建筑磚燒成缺陷咨詢專家系統(tǒng)的研究

陳功備 張海榮 胡國林

（景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院，江西景德鎮(zhèn)333001）

建筑磚燒成缺陷咨詢專家系統(tǒng)的研究

陳功備 張海榮 胡國林

（景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院，江西景德鎮(zhèn)333001）

將專家系統(tǒng)的知識應(yīng)用于建筑磚燒成缺陷領(lǐng)域中，通過正向推理和加權(quán)的不確定推理，開發(fā)了一個建筑磚燒成缺陷咨詢專家系統(tǒng)，方便用戶查詢。

瓷磚，燒成缺陷，專家系統(tǒng)，咨詢，可信度

1 引言

在建筑磚生產(chǎn)中，單就燒成工序來說，坯體在燒成過程發(fā)生一系列的物理化學(xué)變化，在輥道窯燒成中因為很多環(huán)節(jié)操作不當(dāng)就會產(chǎn)生燒成缺陷。對于缺陷的分析，不僅要靠書本知識，在很大程度上主要依靠陶瓷窯爐專家的經(jīng)驗和知識。從事熱工窯爐工作的技術(shù)人員應(yīng)對各種缺陷有一定的認(rèn)識，才能對所出現(xiàn)的缺陷進行分析后對癥下藥，消除或減少缺陷，提高產(chǎn)品質(zhì)量與檔次。因此，我們把專家系統(tǒng)的思想引入到建筑磚燒成缺陷知識領(lǐng)域中，以Windows2000為開發(fā)平臺，以Visual Basic 6.0位為主要開發(fā)工具，借以Acess為輔助工具建立數(shù)據(jù)庫，開發(fā)一個建筑磚燒成缺陷咨詢專家系統(tǒng)。其中咨詢專家系統(tǒng)的總體構(gòu)架如圖1所示。

2 建筑磚燒成缺陷咨詢專家系統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu)

一般來說，專家系統(tǒng)主要由知識庫、綜合數(shù)據(jù)庫、推理機、解釋器及人機接口五個部分組成。本系統(tǒng)知識結(jié)構(gòu)采用樹狀形式表示，根據(jù)缺陷表現(xiàn)特征查詢的方式，我們先把常見建筑磚燒成缺陷的外表特征分成七大類，如圖2所示。

專家的知識很難用一些數(shù)學(xué)公式加以準(zhǔn)確的描述。由于產(chǎn)生式規(guī)則具有直觀、自然、便于進行推理，既可表示確定性知識又可表示不確定性知識的優(yōu)點，因此，本系統(tǒng)采用產(chǎn)生式規(guī)則的形式來表示窯爐專家們的經(jīng)驗和知識，以模仿人類專家的推理方法來分析建筑磚燒成缺陷。例如，從窯爐專家那里獲知，“如果建筑磚在燒成時出現(xiàn)變形，并且磚的中心部位高出磚平面，那么這種缺陷為上凸?！?/p>

用產(chǎn)生式表示法表示為：

IF產(chǎn)品出現(xiàn)變形AND磚的中心部位高出磚平面

THEN上凸

3 建筑磚燒成缺陷咨詢專家系統(tǒng)的推理機制

推理機制是專家系統(tǒng)的靈魂，它類似于人類專家運用來源于知識和實踐的一般思維規(guī)則。根據(jù)“建筑磚燒成缺陷咨詢專家系統(tǒng)”的自身特點，本系統(tǒng)在根據(jù)缺陷表現(xiàn)特征查詢模塊里面，采用了正向推理機制，而在根據(jù)缺陷名稱查詢模塊里面，采用了加權(quán)的不確定推理，規(guī)則表示如下：

其中：e為前提，w為加權(quán)因子，h為結(jié)論，CF(h，e)為規(guī)則的可信度，λ為規(guī)則閾值。R1：IF素?zé)郎囟绕?，且素坯施釉過少（0.25）。

THEN釉面無光（0.95,0.1）

那么用戶如果選擇了規(guī)則R1里的證據(jù)以后，系統(tǒng)就要求用戶給出可信度有多大，一般為[0，1]之間的任何小數(shù)，然后系統(tǒng)就會把用戶給出的可信度與規(guī)則R1的證據(jù)的權(quán)值相乘，這個結(jié)果作為證據(jù)的可信度，接著系統(tǒng)把它與閾值0.25做比較，如果前者大于后者，前者就要與規(guī)則的可信度相乘，作為結(jié)論的可信度CF1(h)。如果用戶還選擇了R4里的證據(jù)，按照上述方法，也求出結(jié)論的的可信度CF4(h)，最后，通過求極大值法，即CF(h)=max(CF1(h)，CF4(h))來確定引起“釉面無光”的主要原因。

系統(tǒng)運行上面推理過程如圖3～6所示。

4 建筑磚燒成缺陷咨詢專家系統(tǒng)的知識維護

由于專家們的經(jīng)驗和知識是在長期的實踐過程中一點一滴積累起來的，通常這些知識沒有很好的組織性，因而要在很短的時間內(nèi)把該領(lǐng)域的知識都總結(jié)出來是不現(xiàn)實的。而且，人們對于客觀世界的認(rèn)識也具有局限性。所以專家系統(tǒng)必須方便地對知識庫的內(nèi)容進行修改、刪除和擴充，圖8為知識庫維護界面，用戶可以對本系統(tǒng)的知識庫予以增刪或修改。

5 結(jié)論

（1）在借鑒窯爐專家寶貴經(jīng)驗和有關(guān)建筑磚燒成缺陷的文獻資料的基礎(chǔ)上，分析并整理建筑磚輥道窯燒成缺陷的有關(guān)知識，采用產(chǎn)生式的方法構(gòu)建了本系統(tǒng)知識庫，并采用正向推理和加權(quán)的不確定兩種推理機制，初步建立了一個建筑磚燒成缺陷咨詢專家系統(tǒng)。經(jīng)過試運行，對指導(dǎo)工人解決輥道窯焙燒建筑磚的燒成缺陷問題有一定指導(dǎo)意義。

（2）本系統(tǒng)僅是專家系統(tǒng)在陶瓷生產(chǎn)中應(yīng)用的一個初步嘗試，它必須經(jīng)過生產(chǎn)實踐去不斷完善與改進。

Abstract

An expert consulting system for solving firing flaws of building Ceramic tiles was set up by using forward reasoning and uncertainty reasoning with weighting.A user of the system may find suggested solutions to a firing flaw by the name of a defect and the phenomenon.

Keywords building ceramics,firing flaw,expert system,consulting,certainty factor

RESEARCH IN EXPERT CONSULTING SYSTEM FOR FIRING FLAWS OF BUILDING CERAMIC TILES

Chen GongbeiZhang Hairong Hu Guolin
(Jingdezhen Ceramic Institute,Jingdezhen Jiangxi 333001,China)

TQ174.6+53

A

1000-2278（2011）01-0094-03

2010-03-26

陳功備