Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Информационно-измерительные системы

Диссертационная работа:

Антипов Владимир Анатольевич. Мультиагентные информационно-измерительные системы технического контроля и диагностики РЭА : диссертация ... доктора технических наук : 05.11.16 / Антипов Владимир Анатольевич; [Место защиты: Рязан. гос. радиотехн. ун-т].- Рязань, 2007.- 541 с.: ил. РГБ ОД, 71 08-5/35

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность темы. Потребность современных предприятий в быстрой реакции на изменения во внешней среде, к разнообразию и высокому качеству выпускаемой продукции при малых размерах партий привели к появлению новой парадигмы организации производства — интеллектуальным распределённым производственным системам (IDMS). Эта парадигма требует информационной интеграции предприятия, распределенного управления, способности к взаимодействию в гетерогенных окружающих средах, открытой и динамичной структуры, сотрудничества, интеграции людей с программным обеспечением и аппаратными средствами, масштабируемости и толерантности к ошибкам.

В многообразии проблем, возникающих при проектировании таких систем, можно выделить класс задач, касающийся контроля качества выпускаемой продукции. В настоящее время, как в нашей стране, так и за рубежом, ведется интенсивная работа над созданием методов проектирования систем менеджмента качества (СМК) в соответствии со стандартами ISO 9000. Одной из важных составляющих СМК является система контроля качества (СКК) продукции, выпускаемой по заданной технологии. Эффективность СКК существенно зависит от её объективности и своевременности вмешательства в контролируемый процесс, что, в свою очередь, определяется тем, насколько адекватно и оперативно отображает реальную ситуацию действующая система технического контроля и диагностики (СТКД).

Новая организация производства определяет новые требования к СТКД. На сегодняшний день создание СТКД, отвечающей требованиям парадигмы интеллектуального распределённого производства, разработка теоретических и методологических основ её построения является крайне важной и актуальной задачей. В данной работе предлагается новый подход к построению систем технического контроля и диагностики радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) в процессе её производства — мультиагентные информационно-измерительные системы технического контроля и диагностики (МИНСКД).

Первоначальная концепция создания информационно-измерительных систем (ИИС) как нового класса средств информационно-измерительной техники была сформулирована в начале 60-х годов. В основу построения ИИС уже в то время была положена системная организация совместной автоматической работы средств сбора, обработки и передачи количественной информации. В результате были созданы ИИС, которые относят к первому поколению. Дальнейшее развитие ИИС — второе (70-е годы) и третье (80-90-е годы) поколения, в основном, связывают с развитием вычислительной техники и стандартных системных интерфейсов. Теоретические основы и принципы построения информационно-измерительных систем были заложены научными коллективами, руководимыми Ф. Е. Темниковым, К. Б. Ка-рандеевым, П. П. Орнатским, П. М. Цапенко, А. М. Мелик-Шахназаровым, Э. И. Цветковым, Т. М. Алиевым, П. В. Новицким и другими известными специалистами в области информационно-измерительной техники. Целостность ИИС, как основное системное требование, обеспечивалась централизованным, а затем иерархическим управлением.

Широкое внедрение на современных предприятиях-изготовителях РЭА стандартов ISO 9000, ISO 10303, ERP требует интенсивного информационного взаимодействия между компонентами СТКД для достижения общей цели — обеспечения высокого качества выпускаемой продукции. Основной трудностью информационной интеграции является гетерогенность тестового и инспекционного оборудования, а отсутствие стандартных, унифицированных методов информационного взаимодействия ставит эту проблему перед производителями РЭА на первый план. Создание ИИС, отвечающих требованиям современного производства, связано с использованием методов и средств искусственного интеллекта. Предлагаемые парадигмы интеллектуальных производственных систем в той или иной форме используют метафору агента. В настоящее время нет единого определения для термина "агент", который является и техническим понятием и метафорой. Можно определить понятие агента как компонент программного обеспечения и/или аппаратных средств, обладающий автономией, знаниями, способностью к коммуникации и сотрудничеству с другими агентами, направленными на достижение общей цели. Таким образом, агенты могут рассматриваться как объекты производственной системы и, в частности, объекты МИИСКД.

В данной работе рассматривается методология построения МИИСКД, агентами-учредителями которой являются тестовые и инспекционные оборудование. При этом само тестовое и инспекционное оборудование, являясь локальными ИИС, строится также как мультиагентные системы, что обеспечивает концептуальное единство в проектировании. Целостность системы определяется некоторой организующей общностью . В традиционных ИИС организующей общностью является процесс управления, основанный на целевых критериях. Способом проявления организующей общности, делающей МИИСКД системой, является способность агентов-учредителей к взаимодействию на домене сотрудничества. К свойствам МИИСКД, которые связаны с его целостностью, можно отнести: единую цель, единую сетевую инфраструктуру, единый материальный поток. Виртуальный характер системы определяется тем, что организующей общностью является домен сотрудничества, реализованный в виде онтологии технического контроля и диагностики (ОТКД), то есть в виде общности, не имеющей физического воплощения.

Предлагаемый новый подход к построению СТКД порождает ряд задач теоретического, методологического и организационного плана, и ряд новых проблем.

Объект исследования. Объектом исследования является информационно-измерительная система технического контроля и диагностики процесса производства узлов РЭА ответственного назначения, построенная как мультиагентная система.

Предмет исследования. Предметом исследования является программно-аппаратное, информационное и организационное обеспечение МИИСКД.

Цель работы. Целью работы является разработка теоретических и методологических основ построения МИИСКД и их метрологического обеспечения для решения задач повышения эффективности управления качеством производства РЭА ответственного назначения.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:

  1. Анализ факторов, формирующих требования и основные признаки нового подхода к построению ИИС, используемых для контроля и диагностики при производстве РЭА ответственного назначения.

  2. Разработка мультиагентной модели, методологии анализа и проектирования МИИСКД. Выбор и обоснование модели взаимодействия агентов-учредителей, разработка коммуникационного протокола.

  3. Разработка семантической модели домена контроля и диагностики, а также схем (моделей) сообщений о результатах контроля качества РЭА, поступающих от тестовых и инспекционных систем.

  4. Разработка и анализ алгоритмов выбора оптимальной стратегии тестирования и размещения тестового и инспекционного оборудования МИИСКД в многооперационном процессе производства РЭА.

  5. Разработка принципов построения и методики проектирования мультиагентной тестовой системы.

  6. Разработка методологии моделирования и предварительного анализа погрешности измерительного канала Физического Измерительного Агента (ФИА). Разработка и исследование операционной части многофункционального измерительного канала ФИА с программно-настраиваемой структурой.

  7. Разработка и исследование методов самокоррекции и самонастройки измерительного канала ФИА, направленных на повышения точности, метрологической надёжности и быстродействия.

Методы исследования. Методы исследования, используемые в данной работе, объединяются на основе системного подхода к решаемой проблеме. Используется аппарат, принципы и основные положения теории измерений, метрологии, теории вероятностей, идентификации и оптимизации, дифференциального и интегрального исчисления, объектно-ориентированного анализа, логико-алгебраических моделей.

* Ю.А. Шрейдер, А.А. Шаров. Системы и модели - М: Радио и связь, 1982. - 152 с, ил. - (Кибернетика).

Научная новизна.

  1. Впервые предложена методология построения мультиагентной модели информационно-измерительной системы технического контроля и диагностики. Разработаны метамо-дели модельного представления МИИСКД, что даёт возможность провести её анализ и проектирование как мультиагентной системы.

  2. Предложена коммуникационная модель взаимодействия агентов-учредителей системы и заинтересованных агентов внешней среды на домене сотрудничества, основанная на XML-сообщениях и Посреднике, позволяющая рассматривать Intranet как распределённую вычислительную платформу мультиагентной ИИС и использовать коммуникационные Internet-технологии, обеспечивающие надёжную передачу данных.

  3. Предложен теоретико-множественный подход к формальному отображению семантики домена контроля и диагностики на структуру XML-сообщений. На его основе разработана структура XML-сообщений о результатах операций контроля и диагностики и оценках метрологического состояния тестового и инспекционного оборудования.

  1. Разработан метод оптимизации размещения тестового и инспекционного оборудования в многооперационном процессе изготовления РЭА, позволивший специфицировать программное обеспечение класса Df Т (Design for Test).

  2. Предложены принципы построения мультиагентной тестовой системы (на примере анализатора производственных дефектов - АПД). В приведённой таксономии агентов-учредителей системы выделен класс Физических Измерительных Агентов, определяющий функциональные возможности системы и инкапсулирующий в себе все необходимые программно-аппаратные и информационные ресурсы. Особенностью структуры программно-аппаратных средств ФИА является выделенная агентная часть, реализующая агентные функции, и контрольно-измерительный терминал (КИТ), реализующий элементарные контрольно-измерительные операции.

  3. Разработана методология компьютерного моделирования и предварительного анализа погрешности измерительного канала КИТ ФИА, основанная на детерминированном подходе и использовании аппарата линейной алгебры, что позволяет в отличие от метода, использующего теорию чувствительности, получить модель детерминированной погрешности измерительного канала при произвольных (сколь угодно больших) приращениях величин — источников погрешности. Предложенная методология использована при проектировании программно-перестраиваемого измерительного канала КИТ (на примере тестовой системы входного контроля, совмещённой с технологической операцией установки ИЭТ на ПП).

  4. Проведен морфологический' анализ методов автоматической коррекции погрешности (АКП) средств измерений, позволивший составить новую классификацию методов АКП, провести сравнительный анализ существующих методов АКП и выявить новый метод последовательной коррекции, найти пути его совершенствования, разработать базовые структурные схемы предложенного метода. Разработана методика синтеза системы самонастройки для нелинейных функций преобразования измерительного канала с использованием гладкого восполнения на базе полинома Ньютона и трёхточечного кубического сплайна, сравнительный анализ процедур самонастройки позволил выявить, что при использовании последнего интерполянта быстродействие увеличивается в 2,4 раза.

  5. Предложен оригинальный многофункциональный измерительный канал КИТ с программно-перестраиваемой структурой, реализующий дифференциально-разностный метод, повышающий чувствительность в окрестности измеряемого параметра, и итерационный метод самокоррекции, обеспечивающий высокую точность и надёжность измерений.

Практическая ценность.

1. Предложена методология анализа и проектирования информационно-измерительной системы технического контроля и диагностики как мультиагентной системы, позволяющая осуществить её визуальное специфицирование в нотации UML (AUML).

Янч Эрих. Прогнозирование научно-технического прогресса. -М.: Наука, 1976.

  1. В соответствии с предложенной коммуникационной моделью взаимодействия агентов МИИСКД, основанной на архитектуре MOM, сервер сети обеспечивает функциональные возможности HTTP, а посредник (Брокер Сообщений) — остальные услуги по передаче данных, что даёт значительные экономические выгоды и упрощает написание необходимого программного кода серверной и клиентских частей системы.

  2. Разработанные XML-схемы и их метаописания, образующие язык домена контроля и диагностики, делают возможным взаимодействие систем тестирования и инспекции МИИСКД на уровне сообщений.

  3. Разработана виртуальная программная система, позволяющая моделировать все виды сообщений реального тестового и инспекционного оборудования, передавать их по сети через Брокер Сообщений, имитируя ситуацию взаимодействия.

  4. Разработанные метод и алгоритм оптимального размещения тестового и инспек-цинного оборудования в многооперационных процессах изготовления РЭА, являются основой для специфицирования программного обеспечения класса DfT.

  5. Разработана методика инженерного проектирования преобразователей относительного отклонения параметров контролируемых ИЭТ, составляющих основу измерительного канала ФИА.

  6. Разработанный измерительный канал КИТ, реализующий дифференциально-разностный метод и метод итерационной коррекции, позволяет уменьшить погрешность измерения контролируемых параметров в 10-20 раз и повысить надёжность измерений за счёт самокоррекции.

  7. Разработанный метод с последовательной коррекцией погрешности позволяет повысить быстродействие измерительного канала в 4-6 раз при обеспечении той же точности, что и известные методы коррекции.

Реализация и внедрение результатов работы.

1. На предприятиях ФГУП "Государственный рязанский приборный завод" и Корпорации "Аэрокосмическое оборудование" ООО "Объединённый авиаприборный консорциум" ведутся работы по внедрению и опытной эксплуатации разработанной мультиагентной информационно-измерительной системы технического контроля и диагностики производства РЭА ответственного назначения. Проведённые экспериментальные исследования в условиях производства подтвердили правильность разработанных в главах 2-4 диссертации теоретических положений и технических решений, связанных с интеграцией гетерогенного тестового оборудования и его размещения в мпогобЬерШщщщщ>ттмшіШМ&Шій>щщшіЬ&яьій авиаприборный консорциум" с целью расширения функциональных возможностей анализатора производственных дефектов TR8 системы технического контроля внедрены разработанные автономные физические измерительные агенты измерения малых сопротивлений и тока утечки КБЕ, конструктивно и программно совместимые с анализатором. Эксплуатация модулей показала их высокие метрологические характеристики, обеспечиваемые предложенными структурно-алгоритмическими методами коррекции погрешности.

  1. На предприятии ФГУП "Касимовский приборный завод" с целью повышения качества производимой продукции внедрены система входного контроля ИЭТ и система технического контроля индукторов производства РЭА медицинского назначения. Основу измерительной части систем составляют разработанные в главе 5-7 структуры измерительных преобразователей. Эксплуатация систем показала их высокие эксплуатационные и метрологические характеристики.

  2. Совместно с ФГУП ОКБ "Спектр" разработана и внедрена система контроля и диагностики наземного оборудования пускового комплекса шахтных ракетных установок. В измерительной части системы использовались структуры преобразователей, в основу которых положены методы повышения точности и быстродействия, разработанные и исследованные в главах 6-8.

  1. На ЗАО "МЕДКОМ Групп" г. Зарайска разработаны и внедрены мультиагентная подсистема контроля процесса плавки и онтология контроля качества. Подсистема была разработана с использованием методологии, предложенной в главах 2, 5, и описана в главе 9.

  2. На предприятии ООО "Технософт" разработана и внедрена система "Метролог".

  3. Результаты полученных в диссертации теоретических, прикладных и экспериментальных исследований используются в учебном процессе Рязанского государственного радиотехнического университета при обучении студентов специальности 200106 «Информационно-измерительная техника и технологии».

Подобные работы
Батищев Виталий Иванович
Аппроксимационные методы и технологии для построения информационно-измерительных систем промышленного контроля, испытаний и диагностики
Уланов Андрей Викторович
Математические модели динамики, алгоритмы и информационно-измерительные средства виброакустической диагностики и неразрушающего контроля контактных устройств авиационных приборов
Бельчанская Елена Николаевна
Интеллектуальная система диагностики информационно-измерительных систем асботехнического производства
Пугачева Ольга Юрьевна
Автоматизированная система диагностики электромеханических приводов оборудования атомных станций
Сиротин Дмитрий Викторович
Информационно-измерительная система для диагностики электроприводной арматуры АЭС
Сорока Валерий Дмитриевич
Информационно-измерительная система оперативной диагностики подземных силовых сетей
Полозов Станислав Валерьевич
Разработка и исследование информационно-измерительной системы поддержки принятия решений при диагностике и прогнозировании
Сидоров Алексей Константинович
Повышение эффективности диагностики информационно-измерительных и управляющих систем при испытаниях робототехнических комплексов
Нгуен Лием Хиеу
Алгоритмы обработки изображений в телевизионных измерительных системах контроля движения транспортных средств
Миловзоров Дмитрий Георгиевич
Информационно-измерительные системы контроля комплекса угловых параметров пространственной ориентации скважин и скважинных объектов

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net