JPH08272617A

JPH08272617A - エキスパートシステム構築装置

Info

Publication number: JPH08272617A
Application number: JP7078036A
Authority: JP
Inventors: Toshishige Hiruta; 利栄蛭田
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 1995-04-04
Filing date: 1995-04-04
Publication date: 1996-10-18

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】フレーム型表現の知識ベースから、プロダクシ
ョンルールを自動的に生成する。【構成】属性データ収容フレームの属性データを摘出
し、属性データの条件を定義する（ステップ３）。そし
て、属性データの条件をプロダクションルールの条件に
設定し、その属性データの条件に従って、プロダクショ
ンルールの行動を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エキスパートシステム
構築装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、例えば車両の電子システム開発や
故障診断支援にエキスパートシステムを用いたものが開
発されている。図７は、かかるエキスパートシステムの
構築装置とユーザインタフェースとの関係を示す図であ
る。この図において、専門家（expert）とは、例えば技
術者又は熟練工のように専門知識を有する者であり、エ
キスパートシステムでは、この専門家の専門知識が提供
されて知識ベース化される。

【０００３】この知識ベース化を担当する者がナレッジ
エンジニア（Knowledge Engineer)であり、ナレッジエ
ンジニアはエキスパートシステム構築ツールの知識表現
法や文法、推論の制御方法を熟知している。エンドユー
ザ（end user) は、この知識ベースを基に、推論エンジ
ンを介してして知識の利用を図る。

【０００４】このようにして、エキスパートシステム構
築ツールと専門家の知識の入った知識ベースが結合し、
エンドユーザによって利用されるエキスパートシステム
が出来上がる。ここで、エキスパートシステムでいう知
識とは、単に事実（データ）の羅列を行ったものではな
く、その事実を基に専門家がどう考えるかということが
定式的に表現されたものである。

【０００５】この知識表現の代表的な例として、ルール
型表現とフレーム型表現がある。ルール型表現とは、図
８に示すように、ＩＦ−ＴＨＥＮ形式を用いた知識表現
であり、規則型の知識を表現するものである。このルー
ル型表現は、条件から結論、条件から行動、原因から結
果などの関係を表現するのに適している。このＩＦ−Ｔ
ＨＥＮ形式のルールのことをプロダクションルールとい
う。例えば、図９（Ａ）、（Ｂ）に、プロダクションル
ールの具体例として、夫々、細菌種別決定ルール、投薬
ルールを示す。（Ａ）において、患者の体温が38度以上
であり、湿疹反応が有であるという条件のときには、疾
病原因は、はしかであるという結論が得られ、（Ｂ）に
おいて、疾病は、はしかであるという条件のときには、
ペニシリンを１日３回投与するという行動が得られる。

【０００６】これに対して、フレーム型表現とは、図10
に示すように、知識をフレームで表現するものである。
フレームは、事実型の知識を表現し、項目（属性）と値
（属性値）からなる表のような知識によって構成されて
いる。例えば、投手フレームでは、ポジション、投手
が、夫々、属性、属性値に相当する。また、フレーム
は、相互に階層関係をもたせることができ、階層関係に
おいて、上位フレームに抽象的対象を起き、下位フレー
ムにより具体的な対象を置き、上位フレームがもつ属性
を下位フレームに継承させることができる。図10の例で
は、投手フレームが上位フレームであり、選手Ａが下位
フレームであり、投手フレームがもつ属性は、選手Ａフ
レームに継承される。

【０００７】一方、エキスパートシステムを収める器と
してのシェルには、質問に対してｙｅｓ／ｎｏと答えれ
ば結論に導かれるドメインシェルと、定義された構造体
を持たないでエディタを用いてシステムを構築する汎用
型シェルとがある。ルール型表現は、主に前者に用いら
れ、フレーム型表現は、主に、後者に用いられる。ドメ
インシェルでは、ユーザが簡単に扱えるという利点はあ
るものの、階層が増えるにしたがってプロダクションル
ール数が増え、規模が非常に大きくなるため、ある特定
業務用として利用される比較的小規模システムに利用さ
れる。これに対して、汎用型シェルでは、システムを構
築するのが煩雑であるが、ドメインシェルのような欠点
がないため、大規模システムに利用される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、かかるエキ
スパートシステム構築装置では、ドメインシェルにして
も汎用型シェルにしても、ナレッジエンジニアが介在す
るため、車両の電子システム開発や故障診断支援用とし
て、社外で開発する場合、専門家の技術や新技術開発を
公開しなければならない。

【０００９】また、ドメインシェルでは、プロダクショ
ンルール数が膨大となり、開発工数が大きい。さらに、
知識追加、削除などにナレッジエンジニアの助けが必要
となるが、ユーザが知識メンテナンスを行うことは事実
上困難である。従って、知識ベースからプロダクション
ルールが自動的に作成されるようになれば、ユーザにと
っては便利である。

【００１０】本発明はこのような従来の課題に鑑みてな
されたもので、ルール型表現の設計・記述が自動化され
るようなエキスパートシステム構築装置を提供すること
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１の発
明にかかるエキスパートシステム構築装置では、図１に
示すように、知識が、主事象名を収容する主事象名収容
フレームと、該主事象名に対応した知識データを収容す
る知識データ収容フレームと、知識データの属性データ
であり、コンピュータとの対話によって入力される入力
条件、及び入力条件に応じて当該知識データに接続する
接続先データを含む属性データを収容する属性データ収
容フレームと、の独立したフレームを用いて知識表現さ
れた知識ベースに基づいて、ルール型表現のプロダクシ
ョンルールを生成するエキスパートシステム構築装置で
あって、前記属性データ収容フレームに収容された属性
データを摘出し、前記入力条件、及び接続先データを定
義する定義手段と、定義された入力条件に対話終了を示
すデータが記述されているときは、該対話終了データを
プロダクションルールの条件部に記述し、当該知識デー
タを結論データとしてプロダンクションルールの行動部
に記述する第１記述手段と、定義された入力条件に対話
継続を示す対話結果が記述され、かつ接続先データにデ
ータが記述されているときは、前記対話結果をプロダク
ションルールの条件部に記述し、接続先の知識データを
プロダンクションルールの行動部に記述する第２記述手
段と、前記第１記述手段又は第２記述手段により記述さ
れたプロダクションルールを、プロダクションルール・
ファイルに記述するプロダクションルール・ファイル作
成手段と、を備えた。

【００１２】請求項２の発明にかかるエキスパートシス
テム構築装置では、前記第１記述手段は、結論データと
ともに推論終了を表示するデータをプロダクションルー
ルの行動部に記述する構成である。

【００１３】

【作用】上記、請求項１の発明にかかるエキスパートシ
ステム構築装置の構成によれば、定義手段により、コン
ピュータとの対話によって入力される入力条件、入力条
件に応じた接続先データが定義される。定義された入力
条件に対話終了を示すデータが記述されているときは、
当該知識データは結論データであり、第１記述手段によ
り、対話終了データがプロダクションルールの条件部に
記述され、結論データとしてプロダンクションルールの
行動部に記述される。また、定義された入力条件に対話
継続を示す対話結果が記述され、かつ接続先データにデ
ータが記述されているときは、第２記述手段により、前
記対話結果がプロダクションルールの条件部に記述さ
れ、当該対話データがプロダンクションルールの行動部
に記述される。このようにして生成されたプロダクショ
ンルールはプロダクションルール・ファイル作成手段に
より、プロダクションルール・ファイルに記述され、該
ファイルが作成される。従って、プロダクションルー
ル、及びプロダクションルール・ファイルが自動的に生
成される。

【００１４】請求項２の発明にかかるエキスパートシス
テム構築装置の構成によれば、知識データが結論データ
であると判定されたときは、結論データとともに推論終
了を表示するデータがプロダクションルールの行動部に
記述される。従って、知識データが結論データであると
判定されたときには、結論データとともに、コンピュー
タに推論終了が表示され、コンピュータと対話するユー
ザは、表示されたデータが結論データであることを確認
することが可能となる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図２〜図６に基づ
いて説明する。図２は本実施例のエキスパートシステム
の基本構造を示す。図２において、推論エンジン２とユ
ーザインタフェース３とは、コンピュータ１に内蔵され
ている。表示装置であるディスプレイ４と、キーボード
等の入力装置５と、はユーザインタフェース３に接続さ
れている。

【００１６】このエキスパートシステムは、例えば車両
の電子システム開発や故障診断支援にエキスパートシス
テムに用いられる。ディスプレイ４には、ＦＴＡ(Fault
Tree Analysis) 方式知識入力画面、ＦＭＥＡ(Failure
Mode and Effect Analysis)方式知識入力画面、知識削
除操作画面、知識内容表示画面等が表示される。

【００１７】ＦＴＡとは、システムに好ましくない事象
から出発して、トップダウン的に下位原因に向かって事
象をつないでいく分析方法であり、ＦＭＥＡとは、シス
テムや装置の故障原因と考えられる故障モードや人間の
エラーモードを入力とした場合、全体にどんな影響が及
ぶかを解析し、問題点を見出して定性的に予測する分析
方法であり、本実施例の場合には、いずれの方式にも適
用できる。

【００１８】主事象名収容フレーム・ファイル11（以
後、「ファイル11」と記す）、知識データ収容フレーム
・ファイル12（以後、「ファイル12」と記す）、属性デ
ータ収容フレーム・ファイル13（以後、「ファイル13」
と記す）は、推論エンジン２によって生成されるフレー
ム・ファイルである。図３は、これらのフレームの関係
の概念を示す図である。

【００１９】この図において、車両の故障診断を例にと
って説明すると、知識オブジェのオーナとは、「sensor
1」、「Harness1」、「ECU(マイクロコンピュータ) 」
等の主事象名をいい、ファイル11の主事象名収容フレー
ムには、これらの主事象名が収容されている。オーナに
は、スロットが接続されている。スロットとは、例え
ば、「信号が０ｖである」、「線が時々切れる」、「配
線が過熱する」等の故障項目を示す。尚、該当するスロ
ットがなかったときは、故障項目をディスプレイ４から
入力することにより新しく生成される。また、スロット
には、Data FrameとAttribute Frame 、あるいは結論に
関連する情報が収容されている。Data Frame、Attribut
e Frame は、夫々、知識データ収容フレーム、属性デー
タ収容フレームに対応する。このData Frameには、例え
ば、オーナ「sensor 1」に関する知識オブジェ「信号レ
ベル０ｖ」等の情報が収容され、Attribute Frame に
は、他の知識領域との関係を示す属性データが収容され
ている。また、結論とは、例えば、故障診断における
「原因はワイアリングハーネスが断線したことにある」
等の情報であり、結論を示すときは、属性データは、他
の知識領域との関係を示さない。

【００２０】次に、図４に基づいてこれらのファイル11
〜13の具体的な構造例について説明する。図４（Ａ）
は、ファイル11の構造例を示す。この図において、ファ
イル11内には、４つの主事象名収容フレームFrame001〜
004(フレーム番号）が収容されている。尚、この主事象
名収容フレームFrame001〜004 は、夫々、ファイル12、
ファイル13のFrame001〜004 に対応している。

【００２１】図４（Ｂ）は、ファイル12の構造例を示
す。この図において、ファイル12には、ファイル11の各
フレームに対応した４つの知識データ収容フレームFram
e001〜004 が収容され、各フレームには、主事象名に対
する知識データが収容されている。知識データとは、専
門家が必要とする真偽が明確になっている事実（デー
タ）とその事実を基に専門家がどう考えるかということ
が定式的に表現されたものであり、知識データには、前
述の「信号レベル０ｖ」等の対話データと、「原因はワ
イアリングハーネスが断線したことにある」等の結論デ
ータと、がある。

【００２２】図４（Ｃ）は、ファイル13の構造例を示
す。この図において、ファイル13内には、ファイル11の
各フレームに対応した４つの属性データ収容フレームFr
ame001〜004 が収容されている。例えば、Frame001のda
ta001 の属性データ「Frame002/yes/data001」を例にと
ると、この属性データは、対話結果が「yes 」のとき
は、「Frame001」の「data001 」（対話データ（ａ））
を「Frame001」の「Frame002 」の「data001 」（対話
データ（ｃ））に関係させることを意味する。また、
「Frame003」の「data001 」のように、結論に達してい
るときは、属性データには「end 」が記述されている。

【００２３】外部ファイル制御フレーム・ファイル14
は、専門家の知識を編集して知識ベース化するときに生
成されるデータを記憶するファイルであり、外部ファイ
ル制御フレーム・ファイル14に接続された外部ファイル
編集用ファイル15は、編集時、入力データを一時保存す
るものである。プロダクションルール・ファイル16（以
後、「ファイル16」と記す）は、推論エンジン２によ
り、主事象名収容フレーム・ファイル11、知識データ収
容フレーム・ファイル12、属性データ収容フレーム・フ
ァイル13に基づいて自動的に生成されるファイルであ
る。

【００２４】次に推論エンジン２のプロダクションルー
ルの作成からプロダクションルール・ファイル16への記
述までの動作を図５のフローチャートに基づいて説明す
る。ステップ（図中では「Ｓ」と記してあり、以下同様
とする）１では、ファイル11〜13、及びファイル16をオ
ープンする。ステップ２では、ファイル16の最初のプロ
ダクションルール作成位置であるFrame001，data001 を
指示する。

【００２５】ステップ３では、各属性収容フレームの属
性データ、知識データ収容フレームの知識データを摘出
し、属性データを条件１〜３のように定義し、知識デー
タを条件４として定義する。条件１は対話結果の条件に
より接続するFrame 番号を示す。属性データ「Frame002
/yes/data001」を例にとると、対話結果が「yes 」のと
きは、「Frame002」が接続される。

【００２６】条件２は、対話結果の条件を示す。上記属
性データの例では、対話結果の条件２は「yes 」であ
る。条件３は、接続するFrame のdata番号を示す。上記
属性データの例では、「Frame002」の「data001 」であ
る。条件４は、上記属性データの例では、「Frame002」
の「data001 」の対話データ（ｃ）となる。

【００２７】尚、「Frame003」のように、知識データが
結論データであるときは、属性データには、終了を示す
データ「end 」が記述されている。このステップ２が定
義手段に相当する。そして、以下のステップ５〜７で
は、プロダクションルールの条件に応じてルール型表現
である記述１〜３を選択する。

【００２８】最初の記述のときは、ステップ４→５に進
み、最初に記述するルール型表現である記述１を用い
る。 if〔条件Ｘ〕then〔行動Ｙ〕条件Ｘ＝未入力行動Ｙ＝最初の質問表示即ち、「未入力」のときは、「最初の質問を表示する」
という行動を選択する。

【００２９】ステップ６では、記述２を用いる。 if〔条件Ｘ〕then〔行動Ｙ〕条件Ｘ＝〔属性データの条件２＝「end 」〕行動Ｙ＝知識データの条件４を表示推論終了例えば、図４（Ｃ）の「Frame003」の「data001 」のよ
うに、属性データの条件２が「end 」であるときは、属
性データの条件４は、「Frame003」の「data003 」であ
る「結論データ（ｄ）」となる。このステップ６が第１
記述手段に相当する。

【００３０】ステップ７では、記述３を用いる。 if〔条件Ｘ〕then〔行動Ｙ〕条件Ｘ＝属性データの条件２＆条件４行動Ｙ＝属性データの条件１、条件３が指示する条件
４を表現する。

【００３１】例えば、図４（Ｃ）の「Frame001」におい
て、属性データの条件２が「yes 」であるときは、条件
４は、ファイル12の「Frame002」の「data001 」の「対
話データ（ｃ）」となる。このステップ７が第２記述手
段に相当する。ステップ８では、ステップ５〜ステップ
７で生成されたプロダクションルールを、ファイル16に
記述する。このステップ８がプロダクションルール・フ
ァイル作成手段に相当する。

【００３２】記述したらステップ９→10→11に進み、
「data」についてのプロダクションルール作成位置を次
の位置に指示してステップ３〜ステップ８を繰り返す。
また、現在のフレームにおけるプロダクションルールの
記述が終了したときは、ステップ12において、次のフレ
ーム番号を指示する。そして、ファイル16のすべての属
性データについて、プロダクションルールの作成が終わ
ったときは、ステップ９→13に進み、全ファイルを閉じ
てシステムを終了させる。

【００３３】以上が、推論エンジン２のプロダクション
ルールの作成からプロダクションルール・ファイル16へ
の記述までの動作であるが、次に、故障項目から原因を
結論として導く手順を図６に基づいて説明する。尚、断
線ルール（Ｘ）は、次のように定義される。断線ルール（Ｘ）＜＝＞ signal 0v(X) and source signal is high(X) and wire is non-earth(x) また、対話データには、以下のものがあるとする。

【００３４】(1) owner(obj 1,sensor 1), (2) part-of(obj 1,signal condition 1), (3) is(obj 1,source level) (4) Harness1(obj 1,earth) この場合、関係するオーナは「sensor 1」、「Harness
1」、「ECU(マイクロコンピュータ）」である。例え
ば、オーナ「sensor 1」には、スロットとして「信号が
０ｖである」、「線が時々切れる」、「配線が過熱す
る」等の故障項目が接続されている。

【００３５】プロダクションルールは以下のように生成
される。 (1) is(X,level is 0v) ∧ part-of(X,Y),∧(Y,source level is high) ->source signal OK(X), 即ち、「sensor 1」の信号レベルが０ｖであり、「ＥＣ
Ｕ」の信号レベルがＨｉレベルであるときは、ソース信
号の信号レベルは正常である。 (2) is(X,level is 0v) ∧ part-of(X,Y),∧(Y,Harness1 non-earth) ->earth is OK(X) 即ち、「Harness1」は接地されていないから、接地は正
常である。 (3) part-of(X,Y)∧is(Y,source level is high)∧(Y,Harness1 non-earth) ->The snapping of a Harness1 即ち、「ECU 」の信号レベルがＨｉレベルであり、「Ha
rness1」が接地されていないということから、断線ルー
ル（Ｘ）に従って「ハーネスの断線」という結論が得ら
れる。

【００３６】かかる構成によれば、主事象名収容フレー
ム、知識データ収容フレーム、属性データ収容フレーム
に独立したフレーム型知識表現において、属性データ収
容フレームに収容された属性データを定義し、定義した
属性データに基づいてプロダクションルールを作成する
ようにしたので、プロダクションルールを自動的に作成
することができる。従って、ルール型知識表現の設計・
記述が自動化されるため、開発工数を大幅に削減するこ
とができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
かかるエキスパートシステム構築装置によれば、プロダ
クションルール、及びプロダクションルール・ファイル
を自動的に生成することができる。従って、ルール型知
識表現の設計・記述が自動化されるため、開発工数を大
幅に削減することができる。

【００３８】請求項２の発明にかかるエキスパートシス
テム構築装置によれば、コンピュータと対話するユーザ
は、表示されたデータが結論データであることを確認す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すクレーム対応図。

【図２】本発明の一実施例を示す構成図。

【図３】個々の知識構造を示す説明図。

【図４】図２の各フレームの構造例を示す図。

【図５】図２の推論エンジンの動作を示すフローチャー
ト。

【図６】学習した知識構造を示す説明図。

【図７】エキスパートシステムを示す図。

【図８】ルール型表現の説明図。

【図９】図８の具体例を示す図。

【図10】フレーム型表現の具体例を示す図。

【符号の説明】

１コンピュータ２推論エンジン３ユーザインタフェース４ディスプレイ 11 主事象名収容フレーム・ファイル 12 知識データ収容フレーム・ファイル 13 属性データ収容フレーム・ファイル 16 プロダクションルール・ファイル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】知識が、主事象名を収容する主事象名収容
フレームと、該主事象名に対応した知識データを収容す
る知識データ収容フレームと、知識データの属性データ
であり、コンピュータとの対話によって入力される入力
条件、及び入力条件に応じて当該知識データに接続する
接続先データを含む属性データを収容する属性データ収
容フレームと、の独立したフレームを用いて知識表現さ
れた知識ベースに基づいて、ルール型表現のプロダクシ
ョンルールを生成するエキスパートシステム構築装置で
あって、前記属性データ収容フレームに収容された属性データを
摘出し、前記入力条件、及び接続先データを定義する定
義手段と、定義された入力条件に対話終了を示すデータが記述され
ているときは、該対話終了データをプロダクションルー
ルの条件部に記述し、当該知識データを結論データとし
てプロダンクションルールの行動部に記述する第１記述
手段と、定義された入力条件に対話継続を示す対話結果が記述さ
れ、かつ接続先データにデータが記述されているとき
は、前記対話結果をプロダクションルールの条件部に記
述し、接続先の知識データをプロダンクションルールの
行動部に記述する第２記述手段と、前記第１記述手段又は第２記述手段により記述されたプ
ロダクションルールを、プロダクションルール・ファイ
ルに記述するプロダクションルール・ファイル作成手段
と、を備えたことを特徴とするエキスパートシステム構
築装置。
【請求項２】前記第１記述手段は、結論データとともに
推論終了を表示するデータをプロダクションルールの行
動部に記述する構成であることを特徴とする請求項１に
記載のエキスパートシステム構築装置。