Автореферат (Методологические основы создания экспертных систем контроля и прогнозирования качества пищевой продукции с использованием интеллектуальных технологий), страница 2

Поставленные в работе задачи решены сиспользованием, методики построения не реляционных баз данных, теории автоматического управления, теории нейронных сетей, теории цифровой обработки дан-6ных, математического моделирования, теории искусственного интеллекта, методовструктурно – параметрического анализа и математической статистики. Численная играфическая обработка результатов исследований производилась с применениемMatLab, Visual Studio и Anylogic.Научная новизна и теоретическая значимость диссертации заключается вразработке нового научного направления в области автоматизации ТП пищевыхпроизводств, связанного с созданием интеллектуальных информационносоветующих экспертных систем автоматического контроля в потоке и прогнозирования качества продукции с возможностью оперативного управления ходом этихпроцессов для различных отраслей пищевой промышленности.К наиболее существенным научным результатам работы относятся следующие:1.

Разработаны методологические основы системного анализа подготовленностиТП производства пищевой продукции к внедрению интегрированных экспертныхсистем.2. Разработаны функционально структурные схемы (ФСС) формирования качествапищевой продукции с указанием необходимых точек контроля и регулирования, атакже функциональные схемы автоматизации (ФСА) с включением в них интеллектуальных датчиков контроля вкуса и цвета пищевой продукции на всех этапахпроизводства.3. Разработаны структурно – параметрические, регрессионные и ситуационные модели с нейросетевой технологией распознавания ситуаций и принятия решений вусловиях неопределенности с выявлением наиболее значимых причинных факторов.4. Предложена методика и алгоритмы накопления объектно – ориентированных базданных (БД) и знаний (БЗ) ИЭС для нейросетевого обучения распознаванию ситуаций, их классификации и принятию решений в реальном времени.5.

Разработан новый класс интеллектуальных устройств первичного сбора и интеллектуальной анализа данных в реальном времени для контроля и прогнозированияосновных показателях качества пищевых продуктов.6. Предложена и обоснована методика построения ИЭСКК пищевой продукции вреальном времени с использованием ИНС и СКЗ.7. Разработаны с использованием ИНС и СКЗ интеллектуальные модули контроляосновных органолептических показателей качества пищевой продукции в режимереального времени.Значение для теории:Основным научным результатом является развитие теории и практики создания пищевых производств на основе автоматизации контроля в реальном времени органолептических показателей качества пищевой продукции.На основе интеллектуальных технологий предложен методологический подход к разработке типовой ИЭС контроля и прогнозирования ПК пищевой продукции в процессе производства.Научные результаты, полученные в диссертации, доведенные до практического использования, позволяют осуществлять сбор, передачу, статистическую об-7работку, графическую визуализацию и хранение данных мониторинга качествапродукции в процессе производства.

Это совершенствует приборную базу в области автоматизации контроля органолептических показателей качества пищевойпродукции, производимых в режиме онлайн в промышленных условиях.Практическая значимость результатов исследования.1. Предложено направление развития нового поколения средств автоматизацииконтроля в потоке слабо формализованных органолептических параметров качества пищевых изделий.2. Разработана архитектура нейросетевой ИЭСКК пищевой продукции с интеллектуальными модулями контроля органолептических показателей качества и интеллектуальными функциями прогнозирования и поддержки принятия управленческих решений.3. Разработан пользовательского интерфейса, обеспечивающего диалоговый режим работы ИЭСКК пищевой продукции с оператором для выдачи рекомендаций по управлению ТП производства этой продукции.4.

Разработаны виртуальные и интеллектуальные датчики контроля в реальномрежиме времени основных органолептических показателей качества пищевойпродукции.5. Разработаны рекомендаций и учебно – методические материалы по проектированию ИЭС контроля и прогнозирования органолептических показателей качества пищевой продукции в потоке.Результаты диссертационной работы были использованы при проведениинаучных исследований по гранту Министерства образования и науки РоссийскойФедерации «Разработка новых энергосберегающих технологий и процессов для вакуумной сублимационной сушки широкого спектра термолабильных материалов,создание на их основе системы автоматизации сушильного устройства для пищевой промышленности и прикладной биотехнологии» (№ 14.577.21.0044).Разработанные методы, модели, алгоритмы, структуры и программы прошлиапробацию и были внедрены в конфетном цехе ОАО «Рот-Фронт» Холдинга «Объединенные кондитеры», а также на других кондитерских фабриках Холдинга ООО«Объединенные кондитеры»; на ОАО «Мелькомбинат в Сокольниках»; на ОАО«Молочный комбинат Воронежский»; на ЗАО МПБК «ОЧАКОВО» и во ВНИИСММГТУ им.

Н.Э. Баумана, что подтверждается соответствующими актами внедрениянаучно-технической продукции. Полученные в рамках настоящего исследованиянаучные и практические результаты диссертационной работы внедрены в учебныйпроцесс кафедры «Автоматизированные системы управления биотехнологическими процессами» ФГБОУ ВО «Московский государственный университет пищевыхпроизводств» для студентов направлений подготовки «Автоматизация технологических процессов и производств» и «Управление в технических системах».Достоверность полученных в работе результатов подтверждается использованием системного анализа и теории принятия решений, экспериментальными исследованиями ТП производства пищевой продукции, проведенными в производственных условиях ОАО «Рот-Фронт» Холдинга «Объединенные кондитеры», на8ОАО «Мелькомбинат в Сокольниках», на ОАО «Молочный комбинат Воронежский», на ЗАО МПБК «ОЧАКОВО» и во ВНИИСМ МГТУ им.

Н.Э. Баумана, атакже обеспечивается совпадением расчетных данных и результатов эксперимента.Положения, выносимые на защитуНа защиту выносятся теоретические и методологические положения созданияинтеллектуальных экспертных систем контроля и прогнозирования показателей качества пищевой продукции с использованием нейросетевых технологий и системкомпьютерного зрения а именно:- результаты анализа информационного обеспечения процессов производствапищевой продукции, проблем создания ИЭС контроля и прогнозирования качествапищевых изделий;- научные подходы, методики и алгоритмы получения информации об органолептических показателях качества пищевых материалов в процессе производства сиспользованием нейросетевых технологий и систем компьютерного зрения;- методика разработки математических и ситуационных моделей основных этапов ТП производства пищевой продукции различного агрегатного состояния;- методы создания виртуальных приборов автоматического контроля в потокевкуса пищевых масс с использованием НСТ и проработкой основных этапов решения этой задачи;- методы создания модуля ИЭС автоматического контроля цвета пищевых массс использованием СКЗ и проработкой основные этапов решения;- систематизация и модернизация ФСА на основе внесения в эти схемы новыхрешений по контролю органолептических показателей качества пищевых материалов с использованием интеллектуальных технологий;- методические основы создания специализированных БД и БЗ ИЭС с формированием интегрированной концептуальной модели БД и БЗ предметной области; архитектуры, основных фаз и этапов проектирования БД и БЗ; программы обработкии передачи запросов, создание и обработки отчетов, программы управления приложениями;Апробация работы.Основные положения диссертационной работы были обсуждены и одобренына: международной НП конференции – выставке «Планирование и обеспечениеподготовки и переподготовки кадров для отраслей пищевой промышленности»,Москва, МГУПП, 2012 г.; Х Международной НП конференции "Автоматизация иинформационное обеспечение производственных процессов в сельском хозяйстве",Углич, ГНУ ВИМ Россельхозакадемии, 2012 г.; международной конференции молодых ученых «Проблемы пищевой безопасности».

Москва, МГУПП, 2013 г.;международной научной сессии НИЯУ МИФИ- 2014, Секция «Интеллектуальныесистемы и технологии», 27 января 2014 г.; X Всероссийской конференции молодыхученых по математическому моделированию, Кемерово, 18 – 19 сентября 2013г.,СО РАН; VП-ой Всеукраинской НП конференции «Информационные технологии иавтоматизация - 2014», Украина, Одесса, 16 – 17 декабря 2014 г.; V международнойНП конференции " 21 век: фундаментальная наука и технологии " (« 21 century:9fundamental science and technology V») ,10-11 ноября 2014 г., North Charleston, USA; Международной НП конференции «Автоматизация и управление технологическими и бизнес – процессами пищевой промышленности», 15 – 17 апреля 2015 г.,МГУПП; Международной научной конференции молодых ученых «Экологическибезопасные, ресурсосберегающие технологии переработки сельскохозяйственногосырья и продуктов питания», МГУПП, 2015; П-ой Международной НП конференции «Автоматизация и управление технологическими процессами пищевой промышленности», 18 – 20 мая 2016 г., МГУПП; Международной конференции «Современные биотехнологии в производстве продуктов питания», 11 – 13 октября2016 г., МГУПП; конференции с международным участием «Развитие пищевой иперерабатывающей промышленности России», 11 – 12 апреля 2017 г., МГУПП;международной научной конференции «Фундаментальные и прикладные задачимеханики».

24 – 27 октября 2017 г., МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017.На различных этапах выполнения содержание отдельных разделов, результаты исследований и диссертация в целом были доложены и получили одобрение нарасширенных заседаниях кафедры «Автоматизированные системы управлениябиотехнологическими процессами» ФГБОУ ВО «МГУПП».Основная часть диссертационной работы выполнялась в рамках научнойтемы «Математическое, алгоритмическое и программное обеспечение автоматизации процесса контроля качества помадных конфет с использованием систем технического зрения и нейросетевых технологий», являющейся Победителем конкурса 2015 – 2017 года на получение стипендии Президента РФ молодыми ученымии аспирантами по направлению «Стратегические информационные технологии».Публикации.