Автореферат Исследование и разработка нечеткой модели и комплекса программ экологической экспертизы горнодобывающего производства

На правах рукописи

Ястребова Наталья Николаевна

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА НЕЧЕТКОЙ МОДЕЛИ И КОМПЛЕКСА ПРОГРАММ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ ГОРНОДОБЫВАЮЩЕГО ПРОИЗВОДСТВА

Специальность 05.13.18 - «Математическое моделирование,

численные методы и комплексы программ»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ульяновск - 2008

Работа выполнена на кафедре «Информационные системы» Ульяновского государственного технического университета.

Научный руководитель:    д.т.н., профессор

Ярушкина Надежда Г лебовна

Официальные оппоненты:

д.т.н., профессор Соснин Петр Иванович, к.т.н., Мытарев Павел Владимирович.

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Ульяновский государственный университет», г. Ульяновск

Защита диссертации состоится 27 февраля 2008 г. в 15.00 на заседании диссертационного совета Д 212.277.02 при Ульяновском государственном техническом университете по адресу: 432027, г. Ульяновск, ул. Северный Венец, 32, ауд. 211 (главный корпус)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ульяновского государственного технического университета.

Автореферат разослан «_» января_2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

д.т.н., профессор    Крашенинников В.Р.

Актуальность темы

В системах управления сложными техническими системами, такими, как современное промышленное предприятие, процессы принятия решений часто протекают в условиях неопределенности и основываются на экспертизе, которая осуществляется в рамках экспертной деятельности, и ее результатом выступают экспертные оценки.

Большинство реальных процессов имеет иерархическую структуру. Изучение таких структур и применение полученных результатов для анализа реальных объектов и процессов отражено в работах Саати, Такахаро и других исследователей. Методы теории нечетких множеств являются удобным средством моделирования, анализа и синтеза человеко-компьютерных систем, но ряд вопросов иерархического нечеткого вывода остается открытым. Поэтому изучение нечетких иерархических систем является актуальной задачей, имеющей не только теоретический, но и практический интерес.

В последние годы определился и практически осуществился переход от автоматизированных систем анализа состояния сложных технических систем к экспертным системам, работающим на основе логического приближенного вывода. Отмеченная тенденция связана с резким усложнением современных технических систем, и, в частности, экологической безопасности горнодобывающих производств.

Деятельность человека по освоению природной среды породила не только новые возможности, но и привела к глубокому кризису состояния окружающей среды. В практике горнодобывающих производств важно соблюсти баланс между экологической безопасностью, требующей значительных денежных вливаний, и экономической эффективностью деятельности предприятия. Для принятия управленческого решения в этом случае целесообразно использовать математическое моделирование.

В связи с этим, исследование, назначением которого является разработка математической модели и комплекса программ экологической безопасности горнодобывающего производства на основе иерархического нечеткого вывода, является, несомненно, актуальным.

Цель и задачи диссертационной работы

Целью диссертационной работы является разработка математической модели экологической безопасности горнодобывающего производства и комплекса программ экспертизы факторов такого производства для нечетко заданных исходных данных.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи.

1. Проанализировать факторы горнодобывающего производства, значимые для формирования математической модели экологической безопасности, выполнить сравнительный анализ существующих методов и программ экспертной оценки экологической безопасности.

2.    Разработать модель экологической безопасности горнодобывающего производства, позволяющую проводить экспертную оценку при нечетко заданных исходных данных.

3.    Разработать механизм иерархического нечеткого логического вывода экспертных систем.

4.    Разработать комплекс программ, реализующий экспертную систему экологической безопасности горнодобывающего производства.

5.    Провести математическое моделирование состояния экологической безопасности одного из предприятий горнодобывающей промышленности, проверить адекватность разработанной модели на основе реальных ситуаций.

6.    Внедрить разработанный на основе модели экологической безопасности горнодобывающего производства комплекс программ на одном из предприятий горнодобывающей промышленности.

Методы исследования. Имитационное моделирование, методы математической статистики, нечеткая логика, объектно-ориентированный подход при создании комплекса программ.

Научная новизна положений, выносимых на защиту, заключается в следующем:

1.    Создан способ и алгоритмы иерархического нечеткого вывода, позволяющий осуществлять экспертизу объектов с нечетко заданными исходными данными.

2.    Построена математическая модель экологической безопасности горнодобывающего производства на основе иерархического нечеткого вывода по Сугено с нечетко заданными факторами.

3.    Разработана объектно-ориентированная архитектура комплекса программ экспертной системы экологической безопасности.

Достоверность результатов диссертационной работы

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается корректным использованием математического аппарата и подтверждается результатами экспериментов, а также использованием материалов диссертации и разработанного комплекса программ на предприятии, на что имеется акт внедрения.

Основные положения, выносимые на защиту:

1.    Способ и алгоритмы иерархического нечеткого логического вывода являются эффективным способом построения экспертных систем, содержащих в качестве исходных данных лингвистические переменные.

2.    Математическая модель экологической безопасности горнодобывающего производства на основе иерархического нечеткого вывода по Сугено позволяет анализировать состояние экологической безопасности на предприятии без привлечения эксперта.

3. Объектно-ориентированная архитектура комплекса программ экспертизы факторов экологической безопасности горнодобывающего производства может использоваться предприятиями отрасли для повышения качества оперативного контроля за состоянием окружающей среды.

Практическая значимость работы

Разработанная нечеткая экспертная система анализа экологической безопасности используется в производстве и позволяет автоматизировать трудоемкий процесс получения экспертного заключения. Благодаря чему, руководитель предприятия может без привлечения внешних аудиторов своевременно получить оценку текущего состояния экологической безопасности горнопромышленного производства. А эксперт-специалист при ее использовании может сократить затраты рабочего времени на написание экспертных заключений.

Реализация результатов работы

Результаты работы оформлены в виде комплекса программ “JFuzzyTool 1.0”, зарегистрированного Федеральной службой по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам (№20076144448 от 23.10.2007 г.) и используются в деятельности открытого акционерного общества «Кварц» (пос. Силикатный, Сенгилеевский район, Ульяновская область) и экспертом, членом НП «Горнопромышленники России», Танеевым Ф.Г.

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертации докладывались, обсуждались и получили одобрение на 10 международных конференциях, в том числе на II-ой международной научно-технической конференции «Аналитические и численные методы моделирования естественнонаучных и социальных проблем» (Пенза, 2007); II-ой международной конференции «Системный анализ и информационные технологии», САИТ-2007 (Обнинск, 14-18 сентября 2007г.); IV-ой международной научно-практической конференции «Интегрированные модели и мягкие вычисления в искусственном интеллекте» (Коломна, май 2007г.); на конференциях “Interactive Systems and Technologies: The Problem of Human-Computer Interaction” (Ulyanovsk, 24-27 September, 2005 г. и 25-28 September 2007 г.); Xой национальной конференции с международным участием КИИ-2006 (Обнинск, сентябрь 2006 г.). Неоднократно докладывались на научнотехнических конференциях УлГТУ «Вузовская наука в современных условиях».

Публикации

По теме диссертации опубликовано 17 работ, в том числе одна статья в журнале из перечня ВАК.

Личный вклад

Все результаты, составляющие содержание диссертации, получены автором самостоятельно.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 178 страниц машинописного текста, 29 таблиц, 45 рисунков, список литературы из 140 наименований, 4 приложения.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы создания экспертных систем анализа экологической безопасности горнодобывающего производства, сформулированы объекты и предмет исследования, изложены цель и соответствующие ей задачи работы.

Первая глава «Обзор современного состояния экспертных систем анализа экологической безопасности» посвящена анализу существующих моделей, используемых методов вычислительного интеллекта, инструментов для создания экспертных систем. Изложено текущее состояние различных исследований, ведущихся в этом направлении. Даны основные понятия в области экологической безопасности промышленного предприятия, рассмотрены элементы структуры экспертной системы.

Таблица 1

Сравнение методов вычислительного интеллекта

Метод

вычислительного

интеллекта

Обязательное

наличие

обучающих

выборок

Обязательное

наличие

эксперта

Способ построения функций принадлежности и правил нечеткого вывода

Нечеткие нейронные сети: J.J.Buckley, J.S. Roger Jang

+

Автоматический. С помощью соответствующих алгоритмов обучения сетей

Иерархический нечеткий вывод: V.Torra, M.Brown, H.Rainer, C.Wei, L.X.Wang,L.C.Lin, X. -J. Zeng,G. -Y.Lee

+

Вручную. С помощью методов построения функций принадлежности. Правила формируются на основании утверждений эксперта в виде слов естественного языка

Несмотря на явные преимущества использования гибридных технологий (нечетких нейронных сетей, см. табл. 1), для решения рассматриваемой задачи они не подходят в виду отсутствия обучающих выборок.

Сделаны выводы о том, что использование пакетов различных классов позволяет строить адекватные модели современных систем. Языки моделирования общего назначения обладают наиболее широкими функциональными возможностями для любых предметных областей, могут описывать любые свойства компонентов и программировать их взаимодействия. Визуальные системы моделирования более наглядны и современны, но обладают меньшей функциональностью. Специализированные системы в этой области на сегодняшний день учитывают только специфику предприятий нефтедобывающей отрасли.

Таблица 2

Сравнение оболочек для проектирования экспертных систем

Название

оболочки

Кросс-

платфор

менность

Сложность

адаптации

системы

Возможность

создания

иерархий

механизмы решения задачи

Эталон

+

Пользователь. Без ограничений

+

Механизмы логического вывода

FuzzyCLIPS

+

Программист. Без ограничений

+

Нечеткий логический вывод

OPS5

'

Программист. Не предназначена для решения конкретных задач

Цикл распознавания пишет пользователь

BABYLON

+

Программист. Только для задач диагностики

Фреймы

WindExS

Пользователь. Без ограничений

+

модульная

архитектура

Любые механизмы логического вывода, в т.ч нечеткий

Из табл. 2 становится ясно, что наилучшим образом под выбранный эталон подходят среды FuzzyCLIPS и WindExS. Недостатком первой является то, что для адаптации экспертной системы, созданной в этой оболочке, необходимо прибегать к помощи программиста. А вторая не переносима на различные платформы. Мы решаем конкретную задачу построения нечеткой экспертной системы анализа экологической безопасности горнодобывающего предприятия, нам необходимо, чтобы система могла быстро адаптироваться к изменениям, происходящим при принятии нового Федерального закона, изменениям ГОСТа, отраслевого положения или нового порядка расчета и начисления экологических платежей и чтобы внести необходимые изменения мог конечный пользователь нашей системы. Так как прикладная область имеет иерархическую структуру, то экспертная система тоже должна быть иерархической.

В результате проведенного исследования существующих средств проектирования экспертных систем было принято решение о создании собственного комплекса программ, сочетающего в себе лучшие черты существующих на сегодняшний день оболочек: кросс-платформенность, возможность создания иерархий, простоту адаптации системы, быстродействие и хорошее качество получаемых в системе результатов.

Лингвистическая модель нечеткой экспертной системы может быть представлена схемой:

Учитывая то, что наибольшую трудность при создании нечетких экспертных систем представляет построение функций принадлежности, а от того, насколько адекватно построенная функция отражает знания экспертов, во многом зависит качество принимаемых решений, был проведен тщательный анализ методов построения функций принадлежности (табл. 3).

Таблица 3

Сравнение способов построения функций принадлежности

Название метода

способ

построен

ия

Число

экспертов

Точность

Сложность

алгоритма

Эталон

1

высокая

невысокая

Метод семантических дифференциалов Ч. Осгуда

прямой

1

невысокая

низкая

Способ вычисления частичной принадлежности друг другу строгих множеств

прямой

1

невысокая

Высокая

Метод парных сравнений Т. Саати

косвенный

1

высокая

высокая

Модифицированный метод Т.Саати

косвенные

1

высокая

невысокая

Метод варьирования прототипов (Н. Скала)

косвенный

1

высокая

высокая

Групповые методы (А.П. Шер, З.А. Киквидзе, Я.Я.Осис, статистические методы)

несколько

Так как для построения функций принадлежности мы используем знания и опыт одного эксперта, групповые методы нам не подходят. А из оставшихся методов всем нашим критериям удовлетворяет только модифицированный метод Саати. Далее был проведен анализ схем нечеткого вывода, для выбора

такой, которая бы позволяла использовать ее в иерархических системах таким образом, чтобы не происходило размытие нечетких множеств при их передаче на следующий шаг приближенного рассуждения (табл. 4).

Таблица 4

Сравнение схем нечеткого вывода

Название

схемы

нечеткого

вывода

Вид выходного нечеткого множества

Отсутствие накопления нечеткости в иерархических системах

Отсутствие суммирования одинаковых правил при дефаззификации

Эталон

1-ого порядка

+

+

E.H.Mamdani P.M.Larsen Y. Tsukamoto

2-ого порядка

-

+

M. Sugeno

1-го порядка

+

+

Синглетон

1-ого порядка

+

-

Для реализации в автоматизированной системе был выбран нечеткий логический вывод по Сугено, так как только он удовлетворяет всем поставленным условиям.

Вторая глава «Математическая модель экологической безопасности горнодобывающего производства на основе иерархического нечеткого вывода по Сугено» посвящена разработке нечеткой экспертной системы анализа экологической безопасности горнопромышленного производства на основе математической модели многошагового нечеткого логического вывода по Сугено.

Рисунок 1. Пример иерархической нечеткой базы правил Применение иерархических нечетких баз правил позволяет преодолеть "проклятие размерности" (комбинаторный взрыв): при большом количестве

входов эксперту трудно описать причинно-следственные связи в виде нечетких правил. Это обусловлено тем, что в оперативной памяти человека может одновременно хранится не более 7±2 понятий-признаков. Другое преимущество иерархических систем заключается в том, что они позволяют небольшим количеством правил адекватного описать многомерные зависимости "входы - выход".

Существует два способа создания таких систем:

1.    С выполнением фаззификации/дефаззификации промежуточных переменных. Недостаток этого способа в том, для промежуточных переменных надо задавать функции принадлежности и необходимо обеспечить эквивалентность нечетких множества до и после операций дефаззификации и фаззификации.

2.    Без дефаззификации/фаззификации промежуточных переменных не выполняются. Для описания промежуточных переменных в иерархических нечетких базах знаний достаточно задать только терм-множества, без определения функций принадлежностей.

Рисунок 2. Стандартная модель нечетких вычислений

Доработаем ее для реализации процедуры многошагового нечеткого логического вывода.

Алгоритм работы иерархического нечеткого логического вывода примет

вид:

1.Вектор    входных переменных, используемых на всех шагах нечеткого

вывода ( X = , X2,к, Xm};, ).

2.    Преобразование входных переменных в нечеткую форму - процедура фаззификации.

3.    Цикл i:=1 to N do (где N - число шагов нечеткого вывода)

3.1.    выполнить процедуру нечеткого логического вывода, с использованием соответствующих переменных и соответствующей базы правил.

3.2.    if i=N then goto 4. (дефаззификация результата)

else полученное нечеткое множество yi передать на вход процедуры нечеткого логического вывода следующего уровня (i:=i+1).

4.    Дефаззификация.

Данный алгоритм обеспечил нам следующие преимущества:

1.    Выполняется без фаззификации/дефаззификации промежуточных переменных, вследствие чего снижается вычислительная погрешность;

2.    Использование в качестве базового алгоритма схемы Сугено помогает избежать увеличения нечеткости нечетких множеств;

3.    Позволяет работать с иерархическими базами данных и знаний;

4.    Помогает преодолеть «проклятие размерности» и позволяет описывать меньшим количеством правил зависимости в исходных данных.

Второй раздел главы - это разработка нечеткой модели экологической безопасности горнодобывающего производства. Структурная схема разрабатываемой экспертной системы представлена на рис. 3.

Рисунок 3. Структурная схема модели

Исходными данными для экспертной системы эколого-экономического анализа являются «бухгалтерский баланс» предприятия (форма №1), «отчет о прибылях и убытках» (форма №2), экспертные оценки ценности территории, на которой расположено предприятие, класс опасности предприятия, закрепленный нормативными документами, показатели выбросов и сбросов вредных веществ, данные по лимитам и нормативам для этих веществ по предприятию. Система описана набором из 14 лингвистических переменных,

Для получения результата нечеткое множество (формула 14) необходимо продефаззифицировать.

В третьей главе «Структурно-функциональное решение нечеткой экспертной системы анализа экологической безопасности горнопромышленного производства» приводится обоснование выбора инструментария разработки, описывается объектно-ориентированная интерпретация модели программного комплекса, а также требования, предъявляемые к автоматизированным информационным системам. Одним из важнейших условий существования системы является то, что она должна быть открытой для дальнейших модификаций. Автоматизированная система должна легко перестраиваться в соответствии с изменениями, происходящими в сфере экономической и природоохранной политики государства. Таким образом, в ней должна быть предусмотрена возможность внесения изменений.

Широкое внедрение экспертных систем всегда сдерживалось целым рядом причин, в числе которых, в частности - отсутствие достаточно удобного и мощного инструментария разработки прикладных экспертных систем и разнородность технических и операционных сред потенциальных пользователей. Создание приложений, работающих на разных платформах -непростая задача. Много проблем возникает с несовместимостью программных интерфейсов различных операционных систем и графических оболочек, реализующих пользовательский интерфейс. Основным развивающимся средством для создания переносимых приложений в настоящее время является язык Java. Поэтому для реализации экспертной системы было решено использовать следующее программное обеспечение: J2SE 6.0, Apache Derby 10.2.2.0, Hibernate 3.2.0, Swing / AWT

Изложим основные преимущества Java в контексте решаемой задачи:

1.    Простота и удобство: экономия времени на отладке и тестировании приложений благодаря автоматическому распределению памяти и использованию garbage collection. В разработанной программе были использованы следующие компоненты Java6.0: generics - шаблоны (параметризованные классы); встроенный XML-parser; Collections (List, Map).

2.    Поддержка кросс-платформенности: созданная программа может выполняться на любой платформе. На сегодняшний день Java является единственным платформенно-независимым решением.

3.    Надежность. Java делает акцент на ранней проверке возможных ошибок, поэтому отладка идет значительно быстрее.

4.    Наличие некоммерческих лицензий, позволяющее использовать данное программное обеспечение в научных целях.

5. Наличие мощного и уникального инструментария, такого как Hibernate, позволяющего работать с различными базами данных.

Рассмотрим общую UML - диаграмму нашего приложения (рис.5.).

Рисунок 5. Взаимосвязь модулей программы

Разработанное приложение было разделено на пакеты в четком соответствии с выполняемыми ими задачами. Для декомпозиции была использована парадигма MVC (module-view-control). Ее смысл состоит в том, чтобы отделять данные от их представления и от управляющей части.

Пакет JFuzzy в соответствии с вышеуказанной классификацией - это управляющая часть, он является главным модулем программы и отвечает за выполнение расчетов по иерархическому нечеткому выводу.

JFuzzyTool - это графический модуль, предоставляющий пользователю возможность создавать и редактировать иерархии нечеткого вывода при проектировании экспертных систем на его основе.

JFuzzyDB - модуль для работы с данными, используемый для расчетов в экспертной системе анализа эколого-экономического анализа предприятия, построенной на многошаговом нечетком логическом выводе.

Организация проекта на базе объектно-ориентированного программирования позволила легко перейти от одношагового (стандартного) логического вывода к многошаговому (иерархическому), путем изменения поведения соответствующих классов в зависимости от шага вывода. Все задачи экспертной системы (class FuzzyTask) в программе разбиты на слои (class FuzzyLayer). Каждый шаг нечеткого вывода представлен экземпляром класса FuzzyTask, задающего набор входных переменных и правил нечеткого вывода. Также в зависимости от шага итерации необходимо знать, нужны ли процедуры фаззификации и дефаззификации переменных на данном шаге. Это проблема представления данных, и она была решена следующим образом: вместо бинарных файлов для хранения информации о нечетком вывода используется формат XML, позволяющий хранить иерархическую систему в виде древовидной структуры.

Рисунок 6. Сценарий работы с JFuzzyTool 1.0 для создания нечетких

экспертных систем

Описанный программный продукт не только дает пользователю возможность пользоваться готовой экспертной системой, но и разрабатывать в нем собственные.

В четвертой главе «Эксперименты, проведенные в разработанном комплексе программ JFUZZYTOOL 1.0» приводятся результаты применения нечеткой экспертной системы анализа экологической безопасности горнопромышленного производства на ОАО «Кварц» и сравнение расчетов, проведенных в JFUZZYTOOL 1.0 и Matlab Fuzzy Logic ToolBox.

Исходными данными для проведения экспериментов и апробации качества работы нечеткой экспертной системы послужили данные публичной бухгалтерской отчетности и отчеты по экологическим платежам за 2004 год, 1

квартал 2005 года, 3 квартал 2005 г. ОАО «Кварц». Данные периоды были выбраны в связи с тем, что имеются аудиторские заключения (Приложение 3) об экономическом состоянии, это позволяет сравнивать выводы, полученные с помощью программного комплекса и выводы экспертов-профессионалов аудиторской фирмы ООО "Лидер-Аудит". ОАО «Кварц» расположено в поселке Силикатный Сенгилеевского района Ульяновской области. Его основная хозяйственная деятельность: добыча и обогащение кварцевых песков. Доля доходов от основной хозяйственной деятельности: 100 %. Виды деятельности: добыча сырья на Ташлинском месторождении кварцевых песков и его обогащение для производства. Продукция ОАО "Кварц" соответствует требованиям ГОСТ 22551-77 "Песок кварцевый, молотый песчаник, кварцит и жильный кварц для стекольной промышленности". Благодаря применяемому методу магнитной сепарации выпускает сухие обогащенные кварцевые пески марок ООВС-015-1 и ОВС-020-В с наименьшим содержанием оксидов железа и алюминия.

В главе также приводятся результаты экспериментов, проведенных на тестовых данных для сравнения их с результатами моделирования в среде Matlab Fuzzy Logic Toolbox. Эти эксперименты позволяют проиллюстрировать более высокую точность расчетов, полученных с помощью JFuzzyTool.

Задача состояла в оценке эффективности набора средозащитных мероприятий, проводимых в нескольких направлениях: уменьшение количества вредных выбросов, уменьшение отходов в технологическом процессе и мероприятия, направленные на улучшение условий труда человека. Оценка проводилась в системе Matlab Fuzzy Logic Toolbox с использованием промежуточных операций фаззификации/дефаззификации. В JFuzzyTool по разработанному в рамках исследования алгоритму, а также экспертом.

Для трех слоев и 7 задач были получены следующие результаты (рис.7):

Эти примеры наглядно демонстрируют, что при увеличении числа задач и слоев, то есть при усложнении иерархий, результаты, получаемые с помощью Matlab, расходятся с мнением эксперта примерно на 5-10%. Это обусловлено накоплением вычислительной погрешности при проведении в Matlab операций промежуточной фаззификации - дефаззификации.

Заключение

Для 4 слоев и 10 задач величина ошибки увеличилась, что демонстрирует рис. 8:



Разработанная математическая модель экологической безопасности горнопромышленного производства на основе иерархического нечеткого вывода по Сугено позволяет автоматизировать проведение экспертизы экологической безопасности на предприятии при нечетко заданных исходных данных. Таким образом, цель, поставленная в диссертации, может считаться достигнутой.

Основные результаты диссертационного исследования заключаются в следующем.

1.    Проанализированы существующие оболочки для проектирования экспертных систем и методы вычислительного интеллекта, используемые в них.

2.    Проанализированы существующие схемы нечеткого вывода, по результатам проведенного анализа за основу иерархического нечеткого вывода был взят алгоритм Сугено, который обеспечивает следующие преимущества: выходное множество в этой схеме является нечетких множеством первого порядка (набором четких чисел), но в отличие от синглетонной модели, каждое правило учитывается в схеме Сугено только один раз. Использование алгоритма нечеткого вывода по Сугено позволяет избежать накопления

нечеткости и снизить арифметическую погрешность вычислениях при выполнении иерархического нечеткого вывода.

3.    Разработаны способ и алгоритмы иерархического нечеткого вывода по Сугено - основа нечеткой экспертной системы.

4.    Исследованы и описаны существующие методы анализа экологической безопасности. Из них был выбран метод на основе учета экологических платежей, удовлетворяющий требованиям репрезентативности, надежности и временной сопоставимости и на его основе построена модель интегральной оценки состояния экологической безопасности предприятия.

5.    Разработана математическая модель экологической безопасности горнодобывающего производства.

6.    На основе разработанной модели создана нечеткая экспертная система анализа экологической безопасности горнодобывающего производства, внедренная на ОАО «Кварц» и запатентованная в Роспатенте.

7.    Разработанный комплекс программ, состоящий из нескольких независимых модулей, может быть использован для построения других экспертных систем на основе такого метода вычислительного интеллекта, как многошаговый нечеткий вывод.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах.

В изданиях из перечня ВАК:

1.    Ястребова Н.Н. Построение экспертных систем на базе иерархического нечеткого вывода// Программные продукты и системы, №4. -2007. - С. 18-21.

В других изданиях:

2.    Ivanova N.N. (Ястребова) Fuzzy Expert system based simulation and analysis of economic and ecological states for the enterprises.// Proceedings of international conference: “Interactive Systems and Technologies: The Problem of Human-Computer Interaction”. - Ulyanovsk: UlSTU, 2005. - V.2. , P. 19-20.

3.    Ivanova N.N. (Ястребова) The Model of Hierarchical Fuzzy Deduction.// Information Technologies: Proceeding of Russian-German scientific conference devoted to 10-years cooperation of Ulyanovsk State Technical University and Darmstadt University of Applied Science. - Ulyanovsk: UlSTU, 2007. - P.32-34.

4.    Jarushkina N.G., Yastrebov I. S., Yastrebova N.N. Using hierarchical fuzzy logic in developing expert system in the program JFuzzyTool 1.0.// Proceedings of international conference: “Interactive Systems and Technologies: The Problem of Human-Computer Interaction”.- Ulyanovsk: UlSTU, 2007. - V.1., P. 2730.

5.    Иванова Н. Н. (Ястребова) Применение иерархического нечеткого вывода в экспертной системе эколого-экономического анализа. //Искусственный интеллект в 21 веке. Решения в условиях неопределенности: сборник статей IV Всероссийской научно-технической конференции. - Пенза: ПДЗ, 2006. - С.83-86.

6.    Иванова Н. Н. (Ястребова) Проект мягкой экспертной системы анализа безопасности природно-технических систем (промышленной безопасности). //Тезисы докладов 39 научно-технической конференции УлГТУ «Вузовская наука в современных условиях». - Ульяновск: УлГТУ, 2005. - Ч.1., С. 88.

7.    Иванова Н.Н. (Ястребова), Ярушкина Н.Г. Исследование многошагового нечеткого вывода на примере построения экспертной системы оценки экологической безопасности производственной деятельности. //Труды 10 национальной конференции с международным участием КИИ-2006. В 3 т. -М.: Физматлит, 2006.- Т. 2, С.400-407.

8.    Ярушкина Н.Г., Быков Ю.В., Бушмелев Ю.Ю., Иванова Н.Н. (Ястребова) Экспресс- WWW - анализ финансово-хозяйственной устойчивости предприятия.//Тезисы докладов 39 научно-технической конференции УлГТУ «Вузовская наука в современных условиях». - Ульяновск: УлГТУ, 2005. - Ч.1, С .94.

9.    Ярушкина Н.Г., Ястребов И.С., Ястребова Н.Н. Построение экспертных систем на основе иерархического нечеткого вывода в программном модуле JFuzzyTool 1.0// Вторая международная конференция «Системный анализ и информационные технологии» САИТ-2007: Труды конференции. В 2 т. - М: Издательство ЛКИ, 2007.- Т.1, С.195-197.

10.    Ярушкина Н.Г., Ястребова Н.Н. Алгоритм иерархического нечеткого вывода и его практическая реализация.// IV международная научнопрактическая конференция «Интегрированные модели и мягкие вычисления в искусственном интеллекте»: сборник научных трудов. В 2 т. - М.: Физматлит, 2007. -Т.1, С. 251-257.

11.    Ястребова Н. Н. Иерархический нечеткий вывод как новый метод компьютерных технологий анализа финансово-хозяйственной деятельности предприятия.// Аудит, налоги и бухгалтерский учет в Российской Федерации: основы, теория и практика: сборник статей VI Международной научнопрактической конференции. - Пенза: ПДЗ, 2007. - С. 181-183.

12.    Ястребова Н.Н. Возможности реализации иерархического нечеткого вывода//Тезисы докладов 41 научно-технической конференции УлГТУ «Вузовская наука в современных условиях». - Ульяновск: УлГТУ, 2007.- С. 117.

13.    Ястребова Н.Н. Иерархический нечеткий логический вывод и его практическая реализация JFuzzy -1.0// Информационные и интеллектуальные технологии: труды международной «Конференции по логике, информатике, науковедению - КЛИН-2007». В 2т. - Ульяновск: УлГТУ, 2007. - Т.2., 105-107.

14.    Ястребова Н.Н. Моделирование экспертной системы экологоэкономического анализа в JFuzzyTool 1.0.//Аналитические и численные методы моделирования естественнонаучных и социальных проблем: сборник статей II Международной научно-технической конференции. - Пенза: ПДЗ, 2007. - С. 133-135.

15.    Ястребова Н.Н. Экономическая целесообразность экологической безопасности.// Экономика природопользования и природоохраны: сборник статей Х Международной научно-практической конференции. - Пенза: ПДЗ, 2007. - С.89-91.

16.    Ястребова Н.Н. Экспертная система эколого-экономического анализа деятельности предприятия.//Современный российский менеджмент: состояние, проблемы, развитие: сборник статей VII Международной научнометодической конференции. - Пенза: ПДЗ, 2007.- С. 276-279.

17.    Ястребова Н.Н. Нечеткая экспертная система экологоэкономического анализа.// Информатика и экономика: сборник научных трудов/ под ред. Ярушкиной Н.Г. - Ульяновск: УлГТУ, 2007. - С.126-137.

Свидетельства, дипломы, патенты

1.    Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2007614448 от 23.10.2007г./ Н.Н. Ястребова// Москва: Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам.

2.    Ястребова Н.Н. Нечеткая экспертная система экологоэкономического анализа. //Свидетельство регистрации в ОФАП №1000 от 23.10.2007 г.

Ястребова Наталья Николаевна

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА НЕЧЕТКОЙ МОДЕЛИ И КОМПЛЕКСА ПРОГРАММ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ ГОРНОДОБЫВАЮЩЕГО ПРОИЗВОДСТВА Автореферат

Подписано в печать. 22.01.2008 .

Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,39.

Тираж 100 экз. Заказ 75

Типография УлГТУ, 432027, г. Ульяновск, Северный Венец, 32.

22