04 марта 2016г.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, грант № 15-37-50292 мол_нр
Создание баз знаний по приемам совершенствования эксплуатационных характеристик технических устройств в определенной предметной подобласти позволяет инженеру-конструктору направленно генерировать новые технические решения для улучшения той или иной эксплуатационной характеристики, определить новизну этого решения, избежать повторного изобретательства. Для выявления обобщенных (используемых в нескольких патентах) приемов улучшения эксплуатационных характеристик проводится анализ патентной документации с использованием информационных ресурсов Роспатента (www.fips.ru); Всемирной организации интеллектуальной собственности (http://patentscope.wipo.int/); служб международного патентного поиска (www.espacenet.com). Поиск и выявление наиболее эффективных приемов в базе является трудоемкой задачей, так как подразумевает обработку больших объемов информации. Для выявления таких приемов использовались онтологии. Онтология - система фундаментальных понятий, которая предоставляет разработчику возможность смоделировать и представлять определенную область мира с точки зрения очевидных определений и таксономических структур [2].
Для построения онтологии использовалась среда Fluent Editor 2014 (Cognitum), которая обладает характеристиками:
1. Реализация CNLOWL - реализация CNLOWL. Свободный редактор грамматики совместим с OWL-DL и OWL2.
2. OWL API - совместимость с OWL API, которая позволяет использовать его в сотрудничестве с другими инструментами и редакторами.
3. Встроенный словарь - встроенный словарь позволяет избежать ошибок орфографии.
4. Разрешение неоднозначности (shortnames management) – Fluent Editor отслеживает неясности понятий и/или имен экземпляров, импортируемых из различных внешних онтологий. Пользователи по-прежнему могут использовать короткие имена этих элементов.
5. Английская морфология и синтаксис – Fluent Editor поддерживает контролируемую английскую грамматика на основе общей английской морфологии и синтаксиса.
6. Импорт существующих онтологий - пользователи могут напрямую импортировать любую внешнюю онтологию, которая доступна в Интернете.
Составим онтологию, содержащую сведения о документах (патенты, а.с., научные статьи), эксплуатационных характеристиках и приѐмах их улучшения.
В Табл.1 представлены условные обозначения объектов и классы, которым они принадлежат.
Таблица 1
Условные обозначения объектов и связь с классами
|
Объект
|
Обозначение объекта
|
Класс
|
|
Документ
|
D-N
(N- номер патента)
|
document
|
|
Эксплуатационная характеристика
|
C-N
(N – номер характеристики)
|
characteristic
|
|
Прием
|
Pr-N
(N- номер приема)
|
priem
|
Чтобы добавить в разрабатываемую онтологию новые сведения об улучшении характеристики, представленные в Табл.2, необходимо записать соответствующие выражения на Controlled English (см. Рисунок 1).
Таблица 2
Сведения об улучшении характеристики
|
Характеристика
|
Повышение механической прочности
|
|
Прием - 1
|
Центральная прокладка изготавливается из бериллиевой бронзы
Документ: Климашин В., Никифоров В., Сафронов А. Биморфные пьезоэлектрические элементы: актюаторы и датчики // Компоненты и технологии» №4, 2003 г. c.10-15.
|
|
Прием - 2
|
Ассиметричный биморф, состоящий из металлической пластины с приклеенным к ней поляризованным по толщине плоским пьезоэлементом
Документ: Комбинированный акустический приемник [Текст]: патент RU 2245604 Россия: МПК H04R17/00/ Г.Н. Кузнецов, А.Е. Светославский (Россия). -
№2002125413/28; заявл. 11.09.2002; опубл. 27.01.2005, Официальный бюллетень
«Изобретения. Полезные модели» №3.
|
На Рисунке 2 представлено таксонометрическое дерево классов, объектов, связей и атрибутов.
На Рисунок
3 представлена диаграмма, отображающая связи между объектами и классами онтологии.
При анализе каждого документа, исследовать может выделить
физико-технический эффект, описание которого там приводится. Физико-технический эффект (ФТЭ) является реальной
причинно-следственной связью, которая отражает
зависимость между входной
и выходной величиной различной
физической природы через коэффициент преобразования. Эксперт
описывает существующие физические явления и составляет паспорта ФТЭ [4] для формального описания
процессов в технических устройствах. Каждый паспорт содержит название ФТЭ, комбинации формул, описывающих зависимость между физическими величинами
и аналоговыми ЭИМЦ- величинами и. т. д. На Рисунке 4 представлен фрагмент
паспорта ФТЭ.
Добавим в разработанную онтологию
связи между документами и ФТЭ. Каждый ФТЭ идентифицирован номером. Представленный на Рисунке 4 ФТЭ имеет номер
46 и описан в документе №1 (D-1). Выражения на Controlled English будут иметь следующий вид:
Благодаря совместимости Ontorion Fluent Editor с OWL API, имеется возможность открыть спроектированную онтологию
в среде Protégé и построить семантический граф (OntoGraf) (см. Рисунок 5).
Представленный граф (Рисунок 5) отображает окончательный вариант онтологии. Буквы F с номером обозначают комбинации
формул, описывающих тот или иной ФТЭ (см. Рисунки 4 - 3 и 4 строки) и переменные, входящие в состав формул, включены
в отдельные классы (константы, геометрические размеры, величины ЭИМЦ).
Разработанная онтология позволит оперативно и без ошибок
проводить информационный поиск необходимых приѐмов улучшения
эксплуатационных характеристик для экспертов,
определять взаимосвязь между ними, а также между
документами и ФТЭ, использовать приѐмы в
едином комплексе для
одновременного улучшения
нескольких характеристик и получать
список документов, на которые
они ссылаются.
Список литературы
1.
Зарипова В.М. Объектно-ориентированная
модель базы знаний о физико-технических эффектах для системы концептуального проектирования новых элементов информационно-измерительных систем и систем управления //Прикаспийский журнал: управление и высокие
технологии. 2013. № 1, с.162-171.
2.
Guarino N, Giaretta P. Towards
very large knowledge
bases—knowledge building and knowledge
sharing. IOS Press; 1995. p. 25–32 (Chap. Ontologies and knowledge bases—towards a terminological clarification).
3.
Huhns M, Singh
M. Ontologies for agents. Internet Computing, IEEE 1997; 1(6):81–3.
4.
Petrova I., Zaripova
V.: Systems of teaching
engineering work on base of internet
technologies, International Journal "Information Technologies and Knowledge" Vol.1, p.p. 89-95, (2007)
5.
Zaripova V., Petrova
I.: System of Conceptual Design Based on Energy-Informational Model
//Progress in Systems Engineering, Proceedings of the 23rd International Conference on Systems Engineering, Las Vegas, NV, Series: Advances in Intelligent Systems and Computing, Vol. 1089, p.365-373,
DOI: 10.1007/978-3-319-08422- 0_54, (2015)
6.
Zaripova V., Petrova I.: Ontological Knowledge Base of Physical and Technical
Effects for Conceptual Design of Sensors// Journal of Physics: Conference Series
588 012031, doi:10.1088/1742-6596/588/1/012031, (2015)
7.
Zaripov M., Petrova I., Zaripova V. : Project of creation
of knowledge base on physical
and technological effects, In: Joint IMEKO TC-1 & XXXIV MKM Conference Education in Measurements and Instrumentation - Challenges of New Technologies, Proceedings of TC-1 Symposium, vol.I, pp.171-176 (2002)
