Vestnik of Don State Technical UniversityVestnik of Don State Technical UniversityВестник Донского государственного технического университета1992-598056810.12737/1282Технические наукиTechnical sciencesТехнические наукиOn game-theory approach to process machine adjustment problemsО теоретико-игровом подходе к задачам технологической регулировки машинНурутдиноваИнна НиколаевнаNurutdinovaInna Николаевнаnurut.inna@yandex.ruБорисоваЛюдмила ВикторовнаBorisovaLyudmila Викторовнаborisovalv09@mail.ruДимитровВалерий ПетровичDimitrovValery Петровичkaf-qm@donstu.ru15102013151020131356876https://zh-szf.ru/en/nauka/article/568/view
Рассматривается задача построения механизма вывода интеллектуальной информационной системы, предназначенной для принятия решений по технологической регулировке сложных уборочных машин в полевых условиях. Произведён краткий анализ предметной области функционирования сельскохозяйственных машин, объектами которой являются сложные иерархические многоуровневые системы, находящиеся под воздействием непрерывно меняющихся внешних факторов. Это обуславливает сложность и многочисленность математических подходов к формированию механизмов вывода и отсутствие единого формально-логического построения стратегии принятия оптимального решения. Показано, что в условиях большого количества возможных факторов, вызывающих отклонения показателей качества работы сложных машин, вероятности которых отсутствуют или оценены экспертами, при необходимости оперативного реагирования, целесообразно использовать теоретико-игровой подход к выбору оптимальной стратегии поведения на основе анализа базы знаний информационной системы. Введены понятия матрицы показателей эффективности и матрицы рисков принятия неэффективного решения, позволяющие использовать критериальный подход к принятию оптимального решения. Приведён пример выбора стратегии адекватного реагирования для устранения причины нарушения технологического процесса уборки зерна. Рассмотрен выбор оптимальной стратегии для устранения отклонений показателей качества процесса на основе критериев Лапласа и Сэвиджа, используемых для принятия решений в «играх с природой». На модельном примере проиллюстрирована методика одноэтапной процедуры принятия решения в условиях неопределённости с применением указанных критериев, проведён анализ полученных результатов, обсуждены условия и сфера применения предложенного подхода.
The problem on building the output mechanism for the intellectual information system designed for decision-making on the technological control of combines in the field is considered. The domain of the agricultural machines operation is briefly analyzed. The domain objects are complex hierarchical multilevel systems affected by the ever changing external factors. It determines complexity and multiplicity of the mathematical approaches to the output mechanism formation, and lack of the uniform formal logic approach to the optimal decision-making strategy construction. It is shown that under the conditions of lots of possible factors causing deviation of complex machinery performance indices whose probabilities are unknown or are estimated by experts, and when a dynamic response is required, it is expedient to use a game-theory approach to the selection of the optimal behavior strategy based on the analysis of the information system knowledgebase. The concepts of the performance factor matrix, and the matrix of ineffective decision-making risks are introduced. The concepts allow using the criterion-based approach to the optimal decision-making. An example of selecting the strategy of appropriate response for eliminating the cause of trouble in the harvesting workflow is given. The selection of the optimal strategy for eliminating the process quality indices deviation based on Laplace and Savage criteria used for decision-making in the “games with nature” is considered. A model example is used to illustrate the one-step procedure for decision-making under uncertainty with the application of the specified criteria. The obtained results are analyzed. Both the scope of the proposed approach and the conditions under which it can be applied are discussed.
Введение Важнейшей составляющей стратегии модернизации технической политики в АПК является разработка и внедрение машин нового, интеллектуального типа [1]. В полной мере это относится к предметной области «комбайновая уборка сельскохозяйственных культур». Эффективность использования зерноуборочного комбайна, а отсюда и эффективность уборочных работ зависит от успешного решения задачи управления технологическим процессом, осуществляемым комбайном [2—4]. Зерноуборочный комбайн является сложной многоуровневой иерархической системой, которая функционирует в условиях внешней среды, отличающейся изменчивостью и неопределённостью. Повышение эффективности использования зерноуборочных комбайнов, сокращение затрат времени на технологические простои и повышение сменной производительности комбайнов является актуальной проблемой.Поиск оптимальных решений по технологической регулировке комбайна определяется спецификой рассматриваемой предметной области. Внешние факторы уборки, показатели качества работы, параметры технического состояния и некоторые регулируемые параметры в большинстве своём представлены качественными показателями.Эффективность реализации процессов принятия решений при управлении сложными техническими системами, в частности зерноуборочным комбайном, зависит в определяющей степени от используемой модели представления знаний об объектах предметной области и их отношени-
Краснощёков, Н. В. Агроинженерная стратегия: от механизации сельского хозяйства к его интеллектуализации / Н. В. Краснощёков // Тракторы и сельскохозяйственные машины, 2010. - № 8. - С. 5-7.Krasnoshchekov, N. V. Agroinzhenernaya strategiya: ot mekhanizatsii sel'skogo khozyaystva k ego intellektualizatsii / N. V. Krasnoshchekov // Traktory i sel'skokhozyaystvennye mashiny, 2010. - № 8. - S. 5-7.Борисова, Л. В. Методика моделирования предметной области «технологическая настройка» в нечёткой постановке / Л. В. Борисова // Доклады РАСХН. - 2005. - № 6. - С. 62-65.Borisova, L. V. Metodika modelirovaniya predmetnoy oblasti «tekhnologicheskaya nastroyka» v nechetkoy postanovke / L. V. Borisova // Doklady RASKhN. - 2005. - № 6. - S. 62-65.Димитров, В. П. Особенности моделирования процесса принятия решений при технологической регулировке машин / В. П. Димитров, Л. В. Борисова // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2009. - № 4. - С. 3-5.Dimitrov, V. P. Osobennosti modelirovaniya protsessa prinyatiya resheniy pri tekhnologicheskoy regulirovke mashin / V. P. Dimitrov, L. V. Borisova // Mekhanizatsiya i elektrifikatsiya sel'skogo khozyaystva. - 2009. - № 4. - S. 3-5.Димитров, В. П. Совершенствование информационной службы по использованию комбайнов / В. П. Димитров, Л. В. Борисова // Техника в сельском хозяйстве. - 2008. - № 4. - С. 25-28.Dimitrov, V. P. Sovershenstvovanie informatsionnoy sluzhby po ispol'zovaniyu kombaynov / V. P. Dimitrov, L. V. Borisova // Tekhnika v sel'skom khozyaystve. - 2008. - № 4. - S. 25-28.Оптимизация технологического процесса по статистическим данным / Е. Ф. Ветров [и др.] // Машиноведение. - 1986. - №5. - С. 48-55.Optimizatsiya tekhnologicheskogo protsessa po statisticheskim dannym / E. F. Vetrov [i dr.] // Mashinovedenie. - 1986. - №5. - S. 48-55.Ерохин, С. Н. Влияние технологических регулировок на потери зерна за молотилкой комбайна Дон-1500 / С. Н. Ерохин, А. С. Решетов // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2003. - № 6. - С. 18-19.Erokhin, S. N. Vliyanie tekhnologicheskikh regulirovok na poteri zerna za molotilkoy kombayna Don-1500 / S. N. Erokhin, A. S. Reshetov // Mekhanizatsiya i elektrifikatsiya sel'skogo khozyaystva, 2003. - № 6. - S. 18-19.Липовский, М. И. Комбайнам нового поколения - высокий технический уровень / М. И. Липовский // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2006. - № 3. - С. 8-11.Lipovskiy, M. I. Kombaynam novogo pokoleniya - vysokiy tekhnicheskiy uroven' / M. I. Lipovskiy // Mekhanizatsiya i elektrifikatsiya sel'skogo khozyaystva. - 2006. - № 3. - S. 8-11.Царёв, Ю. А. Перспективы использования электронной системы управления в комбайнах «Дон» и «Нива» / Ю. А. Царёв, А. В. Харьковский // Тракторы и сельхозмашины. - 2005. - № 1. - С. 37-38.Tsarev, Yu. A. Perspektivy ispol'zovaniya elektronnoy sistemy upravleniya v kombaynakh «Don» i «Niva» / Yu. A. Tsarev, A. V. Khar'kovskiy // Traktory i sel'khozmashiny. - 2005. - № 1. - S. 37-38.Димитров В. П. Инструментальные средства для построения системы управления знаниями в области технического сервиса агропромышленного комплекса / В. П. Димитров, Б. Б. Жмайлов, Л. В. Борисова // Вестник компьютерных и информационных технологий. - 2013. - № 2. - С. 40-46.Dimitrov V. P. Instrumental'nye sredstva dlya postroeniya sistemy upravleniya znaniyami v oblasti tekhnicheskogo servisa agropromyshlennogo kompleksa / V. P. Dimitrov, B. B. Zhmaylov, L. V. Borisova // Vestnik komp'yuternykh i informatsionnykh tekhnologiy. - 2013. - № 2. - S. 40-46.Димитров, В. П. Теоретические и прикладные аспекты разработки экспертных систем для технического обслуживания машин / В. П. Димитров, Л. В. Борисова. - Ростов-на-Дону : Изд. центр Дон. гос. техн. ун-та. - 2007. - 202 с.Dimitrov, V. P. Teoreticheskie i prikladnye aspekty razrabotki ekspertnykh sistem dlya tekhnicheskogo obsluzhivaniya mashin / V. P. Dimitrov, L. V. Borisova. - Rostov-na-Donu : Izd. tsentr Don. gos. tekhn. un-ta. - 2007. - 202 s.Димитров, В. П. Механические системы модельного ряда продукции ОАО «Ростсельмаш» / В. П. Димитров, Л. В. Борисова, К. Л. Хубиян. - Ростов-на-Дону : БелРусь. - 2003. - 97 с.Dimitrov, V. P. Mekhanicheskie sistemy model'nogo ryada produktsii OAO «Rostsel'mash» / V. P. Dimitrov, L. V. Borisova, K. L. Khubiyan. - Rostov-na-Donu : BelRus'. - 2003. - 97 s.Вентцель, Е. С. Исследование операций. Задачи, принципы, методология / Е. С. Вентцель. - Москва : Высш. школа. - 2007. - 208 с.Venttsel', E. S. Issledovanie operatsiy. Zadachi, printsipy, metodologiya / E. S. Venttsel'. - Moskva : Vyssh. shkola. - 2007. - 208 s.Таха Х. Введение в исследование операций / Х. Таха. - Москва : Вильямс, 2007. - 912 с.Takha Kh. Vvedenie v issledovanie operatsiy / Kh. Takha. - Moskva : Vil'yams, 2007. - 912 s.