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
Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии

Диссертационная работа:

Малыхина Ирина Вячеславовна. Информационное обеспечение процесса прогнозирования при управлении техническим состоянием судовых конструкций на основе аппарата теории нечетких множеств : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.06.- Санкт-Петербург, 2006.- 179 с.: ил. РГБ ОД, 61 07-5/79

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

1. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОПИСАНИЯ И
ПРОГНОЗИРОВАНИЯ СЛОЖНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ
ПРОЦЕССОВ 10

1.1. Анализ методологических подходов к описанию и прогнозированию
производственных процессов 10

  1. Описание процессов 10

  2. Прогнозирование процессов 19

  1. Особенности моделирования и прогнозирования процессов изменения технического состояния и ремонта судов 30

  2. Математические модели процессов в условиях неопределенности 39

  3. Выводы по гл.1 50

2. ФОРМАЛИЗАЦИЯ НЕЧЕТКОГО СТОХАСТИЧЕСКОГО
ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА 52

  1. Описание нечетких ситуаций с помощью экспертных оценок 52

  2. Модели нечетких случайных величин 64

  3. Формализованное описание нечеткого стохастического производственного процесса 72

  4. Выводы по гл.2 77

, 3. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СТОХАСТИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВЕННОГО
ПРОЦЕССА МЕТОДАМИ ТЕОРИИ НЕЧЕТКИХ МНОЖЕСТВ 79

  1. Методика построения алгоритма прогнозирования на основе аппарата теории нечетких множеств 79

  2. Алгоритм прогнозирования процесса изменения параметров объекта ремонта в условиях эксплуатации 96

  3. Оценка точности и надежности прогноза 113

  4. Выводы по гл.З 119

4. КОМПЬЮТЕРНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОГНОЗНОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА
КОРРОЗИОННОГО ИЗНАШИВАНИЯ ОБШИВКИ КОРПУСА СУДНА
ВНУТРЕННЕГО ПЛАВАНИЯ 121

Ш 4.1. Оценка реализованных систем прогнозирования технического

состояния корпусных конструкций 121

4.2. Настройка системы прогнозирования в условиях

нечеткой базы данных 127

  1. Интерфейс и описание принципа работы программного комплекса.. 131

  2. Прогнозирование износа обшивки корпуса

теплохода «Невский-31» 142

4.5. Выводы по гл.4 151

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 152

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 154

ПРИЛОЖЕНИЕ 163

Приложение 1. Исходные и прогнозные значения износов ^

обшивки корпуса теплохода «Невский-31» 163

Приложение 2. Динамические доверительные интервалы

для различных а-уровней 166

Приложение 3. Листинг основных функций программного модуля 173

«

Введение к работе:

Для организации эффективного производственного процесса эксплуатации судов как сложных технических комплексов необходимо иметь информацию о состоянии отдельных объектов в будущие моменты времени.

Наличие полной и достоверной информации о состоянии судов и судового оборудования - важный фактор повышения их надежности.

Надежность - одна из основных характеристик технических объектов, в том числе и судов, которая заключается в способности сохранять во времени установленные эксплуатационные показатели в заданных приделах. Повышение надежности - важный резерв роста эффективности использования техники и главный фактор повышения технической безопасности эксплуатации, в том числе мореплавания.

Исключительно важна проблема надежности транспортных судов, которые в течение длительного времени оторваны от баз и при возникновении отказов не могут рассчитывать на своевременную помощь ремонтных предприятий. Ухудшение технического состояния судна, особенно в сложных навигационной обстановке и метеорологических условиях, создают аварийные ситуации и могут привести к авариям с тяжелыми последствиями и большими убытками. Недостаточный уровень надежности вызывает дополнительные затраты на устранение последствий отказов, увеличивает трудоемкость технического обслуживания и ремонта, продолжительность выводов судов из эксплуатации на этот период и снижает эффективность их работы. Повышение надежности является одним из путей увеличения периода эксплуатации судов.

Проблема повышения надежности любых технических объектов, а тем более таких сложных инженерных сооружений, какими являются транспортные суда, - комплексная, и решают ее на всех стадиях проектирования, постройки и эксплуатации судов и судового оборудования.

При определении экономически оправданного уровня надежности судов и судового оборудования с учетом их назначения и условий эксплуатации,

разработке соответствующих методов расчета и рекомендаций по обеспечению заданного уровня надежности на стадии проектирования, изготовления и эксплуатации должна применяться теория надежности.

В начале 60-х гг. было предложено заменить сталь марки стЗ на низколегированную марки 0,9Г2. Это позволило при проектировании гражданских судов снизить расчетные толщины обшивки корпуса и набора судна и расход стали при строительстве судов. Предложение было принято, установлен ГОСТ, однако оказалось, что принятие такого предложения было неоправданно и привело к снижению надежности корпусов судов. Практика доказала, что ресурс толщины обшивки корпуса и набора вырабатывается до истечения нормативного срока службы. Износы металла достигают предельных толщин уже к середине возраста судна. Приходится менять тысячи квадратных метров корпуса. Так, на Канонерском СРЗ в течение года меняется около 5000 м обшивки на судах. Это - один из примеров снижения надежности корпусов судов на стадии их проектирования и строительства.

Чтобы оценить уровень надежности судов, степень их физического износа, а, следовательно, возможность участия в экспортно-импортных и других перевозках грузов в заграничном и каботажном плавании, необходимо периодически осуществлять оценку технического состояния судна. Своевременность технического обслуживания и ремонта существенно повышает работоспособность судна в период эксплуатации.

Параметры технического состояния судна определяются комиссионно во время инспекторских осмотров, которые проводятся по графикам в зависимости от назначения судна.

Основными причинами ремонта корпусов судов обычно бывают износ и повреждение от аварий. В свою очередь, износ вызывается многими причинами, прежде всего различными видами коррозии, истиранием обшивки и швов корпуса, химическим воздействием грузов, несоблюдением графиков технического обслуживания и ремонта и т.д. Повреждения от

аварий могут возникнуть от посадки судна на мель, столкновения с другим предметом (судном, причалом, льдом и т.д.), пожара, взрыва и т.д.

Технология ремонта предусматривает очистку корпуса, его дефектацию, то есть технология ремонта судовых технических средств зависит от причин, приведших к ремонту. Технологии ремонта судов содержатся в технических условиях, где предусмотрены основные процессы: очистка (мойка), дефектация, то есть замеры износоподверженных частей и деталей, ремонт или замена, сборка, испытание и контроль, замеры износов листов или конструкций, восстановление сварочных швов, испытание на герметичность или отсутствие трещин, окраску.

Решение задачи прогнозирования изменения важнейших показателей, характеризующих состояние эксплуатируемого объекта или процесса его ремонта, позволяет проводить полноценный анализ наиболее вероятной производственной ситуации и принимать соответствующие управленческие решения.

Отличительной чертой большинства судовых объектов является наличие значительного числа параметров, контролировать изменения которых достаточно сложно, что порождает проблему дефицита информации. Это усложняет процесс прогнозирования состояния этих объектов. Решение данной проблемы необходимо в любой системе, предназначенной для прогнозирования состояния сложных технических объектов и процессов восстановления их работоспособности.

При оценке технического состояния судов до последнего времени использовались методы, основанные на физико-техническом и технико-экономическом подходах. Необходимость одновременного учета факторов, имеющих различную природу, а также развитие методов на основе теории нечетких множеств, привели к появлению различных подходов, учитывающих наличие дефицита информации. Быстрое развитие и проникновение во все сферы деятельности информационных технологий, использующих большие возможности компьютерной техники, породило

информационно-технический подход к решению ряда задач. Информационные технологии расширили возможности прогнозирования, оптимизации и автоматизации процесса эксплуатации и ремонта судов.

Эффективность решения проблемы дефицита информации может быть существенно повышена при объединении подхода, основанного на теории нечетких множеств с методом экспертных оценок и использованием специальных объектно-ориентированных математических моделей.

Актуальным является создание алгоритма, эффективно сочетающего в себе выше перечисленные подходы, что может существенно повысить качество и гибкость процесса прогнозирования.

Исходя из сказанного, разработка системы прогнозирования состояния судовых объектов в условиях дефицита информации является актуальной задачей.

Целью диссертационной работы является повышение точности и надежности процедур прогнозирования производственных процессов эксплуатации и ремонта судов на основе аппарата теории нечетких множеств и совершенствование способов принятия решений при реализации современных информационных технологий управления.

В рамках сформулированной цели необходимо решить следующие основные задачи:

произвести анализ методов описания сложных производственных процессов и обосновать выбор наиболее адекватных моделей;

проанализировать методы прогнозирования для выяснения их применимости в условиях неопределенности и дефицита информации;

решить задачу получения обобщенной оценки экспертов с учетом степени компетентности каждого из них;

разработать способ корректировки обобщенной оценки экспертов с помощью статистические математических моделей;

создать обобщенный алгоритм прогнозирования состояния технических объектов, позволяющий решить проблему дефицита информации;

разработать методику обработки оценок экспертов с помощью аппарата теории нечетких множеств с целью применения в алгоритме прогнозирования;

разработать в рамках автоматизированной системы информационно-технологические процедуры на базе аппарата теории нечетких множеств, в основе которых лежат опыт экспертов и статистические математические модели.

Объектом исследования являются сложные производственные процессы эксплуатации и ремонта судов, характеризующиеся в плане моделирования и прогнозирования неопределенностью и информационной недостаточностью.

Предметом исследования являются методы и алгоритмы моделирования и прогнозирования, обеспечивающие решение проблемы дефицита информации, точности и надежности прогнозов.

Основные научные результаты:

  1. Установлена причина недостаточной точности и надежности прогнозирования ряда производственных процессов. Обоснована необходимость использования методов теории нечетких множеств.

  2. Разработан способ построения интегральной функции принадлежности с целью получения обобщенной оценки экспертами ожидаемого состояния производственного процесса.

  3. Предложен способ корректировки обобщенной экспертной оценки ожидаемого состояния объекта с помощью статистических математических моделей.

  4. Предложен алгоритм прогнозирования состояния технических объектов на основе аппарата теории нечетких множеств и даны рекомендации по его применению при решении различных задач прогнозирования.

5. Разработаны информационно-технологические процедуры,

обеспечивающие выполнение прогнозирования состояния технических объектов на базе аппарата теории нечетких множеств.

Практическая ценность диссертационного исследования заключается в создании способов и алгоритмов, позволяющих автоматизировать процесс прогнозирования состояния технических объектов на основе аппарата теории нечетких множеств. Созданные пользовательский интерфейс и программный продукт могут быть использованы при прогнозировании изменения состояния судовых комплексов.

Результаты исследования были использованы в Северно-Западном филиале Российского Речного регистра, а также в учебном процессе кафедры математического моделирования и эконометрии Санкт-Петербургского 1 государственного университета водных коммуникаций.

Основные научные и практические результаты диссертационной работы были апробированы на:

Международной научно-технической конференции «ТРАНСКОМ-2004» (Санкт-Петербург, 2004г.);

VI Международной научно-практической конференции молодых ученых, студентов и аспирантов «Анализ и прогнозирование систем управления» (Санкт-Петербург, 2005г.);

кафедральных семинарах (2004-2006г.г.).

1. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОПИСАНИЯ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ СЛОЖНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

Подобные работы
Нгуен Ху Хао
Модели и информационное обеспечение процессов прогнозирования технического состояния и работоспособности судовых механизмов
Малыхин Михаил Анатольевич
Управление механизмами адаптации алгоритмов прогнозирования изменения стохастических процессов
Давыдов Руслан Вячеславович
Адаптивное управление и прогнозирование состояния нестационарных технологических объектов с запаздыванием
Смирнова Оксана Вячеславовна
Управление состояниями технических объектов на основе алгоритмов прогнозирования с применением дискриминантного анализа
Горюшко Иван Александрович
Методы обеспечения надежности при передаче и аналитической обработке информации в системах мониторинга с использованием моделей нечетких множеств
Фадеев Денис Валерьевич
Математическое и информационное обеспечение процесса автоматизированного управления перегрузочным процессом порта
Лысков Олег Эдуардович
Автоматизация поддержки процесса обеспечения работоспособности вычислительной сети предприятия
Чирковский Всеволод Евгеньевич
Информационное обеспечение процессов управления качеством восстановительных услуг на ремонтном предприятии
Андрианов Владислав Евгеньевич
Моделирование и программное обеспечение процессов управления портовыми перегрузочными машинами
Остапчук Виталий Георгиевич
Информационное обеспечение процессов принятия решений при управлении техническим обслуживанием судов с учетом реализации информационных технологий

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