Диссертация (1152160), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Создание и использование ИЭСявляется одним из концептуальных этапов развития автоматизации пищевойпромышленности. В оснoвe алгoритмa рабoты экспертной системы залoжeнанейросетевая мoдель (НСМ), функциoнирoвaниe которой оснoвывaeтся нарабoте aппарaта искусственных нeйрoнных сeтeй (ИНС) и СКЗ. Создание такойсистемы позволит: непрерывно, в потоке контролировать и прогнозировать показатели качества полуфабрикатов и готовой продукции в течение всего технологического процесса; обеспечить стабильность производства пищевой продукции; существенно уменьшить уровень брака, снизить потери рабочего времени, сырья и энергии, повысить качество готовых изделий.12Исходя из вышеизложенного, тема диссертационной работы «Методологические основы создания экспертных систем контроля и прогнозирования качества пищевой продукции с использованием интеллектуальных технологий»является актуальным направлением развития пищевой промышленности, имеющим важное народнохозяйственное значение, а также актуальной научнотехнической задачей специальности 05.13.06 – Автоматизация и управлениетехнологическими процессами и производствами (в пищевой промышленности).Диссертация соответствует паспорту специальности 05.13.06, а именнопунктам: «2.
Автоматизация контроля и испытаний», «9. Методы эффективнойорганизации и ведения специализированного информационного и программного обеспечения АСУТП, АСУП и др., включая базы и банки данных и методыих оптимизации» «12. Методы контроля, обеспечения достоверности, защиты ирезервирования информационного и программного обеспечения АСУТП, АСУПи др.», «15. Теоретические основы, методы и алгоритмы интеллектуализациирешения прикладных задач при построении АСУ широкого назначения».Изложенное позволяет сделать вывод об актуальности темы диссертационной работы.Цель работы.Целью диссертационной работы является повышение эффективностиуправления технологическими процессами пищевых производств путем использования интеллектуальных технологий и разработки на их основе типовойинтегрированной экспертной системы автоматического контроля в потоке ипрогнозирования качества пищевой продукции на всех этапах ее производства свозможностью оперативного управления ходом этих процессов (на примерелиний по производству помадных глазированных конфет, муки, сливочногомасла и кваса).Реализация поставленной цели требует решения следующих основныхтеоретических и практических задач исследования:131.
Проведение системного анализа современного состояния автоматизацииконтроля и прогнозирования качества пищевой продукции, существующегоинструментария контроля и управления показателями качества сырья, полуфабрикатов и готовых пищевых изделий. Обоснование выбора направленияисследования.2.
Разработка нового подхода, математической, информационной и программно-алгоритмической платформы, обеспечивающей создание нового классаинтегрированных экспертных систем автоматического контроля в потоке ипрогнозирования качества пищевой продукции на всех этапах ее производства с возможностью оперативного управления ходом этих процессов на основе использования интеллектуальных технологий.3. Выбор адекватного математического аппарата и разработка на его базеструктурно- параметрических, математических и ситуационных моделей,ориентированных на поддержку ИЭС процессов контроля, прогнозирования,принятия решений и обеспечения качества выпускаемой пищевой продукции.4.
Создание теоретических основ исследования, разработка и апробация методов, способов и алгоритмов построения устройств автоматического контроляорганолептических показателей качества пищевой продукции в потоке сприменением интеллектуальных технологий.5. Разработка теоретических основ, методов и алгоритмов построения базыданных (БД), формирования и адаптации базы знаний (БЗ) для ИЭС контроля и прогнозирования качества пищевой продукции.6.
Разработка на основе предложенного подхода архитектуры, состава технических средств, информационного, математического, алгоритмического ипрограммного обеспечения нейросетевой ИЭС автоматического контроля впотоке и прогнозирования качества пищевой продукции с возможностьюоперативного управления ходом этих процессов для различных отраслейпищевой промышленности.147. Разработка методологии, принципов, методов и алгоритмов создания ивнедрения ЭС с интегрированными модулями контроля, прогнозированиякачества выпускаемой пищевой продукции и экспертной поддержкой принятия решений.8.
Экспериментальная проверка методов, моделей, способов ирезультатовмоделирования ТП производства пищевой продукции, а также разработанных принципов и методов создания информационно- советующих экспертных систем на действующих пищевых предприятиях.Объектом исследования является типовые поточные линии по производству пищевой продукции и процессы сбора, анализа и обработки, в томчисле экспертной информации, в задачах непрерывного контроля показателейкачества этой пищевой продукции.Предметом исследования и разработок являются совокупность теоретических, методологических и практических задач, связанных с созданием ИЭСконтроля и прогнозирования качества пищевой продукции в потоке и соответствующее информационное, математическое, алгоритмическое и программноеобеспечение.Методы и средства исследований.
Поставленные в работе задачи решеныс использованием методологических и математических основ построения экспертных систем поддержки и принятия решений, методики построения реляционных баз данных, основных положений теории автоматического управления, теории нейронных сетей, теории цифровой обработки изображений, общих принципов математического моделирования, элементов теории искусственного интеллекта, методов системного анализа и математической статистики. Численная и графическая обработка результатов исследований производилась с применением MatLab и Anylogic.Научная новизна и теоретическая значимость диссертации заключается в разработке нового научного направления в области автоматизации ТП пищевых производств, связанного с созданием интеллектуальных информацион-15но- советующих экспертных систем автоматического контроля в потоке и прогнозирования качества продукции с возможностью оперативного управленияходом этих процессов для различных отраслей пищевой промышленности.В настояще работе:1.
Предложены теоретические основы, методы, модели и алгоритмы интеллектуализации решения прикладных задач проектирования экспертных систем(ЭС) контроля и прогнозирования качества пищевой продукции, позволяющиесформировать множество альтернативных вариантов технической реализацииЭС с учетом полученных функционально-структурных схем влияния показателей исходного сырья, промежуточных операций на формирование качества различной пищевой продукции на всех стадиях производства с указанием необходимых точек контроля и регулирования.2. Разработан комплекс структурно – параметрических, математических и ситуационных моделей по оценке влияния различных параметров технологическихпроцессов производства конфет, муки, сливочного масла и кваса на качествопищевой продукции на всех стадиях ее производства и на их основе представлены базовые модели для реализации ЭС.3.
Разработан новый класс интеллектуальных устройств первичного сбора информации в потоке об основных показателях качества пищевых продуктов.4. Разработаны системы положений, отражающие методологию создания виртуального модуля автоматического контроля вкуса пищевых масс с использованием нейросетевых технологий, а также способы интеграции данного модуляв ИЭС автоматического контроля и прогнозирования качества пищевой продукции с возможностью оперативного управления ходом процессов ее производства.5.
Разработаны системы положений, отражающие методологию создания интеллектуального модуля автоматического контроля цвета пищевых масс с использованием системы компьютерного зрения, а также способы интеграции16модуля в ИЭС контроля и прогнозирования качества пищевой продукции свозможностью оперативного управления ходом процессов ее производства.6. Созданы интегрированные концептуальные модели предметных областейбазы данных (БД) и базы знаний (БЗ) , полученные с использованием разработанных методик накопления специализированной БД и формализации полученных экспертных знаний, необходимых при проектировании ИЭС контроля,прогнозирования, диагностики хода ТП производства пищевой продукции иэкспертной поддержки принятия решений.7.
Разработана на основе предложенного подхода концепция создания ЭС контроля и прогнозирования качества пищевой продукции с использованием интеллектуальных технологий, а также получены алгоритмы ее функционирования, архитектура, состав технических средств, математическое, информационное и программное обеспечение, экранные формы отчетов, обеспечивающихвыполнение запросов к БД с учетом топологии сети, конфигурации аппаратныхсредств и используемой архитектуры.Значение научных результатов для теории:Важным научным результатом является также развитие теории и практики автоматизации промышленных пищевых производств на основе контроляв потоке органолептических показателей качества (вкус и цвет) пищевой продукции на всех этапах ее производства с возможностью оперативного управления ходом этих процессов для различных отраслей пищевой промышленности.Созданная с использованием интеллектуальных технологий оригинальнаятиповая информационно- советующая экспертная система контроля в потоке ипрогнозирования качества пищевой продукции позволяет осуществлять сбор,передачу, статистическую обработку, графическую визуализацию и хранениеданных мониторинга качества этой продукции в процессе производства.
Этосовершенствует приборную базу методов контроля органолептических показателей качества пищевых продуктов.17В диссертации решена важная научно-прикладная проблема, имеющаябольшое народно-хозяйственное значение. Научные результаты, полученные вдиссертации, доведены до практического использования в промышленныхусловиях.Практическая значимость результатов исследования.1.Развитие нового поколения средств автоматизации контроля в потокеслабоформализованных органолептических показателей качества пищевых изделий.2.Разработка нейросетевой информационно- советующей экспертной си-стемы, предназначенной для автоматического контроля в потоке и прогнозирования качества пищевой продукции на всех стадиях ее производства с определением требуемого управления, позволяющего стабилизировать процессы этогопроизводства.3.Разработка и программная реализация интеллектуальных модулей кон-троля основных органолептических показателей качества (вкуса и цвета) пищевой продукции в потоке.4.ногоСоздание эффективного алгоритмического, математического, программиметодическогообеспеченияинтегрированнойинформационно-советующей экспертной системы автоматического контроля в потоке качествапищевой продукции с интеллектуальными функциями прогнозирования, поддержки и принятия решений.5.Разработка специальной нейросетевой модели, используемой в качествеинтеллектуального ядра ИЭС контроля и прогнозирования качества пищевойпродукции.6.Разработка пользовательского интерфейса, обеспечивающего диалоговыйрежим работы ИЭС с оператором для выдачи рекомендаций по управлению ТПпроизводства пищевой продукции.7.Разработка схемы интеграции нейросетевой экспертной системы кон-троля и прогнозирования качества пищевой продукции с существующими на18пищевых предприятиях АСУ ТП на основе использования PDM-системыSMARTEAM.8.Разработка рекомендаций для работников предприятий пищевой про-мышленности по использованию ИЭС в составе АСУТП производства пищевойпродукции и подбору технических средств для ее реализации.9.Разработка рекомендаций и учебно – методических материалов по по-строению ИЭС контроля и прогнозирования органолептических показателейкачества пищевой продукции в потоке с возможностью управления ТП производства этой продукции.Разработанныеметоды, модели, алгоритмы, структуры и программыпрошли апробацию 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 вСокольниках», на ОАО «Молочный комбинат Воронежский», на ЗАО МПБК«ОЧАКОВО» и во ВНИИСМ МГТУ им.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
