Разработка аналитических и процедурных моделей автоматизированной информационной системы контроля технологического процесса тепловлажностной обработки железобетонных изделий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.25.05, кандидат технических наук Лутхон, Тарек

• Лутхон, Тарек
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Лутхон, Тарек

Введение.

Глава 1. Автоматизированные информационные системы контроля: методы разработки.

Глава 2. Задачи синтеза оптимальной структуры информационных массивов

2.1 Структура автоматизированной информационнной системы контроляЗЗ

2.2 Постановка задач синтеза оптимальной структуры информационных массивов СОД и СОЗ.

2.3 Синтез оптимальной модульной структуры информационного массива, работающего в режиме реального времени.

2.4 Постановка задачи синтеза оптимальной структуры информационного массива данных.

2.5 Выводы.

Глава 3. Разработка аналитической модели АИСК.•.

3.1 Аналитическая модель технологического процесса тепловлажностной обработки ЖБИ.

3.2 Анализ условий протекания технологического процесса и формализация технологических ограничений.

3.3 Процедуры решения аналитической модели.

3.4 Оценка адекватности аналитической модели.

3.5 Результаты имитационных исследований влияния режимных параметров на качественные показатели процесса.

3.6 Выводы.:.

Глава 4. Разработка процедур решения задач синтеза оптимальной структуры информационных массивов.

4.1 Процедура решения задачи синтеза оптимальной структуры информационного массива СОД и СОЗ АИСК.

4.2 Процедура решения задач синтеза оптимальных структур ИМ РВ.

4.3 Процедура решения задачи синтеза оптимальных структур ИМД.

4.4 Решение задачи синтеза оптимальной структуры ИМ системы обработки данных.

4.5 Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка аналитических и процедурных моделей автоматизированной информационной системы контроля технологического процесса тепловлажностной обработки железобетонных изделий»

В настоящее время автоматизированные информационные системы контроля (АИСК) получили большое распространение в различных отраслях: энергетике, экологической безопасности, нефтеперерабатывающей промышленности, безопасности автомобильного транспорта.

Однако разработка автоматизированных информационных систем контроля для производства строительных материалов на современном этапе сдерживается рядом причин, среди которых можно выделить следующие: сложностью их структуризации, реальным масштабом времени функционирования отдельных модулей, необходимостью оценки'и контроля параметров отдельных подсистем и системы в целом, а также особенностью характеристик информационного и программного обеспечения, обусловленной нечеткими числами, недостаточным использованием возможностей типизации разработки, сокращающей в несколько раз затраты на проектирование и внедрение.

Актуальность решения задач оптимального синтеза информационного и программного обеспечения систем обработки данных объясняется повышением требований к эффективности, качеству и надежности систем, увеличением числа и объема информационных массивов, сложностью и стоимостью разработки и отладки программ, используемых в подсистемах АИСК, переходом от разработки простых и слабо связанных программ к комплексам или системам, содержащим сложно взаимодействующие программы объемом в десятки и сотни тысяч команд.

В связи с этим актуальным является разработка специальных аналитических и процедурных моделей подсистем АИСК.

Предмет исследования. Автоматизированные информационные системы контроля параметров технологического процесса.

Цель исследования. Цель исследования заключается в' разработке аналитических, процедурных и информационных моделей автоматической информационной системы контроля технологического процесса тепловлажностной обработки железобетонных изделий.

Методы исследования. В работе использовались методы системного анализа, математического моделирования, объектно-ориентированного проектирования, теории нечетких множеств, теории информационных систем и процессов.

Научная новизна работы. Разработаны аналитические и процедурные модели автоматизированной информационной системы контроля для выбранной предметной области с учетом нечеткости характеристик информационного и программного обеспечения.

В результате диссертационного исследования получены и обоснованы следующие научные результаты:

- разработана информационная модель АИСК;

- поставлены и решены задачи синтеза оптимальной структуры информационных массивов (ИМ) АИСК, а именно

- синтез оптимальной структуры информационного массива системы обработки запросов и данных;

- синтез оптимальной структуры информационного. массива, работающего в режиме реального времени;

- синтез оптимальной логической и физической структуры информационного массива данных;

- разработана аналитическая модель предметной области, включающая

- обоснование и формализацию факторов неопределенности, присущих рассматриваемому процессу на основе использования теории нечетких множеств;

- аналитическую модель процесса тепловлажностной обработки железобетонных изделий, включающую формализованные факторы неопределенности;

- предложена процедура проверка адекватности аналитической модели.

Практическая ценность работы. Разработанное специальное программное обеспечение позволяет на практике реализовать следующие процедуры:

- решение задачи синтеза оптимальной структуры информационного массива системы обработки запросов и данных с использованием технологического критерия;

- решение задачи синтеза оптимальной структуры информационного массива, работающей в режиме реального времени;

- решение задачи синтеза оптимальной логической и физической структуры информационного массива данных;

- решение уравнений аналитической модели, формализующей предметную область и позволяющей проводить имитационные исследования в широком диапазоне изменения входных параметров, обусловленных влиянием факторов неопределенности.

Реализация работы. На основе результатов, полученных в работе, реализованы элементы информационной системы контроля, на ОАО "Тамбовмаш" и ОАО «Бокинский силикатный завод», в учебно-методических разработках для студентов специальности 071900 «Информационные системы и технологии».

Апробация работы. Основные результаты работы представлялись и обсуждались на Всероссийских и международных научных конференциях: «Теплофизические измерения в начале XXI века» (Тамбов, 2001), IV Всероссийская межвузовская научная конференция «Формирование специалиста в условиях региона: новые подходы» (Тамбов, 2004 г.), VII Всероссийской научно-технической конференции «Повышение эффективности средств обработки информации на базе математического моделирования» (Тамбов, 2004 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и пяти приложений, изложенных на 150 страницах машинописного текста, содержит 38 рисунков, 12 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Информационные системы и процессы, правовые аспекты информатики», Лутхон, Тарек

4.5 Выводы.

• Предложены методы и процедуры решения следующих задач. о Синтеза оптимальных структур ИМ СОД и СОЗ. о Синтеза оптимальных структур ИМ РВ. о Синтеза оптимальных структур ИМД АИСК.

• Получено решение задачи синтеза оптимальной структуры информационного массива СОД АИСК технологического процесса тепловлажностной обработки ЖБИ.

Заключение

1) Разработана информационная модель автоматизированной информационной системы контроля основных параметров технологического процесса ТВО ЖБИ.

2) Поставлены и решены задачи синтеза оптимальной ' структуры информационных массивов ИМ АИСК рассматриваемого процесса: а) синтеза оптимальной структуры информационного массива, работающего в режиме реального времени; б) синтеза оптимальной модульной системы обработки запросов и данных; . в) синтеза оптимальной логической и физической структуры информационного массива данных.

3) Разработана аналитическая формализация предметной области, включающая: а) обоснование и формализацию факторов неопределенности; б) аналитическую модель процесса тепловлажностной обработки железобетонных изделий, включающую формализованные факторы неопределенности.

4) Предложена процедура проверки оценки адекватности предложенной аналитической модели.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Лутхон, Тарек, 2004 год

1. Корнеева А.И. Программно-технические комплексы, контроллеры и SCADA-системы /Корнеева А.И., Матвейкин В.Г., Фролов С.В. - М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1996. - 219с.

2. Ицкович Э.А. Выбор пакета визуализации измерительной информации (SCADA-программы) для конкретной системы автоматизации производства /Ицкович Э.А.// Приборы и системы управления, 1996. №10. С.20-23.

3. Кузнецов А. SCADA-системы: программистом можешь ты не быть /Кузнецов А. // Современные технологии автоматизации, 1996. №1. С.32-35.

4. Емельянов С.В. Анализ конкретных ситуаций принятия решений в организациях /Емельянов С.В. М.: Изд-во Международн. НИИ проблем управления, 1987. - 241с.

5. Заде Л. А. Основы нового подхода к анализу сложных систем и процессов принятия решений /Заде Л.А.// Математика сегодня. М.: Наука, 1974. - 49с.

6. Заде Л.А. Понятие лингвистической переменной и его применения к принятию приближенного решения: Пер. с англ./ Заде Л.А. М.: Мир, 1976. -165с.

7. Емельянов Н.Е. Развитие теории, методов и средств индексации, поиска и отображения объектов в сложных структурах и документах /Емельянов Н.Е. // Информационный бюллетень РФФИ. 1998. т.6, №1. С. 562-572.

8. Вагин В. Н. Дедукция и обобщения в системах принятия решений /В.Н. Вагин. М.: Наука, 1988. - 348с.

9. Трапезников В.А. Управление и научно-технический прогресс /Трапезников В .А. М.: Наука,-1983. - 222с.

10. Глушков В.М. Введение в АСУ /Глушков В.М. Киев.: Техника, 1974. -318с.

11. Кульба В.В. Методы анализа и синтеза оптимальных модульных систем обработки данных /Кульба В.В., Мамиконов А.Г.// АиТ, 1980. № 11. С. 152-179.

12. Ашимов А.А. Оптимальные модульные системы обработки данных /Мамиконов А.Г., Кульба В.В. -Алма-Ата: Наука, 1981. 186с.

13. Кузнецов Н.А. Модели, методы и средства анализа и синтеза модульных информационно-управляющих систем /Кузнецов Н.А., Кульба В.В, Казиев Г.З., Шелков А.Б. // А и Т. 1993. №5. С.3-59.

14. Мамиконов А.Г. Автоматизации проектирования АСУ /Мамиконов А.Г., Цвиркуп А.Д., Кульба В.В. -М.гЭнергоиздат, 1981. 328с.

15. Мамиконов А.Г. Синтез оптимальных модульных СОД /Мамиконов А.Г., Кульба В.В. -М.:Наука, 1986, 276с.

16. Мамиконов А.Г. Типизация разработки, модульных систем обработки данных /Мамиконов А.Г., Кульба В.В., Косяченко С.А. -М.: Наука, 1989. 256с.

17. Кузнецов Н.А. Оптимальные модульные системы реального времени (анализ и синтез) /Кузнецов Н.А., Кульба В.В., Косяченко С.А.-М.:ИППИ РАН, 1994.-189 с.

18. Кульба В.В. Теоретические основы проектирования оптимальных структур распределенных баз данных /Кульба В.В., Ковалевский С.С., Косяченко С.А., Сиротюк В.О. -М.Синтез, 1999. 304 с.

19. Parnac D.L. On the criteria to be use of decomposing systems into modules // CAGM. 1972/№12. P.1053-1058.

20. Запорожец И.Д. Тепловыделение бетона /Запорожец И.Д., Окороков С.Д., Порийский А.А. M.-JI.: Стройиздат, 1966. - 246 с.

21. Дворкин Л.И. Методика комплексного анализа эффективности режимов тепловой обработки железобетонных конструкций /Дворкин Л.И., Файнер М.Ш. Известия вузов. Стр-во и архит-ра, 1974. - №10. - С. 125-131.

22. Бабаев Ш.Т. Энергосберегающая технология железобетонных конструкций из высокопрочного бетона с химическими добавками /Бабаев Ш.Т., Комар А.А. М.: Стройиздат, 1986. - 289 с.

23. Марьямов Н.Б. Тепловая обработка изделий на заводах сборного железобетона/Марьямов Н.Б. М.: Стройиздат, 1970. - 412'с.

24. Дмитрович А.Д. Тепло и массообмен при твердении бетона в паровой среде /Дмитрович А.Д. М.: Стройиздат, 1967. - 375 с.

25. Автоматизация технологических процессов на ДСК /Под ред. А.Б. Минина. М.: Высшая школа, 1972. — 367 с.

26. Механизация и автоматизация трудоемких процессов на предприятиях сборного железобетона. М.: Высшая школа, 1988. - 279 с.

27. Зиличенок Г.Г. Автоматизированные и механизированные бетонные заводы /Зиличенок Г.Г. М., Высшая школа, 1969. - 367с.

28. Зиличенок Г.Г. Средства и схемы автоматизации транспортно-складских и технологических процессов на бетонных заводах: Справочное пособие. /Зиличенок Г.Г. М., Машиздат, 1962. - 459 с.

29. Гордон С.С. Автоматизация контроля качества изделий из бетона и железобетона /Гордон С.С., Никулин Л.И., Тихонов А.Ф. М.: Наука, 1991. - 274 с.

30. Повышение эффективности производства железобетона /Под ред. И. М. Глушко. Киев: Наука, 1987.- 128 с.

31. Миронов С.А. Ускорение твердения бетона /Миронов С.А., Малинина Л.А. М.: Высшая школа, 1991. - 167 с.

32. Пунагин В.И. Совершенствование тепловлажностной обработки тяжелых бетонов // Бетон и железобетон. 1992. - №3. - С.21-23.

33. Обешенко Г. А. Эффективные тепловые методы интенсификации твердения бетона / Обешенко Г.А., Трембицкий С.М.// Бетон и железобетон. — 1991. № 4. - С.11-13.

34. А.с. 318914 RU, G 05 В 19/02. Устройство для автоматического управления тепловой обработкой железобетонных изделий.

35. А.с. 1312525 RU, G 05 В 19/02, G 06 F 15/46. Устройство управления тепловой обработкой бетона.

36. А.с. 691305 RU, В 28 С 7/00, G 05 В 19/02. Устройство для автоматического управления составом бетонной смеси и режимом тепловой обработки бетонных и железобетонных изделий.

37. А.с. 370191 RU, С 04 В 41/30. Способ регулирования процесса.тепловой обработки изделий стройиндустрии.

38. А.с. 846540 RU, С 04 В 41/30, G 05 D 23/19. Способ автоматического регулирования процесса термообработки бетонных и железобетонных изделий и устройство для его осуществления.

39. А.с. 526859 RU, G 05 В 19/02. Устройство для автоматического управления прочностью бетонных и железобетонных изделий.

40. А.с. 828173 RU, G 05 В 19/02. Устройство для: управления тепловой обработкой железобетонных изделий.

41. А.с. 881086 RU, С 04 В 41/30. Способ управления процессом тепловой обработки строительных изделий.

42. А.с. 948685 RU, В 28 С 7/00, G 05 В 19/02. Устройство для автоматического управления составом бетонной смеси и режимом тепловой обработки бетонных и железобетонных изделий.

43. А.с. 1416320 RU, В 28 С 7/00, G 05 В 19/02. Устройство для управления процессом изготовления бетонных и железобетонных изделий.

44. А.с. 1418290 RU, В 28 С 7/00, G 05 В 21/02. Устройство управления процессом тепловой обработки бетонных и железобетонных изделий в тепловой установке.

45. А.с. 1516364 RU, В 28 С 7/00, G 05 В 19/02. Устройство для управления процессом изготовления бетонных и железобетонных изделий.

46. А.с. 1715787 RU, С 04 В 40/02, В 28 В 11/00. Способ управления процессом термообработки изделий.

47. А.с. 1790570 RU, С 04 В 40/02. Способ управления процессом тепловой обработки бетонных изделий.

48. А.с. 1551703 RU, С 04 В. 40.02. Способ термовлажностной обработки бетонных и железобетонных изделий.

49. Кафаров В.В. Метод формализации качественного описания химико-технологических процессов с помощью нечетких множеств / В.В. Кафаров, И. Н. Дорохов, Е. П. Марков //ДАН СССР. -1979. -Т. 246, №4. -С. 931-934.

50. Кафаров В. В.Принципы описания химико технологических процессов с помощью нечетких множеств / В.В. Кафаров, И. Н. Дорохов, Е. П. Марков // ДАН СССР. - 1978. - Т. 243, N4. - С. 159-162.

51. Кафаров В. В. Системный анализ процессов химической технологии. Применение методов нечетких множеств / В.В. Кафаров, И. Н. Дорохов, Е. П. Марков. М.:Наука, 1986. - 359 с.

52. Кофман А. П. Введение в теорию нечетких множеств / А. П. Кофман. -М.: Радио и связь, 1982. 432 с.

53. Орловский С. А. Проблемы принятия решений при нечеткой исходной информации/ С. А. Орловский. М.: Наука, 1981. - 208 с.

54. Ягер Р. Нечеткие множества и теория возможностей (Последние достижения)/Р. Ягер. М. :Радио и связь, 1986. - 406с.

55. Dubois D.Fuzzy sets and System theory and applications. - New York/D. Dubois , H. Prade.- N.Y.:Academic Press. -1980. - 350 c.

56. Dubois D. Ranking fuzzy members in the setting of passibility theory/D. Dubois, H. Prade. //Inform. Sci. 1981.- V. 30. - P. 346-361.

57. Orlovsky S. A. Calculus of decomposable properties, fuzzy sets and decisions/ S. A. Orlovsky.-N.Y. :AUerton Press, 1994. 259 p.

58. Orlovsky S. A. On formalization of general fuzzy mathematic problem/ S. A. Orlovsky //Fuzzy Sets and Systems. 1994. - V3, №2. - P. 311-321.

59. Алиев Ф. Т. Автоматическое управление объектами первичной переработки нефти (с использованием теории нечетких множеств): Авт. реф. дис. канд. техн. наук/ Ф. Т. Алиев. Баку, 1984. - 20 с. (ДСП).

60. Бодров В. И. К вопросу синтеза структуры закона управления ХТС заданной на лингвистическом уровне/ В. И. Бодров, Ю. Ю. Громов, В. Г. Матвейкин; Тамб. ин-т хим. машиностроения. -Тамбов, 1987. 10 с. -Деп. в ВИНИТИ 4. 05. 87, N3138-1387.

61. Бодров В. И. Математическая модель процесса . получения обесфторенных фосфатов/ В. И. Бодров, Ю. Ю. Громов, В. Г. Матвейкин //ТОХТ. -1990. -Т. 24, N4. С. 517-522.

62. Бодров В. И. Пакет прикладных программ "САГУ"/ В. И. Бодров, Ю. Ю. Громов, В. Г. Матвейкин //Програмное обеспечение новой информационной технологии: Тез. докл. Всесоюз. науч. техн. совещ. Калинин, 1989.- С. 194 - 195.

63. Бодров В. И. К вопросу определения функции чувствительности/ В. И. Бодров, Ю. Ю. Громов, В. Г. Матвейкин; Тамб. ин-т хим. машиностроения. -Тамбов,1988. 5 с. -Деп. в ВИНИТИ 13. 05. 88,N3707-B88.

64. Бодров В.И. Метод решения задач оптимального управления в классе нечетких множеств/ В. И. Бодров, Ю. Ю. Громов, В. Г. Матвейкин; Тамб. инт хим. машиностроения. Тамбов, 1988. - 6 с. -Деп. в ВИНИТИ. 13. 05. 88, N3707-B88.

65. Виноградов В.А. Информационно-вычислительные системы: распределенные модульные системы автоматизации.—М: Энергоиздат, 1985. -315 с.

66. Кротюк Ю.М. Синтез оптимальных модульных СОД РВ с относительными приоритетами /Кротюк Ю.М., Кошелев В. А. // «Автоматизация проектирования систем обработки данных». Научный совет по комплексной проблеме «Кибернетика». М.: 1985. - С.45-55.

67. Кошелев В.А. Некоторые задачи синтеза оптимальных модульных СОД РВ / Кошелев В.А. //В кн.: Теоретические и прикладные задачи оптимизации. -М.: Наука, 1985. СЛ25-131.

68. Островский Г.М. Моделирование сложных химико-технологических схем /Островский Г.М., Волин Ю.М. М., Химия, 1975. - 312с.

69. Цимерманис Л.Б. Термодинамические и переносные свойства капилярно-пористых тел /Цимерманис Л.Б. Свердовск: Южно-Уральское книжное издательство, 1971. — 132 с.

70. Лыков А.В. Явление переноса в капилярно-пористых телах. /Лыков А.В. М.: Госэнергоиздат, 1954. - 241 с.

71. Лыков А.В. Теория тепломассопереноса /Лыков А.В., Михайлов Ю.А. -М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963. 526 с.

72. Лыков А.В. Тепломассообмен /Лыков А.В. М.: Энергия, 1972. - 388 с.

73. Лыков А.В. Теория теплопроводности /Лыков А.В. М.: Высшая школа, 1967.-411 с.

74. Сиратзединов П.К. Оптимизация систем с распределенными параметрами /Сиратзединов П.К. М.: Наука, 1977. - 480с.

75. Кутателадзе С.С. Теплообмен при конденсации /Кутателадзе С.С. М.: Энергия, 1977. - 242с.

76. Исаченко В.П. Теплообмен при конденсации /Исаченко В.П. М.: Энергия, 1977.-202 с.

77. Обещенко Г. А. Математическая модель гидратации цемента и эффективные режимы ТВО бетона /Обещенко Г.А., Шифрин Е.И. // Бетон и железобетон 1991. - N 12. - С.9-11.

78. Брунауер С. Гидратация трехкальциевого и Р двухкальциевого силиката при комнатной температуре /Брунауер С., Гринберг С.А. // IV Международный конгресс по химии цемента. М., 1964. - С. 123-158.

79. Тимашев В.В. Синтез и гидратация вяжущих материалов /Тимашев В.В. // Влияние физической структуры цементного камня на его прочность М.: Наука, 1986. С.370-377.

80. Канторович Л.В. Приближенные методы высшего анализа /Канторович Л.В. Крылов В .И. М.: Физматгиз, 1962. - 263 с.

81. Островский Г.М. Моделирование сложных химико-технологических схем /Островский Г.М., Волин Ю.М. М.: Химия, 1975. - 312с.

82. Модин А.А. Исследование и анализ потоков информации на промышленных предприятиях /Модин А.А. — М.: Наука, 1970. 279с.

83. Методы анализа данных: подход, основанный на методе динамических сущностей: Пер. с фр. -М.: Финансы и статистика, 1985. 357с. •

84. Громов Ю.Ю. Математическая модель распространения тепла в железобетонных изделиях / Громов Ю.Ю., Лагутин А.В., Лутхон Т. // Инженерная физика.- 2001- №2. С.42-45.

85. Громов Ю.Ю. Математическая модель распространения тепла в ограждении пропарочных камер производства ЖБИ / Громов Ю.Ю., Лагутин А.В., Лутхон Т. // Инженерная физика. 2001. - №2. - С.45 - 48.

86. Математическая модель твердения бетона в условиях тепловой обработки заводов ЖБИ /Громов Ю.Ю.,, Иванова О.Г., Лагутин А.В., Лутхон Т. // Вестник ТГУ. Сер. Естеств. и технич. науки. 2001. - Т.6. Вып.З. - С. 344-345.

87. Математическая формализация критерия оптимизации процесса тепловлажностной обработки железобетонных изделий / Громов Ю.Ю., , Иванова О.Г., Лагутин А.В., Лутхон Т. // Вестник ТГУ. Сер. Естеств. и технич. науки. 2001. - Т.6. Вып.З. - С. 342-343.

88. Обзор систем управления процессом тепловлажностной обработки железобетонных изделий в установках периодического типа изделий / Громов Ю.Ю., , Иванова О.Г., Лагутин А.В., Лутхон Т. //Экологические системы и приборы. 2002. - №3. - С. 20-22.

89. Разработка математического обеспечения информационно -тренажерной системы и изучения процессов в пропарочной камере при тепловлажностной обработке бетонных изделий /Громов Ю.Ю., Лагутин А.В., Лутхон Т. //Инженерная физика. 2003. - №4. - С. 46-47.