СПОСОБ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРИОБРЕТЕНИЯ ЗНАНИЙ ПО БЕЗОПАСНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА Российский патент 2001 года по МПК G06F17/40 G09B19/00 

Изобретение относится к средствам накопления информации, необходимой для организации безопасного производства, и может быть использовано в различных производственных структурах любой формы собственности персоналом без специальной предварительной подготовки.

При создании безопасных производственных условий в качестве знаний могут быть представлены описания безопасной организации и проведения конкретного технологического процесса или работы, характеристики влияния на условия труда различных человеко-машинных систем, параметров оборудования, состояния операторов, своевременности и правильности управленческих решений, специально обработанные статистические данные и т.п., а также правила, раскрывающие суждения квалифицированных специалистов, базирующиеся преимущественно на прошлом опыте. Знаниями является опыт экспертов-работников, принимающих решения (в том числе при выполнении отдельных операций) в конкретном производстве в различных аварийных и нештатных ситуациях.

Проблема приобретения знаний имеет особое значение для создания интеллектуальных систем принятия эффективных решений по обеспечению безопасности производства, в том числе автоматизированных рабочих мест специалистов по охране труда (АРМ СОТ) и профессиональных систем подготовки и аттестации работников. Часть знаний по охране труда может быть выражена словесно или с помощью схем, графиков и т.п. и ее несложно формализовать и разместить в памяти интеллектуальной системы, а другая часть, отражающая профессиональный опыт специалистов, трудно выразима и требует специальных методов косвенного выявления предпочтений специалистов по охране труда (СОТ).

Под приобретением знаний по безопасности производства понимают выявление их из источников, структурирование и преобразование в требуемую форму, накопление в целевых базах знаний с отладкой и сопровождением, предъявление пользователю. В зависимости от источников выделяют объекты - визированные знания - книги, нормативно-техническая, справочная и производственно-технологическая документация, содержание других баз знаний и экспертные знания - опыт и навыки квалифицированных специалистов по охране труда, не зафиксированные во внешних по отношению к ним хранилищах, а также эмпирические знания - другой вид субъективных знаний, фиксируемых в процессе наблюдений за состоянием производственных условий.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ приобретения знаний по безопасности производства, включающий накопление знаний по безопасности труда, используемых при автоматизации рабочих мест специалистов по охране труда и построении комплексных систем подготовки и аттестации по безопасности производства, работающих с применением формализованных знаний высококвалифицированных специалистов (см. книгу "Информационная технология обеспечения безопасности производства" М.: ВИНИТИ, 1997. -172 с. Автор Халин Е.В.).

Недостатками вышеуказанного способа является разобщенное, снижающее достоверность информационных ресурсов рассмотрение действий персонала по извлечению знаний при организации накопления знаний, необходимых в практической работе по формированию безопасных условий труда в конкретном производстве.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение достоверности и полноты формализуемых знаний по безопасности производства путем их автоматизированного приобретения, позволяющих организовать выработку своевременных и экономически целесообразных решений по созданию безопасных условий труда.

В результате использования предлагаемого изобретения появляется возможность построить с применением специализированных программных средств персональной ЭВМ достоверную базу знаний по безопасности производства в виде наиболее полного и надежного информационного ресурса определенного предприятия, организации, которым мог бы эффективно воспользоваться каждый специалист по охране труда для выявления наиболее рациональных мер по формированию безопасных условий труда в конкретном производстве.

Вышеуказанный результат достигается тем, что наиболее значимые с точки зрения производственной целесообразности знания по безопасности производства приобретают путем извлечения экспертных знаний с использованием компьютерных процедур, повторяющих все стадии процесса принятия решений специалистом по охране труда, обеспечивающих выявление рекомендованных им стратегий поведения в каждом случае с пояснением своих рекомендаций. Накапливают и структурируют знания по выполняемым специалистом производственным и профессиональным функциям, перечню и структуре используемых исходных документов, порядку поиска информации для подготовки выходных документов, выработки и принятия решений, перечню и структуре выходных документов, по степени производственной полезности, направлениям улучшения информационной поддержки, ущербам от неточной или несвоевременной информации, наиболее полезным свойствам действующей системы, по взаимодействию с другими пользователями, внешним связям с другими предприятиями, о состоянии безопасности производства, по снижению производственного травматизма, по профилактике заболеваемости, по улучшению условий труда.

Настраивают систему с использованием интеллектуального интерфейса на режим опроса и на процедуры приобретения знаний, включающие текстовые описания и графические представления, гарантируют устойчивый уровень надежности и обоснованности приобретаемых знаний применением модели пользователя, генерируемой в процессе ведения с ним диалога с учетом выделенного содержания накапливаемых знаний и предъявляемого состояния в текущем наполнении целевых баз знаний.

Знания приобретают с применением интерактивных шаблонов с выделением этапов идентификации, концептуализации, формализации и предъявления, с оценкой обоснованности знаний, их полноты, непротиворечивости, надежности и качественности. Применяют сопоставление моделей пользователей, позволяющее регулярно повышать их производственную актуальность и интеллектуальный потенциал с сохранением профессиональной индивидуальности специалистов.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена общая схема осуществления способа автоматизированного приобретения знаний по безопасности производства.

Система содержит блок специалиста по охране труда (эксперта) 1, взаимодействующий с блоком интеллектуального интерфейса 6 и связанный с блоком сопоставления моделей пользователей 39, блок процедур приобретения знаний 2, включающий блоки текстовых описаний знаний 3 и графических представлений знаний 4, связанные с блоком интеллектуального интерфейса 6, связанный с блоками настройки на режим работы 5 и содержания накапливаемых знаний 7, блок настройки на режим работы 5, связанный с блоками процедур приобретения знаний 2 и интеллектуального интерфейса 6, блок интеллектуального интерфейса 6, взаимодействующий с блоками специалиста по охране труда (эксперта) 1, модели пользователя 22, механизма приобретения знаний 23, идентификации 25, концептуализации 26, формализации 27, предъявления 28 знаний, ввода 36, просмотра 37, корректировки 38 знаний и связанный с блоками текстового описания знаний 3, графического представления знаний 4, настройки на режим работы 5, блок содержания накапливаемых знаний 7, включающий блоки выполняемых специалистом функций 8, перечня и структуры исходных документов 9, порядка поиска информации для подготовки выходных документов, выработки и принятия решений 10, перечня выходных документов, их структуры и реквизитов 11, самой полезной информации 12, направлений улучшения информационной поддержки 13, ущербов от неточной или несвоевременной информации 14, наиболее полезных свойств действующей системы 15, взаимодействия с другими пользователями 16, внешних связей с другими предприятиями 17, сведений о состоянии безопасности производства 18, знаний по снижению производственного травматизма 19, знаний по профилактике заболеваемости 20, знаний по улучшению условий труда 21, связанный с блоками процедур приобретения знаний 2, модели пользователя 22 и целевых баз знаний 35, блок модели пользователя 22, взаимосвязанный с блоком интеллектуального интерфейса 6 и связанный с блоками содержания накапливаемых знаний 7 и механизма приобретения знаний 23, блок механизма приобретения знаний 23, взаимодействующий с блоком интеллектуального интерфейса 6 и связанный с блоками модели пользователя 22 и этапов извлечения знаний 24, блок этапов извлечения знаний 24, включающий блоки идентификации 25, концептуализации 26, формализации 27, предъявления 28 знаний, взаимосвязанные с блоком интеллектуального интерфейса 6, связанный с блоками механизма приобретения знаний 23 и оценки приобретаемых знаний 29, блок оценки приобретаемых знаний 29, включающий блоки обоснованности 30, полноты 31, непротиворечивости 32, надежности 33, качества 34 знаний, соединенный с блоками этапов извлечения знаний 24 и целевых баз знаний 35, блок целевых баз знаний 35, включающий блоки ввода 36, просмотра 37, корректировки 38 знаний, соединенный с блоками содержания накапливаемых знаний 7, оценки приобретаемых знаний 29 и сопоставления моделей пользователей 39, блок сопоставления моделей пользователей 39, связанный с блоками специалиста по охране труда (эксперта) 1 и целевых баз знаний 35.

Пример конкретного выполнения способа.

Для приобретения знаний специалиста по охране труда 1 выполняют настройку системы 5 с использованием интеллектуального интерфейса 6 на режим опроса, тип задачи, способ определения предъявляемых состояний и процедуры приобретения знаний 2, которые включают текстовые описания 3 или графические представления 4. Определяют содержание накапливаемых знаний 7 по одному или совокупности разделов, которые отражают выполняемые специалистом функции 8, перечень и структуру исходных документов, используемых в работе 9, порядок поиска информации для подготовки выходных документов, выработки и принятия решений 10, перечень выходных документов, оформляемых в процессе работы, их структуру с указанием реквизитов, наиболее трудоемкие или малоиспользуемые документы 11, самую полезную информацию 12, направления улучшения информационной поддержки 13, ущербы от неточной или несвоевременной информации 14, наиболее полезные свойства действующей системы 15, взаимодействие с другими пользователями 16, внешние связи с другими предприятиями 17, сведения о состоянии безопасности производства 18, знания по снижению производственного травматизма 19, знания по профилактике заболеваемости 20, знания по улучшению условий труда 21.

В рамках автоматизированных процедур извлечения знаний 2 специалисту по охране труда 1 из целевой базы знаний 35, предварительно заполненной общими сведениями и знаниями по литературным источникам, предъявляют разнообразные состояния событий 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, генерируемые системой в среде признаков и характеристик и некоторых правил, описывающих профессиональную деятельность СОТ, несчастные случаи или заболевания или условия труда и т.п.

Некоторый устойчивый уровень надежности и обоснованности получаемой информации гарантируют применением модели пользователя 22, содержащей традиционные формы вопросов и сообщений, характерных для той или иной профессиональной группы специалистов по охране труда. Усредненная модель пользователя 22, генерируемая в процессе ведения с ним диалога с учетом выделенного содержания накапливаемых знаний 7, задает вопросы, принимает решения на уровне специалиста-пользователя, способна объяснять его ошибки, обнаруживать индивидуальные различия пользователей, стимулировать взаимный инициативный диалог.

Эксперт (СОТ) 1 уточняет, дополняет, вводит количественные и качественные оценки в принятой им системе или исключает описание предъявленного состояния с его сохранением в текущем состоянии целевой базы знаний 35. Работу ведут в среде иерархических структур определений, понятий, критериев, наиболее привычной для человека, принимающего решения. Оценивают информативность отдельной ситуации (состояния объекта) на возможность распространения ее свойств и характеристик на другие состояния. Организуют сравнение ситуаций по информативности и выбор наиболее информативных состояний по мере предъявления эксперту, что позволяет получить в среднем наибольшее количество информации независимо от ответов экспертов.

Механизм приобретения знаний 23 строят на применении шаблонов и выполняют программными интерактивными средствами, организующими жесткую схему инициализации диалогов 6, обеспечивающей полноту, корректность и сопряженность знаний, размещаемых в целевых базах знаний 35. Реализуют функции выявления расхождений эксперта 1 в ответах, идентификации причин появления ошибки в правиле, объяснения расхождения путем его повторного выявления после устранения.

В качестве этапов извлечения знаний 24 выделяют идентификацию знаний 25 с выявлением целей и решаемых задач, концептуализацию 26, включающую основные понятия, информационные потоки с определением подзадач, стратегий и ограничений, формализацию 27, заключающуюся в отображении множества понятий, отношений, правил в абстрактные структуры формальных знаний, предъявление знаний 28 пользователям, решающим реальные задачи. СОТ 1 инициирует предъявление знаний, необходимых ему для принятия решений, в соответствии с чем в целевых базах знаний 34 формализуют и накапливают пути решения задачи.

Оценка приобретаемых знаний 29 включает определение обоснованности 30 в соответствии с уровнем квалификации экспертов, полноты 31, отражающей ответы на все вопросы в данной предметной области, непротиворечивости 32, характеризующей отсутствие противоречивых знаний, надежности 33, отражающей содержание вопросов, имитирующих обычную работу пользователей, качественности 34, характеризующей гарантированность необходимого качества решений.

Приобретаемые знания помещают в целевые базы знаний 35 с использованием процедур, поддерживающих ввод 36, просмотр 37 и корректировку 38 рассуждений и атрибутов, описывающих производственные функции СОТ, состояние условий и безопасности труда и используемых для принятия решений, а также правил и описаний логики принятия решений. В процессе ввода 36 выполняют семантико-синтаксический контроль знаний, их проверку на непротиворечивость, преобразование переменных, утверждений и правил в сеть вывода. Контролируют наличие невозможных сочетаний значений характеристик, признаков, определяются перечень возможных свойств объекта, степень выраженности характеристик признака объекта в данном состоянии, причины наличия определенных свойств у объекта, рассчитывают количественную оценку компетентности эксперта 1.

По завершении цикла формализации знаний сопоставляют модели пользователей 39, накопленных в соответствующей целевой базе знаний 35, и результаты применяют при корректировании модели конкретного СОТ 1.

Блок интеллектуального интерфейса пользователя 6, выполняющий функции информирования о возможностях системы и обеспечивающий визуализацию состояния объекта (ситуации) и противоречий в ответах эксперта 1, связан с блоками текстового описания знаний 3, графического представления знаний 4, настройки на режим работы 5 и взаимодействует с блоками специалиста по охране труда (эксперта) 1, модели пользователя 22, механизма приобретения знаний 23, идентификации 25, концептуализации 26, формализации 27, предъявления 28 знаний, ввода 36, просмотра 37, корректировки 38 знаний целевых баз знаний 35.

Способ автоматизированного приобретения знаний отличается простотой диалога, ведением его в реальном режиме времени без реакции на случайные ошибки пользователя с объяснением своей работы в хорошо структурированном пространстве в форме конкретных ответов на четко поставленные вопросы и включает корректное получение сведений от эксперта, обоснование распространения информации, выявление наиболее информационных состояний с предъявлением их эксперту, исключение ошибок и воспроизведение дружественного пользователю интерфейса, а также позволяет получить от эксперта всю необходимую для заполнения базы знаний информацию с логикой процедур, совпадающей с привычными действиями специалистов по охране труда.

Способ позволяет накапливать знания как некоторый ресурс предприятия, организации, который планируют и контролируют и которым мог бы эффективно воспользоваться каждый специалист, организующий безопасное производство, применяя средства сформированного на персональной ЭВМ гибкого информационного пространства, обеспечивающего удовлетворение ближайших и перспективных информационных потребностей.

Предлагаемый способ накопления знаний подтвердил на практике возможности преодолевать когнитивную защиту, проявляющуюся в нежелании или невозможности самостоятельно специалистами по охране труда достичь четкого и осознанного выражения основных понятий и характеристик, отношений между ними, приемов решения задачи в определенной области безопасности производства.

Изобретение относится к средствам накопления информации. Его использование для организации безопасного производства обеспечивает достижение технического результата в виде повышения достоверности и полноты формализуемых знаний по безопасности производства. Способ заключается в том, что накопление знаний в виде целевых баз знаний с заранее внесенными в них общими сведениями и знаниями по безопасности производства по литературным источникам осуществляют на базе персональных ЭВМ с использованием модели пользователя, содержащей традиционные формы вопросов и сообщений, характерных для определенной профессиональной группы специалистов по охране труда, и применяемой при взаимодействии в режиме диалога с использованием интерактивных шаблонов со специалистом этой профессиональной группы путем предъявления ему примерных ситуаций, с сохранением в целевых базах данных получаемой в процессе этого диалога информации по стратегии принятия решения данным специалистом. Технический результат достигается благодаря тому, что в процессе диалога интерактивные шаблоны применяют в зависимости от поэтапной оценки результатов сопоставления между содержанием знаний, выделенным в процессе диалога, и текущим наполнением целевых баз знаний, и используют получаемую в процессе диалога информацию при корректировании модели пользователя. 1 ил.

Способ автоматизированного накопления знаний по безопасности производства, применяемых при автоматизации рабочих мест специалистов по охране труда и построении комплексных систем подготовки и аттестации персонала по безопасности производства, заключающийся в том, что накопление знаний в виде целевых баз знаний с заранее внесенными в них общими сведениями и знаниями по безопасности производства по литературным источникам осуществляют на базе персональных ЭВМ с использованием модели пользователя, содержащей традиционные формы вопросов и сообщений, характерных для определенной профессиональной группы специалистов по охране труда, и применяемой при взаимодействии в режиме диалога с использованием интерактивных шаблонов со специалистом по охране труда этой профессиональной группы путем предъявления ему примерных ситуаций, с сохранением в целевых базах данных получаемой в процессе этого диалога информации по стратегии принятия решения данным специалистом, отличающийся тем, что в процессе диалога интерактивные шаблоны применяют в зависимости от поэтапной оценки результатов сопоставления между содержанием знаний, выделенным в процессе диалога, и текущим наполнением целевых баз знаний, и используют получаемую в процессе диалога информацию при корректировании модели пользователя.