JPH087684B2 - Real-time expert system using network-type knowledge representation - Google Patents
Real-time expert system using network-type knowledge representationInfo
- Publication number
- JPH087684B2 JPH087684B2 JP2223749A JP22374990A JPH087684B2 JP H087684 B2 JPH087684 B2 JP H087684B2 JP 2223749 A JP2223749 A JP 2223749A JP 22374990 A JP22374990 A JP 22374990A JP H087684 B2 JPH087684 B2 JP H087684B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- inference
- real
- time
- rule
- network
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Devices For Executing Special Programs (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、石油、化学、鉄鋼などのプラントに置ける
プロセス制御を始め、CIM、通信、物流、金融取引など
の幅広い分野で状態監視、異常・故障診断、運転支援、
自動制御、ディーリング支援、トレーダー支援、意志決
定支援などに用いられるリアルタイムエキスパートシス
テムに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention is applicable to a wide range of fields such as process control in plants such as petroleum, chemicals, and steel, CIM, communications, logistics, financial transactions, and the like. Status monitoring, abnormality / fault diagnosis, driving support,
The present invention relates to a real-time expert system used for automatic control, dealing support, trader support, decision support, etc.
(従来の技術) エキスパートシステムの応用としては製造業を中心と
して生産設備の知能化が提唱され、早くから実用化が試
みられている。中でも特に注目されているのがリアルタ
イムエキスパートシステムである。リアルタイムエキス
パートシステムとは、状態が刻々変化するダイナミック
な世界で常時その変化を監視し、変動する多数のデータ
をリアルタイムに取り込みながら推論を行い、状況に応
じて必要な処理の実行やアドバイスを出力するものであ
る。(Prior Art) As an application of an expert system, intelligent production equipment has been proposed centering on the manufacturing industry, and its practical application has been attempted from early on. Of these, the real-time expert system is receiving particular attention. A real-time expert system constantly monitors changes in a dynamic world where the state changes momentarily, makes inferences while capturing a large amount of fluctuating data in real time, and outputs necessary processing and advice depending on the situation. It is a thing.
従来、リアルタイムAIツールとしては、Intelligent
Control社の「PICON(Process Intelligent CONtrol sy
stem)」とGensysm社の「G2」が知られている。「PICO
N」はプロセス制御の分野に特化した専用ツールでオン
ラインリアルタイムエキスパートシステムの草分け的存
在である。「G2」は[PICON]と同じ流れをくむが、推
論対象のモデリング機能、シミュレーション機能、マン
マシン・インターフェース機能などが強化されている。
これらの従来のAIツールは、知識表現方法としてはフレ
ームとプロダクションルールを採用している。対象に対
する静的な情報はフレームで、また人間の持つ経験的な
知識や対象のモデル表現はif−then形式のプロダクショ
ン・ルールで記述している。Traditionally, as a real-time AI tool, Intelligent
Control's “PICON (Process Intelligent CONtrol sy
stem) "and" G2 "from Gensysm. "PICO
"N" is a dedicated tool specialized in the field of process control and is a pioneer in online real-time expert systems. "G2" follows the same flow as [PICON], but the modeling function of inference target, simulation function, man-machine interface function, etc. are enhanced.
These conventional AI tools employ frames and production rules as knowledge representation methods. Frames are used to describe static information about an object, and if-then format production rules are used to describe human empirical knowledge and object model expressions.
従来の方法をプラント運転支援エキスパート・システ
ムの例について説明する。プラント運転支援エキスパー
ト・シスムは、現場の運転員に対して種々のガイダンス
や支援を行うことを目的としている。実際のプラントに
接続して現場の業務に密着したシステム開発が基本であ
る。その開発手順は、 知識の収集 知識の整理 知識ベースの構築 システム設置および知識ベースの保守 といった段階を経る。の段階では、開発担当者が対象
プラントの運転ノウハウの収集やプロセスの分析を行
い、プラントの異常状況に至るまでの各種事象とそれに
ともなう対応策の解明を行う。まず、プラント・エンジ
ニアによるブレーン・ストーミングを実施し、対象プラ
ントの主要異常項目をリスト・アップし、各異常状況に
至るまでの各種の事象間の因果関係を分析する。ここで
解明された異常状況が実際の現場ではどの様に認識さ
れ、対応策がどのように実施されているかを、プラント
運転員からのヒアリングによって確認する。の段階で
はの段階で収集・解析した事象の間の複雑な因果関係
を整理する。第2図はこのようにして作成された分析例
である。整理された知識は、if thenルールに書き換え
られ、知識ベースが構成される。構築された知識ベース
はシミュレータにより動作をチェックされる。完成した
エキスパート・システムは・プラント制御システと接触
してシステム・テストを行い、その後、実用運転を続け
ながら知識ベースを保守していくことになる。A conventional method will be described with reference to an example of a plant operation support expert system. The plant operation support expert system aims to provide various types of guidance and support to operators on site. Basically, the system development is connected to the actual plant and closely related to the field work. The development procedure goes through the steps of collecting knowledge, organizing knowledge, establishing knowledge base, establishing system, and maintaining knowledge base. At the stage of, the person in charge of development collects the operating know-how of the target plant and analyzes the process, and elucidates various events leading up to the abnormal situation of the plant and the countermeasures accompanying it. First, a plant engineer conducts brain storming, lists major abnormal items in the target plant, and analyzes causal relationships between various events leading to each abnormal situation. The hearing from the plant operator will confirm how the abnormal situation clarified here is recognized in the actual site and how the countermeasure is implemented. At the stage of, the complicated causal relationships between the events collected and analyzed at the stage of are organized. FIG. 2 shows an example of analysis created in this way. The organized knowledge is rewritten as if then rules to form a knowledge base. The constructed knowledge base is checked for operation by the simulator. The completed expert system will contact the plant control system for system testing, and then maintain the knowledge base while continuing practical operation.
(発明が解決しようとする問題点) 上記の従来のエキスパートシステムに用いられている
if−then形式のプロダクション・ルールによる知識表現
方法は、ルール単体の追加や修正が容易であり、ルール
表現そのものは柔軟性に富んでいる。しかし、実際には
現場の専門家による因果関係の分析方法とプロダクショ
ン・ルールによる表現方法の間に大きな隔たりがあるた
め、そのままの形で現場の専門家に内容を理解してもら
うことはほとんど不可能であった。さらに、プロダクシ
ョン・ルールで表現された知識はルール相互間の関連が
理解しにくい為、知識ベースの規模が数千ルールにも及
ぶような場合には、知識ベース全体の検証や保守が非常
に困難になるという問題点があった。(Problems to be solved by the invention) Used in the conventional expert system described above.
The knowledge expression method using if-then format production rules is easy to add and modify individual rules, and the rule expression itself is highly flexible. However, in reality, there is a large gap between the causal relationship analysis method by the field experts and the expression method by the production rules, so it is almost impossible for the field experts to understand the content as it is. It was possible. In addition, since it is difficult to understand the relationships between rules in the knowledge expressed in production rules, it is very difficult to verify and maintain the entire knowledge base when the knowledge base has thousands of rules. There was a problem that became.
本発明は、現場の専門家自身が知識ベースを構築する
ことができ、大規模な知識ベースに対しても保守性を損
なわず、アプリケーションを運用・管理する人自身が知
識ベースを容易に修正・変更できる知識表現方法を用い
て、大規模なリアルタイムエキスパートシステム開発、
運用、保守することを目的とする。According to the present invention, a field expert himself can build a knowledge base, maintainability is maintained even for a large-scale knowledge base, and the person who operates and manages the application can easily modify the knowledge base. Large-scale real-time expert system development using changeable knowledge representation method,
The purpose is to operate and maintain.
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明は、知識を様々な事象間の因果関係としてとら
え、それぞれの事象をノードとして因果関係で結んだネ
ットワーク形式で表現したものを、コンピュータ内部に
おいてif−thenルールと同等の機能を果たすノードオブ
ジェクト間のポインター相互の因果関係を表わす内部コ
ードに変換することにより知識ベースを構築し、これら
の知識ベースの中で、特定のルールの実行周期を指定す
ることにより、リアルタイムに双方向の自動推論を行
い、割り込み処理ルーチンによって緊急イベントに関連
したルール群を優先的に推論実行する機能を備えたリア
ルタイムで推論機構が作動するシステムである。[Structure of the Invention] (Means for Solving Problems) The present invention captures knowledge as a causal relationship between various events, and expresses each event in a network form in which the causal relationships are connected as nodes. A knowledge base is constructed by converting the internal code that represents the causal relationship between the pointers between node objects that perform the same function as if-then rules inside the computer, and the execution of specific rules in these knowledge bases. It is a system in which the inference mechanism operates in real time with a function of performing bidirectional automatic inference in real time by designating a cycle and preferentially inferring and executing a rule group related to an emergency event by an interrupt processing routine.
知識をネットワーク形式に整理するようにしため、現
場の専門家による問題分析方法との隔たりが少なく、理
解が得られ易く、またその後の保守作業も、すべてネッ
トワーク形式に整理した知識上で行い、そのつど知識ベ
ースに反映させることができる。Since the knowledge is organized in a network format, there is little gap between the problem analysis methods by field experts and the understanding is easy to obtain.Further maintenance work is done on the knowledge organized in a network format. It can be reflected in the knowledge base each time.
さらに、リアルタイム推論途中でも随時割り込んで、
知識ベースの変更または追加を行うことができること
で、大規模で複雑なリアルタイムエキスパートシステム
の知識ベースでさえも容易に作成、保守することができ
る。In addition, interrupt at any time during real-time inference,
The ability to modify or add knowledge bases makes it easy to create and maintain knowledge bases for large, complex real-time expert systems.
(作用) 本発明のネットワーク形式による知識表現方法をもち
いたリアルタイムエキスパートシステムについて説明す
る。(Operation) A real-time expert system using the knowledge representation method in the network form of the present invention will be described.
本発明のシステムにおける知識表現は、知識を様々な
事象間の因果関係としてとらえ、それぞれの事象をノー
ドとして因果関係で結んだネットワーク形式で画面上に
表現する。ほとんどの操作をガイダンス付きのポップア
ップ・メニュー操作することによって実行することがで
きる。ユーザーはLispなどのAI用言語の知識なしでも、
基本的なマウス操作を覚えるだけて知識ベースを構築で
きる。The knowledge expression in the system of the present invention captures knowledge as a causal relationship between various events, and expresses each event on a screen in a network form in which they are connected by causal relationships as nodes. Most operations can be performed by operating the popup menu with guidance. Users don't need to know a language for AI such as Lisp
You can build a knowledge base just by learning basic mouse operations.
本発明のリアルタイムエキスパートシステムは、ネッ
トワーク形式を知識ベースとリアルタイム推論機能で、
前向き/後ろ向きのダイナミックな推論が高速に実行さ
れる。緊急な対応が要求されるようなイベントが発生し
た場合には、割り込み処理ルーチンによってそのイベン
トに関連したルール群を優先手に推論実行するなど、リ
アルタイム性を重視した機能になっている。The real-time expert system of the present invention uses a network form as a knowledge base and a real-time inference function.
Fast forward / backward dynamic inference is performed at high speed. When an event that requires an urgent response occurs, the interrupt handling routine prioritizes and executes the rule group related to the event, and has a function that emphasizes real-time property.
知識ベースの保守作業を容易に、かつ効率よく行うた
め、リアルタイム推論を実行しながらでも知識ベースを
修正、変更できるように設計してある。特定のルールを
結論としている関連ノードをバックラックして関連部分
だけ表示するリアルタイム・ルール・トレース機能、入
力されるオンライン・データの時系列表示機能、事象の
成否のの時系列表示機能など、知識ベースの検証・保守
支援機能も備えている。In order to perform the maintenance work of the knowledge base easily and efficiently, it is designed so that the knowledge base can be modified and changed while executing the real-time inference. Knowledge such as real-time rule trace function that back racks related nodes that conclude specific rules and displays only related parts, time series display function of input online data, time series display function of success or failure of events It also has a base verification and maintenance support function.
第3図は本発明の方法を用いたネットワークの稼働環
境の一例を示す説明図である。推論に必要なデータは、
ネットワーク通信モジュールによりLAN経由でリアルタ
イムに取り込まれ、リアルタイム推論エンジンに提供さ
れる。これにより推論時に、生産管理用ホスト・コンピ
ュータのデータベースやプロセス・コンピュータなどの
各種データを利用することができる。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of an operating environment of a network using the method of the present invention. The data needed for inference is
It is captured in real time by the network communication module via LAN and provided to the real time inference engine. As a result, at the time of inference, various data such as the database of the production management host computer and the process computer can be used.
ナレッジネットワークのモジュール構成を第4図に示
す。知識ベース構築モジュールによって構成された知識
ベースは、リアルタイム推論モジュールによってスケジ
ューリングされ、推論が実行される。ネットワーク通信
モジュールは、LAN上に接続された他の機器とデータ通
信を行い、推論に必要なリアルタイム・データの収集
や、推論結果を他の機器に表示するためのメッセージ送
信などを行う。データ・シミュレータは、知識ベースの
動作チェック時に、実際のリアルタイム・データではな
くシミュレータによって発生させたい値を使いながら模
擬推論する場合に使用する。The module structure of the knowledge network is shown in FIG. The knowledge base constructed by the knowledge base construction module is scheduled by the real time inference module and the inference is executed. The network communication module performs data communication with other devices connected on the LAN, collects real-time data necessary for inference, and transmits a message for displaying the inference result on other devices. The data simulator is used when performing a simulated inference while using a value desired to be generated by the simulator instead of the actual real-time data when checking the operation of the knowledge base.
このシステムで用いられる知識ベースの構築手順は、
対象の階層化、対象のイメージ化、ルール・ネットワー
クの構築、という三つのステップに大別できる。ユーザ
ーは知識ベース構築モジュールの中の対応するサブモジ
ュールを利用しながら作業を進めていく。The knowledge base construction procedure used in this system is
It can be roughly divided into three steps: object hierarchy, object visualization, and rule network construction. The user proceeds while using the corresponding submodule in the knowledge base construction module.
対象の階層化には第5図に画面の一例を示す「クラス
・エディタ」を利用する。これから構築しようとする知
識ベースの対象に関する情報をフレームとして表現、そ
の対象を含む全体の階層構造の中に位置づけてその属性
を定義する。この対象の型をクラスと呼ぶ。全体の階層
構造を木構造として表現する。クラスの属性は、ユーザ
ーが自由に定義し値をもたせることができ、そのクラス
と親子関係を持つすべての子クラスに継承される。The "class editor" whose screen is shown in FIG. Information about the object of the knowledge base to be constructed is expressed as a frame, and its attribute is defined by positioning it in the overall hierarchical structure including the object. This target type is called a class. The entire hierarchical structure is expressed as a tree structure. The attributes of a class can be freely defined and have values by the user and are inherited by all child classes that have a parent-child relationship with the class.
次に、第6図に示すような「イメージ・エディタ」を
用いて知識ベースの対象とするシステムの範囲を物理的
に限定すると同時に、推論のベースとなるリアルタイム
・データのデータ源を定義する。構築しようとする知識
ベースの対象をアイコンを使用しながらスキマティック
図として表現して、対象の物理モデルを定義する。スキ
マティック図は、各種のアイコンを配置してそれらを相
互に接続することで作成することができる。第6図に示
す例では知識ベースの対象となる「NO.1−原油常圧蒸留
装置」の全体像を表しており、データ源のセンサはセン
サ・アイコンで定義されている。Next, an "image editor" as shown in FIG. 6 is used to physically limit the scope of the target system of the knowledge base, and at the same time, to define the data source of the real-time data on which the inference is based. The object of the knowledge base to be constructed is represented as a schematic diagram using icons to define the physical model of the object. Schematic diagrams can be created by placing various icons and connecting them to each other. The example shown in FIG. 6 shows a general view of "NO.1-crude oil atmospheric distillation unit" which is the object of the knowledge base, and the sensor of the data source is defined by the sensor icon.
個々のアイコンに関連する情報はフレーム表現による
様々な属性として定義される。それぞれの属性値はユー
ザーが自由に設定することができる。推論エンジンで
は、センサーのようなリアルタイム・データ源となるア
イコンのオブジェクトの属性値を参照しながら推論を実
行していく。なお、標準以外のアイコンは、アプリケー
ション分野ごとにアイコン・ライブラリとして提供され
ているが、ユーザーが独自に作成することもできる。The information associated with each icon is defined as various attributes in the frame representation. Each attribute value can be set freely by the user. The inference engine executes the inference by referring to the attribute value of the icon object that is a real-time data source such as a sensor. Although non-standard icons are provided as an icon library for each application field, users can create their own.
最後に、第1図に画面例を示すようなナレッジ・エデ
ィタを用いて、対象システムの様々な状態の因果関係の
連鎖をネットワーク上に表現する。ナレッジ・エディタ
では、まずルールの条件部や結論部に当たる個々の事象
をノード(長方形の箱)として定義する。ここでは対象
システムの挙動を表現するために以下に示すような6種
類のノードを用意した。Lastly, a chain of causal relationships of various states of the target system is expressed on the network using a knowledge editor as shown in the screen example of FIG. In the knowledge editor, first, each event corresponding to the condition part and the conclusion part of the rule is defined as a node (rectangular box). Here, the following six types of nodes were prepared to express the behavior of the target system.
定義文ノード 対象システムの状態や中間事象などを変数として定義
する。Definition statement node Defines the status of the target system and intermediate events as variables.
理論式ノード 定義文ノードで定義された変数や中間事象名などを用
い、一つのノードとしてルールの条件部を形成する。Theoretical node Uses variables and intermediate event names defined in the definition statement node to form the conditional part of the rule as one node.
論理記号ノード ルールの論理条件を形成するための論理記号を表す。Logical symbol node Represents a logical symbol for forming the logical condition of a rule.
メッセージ文ノード 推論結果のメッセージを表示する。Message sentence node Displays the message of the inference result.
アクション文ノード 外部へのデータ送信やユーザー定義関数の呼出しなど
を行う。Action statement node Sends data to the outside and calls a user-defined function.
コメント文ノード ネットワーウ内にコメントをつける。Comment sentence node Add a comment in the network.
これらのノード文の作成時にはポップアップ・メニュ
ーに記述すべき語句が表示され、メニュー内に表示され
る候補リストの中から次の語句を選択したり、事象名や
変数名などをキーボードから入力する。ノード間を矢線
で接続することによってルールを生成する。矢線の根元
のノードがルールの条件部、矢線の先端のノードが結論
部を表す。あるルールの結論部のノードを別のルールの
条件部として使用するなど、ルールを連鎖的に接続する
ことも可能である。このネットワーク表現は、第7図に
ネットワーク表現とそれに対応するif−thenルールのリ
ストを示す。本発明においては、このようなif−thenル
ールのリストないしはテーブルをファイルや帳票に出力
することなく、システム内部でif−thenルールと同等の
働きをするノードオブジェクト間のポインター相互の因
果関係を表わす内部コードに変換する。When creating these node sentences, the words and phrases to be described are displayed in the pop-up menu, and the next word or phrase is selected from the candidate list displayed in the menu, or the event name, variable name, etc. are input from the keyboard. A rule is generated by connecting the nodes with arrows. The node at the base of the arrow represents the condition part of the rule, and the node at the tip of the arrow represents the conclusion part. It is also possible to connect rules in a chain, such as using a node in the conclusion part of a rule as a condition part of another rule. This network representation shows a list of network representations and their corresponding if-then rules in FIG. In the present invention, without outputting such a list or table of if-then rules to a file or a form, the causal relationship between pointers between the node objects having the same function as the if-then rule in the system is expressed. Convert to internal code.
以下に、ノードオブジェクト間のポインター相互の因
果関係を表す内部コードの様子の一例を示す。以下のオ
ブジェクト、 オブジェクト ポインタ #<FI1−HIGH> #<FEED−LINE−IS−ABNORMAL> #<SEND“〜”> #<NOT> #<NORMAL−OPERATION> に対して内部コード #<内部コード: if #<> then #<> else #<> > で表現する。ここで「#<>」はオブジェクトを示す。The following shows an example of the internal code that represents the causal relationship between pointers between node objects. The following objects, object pointer # <FI1-HIGH>#<FEED-LINE-IS-ABNORMAL>#<SEND“~”>#<NOT>#<NORMAL-OPERATION> internal code # <internal code: if Expressed with # <> then # <> else # <>>. Here, “# <>” indicates an object.
また、ルール数が多くなった場合に推論のリアルタイ
ム性を維持するために、ルールの種類を階層的に分類し
た。常に対象の状態を監視するルールと、原因探索など
のより深い分析を行うルール群に分けた。前者を一次ル
ール、後者を階層の深さに応じて二次ルールまたは三次
ルールと呼ぶ。常に評価すべきルールを限定することで
推論処理の負荷が軽減される。Moreover, in order to maintain the real-time property of inference when the number of rules increases, the types of rules are classified hierarchically. It is divided into rules that constantly monitor the target state and rules that perform deeper analysis such as cause search. The former is called the primary rule and the latter is called the secondary rule or the tertiary rule depending on the depth of the hierarchy. By limiting the rules that should always be evaluated, the load of inference processing is reduced.
一次ルールには推論エンジンがどのタイミングで評価
を実行するかを周期時間(スキャン・インターバル)と
して指定しておく。そのルールが属性するルール群や確
信度など、各ルールに関する情報はフレームとして表現
される。このフレームに記述される属性の一覧を表1に
示す。これらの属性値はユーザーが自由に設定できる。In the primary rule, the timing at which the inference engine executes the evaluation is specified as the cycle time (scan interval). Information about each rule, such as the rule group attributed to the rule and the certainty factor, is expressed as a frame. Table 1 shows a list of attributes described in this frame. The user can freely set these attribute values.
リアルタイム処理のための推論機構について説明す
る。推論エンジンは、対象システムの状態を反映したリ
アルタイムデータを使って対象システムの状態変化を認
識したり、その状態変化の原因を推論する。推論エンジ
ンの主な仕事は次の通りである。 An inference mechanism for real-time processing will be described. The inference engine uses real-time data that reflects the state of the target system to recognize the state change of the target system and infers the cause of the state change. The main work of the inference engine is as follows.
△ある時刻において評価すべきルールを決定する。△ Decide the rule to be evaluated at a certain time.
△ルールの条件部を評価し、その結果により結論部を実
行する。△ Evaluate the condition part of the rule and execute the conclusion part according to the result.
△外部へのメッセージ出力や操作出力を行う。△ Output messages and operations to the outside.
△イベント割り込み発生時に指定のルール群を評価の対
象とする。△ When a event interrupt occurs, the specified rule group is the target of evaluation.
△ルールが参照しているセンサー変数の値が無効である
場合は、ネットワークサーバのデータベースから新しい
有効なデータを取り込む。シミュレーション時はシミュ
レーション評価式により値を決定する。△ If the value of the sensor variable referenced by the rule is invalid, fetch new valid data from the database of the network server. At the time of simulation, the value is determined by the simulation evaluation formula.
△各々の事象の確信度の計算とルール間の伝播を行う。△ Calculate the certainty factor of each event and propagate between rules.
推論方式はあらかじめ指定されたルールの周期的スキ
ャンに伴う双方向的推論である。結論部の中に他の事象
の値を決定する記述がある場合には、その事象を条件部
において参照している従属的なルール群の全てが評価の
対象となる。ルールの条件部の評価において、事象の値
が未知の場合は、その事象を仮説として、自動的に後向
き推論を行い、仮説の検証を行う。後向き推論中に外部
データの参照が必要な場合には、その時点においてネッ
トワーク・サーバのデータベース上の最新の値が参照さ
れる。The inference method is a bidirectional inference that accompanies periodic scanning of rules specified in advance. When there is a description that determines the value of another event in the conclusion part, all the subordinate rule groups that refer to that event in the condition part are subject to evaluation. In the evaluation of the conditional part of the rule, if the value of the event is unknown, the event is used as a hypothesis and backward inference is automatically performed to verify the hypothesis. If a reference to external data is required during backward inference, the latest value on the database of the network server at that time is referred to.
知識ネットワークの例を第8図に示す。この図では、 (ルール1)“If A and B then C" (ルール2)“If C or D then E" (ルール3)“If E then G" (ルール4)“If H and G then send“東京支社の…"to OT−1" send“東海支社の…"to OT−1" の4ルールが生成されている。推論エンジンは一次ルー
ルに指定されているルール3を定期的に評価の対象とす
る。その際、まずルール3の条件部である“E"の成否を
判別するためルール2を、ルール2の条件部である“C"
を判別するためルール1と、後向きに推論を繰り返す。
ルール1で“C"の成否が判別すると、今度はルール2,ル
ール3,ルール4と前向きに推論を繰り返す。An example of a knowledge network is shown in FIG. In this figure, (Rule 1) “If A and B then C” (Rule 2) “If C or D then E” (Rule 3) “If E then G” (Rule 4) “If H and G then send” Four rules, "to OT-1" for Tokyo branch and "to OT-1" for Tokai branch, are generated.The inference engine periodically evaluates rule 3 specified as the primary rule. At that time, first, in order to determine the success or failure of the condition part “E” of the rule 3, the rule 2 is changed to the condition part “C” of the rule 2.
Rule 1 and the inference are repeated backward to determine
When the success or failure of “C” is determined in rule 1, inference is repeated positively with rules 2, 3, and 4 this time.
このように、前向き/後向きを特に指定する必要はな
く、周期的な推論の対象とすべきルールとその周期を指
定するだけで、推論エンジンが自動的に双方向推論を行
い、実行結果を出力する。つまりユーザーは知識ベース
を構築する際に、ルールの評価順序や推論方式などにつ
いて頭を悩ませる必要はない。In this way, it is not necessary to specify forward / backward, just by specifying the rule to be the target of periodic inference and its cycle, the inference engine automatically performs bidirectional inference and outputs the execution result. To do. In other words, the user does not have to worry about the evaluation order of rules and the inference method when constructing the knowledge base.
またこのツールのリアルタイム推論の大きな特徴の一
つとして、外部割り込みによる推論の起動がある。一次
ルールによる周期的な推論では、対象となる一次ルール
が多くなったり評価・実行において関連するルールやル
ール群の数が多くなったりすると、1回の推論サイクル
に要する時間が長くなり、目的とするルールを定期的な
周期で実行することを補償できなくなる危険性がある。
このような場合にもリアルタイム性を維持するために、
外部割り込みを使った指定したルール群の起動を可能と
している。One of the major features of this tool in real-time inference is the activation of inference by external interrupt. In periodic inference using primary rules, if the number of target primary rules increases or the number of related rules and rule groups in evaluation / execution increases, the time required for one inference cycle increases and There is a risk that it will not be possible to compensate for the execution of the rules that are executed at regular intervals.
In such a case, in order to maintain real time,
It is possible to activate a specified rule group using an external interrupt.
外部割り込みによる推論起動の概要を第9図に示す。
イメージ・エディタでリアルタイム・データ源の割り込
み条件式を記述し、割り込み時に優先的に処理するルー
ル群を記述することで外部割り込みを指定する。ネット
ワーク・サーバがリアルタイム・データを取り込むとき
に割り込み条件式を評価し、条件が成り立つと推論エン
ジンに割り込み要求を行う。要求を受けた推論エンジン
はそれまでの周期的な推論を一時中断し、指定されたル
ール群の推論を開始する。そのルール群の推論を終える
と、もとの周期的な推論に戻る。Figure 9 shows an outline of inference activation by external interrupt.
An external interrupt is specified by writing an interrupt condition expression of a real-time data source with an image editor and writing a group of rules to be processed preferentially at the time of interrupt. When the network server fetches real-time data, it evaluates the interrupt conditional expression, and if the condition is satisfied, it makes an interrupt request to the inference engine. The inference engine that received the request suspends the periodic inference up to that point and starts inference of the specified rule group. When the inference of the rule group is finished, the original periodic inference returns.
本例のリアルタイムエキスパートシステムはLAN接続
されている機器とデータ通信しながら推論を進めていく
ことができる。推論時に参照するリアルタイム・データ
は、第3図に示すように、ネットワーク・サーバによっ
てローカル・データ・ステーション(LDS)経由で外部
のコンピュータから収集することが出来る。The real-time expert system of this example can proceed with inference while communicating data with a device connected to a LAN. The real-time data referred to during inference can be collected from an external computer via a local data station (LDS) by a network server, as shown in FIG.
ネットワーク・サーバは本例のシステムの一つのプロ
セスとして存在し、LDSやメッセージ端末などのLAN上の
通信機器との間でリアルタイム・データやメッセージの
やり取り、推論エンジンに対する割り込みを行う。The network server exists as one process of the system of this example, and exchanges real-time data and messages with communication devices on the LAN such as LDS and message terminals, and interrupts the inference engine.
LDSはLAN接続された通信機器の一つで、外部のコンピ
ュータから定期的にデータを収集し、通信ネットワーク
を経由してネットワーク・サーバへデータを送信する。
逆に推論結果に基づいてネットワーク・サーバから送ら
れてきたデータを、外部のコンピュータに送ることが出
来る。LDSの通信インタフェースを適切に設定すれば、
ホスト・コンピュータやプロセス・コンピュータ、プラ
ント制御システムなど様々な外部のコンピュータと接続
してデータを収集できる。推論結果をデータ通信ネット
ワーク経由で本来コンソール以外の場所に表示させるこ
とも可能である。The LDS is one of the communication devices connected to the LAN, and it collects data from an external computer on a regular basis and sends the data to a network server via a communication network.
Conversely, the data sent from the network server based on the inference result can be sent to an external computer. If you set the LDS communication interface appropriately,
Data can be collected by connecting to various external computers such as host computers, process computers, and plant control systems. It is also possible to display the inference result in a place other than the console through the data communication network.
本発明のリアルタイムエキスパートシステムにおける
知識ベース保守のための機能について説明する。エキス
パートシステムを構築する場合、いったん構築した知識
ベースを検証・修正・変更といった作業を繰り返しなが
ら保守していくことが、運用上での重要なポイントであ
る。本例ではこの保守作業を効率よく行うために、リア
ルタイム推論途中に割り込んで知識ベースを変更できる
ように設計されている。ネットワーク・エディタによる
修正が完了すると、即時にシステム内部でのルール表現
に変換され、それ以降の推論を続行することができる。Functions for maintaining the knowledge base in the real-time expert system of the present invention will be described. When constructing an expert system, it is an important point in operation to maintain the knowledge base that has been constructed by repeating verification, modification, and changes. In this example, in order to efficiently perform this maintenance work, the knowledge base is designed to be interrupted during real-time inference. Upon completion of the correction by the network editor, it is immediately converted into a rule expression inside the system, and further inference can be continued.
知識ベースの検証・保守支援のために、データ・シミ
ュレーション機能、リアルタイム・ルール・トレース機
能、時系列データ表示機能も備えている。It also has a data simulation function, real-time rule trace function, and time-series data display function for verification and maintenance support of the knowledge base.
データ・シミュレーション機能では、イメージ・エデ
ィタで定義されたデータ源ごとに、その値をシミュレー
トする。そのためのモデル式は、ユーザーが自由に定義
する。この機能により、特定のデータ源やルールに注目
した静的なデータ環境での知識ベース全体のテストが出
来る。The data simulation function simulates the value for each data source defined in the image editor. The model formula for that is freely defined by the user. This feature allows testing of the entire knowledge base in a static data environment focusing on specific data sources and rules.
リアルタイム・ルール・トレース機能では、第10図に
示すように、コンソール上に表示された推論中のルール
のトレース表示やメッセージからユーザーが特定のルー
ルやメッセージを指定すると、それを結論付けている全
ての関連ノードをネットワーク全体の中から関連部分だ
けを抜き出して表示する。事象ごとに履歴情報を保持し
ており、これを使用して関連するルールの成立/不成立
もあわせて表示する。この機能を使用することによっ
て、ルール相互間の因果関係のチェックが可能である。With the real-time rule trace function, as shown in Figure 10, when the user specifies a specific rule or message from the trace display or message of the inference rule displayed on the console, all the conclusions are made. The relevant node of is extracted and displayed only from the relevant part from the entire network. History information is stored for each event, and the history information is used to display whether the related rule is established or not established. By using this function, it is possible to check the causal relationship between rules.
時系列データ表示機能では、推論実行中にデータ源の
アイコンやルールの中心ノードをマウスで選択すること
によって、そのデータ源のデータ値の時系列的な変化を
トレンド・グラフで表示する。その事象の成否の時系列
的な変化をトレンド・グラフで表示することもできる。
この機能を使用することで知識ベース全体の整合性をダ
イナミックにチェックすることが出来る。In the time-series data display function, by selecting the icon of the data source or the central node of the rule with the mouse during inference, the time-series change of the data value of the data source is displayed as a trend graph. It is also possible to display a time series change of success or failure of the event in a trend graph.
By using this function, the consistency of the entire knowledge base can be checked dynamically.
(応用分野) 本発明の知識表現方法は、石油、化学、鉄鋼などのプ
ラントに置けるプロセス制御を始め、CIM、通信、物
流、金融取引などの幅広い分野で、状態監視、異常・故
障診断、運転支援、自動制御、ディーリング支援、トレ
ーダー支援、意志決定支援などに用いられる。(Field of application) The knowledge representation method of the present invention is used in a wide range of fields such as process control in plants such as petroleum, chemicals, and steel, CIM, communication, logistics, financial transactions, condition monitoring, abnormality / fault diagnosis, and operation. Used for support, automatic control, dealing support, trader support, decision support, etc.
[発明の効果] 本発明のネットワーク形式による知識表現はプロダク
ション・ルールと比べて、複雑で大規模な知識ベースで
あっても全体構造やルール相互間の因果関係を視覚的に
理解し易く、人間の直感に近い表現でもあるので、知識
を整理、獲得しながら同時に知識ベースの構築ができ
る。全体を理解し易くなることで、知識ベースの構築だ
けでなく、検証、変更・追加・削除などの保守作業も容
易になる、などのメリットもある。このため、エキスパ
ート・システムの専門家でないプラント運転員にも知識
ベースの内容を十分理解してもらうことができ、スムー
ズに現場の専門家の意見と知識ベースに反映させなが
ら、ルール数が数千にも及ぶ大規模な知識ベースをもっ
たシステムを開発、運用、保守することができるなどの
効果を有する。[Effect of the Invention] Compared with production rules, the knowledge representation in the network form of the present invention makes it easier for a human to visually understand the overall structure and the causal relationship between rules, even in a complex and large-scale knowledge base. It is also an expression close to intuition, so you can organize and acquire knowledge while building a knowledge base. By making it easier to understand the whole, there is a merit that not only the construction of the knowledge base but also the maintenance work such as verification, modification / addition / deletion becomes easy. As a result, plant operators who are not experts in the expert system can fully understand the contents of the knowledge base, and the number of rules can be increased to several thousand while smoothly reflecting it in the opinions and knowledge base of the field experts. It has the effect of being able to develop, operate, and maintain a system with a large-scale knowledge base.
第1図は本発明の知識表現方法により対象システムの状
態や事象の因果関係をネットワーク形式で表現している
画面の例を示した説明図、第2図は事象間の因果関係の
分析例の説明図、第3図は本発明の方法を用いたネット
ワークの稼働環境の一例を示す説明図、第4図はナレッ
ジネットワークのモジュール構成を示す説明図、第5図
はクラス・エディタの画面例を示す図、第6図はイメー
ジエディタの画面例を示す図、第7図はネットワーク表
現とif−thne形式のリストの関係についての説明図、第
8図は知識ネットワークの例を示す図、第9図は外部割
り込みによる推論起動の概要図、第10図はリアルタイム
・ルール・トレース機能操作時の画面の例を示す図であ
る。FIG. 1 is an explanatory view showing an example of a screen in which the causal relationship between states and events of the target system is expressed in a network format by the knowledge expressing method of the present invention, and FIG. 2 is an example of analysis of causal relationship between events. Explanatory diagram, FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of an operating environment of a network using the method of the present invention, FIG. 4 is an explanatory diagram showing a module configuration of a knowledge network, and FIG. 5 is a screen example of a class editor. FIG. 6, FIG. 6 is a diagram showing an example of a screen of the image editor, FIG. 7 is an explanatory diagram of the relationship between the network representation and the list in the if-thne format, and FIG. 8 is a diagram showing an example of the knowledge network. FIG. 10 is a schematic diagram of inference activation by external interrupt, and FIG. 10 is a diagram showing an example of a screen when operating the real-time rule trace function.
フロントページの続き (72)発明者 西脇 孝 神奈川県横浜市保土ケ谷区東川島町63―2 (56)参考文献 特開 昭63−127331(JP,A) 特開 昭63−20529(JP,A) 第11回知識知能システムシンポジウム講 演論文集(1990−3−13)P.1−6 「計装」Vol.32,No.5(1989− 5)P.21−26 「明電時報」No.211(1990−4)P. 42−46Front page continuation (72) Inventor Takashi Nishiwaki 63-2 Higashikawashima-cho, Hodogaya-ku, Yokohama-shi, Kanagawa (56) References JP-A-63-127331 (JP, A) JP-A-63-20529 (JP, A) No. Proc. Of the 11th Knowledge and Intelligent Systems Symposium (1990-3-13) 1-6 “Instrumentation” Vol. 32, No. 5 (1989-5) P. 21-26 "Meiden Shiki" No. 211 (1990-4) P. 42-46
Claims (1)
ドとして因果関係で結んだネットワーク形式で表現する
手段、前記ネットワーク形式で表現された因果関係をノ
ードオブジェクト間のポインター相互の因果関係を表わ
す内部コードに変換する手段、前記内部コードを用いて
リアルタイムに自動双方向推論を行う手段、割り込み処
理ルーチンによって緊急イベントに関連したルール群を
優先的に推論実行する手段、および推論途中に割り込ん
で前記ネットワーク形式の知識を変更または追加する手
段を備えたことを特徴とするリアルタイムエキスパート
システム。1. Means for expressing the knowledge of an expert system in a network form in which events are connected as causal relations as nodes, and the causal relation expressed in the network form as an internal code representing the causal relation between pointers between node objects. A means for converting, a means for performing automatic bidirectional inference using the internal code in real time, a means for preferentially executing a rule group related to an emergency event by an interrupt processing routine, and an interrupt in the middle of the reasoning to interrupt the network format. A real-time expert system characterized by means for changing or adding knowledge.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2223749A JPH087684B2 (en) | 1990-08-26 | 1990-08-26 | Real-time expert system using network-type knowledge representation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2223749A JPH087684B2 (en) | 1990-08-26 | 1990-08-26 | Real-time expert system using network-type knowledge representation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04105127A JPH04105127A (en) | 1992-04-07 |
| JPH087684B2 true JPH087684B2 (en) | 1996-01-29 |
Family
ID=16803105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2223749A Expired - Lifetime JPH087684B2 (en) | 1990-08-26 | 1990-08-26 | Real-time expert system using network-type knowledge representation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH087684B2 (en) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2645473B2 (en) * | 1986-07-03 | 1997-08-25 | 東レ株式会社 | Yarn processing nozzle |
| JPS6320529A (en) * | 1986-07-15 | 1988-01-28 | Hitachi Ltd | Knowledge acquisition method |
| JPS63291130A (en) * | 1987-05-22 | 1988-11-29 | Toshiba Corp | Rule input device for expert system |
-
1990
- 1990-08-26 JP JP2223749A patent/JPH087684B2/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 「明電時報」No.211(1990−4)P.42−46 |
| 「計装」Vol.32,No.5(1989−5)P.21−26 |
| 第11回知識知能システムシンポジウム講演論文集(1990−3−13)P.1−6 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04105127A (en) | 1992-04-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7809669B2 (en) | Rule processing system for determining a result response | |
| US5402524A (en) | Case-based knowledge source for artificial intelligence software shell | |
| US7587379B2 (en) | Method and system for capturing business rules for automated decision procession | |
| US6965887B2 (en) | Rule processing methods for automating a decision and assessing satisfiability of rule-based decision diagrams | |
| US5412756A (en) | Artificial intelligence software shell for plant operation simulation | |
| US5402526A (en) | Interruptibility/priority control scheme for artificial intelligence software shell | |
| Shannon | Knowledge based simulation techniques for manufacturing | |
| Rao et al. | Integrated distributed intelligent systems in manufacturing | |
| CN115809302A (en) | Metadata processing method, device, equipment and storage medium | |
| CN120373972A (en) | Intelligent yield management method and system based on multi-agent network | |
| Mo et al. | An integrated process model driven knowledge based system for remote customer support | |
| Balci et al. | Simulation support: prototyping the automation-based paradigm | |
| JP2914664B2 (en) | Automatic programming device | |
| Flotyński et al. | Knowledge-based management of virtual training scenarios | |
| CN111260969B (en) | Data mining course teaching practice system and system-based teaching practice method | |
| JPH087684B2 (en) | Real-time expert system using network-type knowledge representation | |
| Soltan et al. | Psychology of visual communication in AI-based decision aid tools for engineering applications | |
| Årén | A survey of commercial real-time expert system environments | |
| CN115933922A (en) | A visualization tool and method based on online intelligent underwriting rule configuration | |
| Birch et al. | An object-oriented expert system based on pattern recognition | |
| AU2003220382A1 (en) | Rule processing system and method | |
| Ivaniuk | Neuro-semantic Industrial Control | |
| Burggräf et al. | Paving the way for automated factory planning–applying rule-based expert systems to capacity planning | |
| Lehto et al. | The application of cognitive simulation techniques to work measurement and methods analysis of production control tasks | |
| McCoy et al. | Augmenting knowledge acquisition processes of expert systems with human performance modeling techniques |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090129 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090129 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100129 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110129 Year of fee payment: 15 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110129 Year of fee payment: 15 |