она теряет свои защитные свойства. В исключительных случаях можно стирать спецодежду с защитными пропитками (только изготовленную из хлопчатобумажных тканей), но после этого нужно восстанавливать ее водоотталкивающие, кислотозащитные свойства.

Химчистка или стирка спецодежды производится на самих предприятиях или в специальных пунктах коммунально-бытового обслуживания.

Санитарно-бытовые помещения предприятий или организаций (гардеробные, помещения для стирки, химчистки, сушки, обеспыливания, обезвреживания и ремонта спецодежды и спецобуви) должны соответствовать требованиям СНиП 2.09.04−87 «Административные и бытовые здания» и правилам, действующим в отрасли. Размещение помещений прачечных на предприятиях, в организациях допускается в отдельных зданиях, при необходимости в них можно располагать отделения химчиски.

Количество помещений в прачечной определяется в зависимости от расстановки принятого технологического оборудования с учетом требований СНиП 2.08.02−89 «Общественные здания сооружения». Прачечные оснащаются стиральными машинами, центрифугами, сушильными барабанами или кулисными сушильными шкафами, механическими гладильными прессами или гладильными столами с электроутюгами.

Стирка, чистка и ремонт — непременные условия пользования спецодеждой, так как это не только повышает оздоровительный эффект, но также способствует сохранности спецодежды и удлинению сроков пользования ею. Соблюдение специально разработанных рекомендаций по стирке, чистке и сушке позволяет сохранять защитные свойства спецодежды. Необходимыми условиями правильной организации ремонта одежды на предприятии являются контроль за ее состоянием и правильная организация работы ремонтной мастерской.

Изделие может подвергаться машинной стирке и полосканию при температуре не более 30 ^оС, моющими средствами без хлорсодержащих веществ.

Не хлорировать и не подвергать отбеливанию перекисью.

Температура утюга должна быть не более 110 о С.

Сухая чистка изделия может проводится только с применением бензина, трифтортрихлорэтилена с применением обычных процессов обработки.

Изделие, насыщенное влагой, сушить в подвешенном состоянии.

Чтобы максимально увеличить срок эксплуатации вашей спецодежды, чтобы ее внешний вид оставался безупречным, и при этом, чтобы спецодежда сохраняла свои защитные свойства, необходимо соблюдать несколько простых правил:

Необходимо приобретать спецодежду строго с учетом специфики вашей работы. В этом случае вы можете быть уверены в том, что приобретенная вами спецодежда предназначена специально для проводимых вами работ. Правильно выбрать необходимую вам спецодежду помогут наши консультанты в демонстрационном зале и специалисты отдела продаж. Необходимо чётко следовать обозначения на ярлычках одежды или инструкцией-памяткой. ГОСТ 10 581–91

1.3 Материалы и ткани для спецодежды

Ткани и материалы, используемые для изготовления спецодежды, должны обладать определенными гигиеническими, физико-механическими и защитными свойствами, которые нормируются ГОСТами или санитарными правилами. Для изготовления спецодежды специально разрабатываются различные по составу сырья, структуре и назначению материалы. Наряду с хлопком, льном и шерстью широко применяются синтетические волокна, которые являются более устойчивыми к воздействию агрессивной среды, используются ткани со специальными пропитками, покрытиями. Для применения новых материалов в спецодежде требуется Заключение ГСЭН.

Для защиты от вредных производственных загрязнений и механических воздействий используются недорогие, но хорошо зарекомендовавшие себя ткани.

бязь- 100% х/б

диагональ — 100% х/б

палаточная ВО — 100% х/б

брезент ОУ, ВО — 100% лён или 50% лён, 50% х/б

сукно КЩС — 80% шерсть, 20% п/э

нейлон — 100% п/э

ОУ — огнеупорная пропитка;

ВО — влагоотталкивающая пропитка;

КЩС — кислотощелочестойкая пропитка.

Классификация защитных свойств спецодежды

К80 — защита от кислот концентрации от 20% до 80%;

Тр — защита от открытого пламени;

Тит — защита от повышенных температур;

З — защита от общих производственных загрязнений для тканей до 200 г/м;

ЗМи — защита от общих производственных загрязнений для тканей более 200 г/м;

Тн — защита от пониженных температур;

МиБн — защита от насекомых и вредных биологических факторов;

Вн — водонепроницаемая;

Со — сигнальная одежда.

2. Разработка демонстрационной версии экспертной системы для выбора вида спецодежды

2.1 Постановка задачи

В данной курсовой работе разрабатывается демонстрационная версия экспертной системы для выбора спецодежды. В ходе анализа предметной области были, были выявлены следующие виды спецодежды:

· Зми

· ЗмиТн

· НмНс

· НмНсТн

· Тр

· ТрТн

· Тэ

· ТэТн

Признаками выявленных видов спецодежды являются:

· защита от общих производственных загрязнений

· защита от нефти и нефтепродуктов

· защита от искр, брызг расплавленного метала

· защита от воздействия электрической дуги

· защита от пониженных температур

Пользователю предлагается ответить на вопросы:

· Нужна защита от общих производственных загрязнений?

· Нужна защита от нефти и нефтепродуктов?

· Нужна защита от искр, брызг расплавленного метала?

· Нужна защита от воздействия электрической дуги?

· Нужна защита от пониженных температур?

При ответе на вопрос пользователь должен оценить наличие этой проблемы у себя в интервале от -5 до +5, где -5 соответствует уверенное нет, +5 уверенное да, а 0 затрудняется ответить. И поставить напротив вопроса соответствующее значение.

Экспертная система обрабатывает ответы пользователя и выдает вероятность использования спецодежды определенного вида.

После просмотров результатов пользователь может ознакомиться с рекомендациями.

Таблица 1

Каждому варианту ответа соответствует своя вероятность. И ответом для пользователя будет вариант с наибольшей вероятностью.

Для получения результатов в экспертной системе выбора спецодежды будет использоваться Байесовская система логического вывода.

При построении такой системы выводов используется формула Байеса, которая считается применимой к оценкам не только вероятностей (объективных, статистических и субъективных), но и степени доверия (и принадлежности) к гипотезам и свидетельствам, а также уровней правдоподобия (и достоверности) гипотез и свидетельств или уверенности в них.

С учетом байесовской системы логического вывода примем, что большая часть информации не является абсолютно точной, а носит вероятностный характер.

Рассмотрим основные этапы разработки базы знаний экспертной системы, в основе которой лежит использование формулы Байеса.

Первое с чего нужно начать это сформировать систему факторов (или вопросов), влияющих на результат.

Таблица 2

На следующем этапе оформляем систему результатов в следующей форме:

Таблица 3

В поле результаты вносят все возможные исходы работы экспертной системы. Следующее поле — p — это априорная вероятность такого исхода P (H), т. е. вероятность исхода в случае отсутствия дополнительной информации. После этого идет ряд повторяющихся полей из трех элементов. Первый элемент — j — это номер соответствующего фактора (свидетельства, переменной, вопроса, если вы хотите назвать его по-другому). Следующие два элемента — P (E:H) и P (E:не H) — соответственно вероятности получения ответа «Да» на этот вопрос, если возможные исход верен и неверен. Например:

Таблица 4

следует понимать следующим образом, существует априорная вероятность P (H)=0.01, что возможен Результат 123.

Допустим, программа задает вопрос 1. Тогда мы имеем P (E: H)=0.9 и P (E: не H)=0.01, а это означает, что если Результат 123, то в девяти случаях из десяти ответ на этот вопрос будет «да», а если этого результата нет, то возможен ответ «да» лишь в одном случае из ста.

Так же и во второй группе факторов (2, 1, 0.01). В этом случае P (E: H)=1, т. е. если Результат 123, то этот фактор должен обязательно присутствовать. Соответствующий фактор может иметь место и при отсутствии Результат 123 (P (E: не H)=0.01), но это маловероятно.

Вопрос 3 исключает Результат 123 при ответе «да», потому что P (E: H)=0.

Очевидным вопросом при построении данной системы будет вопрос, откуда взять вероятности. Вообще, чтобы получить хорошие результаты, требуется провести исследование, чтобы установить обоснованные значения для этих вероятностей.

Основой для вычислений будет служить теорема Байеса, утверждающая:

P (H: E) = P (E: H) * P (H) / (P (E: H) * P (H) +P (E: не H) * P (не H).

Переписав ее в терминах введенных вероятностей, получаем

P (H: E) = py * p / (py * p + pn * (1 — p)) .

Таким образом, для нашей задачи вероятности будут вычисляться по следующим формулам:

При положительном ответе «Да» (+5) на первый вопрос апостериорная вероятность для рассматриваемого примера составит:

= = 0,47 619.

При отрицательном ответе «Нет» (-5) на первый вопрос апостериорная вероятность для рассматриваемого примера составит:

==0,102.

При ответе «Не знаю» (0) апостериорная вероятность исхода равна априорной: .

При промежуточном ответе h (от -5 до 0 и от 0 до +5) апостериорная вероятность рассчитывается с учетом степени уверенности принадлежности признака и рассчитывается линейной интерполяцией от значений утвердительных ответов «Да», «Нет», «Не знаю».

При отрицательном ответе (-5;0):

.

Например, при ответе h = -3:

= 0,461.

При отрицательном ответе (0;+5):

.

Например, при ответе h = +3:

= 0,28 971.

Для моей системы факторами будут:

Вопросы (факторы)

1 Нужна защита от общих производственных загрязнений?

2 Нужна защита от нефти и нефтепродуктов?

3 Нужна защита от искр, брызг расплавленного метала?

4 Нужна защита от воздействия электрической дуги?

5 Нужна защита от пониженных температур?

А система результатов представлена в следующей форме:

Рисунок 1-система результатов

2.2 Реализация демонстрационной версии экспертной системы для выбора вида спецодежды

Расчеты для экспертной системы реализованы в MS Excel.

При открытии программы пользователь видит форму, представленную на Рисунке 2.

Пользователю предлагается ответить на поставленные вопросы. Ответ заносится в ячейку напротив вопроса. При наведении курсора на ячейку выскакивает подсказка.

При неправильно введенных данных выскакивает сообщение об ошибке.

Рисунок 2-рабочая форма программы

Рисунок 3-форма для ввода ответов

Рисунок 4-сообщение об ошибке

Рисунок 5-рекомендации

Рисунок 6-результат работы

После введения всех данных система анализирует данные и выдает вероятности выбора спецодежды. Ячейка с максимальным значением вероятности является ответом. При наведении курсора на ответ можно получить рекомендацию.

Заключение

С развитием компьютерных технологий возрастает роль искусственного интеллекта в повседневной жизни современного общества. Системы распознавания речи, текста, системы диагностики в медицине или других областях, обучающие программы, системы принятия решений — без этого уже не обойтись современному человеку.

В результате выполнения курсовой работы было проделано следующее:

1. Рассмотрено понятие экспертной системы.

2. Была проанализирована предметная область.

3. Изучен метод Байеса.

4. Разработана демонстрационная версия экспертной системы для выбора спецодежды.

Экспертная система была разработана с целью облегчить и автоматизировать деятельность пользователя при выборе спецодежды.

Список используемой литературы

1. Гаврилова Т. А., Хорошевский В. Ф. Базы знаний интеллектуальных систем — СПб.: Питер, 2001. — 384 с.: ил.

2. Гаскаров Д. Б. Интеллектуальные информационные системы. — М.: Высшая школа, 2003.

3. Долин Г. Что такое Экспертные системы. — М.: Компьютер Пресс, 1998.

4. Нейлор К. Как построить свою экспертную систему. — М.: Энергоатомиздат, 2011.

5. Сафонов В. О. Экспертные системы — интеллектуальные помощники специалистов. — С.-Пб: Санкт-Петербургская организация общества «Знания» России, 2002.

6. Убейко В. Н. Экспертные системы. — М.: МАИ, 1999.

7. Ясницкий Л. Н.

Введение

в искусственный интеллект. — М.: Академия, 2005.

8. Экспертные технологии в управлении: учебник / под ред. Литвак Б. Г. — М.: Изд-во, 2004.-400ст.

9. Джексон Питер Введение в экспертные системы. — М.: Издательство «Вильямс», 2001.

10. Егоров Н. В., Карпов А. Г. Диагностические информационно-экспертные системы — М.: Вильямс, 2002 .

11. Лорьер Ж. Л. Системы искусственного интеллекта. — М.: Мир, 1991.