Модели и алгоритмы поиска причин аварийных ситуаций при формовани и листового стекла
На правах рукописи
ДОМНИЧ Владимир Сергеевич
МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ
ПОИСКА ПРИЧИН АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ
ПРИ ФОРМОВАНИИ ЛИСТОВОГО СТЕКЛА
05.13.01 – Системный анализ, управление и обработка
информации (в технической отрасли)
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Саратов 2011
Работа выполнена в Учреждении Российской Академии Наук
Институте проблем точной механики и управления РАН
| Научный руководитель – | член-корреспондент РАН, Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Резчиков Александр Федорович |
| Официальные оппоненты: | доктор технических наук, профессор Большаков Александр Афанасьевич кандидат технических наук Фоминых Дмитрий Сергеевич |
| Ведущая организация – | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского» (г. Саратов, РФ) |
Защита диссертации состоится «15» декабря 2011 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.242.04 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» (410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А., корп. 1, ауд. 319).
С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке СГТУ имени Гагарина Ю.А.
Автореферат разослан «11» ноября 2011 г.
Автореферат размещен на сайте СГТУ имени Гагарина Ю.А. www.sstu.ru «11» ноября 2011 г.
| Ученый секретарь диссертационного совета | В.В. Алешкин |
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Стратегия развития стекольной промышленности такова, что способ термического формования листового стекла как наиболее перспективный, вытесняет остальные способы его производства, но при этом именно технологическое оборудование, реализующее флоат-процесс, является наиболее проблемным источником причин возникновения аварийных ситуаций (АС). Поскольку простои производства обходятся очень дорого, а сопровождающие их ошибки диагностики усугубляют эту ситуацию, то ведущие производители стекла в качестве одной из приоритетных задач развития производства рассматривают создание систем поддержки принятия решений (СППР), способных обеспечить оперативный и достоверный поиск причин АС, возникающих на этапе формования. В свою очередь разработка такого рода СППР требует развития прикладных аспектов теории управления, методов и теоретических положений сложных человеко-машинных систем, технической диагностики, а также современных информационных и компьютерных технологий.
Большой вклад в теорию и практику управления сложными человеко-машинными системами внесли Прагнишвили И.В., Клыков Ю.И., Ковалев С.М., Ларичев О.И., Поспелов Д.А., Поспелов Г.С., Попов Э.В., Уинстон П., Уотермен Д. и др.
Методам распознавания АС, возникающих при производстве листового стекла, и причин, их порождающих, посвящены работы Макарова Р.И., Хорошевой Е.Р., Беспалова В.П., Ефременкова В.В., Королева А.И., Левитина Л.Я., Маневича В.Е., Субботина К.Ю., Панковой Н.А., Hilton M. и др. отечественных и зарубежных ученых.
Тем не менее, круг нерешенных проблем в этой области еще достаточно широк, а разработанный научно-методический аппарат имеет ограниченные возможности по формализации технологического процесса (ТП) формования ленты стекла из-за многосвязности и разнородного характера факторов, влияющих на его протекание и качество продукции. Поэтому на практике идентифицировать причины АС, возникающих при формовании листового стекла, приходится на основе накопленного опыта и интуиции технического персонала, что негативно сказывается на достоверности и оперативности их поиска и, в итоге, – на эффективности производства.
В силу данных обстоятельств научно-техническую задачу по разработке новых моделей и алгоритмов, обеспечивающих повышение достоверности и оперативности идентификации причин АС при формовании листового стекла на основе автоматизации процесса поиска следует считать актуальной и практически востребованной.
Цель работы – разработка моделей и алгоритмов автоматизированного поиска причин аварийных ситуаций при формовании листового стекла для повышения достоверности и оперативности их идентификации, а также принятия и реализации адекватных и эффективных управленческих решений по их устранению.
Объект исследования – технологический процесс формования листового стекла флоат-способом.
Предмет исследования – автоматизация поиска причин АС при формовании листового стекла флоат-способом.
Для достижения поставленной цели в диссертации были решены следующие задачи:
проведен системный анализ ТП формования листового стекла с целью выявления причин, порождающих АС, и выполнена его декомпозиция на основе причинно-следственных комплексов (ПСК);
проведен анализ состояния теории и практики поиска причин возникновения АС при производстве листового стекла флоат-способом;
выполнена математическая постановка задачи поиска причин АС при формовании листового стекла и разработан метод ее решения на основе ПСК и продукционной базы знаний (БЗ);
разработан новый подход к структурированию продукционной БЗ и алгоритм логического вывода, которые обеспечивают более быстрый поиск причин аварийных ситуаций по сравнению с существующими способами;
разработаны состав и структура программно-информационного комплекса и СППР, реализующих предложенный алгоритм поиска причин АС.
Методы и средства исследования. В основу исследований положены методы системного анализа, математического моделирования, теории множеств, теории принятия решений, теории причинно-следственных комплексов, математической логики и теории графов.
Предложенные БЗ и алгоритм поиска причин АС протестированы на материалах расследований АС и данных, зафиксированных в оперативно-диспетчерской документации ОАО «Саратовстройстекло».
Научная новизна работы заключается:
в декомпозиции ТП формования листового стекла, проведенной на основе системного анализа, при которой обеспечивается разработка моделей и алгоритмов поиска причин АС с использованием ПСК;
в моделях и алгоритмах автоматизированного поиска причин АС, разработанных на основе ПСК и позволяющих идентифицировать причины АС в условиях неполной и неточной информации о состоянии ТП;
в новом подходе к структурированию продукционной БЗ и разработанном на его основе алгоритме логического вывода, который обеспечивает более быстрый поиск причин АС по сравнению с существующими способами.
Достоверность и обоснованность результатов. Достоверность полученных результатов и рекомендаций обеспечивается строгой структурно-логической схемой исследований, приемлемыми допущениями, которые сделанные в работе, а также корректным применением методов системного анализа, математического моделирования, теории множеств, математической логики и теории графов. Кроме того, полученные результаты подтверждаются апробацией математических моделей и алгоритмов в составе действующих АСУ ТП стекольных предприятий.
Выносимые на защиту результаты. В соответствии с целью работы получены следующие результаты, которые выносятся на защиту:
проведенная на основе системного анализа декомпозиция ТП формования листового стекла, обеспечивающая разработку моделей и алгоритмов поиска причин аварийных ситуаций с использованием ПСК;
разработанные на основе ПСК новые модели и алгоритмы автоматизированного поиска причин аварийных ситуаций, позволяющие достоверно идентифицировать причины аварийных ситуаций в условиях неполной и неточной информации о состоянии ТП;
новый подход к структурированию продукционной БЗ и разработанный на его основе алгоритм логического вывода, обеспечивающий более быстрый поиск причин аварийных ситуаций по сравнению с существующими способами.
Практическая значимость работы. Предложенные модели и алгоритмы позволяют на их базе разрабатывать СППР, способные обеспечить оперативную и достоверную идентификацию причин АС при формовании листового стекла. Их включение в состав АСУ ТП повышает оперативность и обоснованность принимаемых управленческих решений, что способствует снижению ущерба, вызываемого АС при формовании листового стекла. Полученные научные результаты обладают достаточной универсальностью и могут быть адаптированы для решения широкого круга производственных задач стекольных предприятий, что подтверждается экспертным заключением.
Реализация и внедрение результатов исследований. Основные результаты диссертационной работы внедрены в структурных подразделениях ОАО «Саратовстройстекло» при участии инжиниринговой организации «АМастер», а также нашли применение в лекционных курсах, лабораторных работах, курсовых и дипломных проектах для студентов специальности 220200 «Автоматизированные системы обработки информации и управление» в Саратовском государственном техническом университете имени Гагарина Ю.А. Представленные результаты являются составной частью фундаментальных научных исследований, выполняемых Институтом проблем точной механики и управления РАН (№ гос. регистрации 0120 0 803005). Работа выполнена при поддержке гранта МОН РФ № 02.740.11.0482.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на 10-й Международной научно-технической конференции «Кибернетика и высокие технологии XXI века» (Воронеж, 2009), Международной научно-технической конференции «Компьютерные науки и информационные технологии» (Саратов, 2009), Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых «Инновации и актуальные проблемы техники и технологий 2010» (Саратов, 2010), VII Всероссийской школе-конференции молодых ученых. (Пермь, 2010), ХХIV Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях – ММТТ-24» (Саратов, 2010), а также на научных семинарах лаборатории системных проблем управления и автоматизации в машиностроении Института проблем точной механики и управления РАН (Саратов, 2008-2011).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ, из которых 5 в ведущих рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. Общий объем работы составляет 176 страниц, включая 35 рисунков, 5 таблиц, 52 страницы приложения. Список использованной литературы включает 141 наименование.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность решаемой научно-технической задачи, сформулирована цель, показана научная новизна и практическая значимость работы, выделены результаты, выносимые на защиту.
В первой главе проведен системный анализ и выполнена декомпозиция ТП формования листового стекла флоат-способом, обеспечивающая возможность разработки моделей и алгоритмов поиска причин АС с использованием ПСК; выполнен обзор и анализ состояния теории и практики поиска причин возникновения АС при формовании листового стекла флоат-способом.
Анализ состояния проблемы поиска причин возникновения АС при формовании ленты стекла флоат-способом показал, что большинство исследований, выполненных по вопросам, связанным с АС стекольного производства, посвящены проблеме совершенствования технологического оборудования и автоматизации управления производством флоат-стекла. При этом основное внимание в этих исследования уделено общим вопросам автоматизации управления ТП. Вопросы, касающиеся собственно поиска причин возникновения АС (автоматизации их поиска), согласно целевым установкам этих работ, определялись только в качестве ограничений и исследованию не подвергались. Сложившаяся практика поиска причин возникновения АС построена на интуиции и опыте технического персонала, а присутствие человеческого фактора негативно сказывается на достоверности и оперативности получения результата, что влечет за собой большие издержки производства.
Результаты анализа поставленной проблемы позволили определить, что для её решения в большей степени подходят модели на основе ПСК с использованием продукционной БЗ, а имеющийся в данной предметной области научный задел целесообразно использовать при формировании ядер причинно-следственных звеньев (ПСЗ).
На основе системного анализа причинно-следственных связей между протекающими процессами и явлениями на этапе формования листового стекла, определены основные источники возникновения причин АС. Кроме того, сформировано множество существенных факторов (причин) 
, вызывающих АС, которое в соответствии с зоной их проявления разбито на подмножества, соответствующие каждой стадии ТП: 
. Данные подмножества в дальнейшем использовались при декомпозиции ТП на основе ПСК, а выделенные источники причин АС – при формировании терминалов ПСЗ.
Завершается глава постановкой задачи и определением направлений дальнейших исследований, которым посвящены последующие главы диссертации.
Во второй главе предложено формальное описание ТП формования листового стекла и разработан алгоритм поиска причин аварийных ситуаций на основе причинно-следственных комплексов.
Формальная постановка задачи поиска причин аварийных ситуаций при формовании листового стекла. В основу формализации поиска причин АС при формовании листового стекла положен подход, опирающийся на применение ПСК и продукционной базы знаний.
Пусть 
– пространство возможных состояний технологического объекта управления (ТОУ); 
– вектор состояний ТОУ, где 
, 
, 
– интервал дискретности по времени,
– компоненты вектора, характеризующие количественные и качественные составляющие ТОУ: оборудование, исполнители, энергетическое обеспечение и др.; 
– пространство возможных внешних воздействий на ТОУ; 
– вектор внешних воздействий на ТОУ; 
, где
– функция, определяющая динамику ТОУ. Оперативная информация об аварийной ситуации задается в виде частично заполненных векторов (векторов, отдельные компоненты которых могут отсутствовать) состояний ТОУ 
и внешних воздействий 
, где 
,
, 
, 
.
Необходимо найти все возможные пары последовательностей 
и 
, 
, такие, что при каждом 
выполняются условия:
1. 
согласуется с 
(соответствующие составляющие этих векторов неразличимы);
2. 
согласуется с 
;
3. 
.
По данному описанию выявляются причины АС, заданные компонентами вектора состояний и внешних воздействий.
Формализация технологического процесса формования листового стекла на основе причинно-следственных комплексов. Каждому из составляющих ТП формования листового стекла
(P1 – движение стекломассы через узел питания; P2 – движение стекломассы в головной зоне; P3 – формообразование ленты стекла; P4 – фиксация формы ленты стекла) ставится в соответствие ПСЗ 
(рис. 1).
Рис. 1. Структурная схема причинно-следственного комплекса:
– отсутствие соответствующей компоненты
Ядра ПСЗ описываются системой продукционных правил, а терминалы ПСЗ (причины 
, условия 
реализации связи, следствия 
и условия 
, формируемые после реализации связи) представляются гипервекторами с компонентами, в качестве которых выступают классы 
объектов. Использование классов объектов позволяет для некоторых взаимодействий ТП сформировать универсальное представление, которое может быть использовано для описания взаимодействия на различных стадиях ТП.
Известные данные о состоянии конкретного объекта 
представляются в виде множества троек «объект–атрибут–значение»: 
, где 
– атрибуты i-го объекта, а 
– значения этих атрибутов.
Традиционные способы логического вывода не позволяют непосредственно по содержащимся в БЗ продукционным правилам определить причины АС. Поэтому предложен новый алгоритм, в основу работы которого положены:
- пространственно-временная декомпозиция системы и представление ее в форме взаимосвязанной совокупности ПСЗ;
- прямой логический вывод по продукционным правилам, сгруппированным в ядрах ПСЗ;
- использование гипотез для доопределения неизвестных значений атрибутов объектов в терминалах ПСЗ.
Алгоритм поиска причин аварийных ситуаций на основе причинно-следственных комплексов. Представленные в оперативной информации значения атрибутов подставляются в терминалы ПСЗ ПСК. При этом получается ПСК, в котором ПСЗ 
имеют частично заполненные терминалы. Структурированная в ПСК информация поступает на вход алгоритма поиска причин АС, который включает в себя следующие шаги:
1. Выполнение цикла для каждого ПСЗ ek, 
:
1.1. Множество продукционных правил ПСЗ разбивается на подмножество Rp правил, истинность условия которых непосредственно следует из значений атрибутов объектов, содержащихся в группе причины ПСЗ, и на подмножество Up правил, истинность условия которых не может быть определена.
1.2. Для каждой комбинации продукционных правил из подмножества Up строится множество значений атрибутов, которыми должна быть доопределена группа причины ПСЗ, чтобы условия всех правил в комбинации были выполнены. Если это множество не содержит противоречивых значений атрибутов, то оно называется гипотезой и включается во множество Hk гипотез.
2. Выполнение цикла для каждой комбинации гипотез 
, принимаемых для ПСЗ:
2.1. Значения атрибутов, содержащихся в гипотезах, подставляются в терминалы причины и условия 1 соответствующих ПСЗ.
2.2. Для каждого ПСЗ выполняется прямой логический вывод по совокупности продукционных правил, содержащихся в ядре ПСЗ. Получаемые в результате логического вывода значения атрибутов помещаются в группу следствия ПСЗ.
2.3. Для каждого ПСЗ выполняется следующий цикл. Полученные на шаге 2.2 следствие и условие 2 сравниваются с оперативной информацией и другими терминалами, отождествленными с ними. Если вычисленные в них значения атрибутов противоречат значениям атрибутов в оперативной информации или других терминалах, то комбинация гипотез hc отклоняется и цикл завершается.
2.4. Если комбинация гипотез не отклонена, то последовательность доопределенных терминалов 
представляется пользователю как описание механизма возникновения аварийной ситуации. В этой последовательности выделяются и отображаются причины аварийной ситуации – значения атрибутов, выходящие за предусмотренные регламентом ТП границы.
В третьей главе рассмотрены вопросы организации функционирования продукционной системы для повышения оперативности поиска причин АС.
В целях уменьшения числа комбинаций гипотез, рассматриваемых алгоритмом поиска причин АС, разработан механизм исключения несущественных продукционных правил и атрибутов, основанный на структуризации БЗ. Для каждого нарушения ТП, которое может появляться в группе следствия ПСЗ, строится граф продукционных правил, которые непосредственно или косвенно оказывают влияние на возникновение этого нарушения. Вершины графа представляют продукционные правила, а дуги – влияние реализации одних правил на выполнение условий других.
Предложенная структуризация позволяет выбирать и учитывать при поиске причин АС только те продукционные правила, которые входят в графы, построенные для выявленных нарушений ТП. Исключение остальных продукционных правил позволяет игнорировать (не доопределять при помощи гипотез) значения атрибутов, не используемых выбранными правилами.
При проведении логического вывода по сокращенной БЗ неизвестно, каким образом исключенные продукционные правила могли изменить значения атрибутов, и согласуются ли эти изменения с оперативной информацией. В работе доказано, что подобные противоречия могут возникать только для регламентных значений атрибутов, и предложена двухэтапная процедура проведения логического вывода, позволяющая обеспечить корректность результатов, получаемых при использовании сокращенной БЗ.
На первом этапе этой процедуры реализуется основной логический вывод (ОЛВ), который использует сокращенный набор продукционных правил. Главное назначение ОЛВ заключается в определении механизма возникновения нарушений ТП, представленных в группе следствия ПСЗ.
На втором этапе осуществляется контрольный логический вывод (КЛВ), использующий набор продукционных правил, которые могут приводить к конфликтам. КЛВ определяет, существует ли реализация логического вывода для исключенных правил, которая не вступает в противоречие с оперативной информацией и результатами ОЛВ.
Использование ОЛВ и КЛВ позволяет уменьшить число комбинаций значений атрибутов, рассматриваемых при поиске причин АС, за счет перехода от мультипликативной зависимости числа комбинаций к аддитивной. Получена оценка для уменьшения числа комбинаций:
,
где M – среднее количество возможных значений атрибута, J – количество всех атрибутов с неизвестными значениями в группе причины ПСЗ, JОЛВ – количество используемых в ОЛВ атрибутов с неизвестными значениями, 
– количество успешных (согласующихся с текущей информацией) реализаций ОЛВ.
По результатам анализа полученной оценки установлено, что использование ОЛВ и КЛВ позволяет уменьшить время поиска причин АС при 
. Показано, что дальнейшее повышение оперативности поиска может быть достигнуто путем проведения КЛВ в несколько этапов.
В результате применения ОЛВ и КЛВ основные временные затраты на поиск причин АС оказываются связанными с проведением логического вывода при реализации ОЛВ. Классический алгоритм логического вывода для проверки условий продукционных правил находит в рабочей памяти значения представленных в условии атрибутов, последовательно просматривая атрибуты в рабочей памяти, на что требуется значительное время. Кроме того, классический алгоритм на каждой итерации проверяет условия правил, в которых ни одна компонента не выполняется. Эти вычисления являются невостребованными и с ростом числа правил существенно замедляют логический вывод.
Для увеличения быстродействия логического вывода используется структурирование продукционных правил в БЗ. Существующие подходы к структурированию БЗ непосредственно связывают условия продукционных правил со значениями атрибутов в рабочей памяти и в явном виде представляют влияние результатов одних правил на условия реализации других, что позволяет существенно повысить скорость логического вывода. Эти подходы наиболее эффективны при реализации логического вывода для большого числа продукционных правил. Однако основанная на ПСК декомпозиция ТП и разделение логического вывода на несколько этапов уменьшают количество правил, участвующих в логическом выводе. Поэтому в работе предложен новый подход к структуризации БЗ, ориентированный на повышение оперативности алгоритма логического вывода при небольшом числе продукционных правил.
Предлагаемая структуризация заключается в построении модели БЗ в виде мультиграфа G = (V, E), где V – множество вершин, а E – множество дуг. Множество V является объединением двух непересекающихся множеств: A – вершин-атрибутов и B – вершин-ветвлений.
Пусть продукционное правило r0 имеет вид:
ЕСЛИ ((o1,a1,v1,p1) И … И (o2,a2,v2,p2)) ИЛИ … ИЛИ ((o3,a3,v3,p3) И … И (o4,a4,v4,p4))
ТО (o5,a5,v5).
Здесь условие правила представляется в виде дизъюнктивной нормальной формы. Конъюнкции в этой форме образуются элементарными условиями, в качестве которых используются четверки «объект–атрибут–значение–отношение», где «отношение» может принимать одно из следующих значений: «равно», «не равно», «больше», «меньше». Далее каждая конъюнкция интерпретируется как вершина-ветвление b. Множество всех вершин-ветвлений образует множество B.
Вершина-атрибут 
является иерархической: она включает вершину нулевого уровня (oi, aj) и конечное число вершин первого уровня 
, взаимно однозначно соответствующих возможным значениям атрибута aj.
Продукционному правилу r0 в мультиграфе G будет соответствовать подграф, конструируемый следующим образом. В подграф включается вершина 
, фигурирующая в заключении правила. Из нее проводятся дуги во все вершины-ветвления, порождаемые данным правилом. Из каждой вершины-ветвления, из каждой вершины элементарного условия 
строится дуга в вершину-атрибут 
. Эта дуга помечается номерами ku всех вершин 
первого уровня, входящих в 
, при которых выполняется условие 
.
Также вершина 
соединяется дугами с вершинами, представляющими правила, у которых хотя бы в одной вершине-ветвлении есть элементарное условие, удовлетворяемое при значении 
(рис. 2).
Модель БЗ в целом представляет собой объединение всех подграфов такого вида, каждый из которых соответствует некоторому продукционному правилу, входящему в состав БЗ.
Работа алгоритма логического вывода сводится к следующему. На первой итерации проверяются условия всех правил в БЗ и реализу ются те правила, условия которых были выполнены. На последующих итерациях проверяются условия тех и только тех правил, в которые заходит дуга из хотя бы одного правила, реализованного на предыдущей итерации. Показано, что предложенная модель БЗ позволила построить алгоритм логического вывода, обладающий в 4 раза большим быстродействием по сравнению с классическим алгоритмом и в 1,5 раза – по сравнению с алгоритмами, использующими существующие подходы к структурированию БЗ.
В четвертой главе предложен программно-информационный комплекс, реализующий автоматизированный поиск причин АС в интерактивном режиме. Основной составной частью программно-информационного комплекса является СППР, предоставляющая диспетчеру возможность адекватной оценки состояния ТП и принятия соответствующих действий по устранению выявленных нарушений (рис. 3).
Рис. 3. Структура и состав СППР поиска причин АС
С помощью графического интерфейса диспетчер формирует описание возникшей АС (результаты визуального осмотра технологического оборудования; тип дефектов стекла, их локализация, внешние проявления и т.д.) и запускает процедуру поиска причин АС.
Программно-информационный комплекс обрабатывает введенную информацию, формируя рабочую память для работы алгоритма. В результате реализации алгоритма формируется список возможных причин, вызывающих АС. Для каждой причины из списка диспетчер может запросить подробное описание, которое включает в себя совокупность нарушений ТП и графическое представление причинно-следственных связей, приводящих к АС.
На основе предоставленных описаний диспетчер определяет, какая из причин имела место и принимает соответствующие меры для ее устранения. Если имеющихся сведений недостаточно для идентификации причины, то диспетчеру предоставляется возможность дополнить имеющую оперативную информацию и повторить процедуру поиска, чтобы сузить список возможных причин.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Основные результаты выполненных исследований можно сформулировать следующим образом:
1. Проведен системный анализ основных процессов производства листового стекла флоат-способом, на основе которого определены место процесса формования ленты стекла, его взаимосвязь с другими процессами и влияние на конечный результат производства, а также определены наиболее существенные факторы, выступающие в качестве причин АС на данном этапе производства. Кроме того, выявлены проблемные вопросы в состоянии теории и практики поиска причин возникновения АС при ведении ТП формования листового стекла и сформировано достаточно полное множество потенциально возможных причин АС, которое позволяет провести корректную декомпозицию исследуемого ТП на основе ПСК.
2. По результатам проведенного системного анализа выполнена математическая постановка задачи поиска причин АС при формовании листового стекла и разработан метод ее решения на основе ПСК и продукционной базы знаний.
3. В работе получили развитие прикладные аспекты теории ПСК, необходимые для решения поставленной научно-технической задачи, что нашло отражение:
в проведенной по результатам системного анализа декомпозиции ТП формования на основе ПСК;
в построенной на основе ПСК модели описания ТП формования;
в предложенном новом методе и алгоритме решения задачи поиска причин АС на основе ПСК и продукционной базы знаний.
Прикладные аспекты теории ПСК, получившие развитие в данной работе, позволяют использовать новые подходы к поиску причин АС в сложных человеко-машинных системах, обеспечивая возможность оперативно и достоверно идентифицировать причины АС в условиях неполной и неточной информации. Полученные результаты обладают достаточной универсальностью и могут быть адаптированы для решения широкого круга производственных задач.
4. В работе обоснован и предложен новый подход к структурированию продукционной БЗ, позволивший разработать механизм доопределения неизвестных значений атрибутов и алгоритм логического вывода, которые обеспечивают более быструю работу алгоритма поиска причин аварийных ситуаций по сравнению с существующими способами.
Предложена процедура двухэтапного логического вывода, позволяющая исключать из поиска продукционные правила и атрибуты, которые не являются существенными для идентификации причин расследуемой АС. При этом доказано, что предложенная процедура обеспечивает корректность результатов поиска, получаемых при исключении несущественных продукционных правил и атрибутов.
Согласно построенным оценкам вычислительной емкости и результатам реализации на производстве, совместное использование разработанных алгоритмов и процедур при поиске причин АС позволяет существенно повысить оперативность и обоснованность принимаемых управленческих решений и снизить издержки предприятия.
5. На основе разработанных моделей и алгоритмов предложены состав и структура программно-информационного комплекса, обеспечивающего сбор и обработку информации, необходимой для идентификации причин АС, а также СППР, позволяющая осуществлять автоматизированный поиск причин АС при формовании листового стекла, что в значительной степени способствует повышению качества управленческих решений, принимаемых оперативно-диспетчерским персоналом.
6. Результаты работы использованы при разработке программного модуля, включенного в состав единой информационной системы ОАО «Саратовстройстекло», в учебном процессе и отражены в отчетах о НИР Института проблем точной механики и управления РАН (№ гос. регистрации 0120 0 803005).
ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Публикации в ведущих рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ
1. Домнич В.С. Автоматизация поиска причин аварийных ситуаций при формовании листового стекла / В.С. Домнич, В.А. Иващенко, Д.Ю. Петров // Проблемы управления. 2011. № 5 С. 52–58.
2. Домнич В.С. Построение базы знаний для поиска причин аварийных ситуаций при формовании листового стекла / В.С. Домнич, В.А. Иващенко // Управление большими системами. Выпуск 33. М.: ИПУ РАН, 2011. С. 218–232.
3. Домнич В.С. Причинно-следственный подход для системного анализа производства листового стекла / В.С. Домнич, Ю.А. Аветисян, Д.Ю. Петров // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2010. № 4. С. 75–78.
4. Домнич В.С. Анализ аварий и возможностей их предотвращения в сложных техногенных системах с использованием моделей причинно-следственных связей / В.С. Домнич, В.В. Клюев, А.Ф. Резчиков, А.С. Иванов // Контроль, диагностика. 2009. № 12. С. 29–36.
5. Домнич В.С. Анализ аварий в человеко-машинных системах с использованием моделей причинно-следственных связей / В.С. Домнич, А.Ф. Резчиков, А.С. Иванов // Мехатроника, автоматизация, управление. 2009. № 7. С. 30–35.
Публикации в других изданиях
6. Домнич В.С. Структура программно-информационного комплекса поиска причин аварий при производстве флоат-стекла/ В.С. Домнич, Д.Ю. Петров // Математические методы в технике и технологиях – ММТТ-24: сб. тр. ХХIVМеждунар. науч. конф.: / под общ. ред. В.С. Балакирева. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т., 2011.C.
7. Домнич В.С. Модели причинно-следственных связей для анализа аварийных ситуаций при производстве стекла флоат-способом // Управление большими системами: материалы VII Всерос. шк.-конф. молодых ученых. Пермь: Изд-во Пермского государственного технического университета, 2010. Т. 2. С. 54–60.
8. Домнич В.С. Причинно-следственная модель управления производством листового стекла / В.С. Домнич, Д.Ю. Петров, П.А. Король // Инновации и актуальные проблемы техники и технологий: материалы Всероссийской науч.-прак. конф. молодых ученых: в 2 т. /под общ. ред. А.А. Большакова. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2010. Т. 1. С. 268–271.
9. Домнич В.С. Синтез причинно-следственных комплексов для анализа дорожно-транспортных происшествий // Кибернетика и высокие технологии XXI века: сб. тр. X междунар. науч.-технич.конф. Воронеж:Изд.-полиграфич. центр Воронеж. гос. ун-та, 2009. С. 697–703.
10. Домнич В.С. Управление развитием нанотехнологий на основе логико-лингвистических моделей сценариев развития / Домнич В.С., Домнич А.С. // Управление развитием крупномасштабных систем – MLSD’2011: сб. тр. V Междунар. науч. конф. М.: ИПУ РАН, 2011. C. 156–162.
Подписано в печать 10.11.11 Формат 60x84 1/16
Бум. оберт. Усл.-печ.л. 1,0 Уч.-изд.л. 1,0
Тираж 100 экз. Заказ 282 Бесплатно
Саратовский государственный технический университет
410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77
Отпечатано в Издательстве СГТУ. 410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77
Тел.: 24-95-70; 99-87-39,
