Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор состояния проблемы и постановка задачи разработки моделей и алгоритмов информационно-измерительной и управляющей системы процесса формования листового стекла 9
1.1. Компьютерно-интегрированные производства и необходимость их внедрения на предприятиях стекольной промышленности 9
1.2. Анализ функциональной структуры системы управления флоат-процессом формования листового стекла 16
1.2.1. Описание объекта управления 16
1.2.2. Анализ функциональной структуры 21
1.3. Обзор моделей и методов управления сложными технологическими процессами в аварийных ситуациях 22
1.4. Общая постановка задачи разработки моделей и алгоритмов для информационно-измерительной и управляющей системы процесса формования листового стекла 35
1.5. Выводы 37
2. Математические модели описания аварийных ситуаций, возникающих в ходе процесса формования листового стекла 39
2.1. Содержательная модель описания аварийных ситуаций 40
2.2. Модели описания аварийных ситуаций в формах Бэкуса-Наура .42
2.3. Модели описания аварийных ситуаций в виде фреймовых представлений 47
2.4. Модели описания аварийных ситуаций на основе языка представления знаний 50
2.5. Выводы 52
3. Разработка алгоритмов идентификации и синтеза новых знаний об аварийных ситуациях, возникающих в ходе флоат-процесса формования листового стекла 54
3.1. Разработка алгоритма идентификации аварийных ситуаций 56
3.2. Разработка алгоритма синтеза описаний новых аварийных ситуаций 68
3.3. Выводы 80
4. Методика внедрения разработанного математического обеспечения в составе информационно-измерительных и управляющих систем промышленных предприятий 82
4.1. Определение стереотипных аварийных ситуаций, возникающих в ходе флоат-процесса формования листового стекла 82
4.2. Разработка информационно-программного комплекса интеллектуального управления флоат-процессом формования листового стекла в аварийных ситуациях 84
4.3. Структура программного обеспечения, реализующего разработанные модели и алгоритмы 88
4.4. Опыт внедрения результатов работы в промышленности 95
4.5. Выводы 99
Заключение 100
Литература , 102
- Обзор моделей и методов управления сложными технологическими процессами в аварийных ситуациях
- Модели описания аварийных ситуаций в виде фреймовых представлений
- Разработка алгоритма синтеза описаний новых аварийных ситуаций
- Разработка информационно-программного комплекса интеллектуального управления флоат-процессом формования листового стекла в аварийных ситуациях
Введение к работе
Динамичное развитие отечественных предприятий стекольной промышленности, повышение конкурентоспособности выпускаемой ими продукции, улучшение условий труда производственного персонала невозможно обеспечить без совершенствования аппаратного и математического обеспечения специализированных информационно-измерительных систем, используемых при управлении процессами формования стекла.
Большинство информационно-измерительных и управляющих систем отечественных предприятий стекольной промышленности (системы ГРАСмик-ро, «Алиса», «Димиконт», Metronex и др.) обеспечивают рациональный режим работы отдельно взятых групп технологического оборудования в стереотипных производственных ситуациях и не выдают рекомендаций оперативно-диспетчерскому персоналу при возникновении аварийных и нештатных ситуаций комплексного характера, затрагивающих процесс формования листового стекла в целом. При быстром изменении десятков параметров, характеризующих работу сложного технологического оборудования, значительной чувствительности режимов его функционирования к изменению управляющих воздействий и параметров окружающей среды, малочисленности и большой загруженности диспетчерского персонала это может привести к возникновению брака, размер которого на среднем предприятии стекольной промышленности зачастую превышает 60 тыс. м листового стекла в год. Указанное обстоятельство обуславливает необходимость разработки и внедрения в составе математического обеспечения специализированных информационно-измерительных и управляющих комплексов новых моделей и алгоритмов ситуационного управления процессом формования листового стекла, позволяющих преодолеть указанные трудности.
Общие принципы функционирования систем искусственного интеллекта, в том числе и систем ситуационного управления сложными производственны-
5 ми процессами, были развиты в работах таких зарубежных и отечественных ученых как Э.Фейгенбаум, Д.Уотермен, Д.А.Поспелов, Г.С.Поспелов, О.И.Ларичев, Ю.И.Клыков, Э.В.Попов и других. Вместе с тем, в специальной литературе в настоящее время практически отсутствуют сообщения о системах ситуационного управления сложным технологическим оборудованием предприятий стекольной промышленности. Кроме того, при создании математического обеспечения специализированных информационно-измерительных и управляющих комплексов, работающих в составе систем ситуационного управления, до последнего времени недостаточное внимание уделялось проблемам совершенствования алгоритмов идентификации производственных ситуаций и машинного формирования их описаний, что несколько затрудняло внедрение данных систем, уменьшало оперативность и качество решений оперативно-диспетчерского персонала.
Приведенные выше соображения обуславливают актуальность, экономическую целесообразность и практическую значимость темы диссертационной работы, посвященной совершенствованию математического обеспечения информационно-измерительных и управляющих систем предприятий стекольной промышленности путем создания новых, более эффективных алгоритмов идентификации аварийных ситуаций и автоматизации процесса формирования их описания.
Тема диссертации, внедрение ее основных результатов непосредственно связаны с основными заданиями Института проблем точной механики и управления РАН и соответствуют темам научных исследований, проводимых в течение ряда лет на кафедрах "Системотехника" и «Информационные системы» Саратовского государственного технического университета.
Цель работы. Создание моделей и алгоритмов управления процессом формования листового стекла, позволяющих существенно повысить эффективность функционирования информационно-измерительных и управляющих сие-
тем предприятий стекольной промышленности при возникновении аварийных и нештатных ситуаций.
Предметом исследования является процесс формования листового
К стекла (флоат-процесс), управляемый с использованием типовых информаци-
онно-измерительных систем предприятий стекольной промышленности.
Методы исследования. В диссертации использованы методы теории управления, теории графов, теории множеств, кластерного анализа, искусственного интеллекта и математического моделирования.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1 Впервые сформирован комплекс взаимосвязанных моделей описания ава
рийных ситуаций, для ликвидации которых используются информационно-
измерительные и управляющие системы отечественных предприятий сте
кольной промышленности. Модели описания основаны на математическом
аппарате нормальных форм Бэкуса-Наура, фреймах, языке представления
и. знаний и позволяют оперативно идентифицировать возникающие ситуации,
определить мероприятия, необходимые для их успешного устранения, а также машинными методами сформировать описание новых аварийных ситуаций.
2 Для флоат-процесса производства листового стекла разработана методика
оперативной идентификации аварийных ситуаций, особенность которой за
ключается в последовательном разбиении множества ситуаций на кластеры
и сравнении идентифицируемой ситуации с центроидами этих кластеров,
У что позволяет значительно повысить быстродействие идентификации ситуа-
^ ций по сравнению с существующими методиками.
3 Разработан эвристический алгоритм, позволяющий осуществить машинный
синтез описаний аварийных ситуаций, в основу которого положено пред
ставление ситуаций набором логико-лингвистических переменных, значения
которых по предложенным правилам выбираются ЭВМ.
7 4 Предложена процедура анализа синтезированных описаний аварийных ситуаций на правдоподобие. Процедура основана на учете логических связей, существующих между значениями отдельных переменных, характеризующих описания ситуаций. Данная процедура позволяет исключить из рассмотрения описания заведомо неправдоподобных ситуаций.
Практическая ценность. Основные теоретические положения диссертационной работы в виде математических моделей, алгоритмов и программ были внедрены в структурных подразделениях ОАО "Саратовстройстекло" с годовым экономическим эффектом 500 тыс. рублей. Кроме того, разработанное программно-алгоритмическое обеспечение было передано Саратовскому государственному техническому университету для обучения студентов специальностей "Автоматизированные системы обработки информации и управления" и "Информационные системы".
На защиту выносятся:
Комплекс моделей описания аварийных ситуаций на предприятиях стекольной промышленности, разработанный на основе форм Бэкуса-Наура, фреймов и языка представления знаний.
Алгоритм идентификации аварийных ситуаций, возникающих в процессе формования листового стекла, основанный на их сравнении с центроидами кластеров ситуаций.
Алгоритм автоматизированного синтеза описаний аварийных ситуаций и процедура их анализа на правдоподобие.
Программное обеспечение, позволяющее осуществить ситуационное управление флоат-процессом в составе типовых информационно-измерительных и управляющих систем предприятий стекольной промышленности.
Методика внедрения разработанных моделей, алгоритмов и программ в составе типовых информационно-измерительных и управляющих систем крупных предприятий стекольной промышленности.
Достоверность теоретических разработок, научных положений и выводов подтверждается корректностью применения математического аппарата теории управления, искусственного интеллекта, согласованностью результатов теоретических расчетов с данными, определенными в процессе практической апробации работы.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались в 2001 - 2004 г.г. на Всероссийской конференции «Прогрессивные технологии в обучении и производстве» (г.Камышин, 2002 г.), Международной научно-технической конференции «Современные материалы и технологии», II Всероссийской научно-практической конференции «Инновации в машиностроении» (г. Пенза, 2002 г.), Международной конференции «Проблемы и перспективы прецизионной механики и управления в машиностроении» (г. Саратов, 2002 г.), на научных семинарах лаборатории №1 Института проблем точной механики и управления РАН, кафедр «Системотехника» и «Информационные системы» Саратовского государственного технического университета, а также публиковались в межвузовских научных сборниках.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 8 печатных работ в межвузовских научных сборниках и материалах научно-технических конференций.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 141 странице и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 155 наименований, трех приложений, имеет 30 рисунков и 9 таблиц.
Обзор моделей и методов управления сложными технологическими процессами в аварийных ситуациях
Формование листового стекла характеризуется большим числом контролируемых параметров, значительной инерционностью каналов управления и поэтому требует введения в контур управления системы диспетчера. Таким образом, принятие диспетчером управляющих решений является одной из самых актуальных проблем [25,39,43,46,50].
Ввиду сложности технологического процесса формования листового стекла в ванне расплава довольно часто диспетчер не в состоянии принять адекватное решение, что не удовлетворяет требованиям оперативности и всеситуа-ционности управления [43], и может повлечь за собой возникновение аварийных ситуаций, приводящих к обрыву ленты стекла и, как следствие, к материальному ущербу от бракованной продукции.
Анализ наиболее серьезных аварий на различных предприятиях (Три-майлайленд, Чернобыль, Бхопал) показал, что примерно в половине случаев их причинами были ошибки операторов при выявлении аварийных ситуаций и последующем осуществлении управляющих воздействий на объект [2,25].
По данным ОАО «Саратовстройстекло», в среднем за год суммарное время простоя линии термического формования из-за обрыва ленты достигает 170 часов, что эквивалентно потере 60 тыс. м листового стекла общей стоимостью 2,2 млн. руб.
Исследования, проведенные в цехе формования листового стекла, показали, что диспетчер производства работает в условиях неоднозначности признаков аварийных и режимных ситуаций, нехватки времени и информации, необходимой для принятия решений.
В настоящее время разработаны и прошли проверку на практике различные информационно-измерительные и управляющие системы процесса производства стекольной продукции. Анализ их функционального назначения показывает, что основное внимание в них уделяется стабилизации основных параметров технологического процесса. При этом в используемых системах отсутствует решение ряда важных задач, связанных с управлением процессом оператором производства в условиях аварийных ситуаций. Указанное обстоятельство делает необходимым разработку и внедрение новых моделей и алгоритмов для информационно-измерительной и управляющей системы процесса формования листового стекла. Процесс формования ленты стекла на расплаве металла осуществляется в ванне, представляющей собой тепловой агрегат, содержащий слой расплавленного металла, защитную восстановительную атмосферу, средства подачи стекломассы и вывода ленты стекла из ванны в печь отжига (рис. 1.3). Процесс формования ленты стекла на расплаве металла делится на следующие технологические операции, которым соответствуют последовательные участки ванны расплава: ? непрерывная регулируемая подача стекломассы из выработочного канала стекловаренной печи и ее слив на расплав олова в головном участке ванны; ? растекание стекломассы на поверхности расплава олова до образования плоского слоя стекла равновесной толщины; ? «активное» формование ленты стекла, где под воздействием сил вытягивания, прилагаемых к формуемой ленте, она приобретает заданную толщину и ширину; ? охлаждение формуемой ленты до температуры ее вывода из ванны расплава на тянущие валы. Стекломассу сливают на расплав олова в головной части с носика лотка. Растекание стекломассы назад и в поперечном направлении ограничивается задним смачиваемым брусом и боковыми ограничителями. Стекломасса, которая течет от носика лотка к заднему брусу, образует «затек». Важнейшим требованием в процессе формования ленты стекла, является постоянное движение стекломассы в затеке, чтобы не допустить ее застоя и кристаллизации. В конце участка растекания поток стекломассы под действием сил тяжести и поверхностного натяжения формуется в плоскопараллельный слой толщиной 6,5 - 6,8 мм, называемого равновесной толщиной. Непременным требованием для получения ленты стекла с высоким качеством по разнотолщинности является достаточная завершенность процесса растекания. На участке «активного» формования ленту стекла в вязком состоянии подвергают действию сил вытягивания. На участке охлаждения теплосъем осуществляется через футеровку ванны и дополнительно холодильниками различных конструкций. Величину теп-лосъема регулируют изменением количества холодильников. Выравнивание температуры олова по ширине ванны может быть достигнуто изменением электронагрева по участкам и установкой ограничителей потоков олова и холодильников. Для защиты металлического расплава олова от окисления в ванну расплава подается защитная газовая атмосфера, состоящая из азота и водорода. Защитная атмосфера должна отвечать следующим требованиям по содержанию газов и примесей: ? азота-99-84%; ? водорода-1-16%; ? кислорода - не более 0,0005%; влаги - 0,001 г/м3 или точка росы - 60С. Выход ленты из ванны на валы печи отжига осуществляется через секцию примыкания. Попадание кислорода в ванну через выходную щель предотвращается путем установки герметизирующих шторок над лентой стекла.
Модели описания аварийных ситуаций в виде фреймовых представлений
Данная глава посвящена разработке алгоритмов идентификации и синтеза описаний новых аварийных ситуаций, возникающих в ходе процесса формования листового стекла.
Во второй главе был разработан комплекс логико-лингвистических моделей, которые имеют структуру, достаточно близкую к естественному языку.
Подобная структура требует разработки оригинальных алгоритмов идентификации возникающих в ходе технологического процесса аварийных ситуаций, чему и посвящен данный раздел.
В основу данных алгоритмов положены методы, разработанные в [122], а также элементы кластерного анализа. Как уже говорилось в предыдущей главе, перечень производственных ситуаций, когда-либо возникавших в процессе формования листового стекла, составляется ведущими специалистами предприятия и заносится в базу данных. Идентификация возникшей реальной производственной ситуации представляет собой сравнение ее характеристик с характеристиками уже находящихся в базе данных. Сравнение происходит в метрическом пространстве ситуаций. Если в метрическом пространстве производственных ситуаций обнаруживается ее полное совпадение с уже известными ситуациями, то она считается идентифицированной, и диспетчеру выдаются рекомендации по преодолению данной ситуации. В противном случае в метрическом пространстве ситуаций определяется точка, наиболее близкая к возникшей ситуации, и диспетчер получает рекомендации, непосредственно связанные с ситуацией, которую эта точка характеризует. Если полученной информации для выработки оперативного управляющего решения окажется недостаточно, то данная точка исключается из дальнейшего рассмотрения, и система определяет следующую точку, находящуюся на минимальном расстоянии от исходной ситуации, и выдает диспетчеру связанные с ней рекомендации. Данная процедура длится до тех пор, пока ЛПР не получит информацию, достаточную для принятия решения в данной ситуации. После окончания аварийной ситуации уточненная информация о ней включается в базу данных и будет использоваться при дальнейшей идентификации возникающих аварийных ситуаций. Ввиду сложности технологического процесса возможно возникновение аварийной ситуации, описание которой отсутствует в базе данных, а следовательно, отсутствует инструкция диспетчерскому персоналу по действиям в данной ситуации, что может привести к непредсказуемым последствиям. Это говорит о необходимости выработки новых знаний об аварийных ситуациях. Эти знания можно получить от экспертов путем организации анализа ими технологического процесса, а также аварийных ситуаций, когда-либо возникавших на объекте управления. Однако подобный труд высококлассных специалистов весьма дорог, кроме того необходима совместная работа экспертов различного профиля, что очень затруднительно. Данные факторы говорят о необходимости разработки машины автоматизированного синтеза, позволяющей сгенерировать наиболее полезные знания об аварийных ситуациях с наименьшими материальными и энергетическими затратами. С этой целью в данной главе разработан алгоритм синтеза описаний новых аварийных ситуаций и анализа полученных описаний на правдоподобие.
Синтез описаний новых ситуаций состоит в формировании набора характеристик, отличного от наборов характеристик находящихся в базе данных ситуаций, а также последующего анализа полученных описаний на правдоподобие.Собственно идентификация ситуаций сводится к определению расстояния между ними в метрическом пространстве (рис. 3.1). За основу возьмем алгоритм, предложенный в [122].
Разработка алгоритма синтеза описаний новых аварийных ситуаций
На данной стадии был составлен перечень аварийных ситуаций, которые могут возникать в ходе флоат-процесса формования листового стекла. Данный перечень составлялся путем анализа технологической документации, а также с учетом ситуаций, возникавших на производстве за прошедшие несколько лет.
Аварийная ситуация: «Налипание ленты стекла на растягивающее устройство». Признаки: «Колебание высоты волны после звездочки РУ. Повышение температуры отходящей воды выше 60. Изменение цвета звездочки с черного на темно-вишневый. Налипание стекломассы к отдельным зубьям». Причины: «Сильное заглубление звездочки РУ в стекломассу. Попадание под звездочку РУ крупного включения. Перегрев звездочки РУ». Рекомендации оператору: «Поднять пару РУ. Остановить РУ. Снять крючком стекломассу со звездочки. Оторвать ленту стекла от дна ванны расплава. Подрезать стекломассу под звездочкой. Проверить охлаждение звездочки РУ» Аварийная ситуация: «Отскок одного последнего растягивающего устройства». Признаки: «Сход звездочек остальных РУ с ленты стекла. Смещение ленты стекла в одну из сторон. Незначительное сужение лужи». Причины: «Попадание воды на концевики РУ при переполнении бочка или плохом сливе воды. Срабатывание систем защиты РУ, управляющих отскоком». Рекомендации оператору: «Произвести отскок РУ этой же пары на другой стороне. Ввести остальные РУ ближе к оси ванны расплава для предотвращения их схода с ленты стекла. Уменьшить скорости вращения остальных РУ для удержания лужи в прежних габаритах. Выполнить заворот ленты стекла. Проверить работоспособность отскочившего РУ. Увеличить скорость вращения следующей пары РУ до штатных значений. Развести остальные РУ до штатного захвата по бортам».
Аварийная ситуация: «Кратковременное отключение электроэнергии». Признаки: «Сообщение диспетчера о кратковременном отключении электроэнергии. Изменение скорости лера». Причины: «Отключение электроэнергии». Рекомендации оператору: «Продолжать выработку стекла в заданных режимах. В случае отскока РУ тоже переходят на работу от аккумуляторов. Контролировать подачу воды на холодильники и РУ. В случае снижения подачи защитной атмосферы в ванне перейти на прямое вытягивание».
Аварийная ситуация: «Камень в выработочном канале». Признаки: «Резкое сужение лужи стекла в ванне расплава. Затекание краев лужи. Прилипание лужи стекла к бортам ванны расплава». Причины: «Огнеупор от разрушения стекловаренной печи. Разрушение дозирующего или отсекающего шибера. Разрушение носика узла слива». Рекомендации оператору: «Прибавить ширину ленты. Выработку стекла перевести на прямое вытягивание. Поднять дозирующий шибер и пропустить камень в ванну расплава. Проход включения в ванну расплава. Прикрыть дозирующий шибер. Извлечь термопары. Увеличить скорость лера».
Аварийная ситуация: «Крупное включение по краю ленты стекла». Признаки: «Ширина лужи стекла увеличена. Возможен сход РУ». Причины: «Огне-упор от разрушения печи. Разрушение носика узла слива. Разрушение рестрик-тера или смачиваемого бруса». Рекомендации оператору: «Завернуть ленту стекла. Освободить 2 ограничитель и термопары 1 и 4 зоны. Ввести все машины. Понизить скорость лера. Прикрыть дозирующий шибер после выхода камня. Удалить вставку и вырезать включение в 1-3 зоне. Удалить включение из ванны расплава. Увеличить нагрев в конечных зонах ванны, вынуть холодильники в 14-15 зонах ванны расплава. Приподнять РУ ломом».
Аварийная ситуация: «Залипание ленты стекла к окружке ванны расплава». Признаки: «Увеличение ширины лужи стекла. Наличие стекломассы на окружку ванны». Причины: «Остановка РУ. Остановка лера. Всплытие замазки. Зацепление ленты за рассекатель. Повышение температуры канала. Повреждение ленты в зоне примыкания». Рекомендации оператору: «Увеличить скорость РУ. Оторвать стекломассу от окружки. Увеличить скорость лера. Завернуть борт ленты после РУ. Увеличть нагрев в 14-15 зонах ванны расплава. Убрать холодильники из 14-15 зон ванны расплава».
Для реализации разработанных во второй и третьей главах моделях и алгоритмов был создан информационно-программный комплекс интеллектуального управления флоат-процессом формования листового стекла, состоящий из следующих компонентов: 1. Компьютерный тренажер для обучения операторов формования листового стекла действиям в аварийных ситуациях. 2. Система идентификации аварийных ситуаций. 3. Система синтеза новых знаний об аварийных ситуациях. Компьютерный тренажер предназначен для обучения, тестирования и аттестации операторов формования листового стекла. Смысл тренажера заключается в том, что он имитирует на экране компьютера различные аварийные ситуации и позволяет проверить знания операторов о действиях в данных ситуациях. Первым этапом создания тренажера был опрос экспертов и сбор сведений обо всех возможных аварийных ситуациях (их внешних признаков, причин, графических изображений, последовательности действий оператора по их ликвидации) для формализации указанных данных. Второй этап - внесение в базу данных аварийных ситуаций, состоящей из связанных между собой таблиц (таблицы графических изображений ситуаций, причин, признаков, действий оператора). Третий этап - написание программного комплекса, в котором предусмотрено два режима: режим обучения и режим тестирования. В режиме обучения последовательно показываются все аварийные ситуации в графическом виде, причины, признаки ситуаций и действия оператора по их ликвидации. В режиме тестирования из базы данных случайным образом выбирается какая-либо аварийная ситуация, которая имитируется на экране и которую нужно идентифицировать и ликвидировать. Для большей наглядности графическое изображение ситуации имеет два вида: первый вид практически полностью повторяет изображение пульта управления, а второй представляет собой общий вид ванны расплава. На рисунках 4.1 и 4.2 показаны соответственно пульт управления и общий вид ванны расплава при нормальном протекании процесса.
Разработка информационно-программного комплекса интеллектуального управления флоат-процессом формования листового стекла в аварийных ситуациях
Методика внедрения разработанного математического обеспечения в составе типовых информационно-измерительных и управляющих систем предприятия стекольной промышленности включает в себя следующие основные этапы: 1. Предпроектная подготовка предприятия к внедрению программного комплекса, подготовка технологической документации и баз данных информационно-измерительных и управляющих систем предприятия; 2. Формализация и составление перечня производственных ситуаций, наиболее часто возникающих в ходе технологического процесса; 3. Занесение в базу данных информационно-программного комплекса информации по вышеуказанным производственным ситуациям; 4. Адаптация разработанного математического и программного обеспечения к условиям конкретной информационно-измерительной и управляющей системы; 5. Обучение оперативно-диспетчерского персонала работе с информационно-программным комплексом и ознакомление системных администраторов с характерными особенностями функционирования комплекса; 6. Сервисное обслуживание внедренного математического и программного обеспечения. Результаты исследований в виде математических моделей, алгоритмов и программ были внедрены в составе информационно-измерительной и управляющей системы на ОАО «Саравтостройстекло». Основные параметры процесса "формования листового стекла и средства их контроля на ОАО «Саратовстройстекло» приведены в табл. 4.1 Экономический эффект от внедрения разработанных математических моделей, алгоритмов и комплексов программ достигается за счет: ? повышения уровня квалификации операторов технологического процесса; ? улучшения оперативности и качества принимаемых решений операторами производства; ? снижения числа аварийных ситуаций, возникающих в ходе технологического процесса ? уменьшения затрат времени на обнаружение и идентификацию аварийных ситуаций; ? экономии ресурсов вычислительных систем, используемых при идентифи-кации возникшей аварийной ситуации; ? снижения временных и финансовых затрат на формирование экспертами новых знаний об аварийных ситуаций; ? экономии средств на приобретение и внедрение новых информационно-измерительных и управляющих систем.
Эффективность разработанных моделей, алгоритмов и программ подтверждается успешной эксплуатацией в составе информационно-измерительной и управляющей системы линии термического формования ОАО "Саратовстройстекло". Адекватность разработанных моделей и алгоритмов доказана натурными экспериментами.
Достоверность разработанных во второй и третьей главах теоретических положений подтверждается внедрением на ОАО "Саратовстройстекло". Акт внедрения результатов работы на предприятии приведен в приложении I.
Суммарный годовой экономический эффект от внедрения разработанных моделей, алгоритмов и комплексов программ составил 500 тысяч рублей. 1. Путем изучения технологической документации, а также путем анализа функционирования информационно-измерительной и управляющей системы процесса формования листового стекла на протяжении последних нескольких лет составлен перечень аварийных ситуаций, возникающих в ходе флоат-процесса. 2. Рассмотрены этапы разработки информационно-программного комплекса, состоящего из тренажерной системы, системы идентификации аварийных ситуаций и системы синтеза описаний новых ситуаций. 3. Описана структура разработанного информационно-программного комплекса, рассмотрены назначение основных программных модулей, различные режимы функционирования. Рассмотрена информационно-измерительная и управляющая система процесса формования листового стекла на ОАО «Саратовстройстекло» 4. Разработана методика внедрения разработанного математического обеспечения в составе информационно-измерительных и управляющих систем промышленного предприятия. Приведены основные параметры формования листового стекла, аппаратные средства и периодичность их контроля, используемые на ОАО «Саратовстройстекло». Показаны источники экономического эффекта от разработанных моделей, алгоритмов и комплексов программ. Основным итогом диссертационной работы является решение научной проблемы, связанной с разработкой новых моделей и алгоритмов информационно-измерительной и управляющей системы для контроля и управления фло-ат-процессом формования листового стекла. Решение данной проблемы имеет важное народнохозяйственное значение и позволяет реализовать единый комплекс математических моделей и методик, внедрение которого позволяет значительно повысить эффективность производства на предприятиях стекольной промышленности. Более подробно основные результаты работы можно сформулировать следующим образом: 1. Установлена необходимость разработки и внедрения на предприятиях стекольной промышленности новых моделей и алгоритмов для информационно-измерительных и управляющих систем флоат-процесса формования листового стекла в целях повышения эффективности функционирования предприятий. 2. На основе аппарата нормальных форм Бэкуса-Наура, фреймов, языка представления знаний сформирован комплекс математических моделей описания аварийных ситуаций, для ликвидации которых, используются информационно-измерительные и управляющие системы отечественных предприятий стекольной промышленности. Сформированы алгоритмы перехода от одного вида модели к другой. 3. Разработан алгоритм оперативной идентификации аварийных ситуаций, основанный на идее формирования метрического пространства и определении расстояния между его точками. Особенность алгоритма заключается в последовательном разбиении множества ситуаций на отдельные кластеры и сравнении идентифицируемой ситуации с центральными элементами этих кластеров, что позволило значительно повысить быстродействие алгоритмов идентификации аварийных ситуаций. 4. Разработан эвристический алгоритм, позволяющий осуществить автоматизированный синтез описаний аварийных ситуаций, в основу которого положено представление ситуаций набором логико-лингвистических переменных, значения которых по предложенным правилам выбираются ЭВМ. 5. Предложена процедура анализа синтезированных описаний аварийных ситуаций на правдоподобие. Процедура основана на учете логических связей, существующих между значениями отдельных переменных, характеризующих описания ситуаций. Данная процедура позволяет исключить из рассмотрения описания заведомо неправдоподобных ситуаций. 6. Разработан информационно-программный комплекс, реализующий описанные в диссертации модели и алгоритмы. Предложена методика и обобщен опыт внедрения разработанного математического и программного обеспечения в составе типовых информационно-измерительных и управляющих систем промышленных предприятий стекольной промышленности. Суммарный годовой экономический эффект от внедрения основных результатов работы на ОАО «Саратовстройстекло» составил около 500 тысяч рублей.
