Wiedza ekspercka w opracowanej metodyce – system ekspertowy

Opracowana metodyka łączy sposób postępowania oraz metody, techniki i narzędzia pochodzące z obszaru Zarządzania Jakością z szerokim zakresem wiedzy z obszaru technologii obróbki skrawaniem. Wiedza ta została zgromadzona i przedstawiona jako

Zestawienie potencjalnych przyczyn błędów obróbki skrawaniem w postaci liczącej 366

pozycje tabeli (Załącznik A) i jest ona jednym z głównych elementów etapu trzeciego opracowanej metodyki (Analiza zmienności naturalnej procesu), udostępniając zbiór potencjalnych przyczyn dla danego analizowanego problemu. Ponieważ przeznaczeniem opracowanej metodyki jest jej praktyczne zastosowanie w istniejących procesach produkcyjnych, aby ułatwić użytkownikowi korzystanie z zebranej wiedzy, zaproponowano jej prezentację w postaci systemu ekspertowego.

Zgodnie z definicją podaną przez Rutkowskiego (2005, s.7), system ekspertowy to: „»inteligentny« program komputerowy, stosujący wiedzę i procedury rozumowania (wnioskowania) w celu rozwiązywania problemów, które wymagają doświadczenia ludzkiego (eksperta), nabytego przez wieloletnią działalność w danej dziedzinie”. Uznano zatem, że system ekspertowy będzie odpowiednim narzędziem wspomagającym działania podejmowane w celu redukcji zmienności procesów produkcyjnych, dzięki jego własnościom

umożliwiającym zgromadzenie i zapewnienie wygodnego dostępu do rozległej wiedzy technologicznej i wiedzy procesowej (opartej na bogatym doświadczeniu).

Ogólna struktura systemu ekspertowego składa się z trzech głównych elementów (Rutkowski, 2005, s.7): bazy wiedzy, zawierającej przedmiotową wiedzę ekspercką, tzw. maszyny wnioskującej, oraz interfejsu użytkownika, służącego do komunikacji. Nieco bardziej szczegółowo elementy wchodzące w skład systemu ekspertowego opisuje Niederliński (2000, s.17), wymieniając elementy podstawowe:

ƒ Bazę wiedzy, zawierającą tzw. wiedzę dziedzinową, potrzebną do rozwiązywania problemów;

ƒ System wnioskujący, korzystający z bazy wiedzy do celów przeprowadzenia wnioskowania;

oraz elementy pomocnicze:

ƒ Dynamiczną bazę danych, w której przechowywane są odpowiedzi użytkownika i wyniki wnioskowania;

ƒ Edytor bazy wiedzy, służący do czytania, formułowania i modyfikowania bazy wiedzy;

ƒ Interfejs użytkownika, umożliwiający komunikowanie się z systemem wnioskującym oraz edytorem bazy wiedzy.

Do prezentacji zgromadzonej wiedzy z zakresu technologii obróbki skrawaniem, służącej do wykorzystania w ramach opracowanej metodyki, wykorzystano tzw. skorupowy system ekspertowy, który jest gotowym plikiem wykonywalnym. Utworzenie pełnego systemu ekspertowego wymaga więc w takim przypadku jedynie uzupełnienia Bazy wiedzy, która jest modyfikowalnym plikiem tekstowym. Schematyczną strukturę systemu ekspertowego przedstawia Rysunek 4.8.

BAZA WIEDZY EDYTOR BAZY WIEDZY INTERFEJS UŻYTKOWNIKA SYSTEM WNIOSKUJĄCY DYNAMICZNA BAZA DANYCH Plik wykonywalny (skorupowy system ekspertowy) Plik tekstowy

Rys.4.8. Struktura informatyczna skorupowego systemu ekspertowego Źródło: Niederliński, 2000, s.20

Systemy ekspertowe oferują wygodny dla użytkownika sposób reprezentacji wiedzy, dlatego znajdują wiele praktycznych zastosowań. Podczas studiów literaturowych zidentyfikowano kilka przykładów prezentujących możliwość zastosowania systemów ekspertowych do doskonalenia procesów produkcyjnych. W przykładach tych najczęściej wykorzystuje się metodę Case-Based Reasoning (CBR), która polega na składowaniu rozwiązań wcześniej rozwiązanych problemów i wykorzystywaniu ich przy rozwiązywaniu kolejnych (Pokojski, 2005, s.171).

Wśród znalezionych przykładów znajdują się zarówno opisy koncepcji, jak i prezentacje rzeczywistych zastosowań systemów bazujących na idei systemów ekspertowych i metody Case-Based Reasoning, pełniących funkcję wsparcia dla działań związanych z zarządzaniem procesami produkcyjnymi i ich doskonaleniem; np.:

ƒ Liu i Ke (2007) przedstawiają w ogólny sposób koncepcję wykorzystania metody CBR do zaprojektowania struktury i sposobu działania systemu wspierania wiedzy w przedsiębiorstwie, do celów rozwiązywania problemów w procesach produkcyjnych. ƒ Dooley et al. (2000) prezentują ogólną propozycję połączenia systemu

informatycznego z systemem jakości przedsiębiorstwa w jedną bazę wiedzy – tzw.

Process Quality Knowledge Base – gromadzącą całą wiedzę dotyczącą

funkcjonujących w przedsiębiorstwie procesów, na potrzeby planowania, sterowania i doskonalenia jakości.

ƒ Pokojski (2004) przedstawia próbę zastosowania metody CBR w projektowaniu maszyn, na przykładzie procesu projektowego.

ƒ Skołud et al. (2005) prezentują przykład zastosowania systemu ekspertowego wspomagającego podejmowanie decyzji w zakresie harmonogramowania produkcji. ƒ Garben et al. (1995) opisują strukturę i sposób działania opracowanego systemu

ESPANDA – bazującego na koncepcji CBR systemu informatycznego, wspomagającego projektowanie technologii wytwarzania, poprzez ułatwienie doboru parametrów procesów obróbkowych.

ƒ Santos i Barbosa (2006) przedstawiają budowę i zastosowanie opracowanego systemu ekspertowego Qualifound, przeznaczonego do doskonalenia jakości w odlewniach, którego podstawę stanowi baza danych dotyczących defektów powstających w procesie.

Przytoczone powyżej przykłady ukazują szeroki zakres możliwości i praktyczną użyteczność systemów ekspertowych oraz metody Case-Based Reasoning. Nie znaleziono jednak przykładu zastosowania systemu ekspertowego jako sposobu zgromadzenia wiedzy i wspomagania identyfikacji potencjalnych przyczyn błędów obróbki, będącego elementem całościowej metodyki doskonalenia procesów i mającego zastosowanie dla procesów obróbki skrawaniem. Dlatego za właściwe i potrzebne uznano opracowanie takiego systemu na potrzeby wykorzystania w ramach opracowanej Metodyki redukcji zmienności procesów

obróbki skrawaniem.

W przypadku opracowanej metodyki, proponowany system ekspertowy opierać ma się początkowo na bazie wiedzy wypełnionej potencjalnymi przyczynami problemu pochodzącymi z zasobów wiedzy pozyskanej z podręczników i źródeł naukowo-badawczych na temat technologii obróbki skrawaniem. Jednak w miarę wykorzystywania metodyki do doskonalenia procesów w przedsiębiorstwie, dzięki zastosowaniu ostatniego kroku metodyki, w którym zalecane jest tworzenie tzw. Biblioteki przypadków, baza wiedzy może być rozszerzana o kolejne informacje dotyczące rozwiązanych problemów. Tym samym rosnąć będzie zarówno wiedza przedsiębiorstwa o działających w nim procesach (wiedza procesowa), jak i wartość samej metodyki, jako „skrojonego na miarę” narzędzia wspomagającego zarządzanie wiedzą w przedsiębiorstwie.

Do celu reprezentacji Zestawienia potencjalnych przyczyn błędów obróbki skrawaniem (Załącznik A) w postaci systemu ekspertowego, wykorzystano szkieletowy system ekspertowy PC-Shell 4.0, będący częścią pakietu sztucznej inteligencji Sphinx 4.0 firmy AITECH. Dla zobrazowania sposobu działania proponowanego rozwiązania, szkieletowy

system ekspertowy wypełniono jedynie częścią informacji zawartych w obszernym

Zestawieniu potencjalnych przyczyn błędów obróbki skrawaniem (Załącznik A). Przykładowy

system ekspertowy, zawarty w Załączniku B, zawiera ogólne informacje dotyczące wszystkich sposobów obróbki skrawaniem (znajdujące się w pierwszej części tabeli w Załączniku A – wiersze od 1 do 94), a także informacje odnoszące się do jednego ze sposobów obróbki – wiercenia (wiersze od 247 do 306 w Załączniku A), pozwalające zidentyfikować potencjalne przyczyny powstających błędów obróbki.

Korzystanie z zaproponowanego systemu ekspertowego przebiega następująco:

1. Otwarcie programu PC-Shell, z pakietu Sphinx.

2. Otwarcie pliku Załącznik_B.BBW, znajdującego się w folderze „Załącznik B” – pojawi się okno informacyjne programu (Rysunek 4.9).

Rys.4.9. Okno informacyjne opracowanego systemu ekspertowego Identyfikacja

potencjalnych przyczyn błędów obróbki skrawaniem w programie PC-Shell

Źródło:

opracowany system ekspertowy Identyfikacja potencjalnych przyczyn błędów obróbki skrawaniem (PC-Shell)

3. Wybór opcji z górnego menu: Identyfikacja potencjalnych przyczyn.

Zaproponowany, przykładowy system ekspertowy wypełniony został informacjami ogólnymi, dotyczącymi wszystkich sposobów obróbki skrawaniem, a także informacjami specyficznymi, dotyczącymi jednego ze sposobów obróbki – wiercenia. Może on zostać rozbudowany o dalsze informacje, pozwalające identyfikować przyczyny błędów obróbki charakterystycznych dla poszczególnych typów obróbki skrawaniem (m.in. zawarte w Załączniku A). W obecnej postaci, program w górnym menu posiada trzy opcje:

ƒ Wszystkie sposoby obróbki skrawaniem – umożliwia przejście do wnioskowania na

temat uniwersalnych potencjalnych przyczyn błędów obróbki.

ƒ Wiercenie – umożliwia przejście do wnioskowania na temat potencjalnych przyczyn

błędów obróbki, specyficznych dla wiercenia. ƒ Wyjście – zakończenie pracy z programem.

4. Wnioskowanie.

W wyniku wybrania pierwszej lub drugiej opcji z górnego menu, pojawia się okno konsultacji, w którym znajduje się polecenie: „Określ rodzaj występującego błędu obróbki” oraz możliwe do wyboru odpowiedzi (Rysunki 4.10 i 4.11).

Rys.4.10. Okno konsultacji opracowanego systemu ekspertowego Identyfikacja potencjalnych

przyczyn błędów obróbki skrawaniem w programie PC-Shell

– dla opcji „Wszystkie sposoby obróbki skrawaniem” Źródło:

opracowany system ekspertowy Identyfikacja potencjalnych przyczyn błędów obróbki skrawaniem (PC-Shell)

Rys.4.11. Okno konsultacji opracowanego systemu ekspertowego Identyfikacja potencjalnych

przyczyn błędów obróbki skrawaniem w programie PC-Shell – dla opcji „Wiercenie”

Źródło:

opracowany system ekspertowy Identyfikacja potencjalnych przyczyn błędów obróbki skrawaniem (PC-Shell) Wybór niektórych z ogólnych kategorii błędów obróbki (np. błąd kształtu) umożliwia w kolejnym oknie bardziej szczegółowy wybór rodzaju błędu (np. nieokrągłość, niewalcowość) – zgodnie z danymi zawartymi w tabeli w Załączniku A. Po wyborze rodzaju

błędu i naciśnięciu przycisku „OK” pojawia się okno rozwiązania. Odpowiedzi sformułowane są w postaci zdefiniowanych wcześniej (patrz Rys. 4.6) ogólnych kategorii przyczyn błędów