Создание базы знаний и системы с использованием алгоритмов нечеткой логики для подбора геолого- технических мероприятий для скважин
|
Введение 3
Глава 1. Теоретические аспекты изучения основ экспертных систем и нечеткой
логики 6
1.1. Теоретические вопросы изучения экспертных систем 6
1.2. Нечеткая логика как средство построения экспертных систем 10
1.3. Постановка проблемы, этапы работы 19
Глава 2. Использование языка программирования Кдля создания экспертной
системы 22
2.1. Особенности языка программирования R 22
2.2. Нечеткая логика в языке программирования R: пакет frbs 23
2.3. Shiny, пакет для создания интерактивных веб-приложений на основе
языка программирования R 26
Глава 3. Создание приложения для подбора геолого-технических мероприятий
для скважин по геологическим и эксплуатационным параметрам 31
3.1. Этапы создания приложения 31
3.2. Определение входных, выходных параметров модели и построение базы
знаний 32
3.3. Создание модели 37
3.4. Определение степени успешного применения ГТМ 38
3.5. Создание веб-интерфейса 443
3.6. Подсчет экономического эффекта 55
Выводы 58
Заключение 60
Список использованной литературы 62
Приложение
Глава 1. Теоретические аспекты изучения основ экспертных систем и нечеткой
логики 6
1.1. Теоретические вопросы изучения экспертных систем 6
1.2. Нечеткая логика как средство построения экспертных систем 10
1.3. Постановка проблемы, этапы работы 19
Глава 2. Использование языка программирования Кдля создания экспертной
системы 22
2.1. Особенности языка программирования R 22
2.2. Нечеткая логика в языке программирования R: пакет frbs 23
2.3. Shiny, пакет для создания интерактивных веб-приложений на основе
языка программирования R 26
Глава 3. Создание приложения для подбора геолого-технических мероприятий
для скважин по геологическим и эксплуатационным параметрам 31
3.1. Этапы создания приложения 31
3.2. Определение входных, выходных параметров модели и построение базы
знаний 32
3.3. Создание модели 37
3.4. Определение степени успешного применения ГТМ 38
3.5. Создание веб-интерфейса 443
3.6. Подсчет экономического эффекта 55
Выводы 58
Заключение 60
Список использованной литературы 62
Приложение
Нефтедобывающая отрасль представляет перспективное направление внедрения нечетких экспертных систем. Это обусловлено наличием природного фактора в задачах нефтедобывающей отрасли, данный фактор порождает неопределенность, размытость обрабатываемой информации. Также в задачах нефтедобычи присутствуют различные технологические процессы (и соответствующие механизмы обработки информации), например геологические и геофизические исследования, разработка и методы обработки месторождений. Человек решает задачи нефтедобычи основываясь на собственном опыте, при привлечении машин в решении задач возникают противоречия между механизмами представления и обработки информации человека и машины. Главным противоречием является нечеткость мышления человека и работа машин, основанных на четких принципах. Нечеткая логика, представляющая современный раздел математики, позволяет преодолеть данное противоречие.
Задача создания экспертной системы в нефтедобывающей отрасли с использованием алгоритмов нечеткой логики является актуальной.
Новизна работы заключается в том, что создание экспертной системы с использованием алгоритмов нечеткой логики проводится с помощью языка программирования R.
Практическая значимость работы состоит в том, что созданное приложение может быть использовано на предприятиях нефтяной промышленности для подбора геолого-технических мероприятий, проводимых на скважинах.
Объектом исследования являются экспертные системы.
Предметом исследования являются практическая реализация экспертной системы с использованием алгоритмов нечеткой логики для подбора геолого¬технических мероприятий для скважин на основе созданной базы знаний.
Целью магистерской диссертации является создание базы знаний и системы с применением веб-технологий для подбора геолого-технических мероприятий для скважин по её геологическим и эксплуатационным параметрам на основе применения алгоритмов нечеткой логики.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
1. Изучение теоретико-методологических основ нечеткой логики и систем
2. Рассмотрение необходимых пакетов R с целью создания приложения для подбора геолого-технических мероприятий для скважин
3. Изучение пакета Зйшудля создания интерактивных веб-приложений на основе языка R
4. Создание системывR с использованием нечеткой логики и создание веб-интерфейса.
Теоретической основой исследования являются труды отечественных и зарубежных авторов, рассматривающие основные теоретические положения по созданию и использованию экспертных систем.
Апробация результатов исследования проводилась при использовании данных КИС «Татнефть-нефтедобыча» ООО "ТатАСУ".
Структура данной магистерской диссертации обусловлена целью и задачами исследования. Магистерская диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений.
В первой главе работы рассмотрены теоретические аспекты изучения основ нечеткой логики и систем, предложена процедура проведения исследования.
Во второй главе рассмотрены теоретические основы использования языка программирования R для создания приложения.
В третьей главе обосновывается создание программного приложения для подбора геолого-технических мероприятий для скважин, и проводится анализ результатов исследования.
В заключении подводятся итоги работы, формулируются выводы по рассматриваемой теме магистерской диссертации.
В приложениях представлены таблицы и изображения, отображающие основные результаты исследования, а также код, написанный на языке программирования R, используемый для создания базы знаний и системы.
Задача создания экспертной системы в нефтедобывающей отрасли с использованием алгоритмов нечеткой логики является актуальной.
Новизна работы заключается в том, что создание экспертной системы с использованием алгоритмов нечеткой логики проводится с помощью языка программирования R.
Практическая значимость работы состоит в том, что созданное приложение может быть использовано на предприятиях нефтяной промышленности для подбора геолого-технических мероприятий, проводимых на скважинах.
Объектом исследования являются экспертные системы.
Предметом исследования являются практическая реализация экспертной системы с использованием алгоритмов нечеткой логики для подбора геолого¬технических мероприятий для скважин на основе созданной базы знаний.
Целью магистерской диссертации является создание базы знаний и системы с применением веб-технологий для подбора геолого-технических мероприятий для скважин по её геологическим и эксплуатационным параметрам на основе применения алгоритмов нечеткой логики.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
1. Изучение теоретико-методологических основ нечеткой логики и систем
2. Рассмотрение необходимых пакетов R с целью создания приложения для подбора геолого-технических мероприятий для скважин
3. Изучение пакета Зйшудля создания интерактивных веб-приложений на основе языка R
4. Создание системывR с использованием нечеткой логики и создание веб-интерфейса.
Теоретической основой исследования являются труды отечественных и зарубежных авторов, рассматривающие основные теоретические положения по созданию и использованию экспертных систем.
Апробация результатов исследования проводилась при использовании данных КИС «Татнефть-нефтедобыча» ООО "ТатАСУ".
Структура данной магистерской диссертации обусловлена целью и задачами исследования. Магистерская диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений.
В первой главе работы рассмотрены теоретические аспекты изучения основ нечеткой логики и систем, предложена процедура проведения исследования.
Во второй главе рассмотрены теоретические основы использования языка программирования R для создания приложения.
В третьей главе обосновывается создание программного приложения для подбора геолого-технических мероприятий для скважин, и проводится анализ результатов исследования.
В заключении подводятся итоги работы, формулируются выводы по рассматриваемой теме магистерской диссертации.
В приложениях представлены таблицы и изображения, отображающие основные результаты исследования, а также код, написанный на языке программирования R, используемый для создания базы знаний и системы.
Таким образом, в результате работы над магистерской диссертацией мною был получен опыт работы в языке R, было осуществлено создание программного приложения, которое помогает решать задачи принятия решений в нефтедобывающей отрасли. По итогам работы можно сделать следующие выводы.
Было проведено изучение теоретических вопросов экспертных систем и нечеткой логики. Экспертные системы используются для решения трудных задач в определенных узкоспециализированных областях, где большую роль имеют знания экспертов. Основой экспертной системы является база знаний, в которой содержатся знания экспертов о некоторой предметной области. Использование методов нечеткой логики позволяет построить экспертную систему принятия решений.
В результате проведенного исследования было выявлено, что нефтедобывающая отрасль является перспективным направлением внедрения нечетких экспертных систем, так как задачи нефтедобычи содержат неточные, неполные, размытые данные, и принятие решений в задачах нефтедобычи основывается на опыте эксперта. Использование методов нечеткой логики позволяет формализовать знания экспертов.
Были изучены необходимые пакеты R, такие как xlsx, frbs, shiny, shinythemes.Для создания системы по подбору ГТМ был выбран язык программирования R, ввиду того, что он является бесплатной средой разработки и содержит эффективные средства для обработки данных, реализации нечетких систем, создания веб-приложений.
Была создана база знаний и система с использованием алгоритмов нечеткой логики для подбора ГТМ. Для разработки базы знаний использовались правила, полученные от геологов-экспертов, содержащие условия необходимые для осуществления ГТМ на скважине.
Для каждого правила была построена модель, которая позволяет определить степень успешного применения определенного ГТМ для скважины по её геологическим и эксплуатационным параметрам. С помощью пакета Зйшубыл создан веб-интерфейс, который помогает пользователю взаимодействовать с системой. Пользователь вводит все необходимые параметры, после этого система рассчитывает степень успешности для всех методов и выводит пользователю. Созданная система формирует заключения о возможности применения ГТМ, окончательный выбор ГТМ осуществляет человек.
В результате проведения тестирования приложения было установлено, что оно является эффективным для принятия решений в нефтедобывающей отрасли.
Использование методов нечеткой логики для подбора ГТМ на скважине позволяет автоматизировать процесс подбора ГТМ, а создание базы знаний позволит сохранить и активно применять на производстве знания и опыт многих специалистов. Данный подход позволяет накапливать знания и использовать их для решения производственных задач. Созданная система позволяет упростить и ускорить работу экспертов, она может хранить и обрабатывать большое количество информации. Данная система может быть использована и в других областях.
В работе был подсчитан экономический эффект от внедрения данного приложения. Экономический эффект составляет? 350 000рублей. Использование приложения для подбора геолого-технических мероприятий для скважин по её геологическим и эксплуатационным параметрам, является экономически выгодным и может применяться на предприятиях нефтяной промышленности.
Было проведено изучение теоретических вопросов экспертных систем и нечеткой логики. Экспертные системы используются для решения трудных задач в определенных узкоспециализированных областях, где большую роль имеют знания экспертов. Основой экспертной системы является база знаний, в которой содержатся знания экспертов о некоторой предметной области. Использование методов нечеткой логики позволяет построить экспертную систему принятия решений.
В результате проведенного исследования было выявлено, что нефтедобывающая отрасль является перспективным направлением внедрения нечетких экспертных систем, так как задачи нефтедобычи содержат неточные, неполные, размытые данные, и принятие решений в задачах нефтедобычи основывается на опыте эксперта. Использование методов нечеткой логики позволяет формализовать знания экспертов.
Были изучены необходимые пакеты R, такие как xlsx, frbs, shiny, shinythemes.Для создания системы по подбору ГТМ был выбран язык программирования R, ввиду того, что он является бесплатной средой разработки и содержит эффективные средства для обработки данных, реализации нечетких систем, создания веб-приложений.
Была создана база знаний и система с использованием алгоритмов нечеткой логики для подбора ГТМ. Для разработки базы знаний использовались правила, полученные от геологов-экспертов, содержащие условия необходимые для осуществления ГТМ на скважине.
Для каждого правила была построена модель, которая позволяет определить степень успешного применения определенного ГТМ для скважины по её геологическим и эксплуатационным параметрам. С помощью пакета Зйшубыл создан веб-интерфейс, который помогает пользователю взаимодействовать с системой. Пользователь вводит все необходимые параметры, после этого система рассчитывает степень успешности для всех методов и выводит пользователю. Созданная система формирует заключения о возможности применения ГТМ, окончательный выбор ГТМ осуществляет человек.
В результате проведения тестирования приложения было установлено, что оно является эффективным для принятия решений в нефтедобывающей отрасли.
Использование методов нечеткой логики для подбора ГТМ на скважине позволяет автоматизировать процесс подбора ГТМ, а создание базы знаний позволит сохранить и активно применять на производстве знания и опыт многих специалистов. Данный подход позволяет накапливать знания и использовать их для решения производственных задач. Созданная система позволяет упростить и ускорить работу экспертов, она может хранить и обрабатывать большое количество информации. Данная система может быть использована и в других областях.
В работе был подсчитан экономический эффект от внедрения данного приложения. Экономический эффект составляет? 350 000рублей. Использование приложения для подбора геолого-технических мероприятий для скважин по её геологическим и эксплуатационным параметрам, является экономически выгодным и может применяться на предприятиях нефтяной промышленности.