К вопросу разработки нечеткой экспертной системы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кубанский государственный аграрный университет

К ВОПРОСУ РАЗРАБОТКИ НЕЧЕТКОЙ ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЫ

Лаптев Владимир Николаевич к.т.н., доцент

Сопильняк Юрий Николаевич к. пед. н.

Дьяченко Роман Александрович к.т.н.

Батура Дмитрий Александрович

Капустин Кирилл Юрьевич

Лоба Инна Сергеевна

Аннотация

Рассматриваются вопросы создания информационной системы выбора инструментальных средств разработки автоматизированных систем на основе модели нечеткой логики. Приводится методика, позволяющая разрабатывать информационные системы на объектно-ориентированном языке программирования. Информационная система позволяет без проведения дополнительных исследований выбрать наиболее эффективное инструментальное средство

Ключевые слова: нечеткая логика, объектно-ориентированная, автоматизированная система

В настоящее время при выборе инструментальных средств разработки автоматизированных систем (АС) существуют следующие проблемы:

- увеличенные затраты на реинженеринг и разработку АС;

- ухудшение эксплуатационных возможностей АС;

- не сдача проекта в срок.

Причинами сложившейся ситуации являются:

- недостаточная компетентность разработчиков;

- неверное определение целей при разработке;

- некорректно составленная или переведенная документация к инструментальным средствам.

Таким образом, одной из главных проблем разработки АС является неправильный выбор инструментальных средств.

Дерево проблем выбора инструментальных средств представлено на рисунке 1

Рисунок 1- Дерево проблем выбора инструментальных средств разработки

По этим причинам создание информационной системы выбора инструментальных средств разработки АС является актуальной и востребованной проблемой.

Целью исследования является создание ИС, позволяющей принимать решение о выборе инструментального средства разработки.

Для реализации цели поставлены следующие задачи:

- провести предпроектные исследования предметной области решаемой проблемы.

- разработать набор правил и нечеткую модель выбора инструментальных средств.

- разработать объектно-ориентированную модель информационной системы.

- разработать приложение в среде быстрой разработки.

Дерево целей поставленной проблемы представлено на рисунке 2.

Рисунок 2 - Дерево целей.

Объектом исследования является информационная система выбора инструментальных средств разработки АС.

Предметом исследования является теоритическое обоснование и положения разработки информационной системы по выбору инструментальных средств.

Для решения поставленных задач используются методы:

- методы нечеткой логики;

- методы объектно-ориентированного анализа;

- язык объектно-ориентированного моделирования UML.

Результаты исследования и разработки могут быть использованы разработчиками АС для выбора наиболее эффективных инструментальных средств разработки.

Предлагаемое решение

Предметная область информационной системы выбора инструментальных средств разработки АС описана UML диаграммой вариантов использования [3] на рисунке 3.

Рисунок 3-Диаграмма вариантов использования

Где актер - это разработчик программного обеспечения, обладающий полномочиями:

- добавление критерия, по которому будет рассчитана функция выбора;

- добавление терма критерию;

- создание проекта, для которого будет рассчитана функция выбора одной АС;

- удаление критерия или терма;

- вычисление функции выбора для всех созданных проектов;

- редактирование правил, по которым вычисляется функция выбора;

- редактирование критериев: изменение названия и типа критериев (входной или выходной);

- редактирование термов: изменение названия, цвета, положения терма;

- сохранение правил.

Для реализации варианта использования <<Вычисление функции>> были созданы нечеткие модели выбора инструментальных средств разработки АС [2] представлена на рисунках 4.

Рисунок 4-Общая схема нечеткой гибридной сети выбора инструментальных средств разработки АС

Соответствующие терм-множества для лингвистических переменных нечеткой модели выбора инструментальных средств разработки АС имеют следующий вид:

- устойчивость x1 = {``неустойчивый'', ``устойчивый''};

- технологичность x2 = {``нетехнологичная'', ``технологичная''};

- удобство x3 = {``неудобная'', ``менее удобная'', ``удобная''};

- поддержка БД x4 = {``не поддерживает'',``поддерживает''};

- стоимость x5 = {``дешевая'', ``средняя'', ``дорогая''\};

- выбор y = {``не подходит'', ``подходит''\}.

Выбор инструментальных средств определяется нечеткой функцией:

y=f(x1, x2, x3, x4, x5)

где f -функция нечеткого логического вывода для выбора инструментального средства, основанная на нечеткой базе знаний. В качестве функций принадлежности для терм-множеств будем использовать треугольные функции.

Примеры графиков функций принадлежности терм-множеств переменных с 2-мя термами представлены на рисунках 5 - 8, с 3-мя термами - на рисунках 9, 10.

Рисунок 5 - График функций принадлежности терм-множества <<Устойчивость>> переменной с 2-мя термам

В результате исследования были выделены следующие нечеткие правила с соответствующими весами для нечеткой функции f:

- ЕСЛИ x1 = ``неустойчивый'', ТО y = ``не подходит'', с весом 1;

- ЕСЛИ x1 = ``устойчивый'', ТО y = ``подходит'', с весом 1;

Рисунок 6 - График функций принадлежности терм-множества <<Технологичность>> переменной с 2-мя термами.

Рисунок 7 - График функций принадлежности терм-множества <<Поддержка БД>> переменной с 2-мя термами.

Рисунок 8 - График функций принадлежности терм-множества <<Выбор>> переменной с 2-мя термами.

Рисунок 9 - График функций принадлежности терм-множества <<Удобство>> переменной с 3-мя термами.

Рисунок 10 - График функций принадлежности терм-множества <<Стоимость>> переменной с 3-мя термами.

- ЕСЛИ x2 = ``нетехнологичная'', ТО y = ``не подходит'', с весом 0.2;

- ЕСЛИ x2 = ``технологичная'', ТО y = ``подходит'', с весом 0.2;

- ЕСЛИ x3 = ``неудобная'', ТО y = ``не подходит'', с весом 0.8;

- ЕСЛИ x3 = ``менее удобная'', ТО y = ``подходит'', с весом 0.8;

- ЕСЛИ x3 = ``удобная'', ТО y = ``подходит'', с весом 0.8;

- ЕСЛИ x4 = ``не поддерживает'', ТО y = ``не подходит'', с весом 1;

- ЕСЛИ x4 = ``поддерживает'', ТО y = ``подходит'', с весом 1;

- ЕСЛИ x5 = ``дешевая'', ТО y = ``подходит'', с весом 1;

- ЕСЛИ x5 = ``средняя'', ТО y = ``подходит'', с весом 1;

- ЕСЛИ x5 = ``дорогая'', ТО y = ``не подходит'', с весом 1.

На основе созданной модели разработано приложение на языке программирования C# в среде Visual Studio .

Общий интерфейс программы представлен на рисунке 11.

Рисунок 11- Общий интерфейс программы примеры применения

Рисунок 12 - Пример выбора.

Пример применения системы нечеткого логического вывода представлены на рисунке 12.

В результате проведенных расчетов для исходных данных максимальному значению функции выбора соответствуют системы Borland Delphi 8 и Borland Delphi 2008.

Заключение и вывод

В результате исследования была создана информационная система, позволяющая принимать решение о выборе инструментального средства разработки с использованием нечеткой модели для вычисления результирующей функции по заданным критериям.

Для достижения поставленной цели были проведены предпроектные исследования предметной области проблемы неправильного выбора инструментальных средств, которые выявили объект исследования -- информационная система выбора инструментальных средств разработки АС и предмет исследования -- теоретическое обоснование и положения разработки информационной системы по выбору инструментальных средств.

Другой решенной задачей является составление набора правил и разработка нечеткой модели выбора инструментальных средств.

На этапе разработки объектно-ориентированной модели ИС была составлена диаграмма классов и диаграмма развертывания.

На последнем этапе исследования было создано приложение на языке программирования C# в среде быстрой разработки Visual Studio, позволяющее принимать решение о выборе инструментального средства разработки.

автоматизированный логика программирование

Литература

1. Дьяченко Р.А. К вопросу оценки надежности систем управления базами данных. Р.А. Дьяченко, М.Д. Махаммад // Вестник Иркутского государственного технического университета. -- 2009. -- P. 4.

2. Дьяченко Р.А. Принятие решений при выборе инструментальных средств разработки автоматизированных систем / Р.А. Дьяченко, М.Д. Махаммад // Научно-технические ведомости СПбГПУ. -- 2009.

3. Алтунин А.Е. Модели и алгоритмы принятия решений в нечетких условиях. / А.Е. Алтунин. -- Тюменский государственный университет.

Размещено на Allbest.ru