Reprezetacja wiedzy w komputerowo wspomagaym systemie idetyfikacji 57 BEZPIECZEŃSTWO ZAGADNIENIA EKSPLOATACJI MASZYN Zeszyt (49) 007 ANTONI PODSIADŁO *, WIESŁAW TAREŁKO * Reprezetacja wiedzy w komputerowo wspomagaym systemie idetyfikacji obszaru zagrożeia dla operatora w siłowi okrętowej Słowa kluczowe Siłowia okrętowa, operator, obszar zagrożeia, model decyzyjy, system wspomagay komputerowo, reprezetacja wiedzy, baza wiedzy. Key-words Ship power plat, operator, hazard zoe, decisio-makig system, computer-aided system, kowledge represetatio, kowledge base. Streszczeie W artykule przedstawioo metodę rozwiązaia decyzyjego problemu idetyfikacji elemetów obszaru zagrożeia dla operatora w siłowi okrętowej z wykorzystaiem tzw. modelu bazowego azywaego reprezetacją wiedzy. W tym celu sformułowao problem decyzyjy, zaprezetowao algorytm jego rozwiązaia oraz uczestików procesu rozwiązaia problemu (ekspert, projektat systemu, komputer) i ich zadaia. Do budowy modelu bazowego wykorzystao dwa sposoby reprezetacji wiedzy o procesie idetyfikacji elemetów obszaru zagrożeia: reprezetację logiczą w postaci relacyjej bazy wiedzy oraz reprezetację strukturalą w postaci grafów.. Wprowadzeie Jedym z możliwych sposobów zwiększeia efektywości projektowaia siłowi okrętowej, w tym projektowaia bezpieczeństwa obsługujących ją ope- * Akademia Morska w Gdyi, Katedra Podstaw Techiki, ul. Morska 8-87, 8-5 Gdyia, tel. (058) 69033, fax (058) 690399, e-mail: topo@am.gdyia.pl, tar@am.gdyia.pl.
58 A. Podsiadło, W. Tarełko ratorów, jest budowa wspomagaego komputerowo systemu ekspertowego. Tego rodzaju system budoway jest w Akademii Morskiej w Gdyi. Składa się o z dwóch podstawowych modułów: systemu idetyfikacji obszaru zagrożeia dla operatora podczas realizacji czyości eksploatacyjych, systemu doradczego wspomagającego dobór cech postaci kostrukcyjej maszy i urządzeń zajdujących się w obszarze zagrożeia. W artykule przedstawioo zagadieia związae z komputerową reprezetacją wiedzy w pierwszym z tych modułów, tj. w systemie idetyfikacji obszaru zagrożeia dla operatora w siłowi okrętowej. Przyjęte założeia oraz opis działaia systemu przedstawioo w [], zaś zagadieia związae z jego modelowaiem w []. W systemie tym jedym z ważiejszych zadań jest zidetyfikowaie zmieych decyzyjych. W klasyczych modelach matematyczych problemu decyzyjego wymagae są umerycze wartości jego wejść i wyjść. Wyika to z faktu, że metody podejmowaia decyzji, stworzoe w klasyczej teorii podejmowaia decyzji, oparte są a systemach formalych, tz. metody poszukiwaia racjoalej decyzji opierają się a rówaiach lub a rachukach logiczych, a sam proces poszukiwaia sprowadza się albo do rozwiązaia układów odpowiedich rówań, albo do przeprowadzeia wioskowaia w systemie formalym. Rozwiązaie problemu decyzyjego idetyfikacji obszaru zagrożeia w siłowi okrętowej ie może być przeprowadzoe za pomocą takich metod z astępujących powodów: użytkowik systemu podczas idetyfikacji obszaru zagrożeia musi uwzględiać bardzo wiele różorodych czyików oddziałujących a bezpieczeństwo operatora, użytkowik systemu podczas podejmowaia decyzji musi uwzględiać róże ograiczeia zarówo atury wewętrzej, jak i zewętrzej, wiedza zajdująca się w jego dyspozycji może być iekompleta, ieścisła i zawoda, zacząca część zmieych systemu decyzyjego idetyfikacji obszaru zagrożeia jest typu ligwistyczego. Z przedstawioych stwierdzeń wyika, że ie istieje możliwość pełej formalizacji procesu decyzyjego idetyfikacji obszaru zagrożeia z wykorzystaiem klasyczych metod modelowaia matematyczego. Brak pełej formalizacji zagadieia ie wyklucza możliwości zastosowaia owych metod p. iżyierii wiedzy [3]. Nawet przy braku odpowiedich uzasadień teoretyczych poziom ieokreśloości zagadieia moża obiżyć wykorzystując w tym celu opiie specjalistów z dziedziy projektowaia i eksploatacji siłowi okrętowych. Opiie te moża wykorzystać do zidetyfikowaia zależości pomiędzy poszczególymi wyborami a ich rezultatami oraz do dokoaia subiektywej ocey podjętych decyzji.
Reprezetacja wiedzy w komputerowo wspomagaym systemie idetyfikacji 59 Oczywiste jest, że specjaliści z zakresu projektowaia i eksploatacji siłowi okrętowych mogą formułować swoje ocey tylko w języku aturalym. Takie opisy są w wielu przypadkach iejedozacze i trudo dają się aalizować za pomocą komputerów a praktyczie są ie do przyjęcia w systemach decyzyjych wspomagaych komputerowo. A tylko wykorzystując systemy zaprogramowae a komputer, użytkowik systemu może a bieżąco podejmować prawidłowe decyzje. W związku z tym zachodzi potrzeba odpowiediego przekształceia wiedzy specjalistów a język zrozumiały dla komputera. W tym celu moża wykorzystać metody stosowae w iżyierii wiedzy, w szczególości zaś metody stosowae w systemach doradczych, które umożliwiają sprecyzowaie wiedzy uzyskaej od specjalistów przez odpowiedi sposób jej reprezetacji.. Model bazowy problemu decyzyjego W celu przekształceia wiedzy specjalistów a język zrozumiały dla komputera rozpatruje się elemetarą sytuację zagrożeia w j W, dla której x i X i są zmieymi wejściowymi systemu (czyikami iebezpieczymi i szkodliwymi powodującymi zagrożeia dla operatora), v V jest wartością oceiającą poziom zagrożeia dla operatora oraz d D jest decyzją, zaś sposób oddziaływaia zmieych wejściowych wyraża fukcja []: ( d, f ( x, d w) ) v = g, () gdzie: v wartość ocey poziomu zagrożeia dla operatora, x i zmiee wejściowe (decyzyje), w j elemetara sytuacja zagrożeia, d decyzje dotyczące wyboru wartości zmieych wejściowych x i, f fukcja skutku wpływu czyików iebezpieczych i szkodliwych a poziom zagrożeia dla operatora, g fukcja ocey poziomu zagrożeia dla operatora. Opis tej fukcji oraz sposób tworzeia elemetarych sytuacji zagrożeia w j W został przedstawioy w [], zaś podstawowe pojęcia używae w komputerowo wspomagaym systemie decyzyjym idetyfikacji obszaru zagrożeia SDI OZ w []. Dla kokretych wartości tych zmieych, fukcja () może być iterpretowaa jako model ogóly decyzyjego problemu idetyfikacji obszaru zagrożeia w siłowi okrętowej. Poszczególe decyzje D wyzacza się za pomocą modelu decyzyjego idetyfikacji obszaru zagrożeia, czyli określoej formalizacji wiedzy o procesie idetyfikacji tego obszaru. Korzystaie z tego modelu polega a podjęciu
60 A. Podsiadło, W. Tarełko X i C w j W V Rys.. Schemat ilustrujący ogóly model decyzyjy: X i zmiee wejściowe systemu, V ocea poziomu zagrożeia, C ograiczeia atury wewętrzej i zewętrzej oraz w j W rozpatrywaa elemetara sytuacja zagrożeia Fig.. A scheme illustratig geeral decisio-makig model: X i iput variable values, V a assessmet of a hazard level, C iteral ad exteral restrictios ad w j W the cosidered elemetary hazard situatio przez użytkowika systemu decyzji dotyczących określeia potecjalego rodzaju zagrożeia dla operatora, w przypadku gdy a rozpatrywaą elemetarą sytuację zagrożeia w j W oddziałują zmiee wejściowe x i X, przy czym decyzje d D dotyczące rodzaju i wartości zmieych wejściowych (czyików iebezpieczych i szkodliwych dla operatora) są wyzaczae a podstawie aalizy projektu wstępego siłowi okrętowej. Ogóly model decyzyjy idetyfikacji obszaru zagrożeia moża zilustrować za pomocą schematu przedstawioego a rysuku. Wyik rozwiązaia rówaia () względem x moża zapisać astępująco: ( x, w d ) v = Ψ, () Rozwiązaie problemu decyzyjego odbywa się a podstawie modelu bazowego, azywaego reprezetacją wiedzy, według pewego algorytmu geerującego, przy czym: ekspert formułuje model wyikowy, tj. postać fukcji (), projektat systemu formułuje algorytm geeracji rozwiązaia, tj. wyzacza fukcję (), komputer realizuje algorytm, tj. dla rozpatrywaej elemetarej sytuacji zagrożeia w j W dokouje ocey v V poziomu zagrożeia dla operatora. W systemie decyzyjym idetyfikacji obszaru zagrożeia w siłowi okrętowej, model bazowy wykorzystuje dwa astępujące sposoby reprezetacji wiedzy o procesie idetyfikacji obszaru zagrożeia: reprezetację strukturalą w postaci grafów, reprezetację logiczą w postaci relacyjej bazy wiedzy... Reprezetacja strukturala wiedzy o idetyfikacji obszaru zagrożeia Rozpatruje się sytuację, w której wiedza o procesie idetyfikacji obszaru zagrożeia w siłowi okrętowej reprezetowaa jest modelem bazowym systemu SDI OZ odwzorowującym fukcje () w astępującej postaci zbioru relacji R:
Reprezetacja wiedzy w komputerowo wspomagaym systemie idetyfikacji 6 R ( x,w,v) R ( x,w, v) I K i= = (3) Model wyikowy uzyskuje się przez elimiację v z rówaia (3), tj. uzyskuje się astępującą zależość: R i ( x w) = ( x, w) : ( x, w) R( x, w, v) = UR( x, w, v) i, = R (4) v V v V Zbiór relacji R formułoway jest przez ekspertów z daej dziedziy. Przyjmuje się przy tym, że zbiór R jest iepusty, tz. w stwierdzeiu eksperta ie ma sprzeczości. Zadaie podejmowaia decyzji w systemie SDI OZ moża ogólie sformułować za pomocą fukcji zdaiowych astępująco: dla zadaej relacji R i (x,w) oraz zadaych decyzji d x D x oraz d w D w wyzaczyć taką decyzję d v D v, że zachodzi astępująca zależość : ϕ x ( x) ϕ ( w) ϕ ( v) (5) Tak sformułowae zadaie podejmowaia decyzji idetyfikacji obszaru zagrożeia w siłowi okrętowej jest iemożliwe do jedorazowego (jedoetapowego) rozwiązaia, poieważ ie jest możliwe przyjęcie decyzji d x D x dotyczącej całego zbioru zmieych wejściowych X dla wybraej elemetarej sytuacji zagrożeia w j W ( czyość eksploatacyja węzeł kostrukcyjy ). Wyika to między iymi z tego, że decyzje dotyczące określeia sposobu oddziaływaia zmieych wejściowych X (czyików iebezpieczych i szkodliwych określaych a podstawie wstępego projektu siłowi okrętowej) zależą ie tylko od rodzaju wykoywaej czyości eksploatacyjej (p. demotaż przewodu wtryskiwacza paliwa silika), ale także od rodzaju rozpatrywaej procedury, w ramach której czyość jest wykoywaa (p. wymiaa przewodu, wymiaa wtryskiwacza, czy też wymiaa głowicy cylidrowej, przegląd tłoka i tulei cylidrowej), która z kolei może być realizowaa w różych staach eksploatacyjych statku. Z tych względów idetyfikacji elemetarych sytuacji zagrożeia dokouje się poprzez aalizę procedur eksploatacyjych realizowaych przez operatora w siłowi okrętowej. A to ozacza, że proces podejmowaia decyzji dotyczących idetyfikacji elemetarej sytuacji zagrożeia w j W jest procesem wielopoziomowym. Występujące a każdym z poziomów tego procesu częściowe zadaia podejmowaia decyzji, muszą być w jakiś sposób ze sobą powiązae. A zatem projektując algorytm geeracji rozwiązań ależy uwzględić fakt powiązaia tych zadań. w v
6 A. Podsiadło, W. Tarełko W celu rozwiązaia tego problemu, proces podejmowaia decyzji w systemie idetyfikacji obszaru zagrożeia SDI OZ dzieli się a N poziomów. Liczba tych poziomów zależy od liczby poziomów rozpatrywaia siłowi okrętowej jako złożoego systemu techiczego i liczby poziomów dekompozycji procedury eksploatacyjej a elemetare czyości eksploatacyje. Koleje decyzje d v,+ D + v muszą być podjęte po obserwacji określoych faktów wyikają- cych z decyzji d v, Dv podjętych a wyższym -tym poziomie rozwiązywaia zadaia. Na każdym kolejym poziomie wyzacza się decyzję d v, D v, dla ϕ w taką, że zachodzi zależość sformułowaych własości ϕ ( ) oraz ( ) x x (5). Wyzaczeie decyzji d v, D v a daym poziomie ozacza wyzaczeie określoej wartości ocey stopia zagrożeia dla operatora v i Vv co determiuje wartość ocey v + + j Vv astępego poziomu zadaia idetyfikacji obszaru zagrożeia. Koleje poziomy dotyczą ocey stopia zagrożeia dla operatora wykoującego czyości eksploatacyje dotyczące: poszczególych, pojedyczych węzłów kostrukcyjych siłowi (p. głowica cylidrowa silika główego, wirówka paliwa ciężkiego, oczyszczalia ścieków), układów siłowi (p. układ tłokowo-korbowy silika główego, istalacja oczyszczaia paliwa ciężkiego, istalacja saitara odpływowa), istalacji siłowi (p. istalacja paliwowa, istalacja wody słodkiej). Powiązaie między poziomami moża zapisać w postaci astępującego zbioru relacji: w R i ( ) + x,w = ( ) [( ) ( )] x,w : x,w R x,w,v = = v + v U + V V + (, w,v ) = I R x (6) Sformułowaia ogóle, dotyczące relacji przejścia z jedego do astępego poziomu, moża opisać za pomocą fukcji zdaiowych: R x, w oraz zadaych decyzji d x D x i d w D w dla zadaej relacji ( ) wyzaczyć takie decyzje d v D v, że zachodzi zależość: i x + ( x ) ϕ ( w ) ϕ ( v ) ϕ (7) w v
Reprezetacja wiedzy w komputerowo wspomagaym systemie idetyfikacji 63 Zbiór relacji I jest określay przez projektata systemu, zaś zbiór relacji R przez ekspertów. Wiedza sformułowaa przez ekspertów w postaci zbioru relacji R, a także wiedza o strukturze systemu sformułowaa przez projektatów systemu w postaci zbioru relacji I, po odpowiedim przekształceiu a potrzeby komputera, jest przechowywaa w bazie wiedzy BW komputerowo wspomagaego systemu idetyfikacji obszaru zagrożeia w siłowi okrętowej... Reprezetacja logicza wiedzy o idetyfikacji obszaru zagrożeia Proces podejmowaia decyzji idetyfikacji obszaru zagrożeia w siłowi okrętowej systemu SDI OZ może być odwzoroway za pomocą grafu, którego węzły są podprocesami składowymi procesu decyzyjego, zaś łuki oddziaływaiami decyzyjymi. Możliwe przejścia między staami procesu idetyfikacji określae są przez oddziaływaia zewętrze. Rozpatrywaie grafu moża sprowadzić do iezależego rozpatrywaia pewego zbioru jego podgrafów zwaych drzewami. Obiekty, które mogą być reprezetowae przez drzewa, azywa się strukturami hierarchiczymi [4]. Tworzeie struktury hierarchiczej systemu SDI OZ umotywowae jest astępującymi przesłakami: system SDI OZ zbudoway dla realizacji określoego celu, jakim jest idetyfikacja obszaru zagrożeia w siłowi okrętowej, jest zbyt złożoy, aby było możliwe jedoczese podejmowaie prawidłowych decyzji dotyczących procesu idetyfikacji, poszczególe decyzyje podprocesy składowe wymagają koordyacji swych działań w celu zrealizowaia wspólego celu, tj. idetyfikacji obszaru zagrożeia w siłowi okrętowej. Biorąc pod uwagę przedstawioy opis grafu, proces podejmowaia decyzji w systemie SDI OZ może być przedstawioy jako graf celów. Korzeiem takiego grafu jest ajbardziej ogólie sformułowae zadaie idetyfikacji obszaru zagrożeia w siłowi okrętowej, zaś liśćmi są zadaia częściowe o kolejo rosącej szczegółowości aż do poziomu ajiższego hierarchii, który w przypadku systemu SDI OZ jest poziomem wykoawczym obejmującym elemetare sytuacje zagrożeia. Na każdym -tym poziomie hierarchii rozwiązuje się określoe podzadaia procesu idetyfikacji obszaru zagrożeia w siłowi okrętowej. Graficzą reprezetację zadaia idetyfikacji obszaru zagrożeia w siłowi okrętowej dla wyróżioych elemetarych sytuacji zagrożeia w j W jako hierarchii przedstawia rysuek. W przedstawieiu graficzym użyto trzech symboli: wierzchołków, liii ciągłych i liii przerywaych. Wierzchołki odwzorowują zadaia częściowe procesu idetyfikacji obszaru zagrożeia Z, zaś liie ciągłe przedstawiają relacje podziału, czyli dekompozycję zadaia a pewą liczbę zadań częściowych. Liie przerywae reprezetują relację scalaia poszczególych wskaźików częściowych ocey obszaru zagrożeia, czyli ich agregację.
64 A. Podsiadło, W. Tarełko Z 0 Z Z Z Z Z Z m Z Z Z p Z 3 Z 3 Z rs Rys.. Graficza reprezetacja zadaia idetyfikacji obszaru zagrożeia w postaci grafu (Z - zadaie idetyfikacji; ideks góry ozacza poziom zadaia idetyfikacji; ideks doly ozacza umer kolejego zadaia idetyfikacji a daym poziomie) Fig.. Graphic represetatio of hazard zoe idetificatio task i a form of a graph (Z a idetificatio task; a upper idex meas a level of the idetificatio task; a bottom idex meas a umber of the sequetial idetificatio task at a give level) W celu przeprowadzeia dekompozycji zadaia idetyfikacji obszaru zagrożeia Z jako zadaia podejmowaia decyzji, przyjmuje się astępujące założeia: proces idetyfikacji obszaru zagrożeia dotyczy elemetarych sytuacji zagrożeia wyróżioych przez zbiór procedur eksploatacyjych realizowaych przez operatora, zbiór zmieych decyzyjych X oraz zbiór miar wartości V dla rozpatrywaego obszaru zagrożeia mogą być dekompoowae w odpowiedie układy hierarchicze. Zadaiem kluczowym procedury dekompozycji jest wybór sposobu jej przeprowadzeia. W omawiaej pracy zapropoowao sposób przeprowadzeia dekompozycji poprzez zwiększaie stopia szczegółowości rozpatrywaia: siłowi okrętowej jako obiektu techiczego, procedur eksploatacyjych. W pierwszym przypadku siłowia okrętowa została podzieloa kolejo a: istalacje układy zespoły zwae węzłami kostrukcyjymi. W drugim przypadku procedury eksploatacyje zostały podzieloe w zależości od rodzaju zadaia (ruch, utrzymaie ruchu, zaopatrzeie, kotrola stau bezpieczeństwa) i obiektu techiczego (całej siłowi, wybraych istalacji, układów, zespołów), którego dotyczą. Procedura dekompozycji zadaia idetyfikacji staowi część procedury geerowaia rozwiązaia zadaia idetyfikacji obszaru zagrożeia w siłowi okrętowej. Procedura ta została przedstawioa w postaci algorytmu a rysuku 3. Posługując się tym algorytmem uzyskuje się zbiory zdekompoowaych zadań idetyfikacji obszaru zagrożeia Z dla rozpatrywaego obszaru zagrożeia. Wiedza o tych zbiorach w postaci odpowiediej reprezetacji strukturalej jest przechowywaa w bazie wiedzy BW komputerowo wspomagaego systemu idetyfikacji obszaru zagrożeia w siłowi okrętowej.
Reprezetacja wiedzy w komputerowo wspomagaym systemie idetyfikacji 65 Rys. 3. Algorytm geerowaia rozwiązaia zadaia idetyfikacji obszaru zagrożeia w siłowi okrętowej Fig. 3. A algorithm of geeratig solutio for the hazard zoe idetificatio task i a ship power plat
66 A. Podsiadło, W. Tarełko.3. Agregacja oce dla elemetarych sytuacji zagrożeia Procedura agregacji oce w systemie SDI OZ polega a wyzaczeiu wartości wskaźika globalego dla rozpatrywaego obszaru zagrożeia w siłowi okrętowej. Uzyskuje się to za pomocą przyjęcia wspólej skali dla wszystkich wskaźików częściowych v i, dekompoowaych w zgodości z podziałem zadaia idetyfikacji obszaru zagrożeia w siłowi. Dla każdej wybraej elemetarej sytuacji zagrożeia w j W, a każdym -tym poziomie rozpatrywaia zadaia idetyfikacji, wykorzystuje się wskaźik będący miarą iformacji określającej stopień, w jakim róże czyiki iebezpiecze i szkodliwe dla operatora oddziałują a rozpatrywaą elemetarą sytuację zagrożeia. Wskaźik zagrożeia elemetu obszaru jest obliczay wg astępującej zależości: I I ( H ) ( ), m = IOF, m + I FF, m = k, m wg c + wg j c j, m (8) ( gdzie: ) wskaźik wpływu czyików iebezpieczych i szkodliwych H,m a wywołaie potecjalego zagrożeie dla operatora, które występują podczas przeprowadzaia czyości eksploatacyjych, realizowaych zgodie z rozpatrywaą -tą procedurą, dotyczących m-tego węzła kostrukcyjego, ( ) I OF, m wskaźik wpływu czyików eksploatacyjych a wywołaie potecjalego zagrożeia dla operatora, które występują podczas przeprowadzaia czyości eksploatacyjych, realizowaych zgodie z rozpatrywaą -tą procedurą, dotyczących m-tego węzła kostrukcyjego, I FF,m wskaźik wpływu czyików fukcjoalych a wywołaie potecjalego zagrożeia dla operatora, które występują podczas przeprowadzaia czyości eksploatacyjych dotyczących m-tego węzła kostrukcyjego, K,m liczba czyości eksploatacyjych pojawiających się w -tej procedurze dla m-tego węzła kostrukcyjego, wg współczyik wagi dla -tej procedury, c wartość zmieej eksploatacyjej dla -tej procedury, wg j współczyik wagi dla j-tej zmieej fukcjoalej, c j,m wartość j-tej zmieej fukcjoalej dla m-tego węzła kostrukcyjego, J liczba zmieych fukcjoalych. Oczywistym jest, że daa elemetara sytuacja zagrożeia w j W może pojawiać się wielokrotie podczas wykoywaia różych procedur eksploatacyjych przez operatora, dla których wartości ocey zagrożeia są róże. Zatem jeżeli zadaie idetyfikacji elemetu obszaru zagrożeia będzie rozpatrywae J j =
Reprezetacja wiedzy w komputerowo wspomagaym systemie idetyfikacji 67 dla zbioru N procedur eksploatacyjych, to ależy obliczyć wskaźik zagrożeia dla m-tego węzła kostrukcyjego wg astępującej zależości: I H,m = N m = ( ) OF,m + N lub jako udział względy: I m I FF,m = N m = k,m H,m H,m = M m= I H,m wg c + N m J j= wg j c j,m (9) I η (0) gdzie: N liczba rozpatrywaych procedur, N m liczba procedur dotyczących m-tego węzła kostrukcyjego, M liczba węzłów kostrukcyjych, wyróżioych przez rozpatrywae procedury. Defiicję obszaru zagrożeia oraz możliwe aspekty rozpatrywaia tego obszaru przedstawioo w []. 3. Algorytm geeracji rozwiązaia Komputerowa realizacja procesu decyzyjego idetyfikacji obszaru zagrożeia w systemie SDI OZ wymaga jego algorytmizacji, która musi być opracowaa przez projektata systemu. Nawet jeśli ie będzie to wprost algorytm rozwiązaia zadaia idetyfikacji obszaru zagrożeia, lecz tylko poszukiwaie rozwiązaia dla określoego zbioru procedur eksploatacyjych siłowi okrętowej, to i tak koiecze jest sprecyzowaie przez projektata systemu sposobu tego poszukiwaia, czyli określeie algorytmu geeracji rozwiązaia. Cel zadaia idetyfikacji obszaru zagrożeia siłowi okrętowej jest sformułoway a ajwyższym poziomie hierarchii w postaci określeia stau początkowego Z 0, czyli określeia ajbardziej ogólie sformułowaego zadaia idetyfikacji obszaru zagrożeia oraz możliwych oddziaływań sterujących. Model procesu podejmowaia decyzji jest budoway z uwzględieiem całej iformacji zawartej w celu zadaia idetyfikacji obszaru zagrożeia. Utworzeie fragmetu modelu iezbędego do podejmowaia decyzji a iższych poziomach hierarchii jest możliwe tylko w czasie rozwiązywaia zadaia, kiedy to zostają uszczegółowioe i zdetermiowae węzły kostrukcyje oraz czyości eksploatacyje wykoywae a tym węźle przez operatora. Opracowae reguły przejścia z poziomu wyższego a poziom iższy hierarchii, wyrażoe z pomocą zależości (7), pozwalają określić sytuację poziomu iższego. I odwrotie, opracowaa metoda agregacji wskaźików ocey stopia zagrożeia rozpatrywaego elemetu obszaru dla zadań częściowych pozwala oceić dowolą sytuację pozio-
68 A. Podsiadło, W. Tarełko mu wyższego hierarchii. Cel bezpośredio wyzacza zmiaę stau rozwiązywaego zadaia. Ozacza to, że droga w zadaiu idetyfikacji obszaru zagrożeia ie jest wybieraa spośród kilku możliwych, lecz budowaa w procesie rozwiązywaia zadaia. Na każdym poziomie hierarchii podejmowaie decyzji sprowadza się do wyboru jedej z możliwych dróg przejścia do poziomu iższego. Procedura ta kończy się z chwilą dojścia do poziomu wykoawczego hierarchii. Proces rozwiązywaia zadaia idetyfikacji obszaru zagrożeia w systemie SDI OZ bazuje a astępujących kategoriach wiedzy zawartej w bazie wiedzy BW: wiedzy podstawowej R, czyli doświadczeia ekspertów w idetyfikacji elemetu obszaru zagrożeia opisaej zbiorem relacji (4), wiedzy sterującej I, czyli procedur zmiay stau procesu idetyfikacji elemetu obszaru zagrożeia opisaej zbiorem relacji (6), wiedzy klasyfikującej Z, czyli właściwości klasyfikacyjych elemetów składowych zadaia idetyfikacji obszaru zagrożeia, odwzorowaych za pomocą zbiorów zdekompoowaych zadań idetyfikacji obszaru zagrożeia dla wyróżioych elemetarych sytuacji zagrożeia w W. Ogólie bazę wiedzy BW komputerowo wspomagaego systemu idetyfikacji obszaru zagrożeia w siłowi okrętowej moża przedstawić jako trójkę: BW = R, I,Z () Fukcjoowaie systemu SDI OZ jako systemu decyzyjego realizowae jest w te sposób, że użytkowik systemu wykorzystując bazę wiedzy BW oraz biorąc pod uwagę ograiczeia atury zewętrzej i wewętrzej C (rys. ) dokouje ocey stau systemu i a tej podstawie określa stopień zagrożeia operatora za pomocą zbioru miar V. A więc procedura podejmowaia decyzji polega a dokoaiu wyboru wartości zmieych wejściowych x i, które mogą wywołać określoy skutek dla operatora, tj. iebezpieczeństwo lub szkodę operatora. Na podstawie, zdetermiowaych przez użytkowika systemu, wartości zmieych wejściowych x i, system oblicza wartość wskaźika ocey stopia zagrożeia rozpatrywaego elemetu obszaru zagrożeia wg zależości (8). Po rozwiązaiu daego zadaia idetyfikacji dla wybraej procedury system w sposób iteracyjy udostępia zbiory iformacji pozwalające obliczyć wartość wskaźika ocey stopia zagrożeia dla wszystkich węzłów kostrukcyjych wyróżioych przez kolejo rozpatrywae procedury eksploatacyje. Sumaryczy wskaźik wpływu czyików eksploatacyjych, a wywołaie potecjalego zagrożeia dla operatora, które występują podczas przeprowadzaia wszystkich czyości eksploatacyjych, wyróżioych przez rozpatrywae procedury, dotyczące kolejych węzłów kostrukcyjych, jest obliczay w każdym kroku iteracyjie za pomocą zależości (9).
Reprezetacja wiedzy w komputerowo wspomagaym systemie idetyfikacji 69 Całość procedury rozwiązywaia zadaia idetyfikacji obszaru zagrożeia jako zadaia podejmowaia decyzji dla całego zbioru elemetarych sytuacji zagrożeia W jest przedstawioa w postaci algorytmu a rysuku 3. Uzyskae, w toku rozwiązywaia tego zadaia, wartości wskaźika ocey elemetu obszaru zagrożeia, obliczoe wg zależości (0), pozwalają a uszeregowaie wszystkich, rozpatrywaych w daym zadaiu idetyfikacji, węzłów kostrukcyjych, z puktu widzeia potecjalego zagrożeia dla operatora siłowi okrętowej. W zależości od uzyskaej ocey system propouje określoą strategię projektowaia bezpieczeństwa dla rozpatrywaego zagregowaego obszaru zagrożeia. 4. Podsumowaie Komputerowa realizacja procesu decyzyjego idetyfikacji obszaru zagrożeia dla operatora siłowi okrętowej wymaga przekształceia wiedzy specjalistów z zakresu projektowaia i eksploatacji siłowi okrętowych a język zrozumiały dla komputera. Do ajważiejszych działań w tym zakresie ależą: przedstawieie fukcji skutku wpływu czyików iebezpieczych i szkodliwych a operatora i ocey poziomu zagrożeia w postaci logiczej reprezetacji wiedzy o procesie idetyfikacji obszaru zagrożeia, w tym: sformułowaie procesu podejmowaia decyzji jako procesu wielopoziomego, przedstawieie wiedzy w postaci relacyjej bazy wiedzy, wyzaczeie decyzji w postaci fukcji zdaiowych, sformułowaie zasad tworzeia języka reprezetacji logiczej; przedstawieie fukcji skutku wpływu czyików iebezpieczych i szkodliwych a operatora i ocey poziomu zagrożeia w postaci strukturalej reprezetacji wiedzy o procesie idetyfikacji obszaru zagrożeia, w tym: adaie struktury hierarchiczej procesowi idetyfikacji obszaru zagrożeia, sformułowaie zadaia idetyfikacji obszaru zagrożeia, opracowaie procedury dekompozycji zadaia idetyfikacji obszaru zagrożeia, opracowaie procedury agregacji wskaźików ocey zagrożeia; opracowaie algorytmu geeracji rozwiązaia zadaia idetyfikacji obszaru zagrożeia wykorzystującego logiczą i strukturalą reprezetację wiedzy o procesie idetyfikacji tego obszaru. Praca wpłyęła do Redakcji 0.07.006 r.
70 A. Podsiadło, W. Tarełko Literatura [] Podsiadło A., Tarełko W.: Modellig ad developig a decisio-makig process of hazard zoe idetificatio i ship power plats. Iteratioal Joural of Pressure Vessels ad Pipig. 006. No. 83. pp.87 98. [] Podsiadło A., Tarełko W.: Modellig a decisio-makig process of hazard zoe idetificatio i ship power plats. Proceedigs of Europea Safety & Reliability Coferece (ESREL 005). Advaces i Safety ad Reliability. A.A. Balkema Publishers. 7-30 Jue 005. Gdask. Vol., pp. 585-59. [3] Bubicki Z.: Wstęp do systemów eksperckich. PWN. Warszawa 990. [4] Suh N.P.: The Priciples of Desig. Oxford Uiversity Press. Oxford 990. Kowledge represetatio i computer-aided system for hazard zoe idetificatio for operators of ship power plats Summary Ship power plats have to accomplish requiremets of future users, i.e. a machiery crew. As a rule, these requiremets are formulated i the form of a set of ship power plat properties that are realized at various stages of the product life-cycle. These properties of ship power plats are built-i at the developmet stage of a desig process. I order to achieve the desired levels of the selected properties, desigers should take ito accout may various desig priciples. Oe of the geeral desig priciples is desig for safety. It meas that the ship power plat has to meet requiremets of the safety. Oe of the possible solutios for icreasig the operator s safety is to build a computer-aided system supportig desig process of safe ship power plats. Such a system is beig developed i Gdyia Maritime Uiversity. This paper deals with the computer-aided system for hazard zoe idetificatio i ship power plats. I every procedure ivolvig idetificatio actios, we could observe that oe of the typical multiple recurret activities is a act of decidig. It is obvious that such a activity should be preceded by appropriate actios preparig this decisio. For eablig a appropriate course of these actios, we should costitute a appropriate framework, for example i the form of a decisios-makig system. I our approach, all decisio-makig problems are solved by meas of a base model called kowledge represetatio. The base model uses the followig ways of kowledge represetatio cocerig the process of hazard zoe idetificatio: logical represetatio i the form of the relative kowledge base, structural represetatio i the form of the graphs. Both kids of the metioed kowledge are stored i the kowledge base of the computeraided system for hazard zoe idetificatio i ship power plats. Realizatio of a decisio-makig process for hazard zoe idetificatio requires the developmet of a appropriate procedure. This procedure is realized i such a way that a system user, usig the kowledge base ad takig the iteral ad exteral restrictios ito accout, determies its stages by attributig the special comparative values worked out. I this way, the user makes a decisio cocerig the degree of hazard for operators withi the idetified hazard zoe. Thus, this decisio-makig procedure cosists of carryig out the selectio of dagerous or harmful factors ad their values (iput variable values), which could trigger off ay cosequeces for operators (output variable values). Based o these determied values, the system should calculate a value of a idex expressig ifluece of dagerous ad harmful factors o hazards for opera-
Reprezetacja wiedzy w komputerowo wspomagaym systemie idetyfikacji 7 tors. I deped o the received value, the system proposes a proper strategy of safety desig for the selected hazard situatio elemet, for istace: withdrawig operators to more safe places by meas of replacig a machiery compoet together with operatios to be ivolved, decreasig hazards for operators by selectig suitable desig features of machiery compoets which ca reduce ifluece of dagerous ad harmful factors, remaiig the cosidered desig solutio without ay chages. A algorithm of geeratig solutio for the hazard zoe idetificatio task i a ship power plat completes the descriptio of the kowledge represetatio i computer-aided system for hazard zoe idetificatio for operators of ship power plats.
7 R. Krystek, J. Żukowska