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:

Архипов Павел Олегович. Исследование методов и средств автоматизации процесса маркировки информации в производственном документообороте : Дис. ... канд. техн. наук : 05.13.06 : Орел, 2003 188 c. РГБ ОД, 61:04-5/1461

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 4

Глава 1 Анализ основных методов маркировки в производственном документообороте

  1. Типичные нарушения производственного документооборота и формулирование комплекса требований к маркировке 13

  2. Обзор известных технологий маркировки 17

  3. Постановка задачи маркировки 34

Выводы по главе 1 44

Глава 2 Новый метод идентифицирующей маркировки графических изображений

  1. Основы метода и определение допустимых модификаций пикселей при маркировке 45

  2. Кодирование с помощью допустимых модификаций пикселей 60

  3. Маркировка изображений двоичными последовательностями 64

Выводы по главе 2 90

Глава Э Математические модели нового метода идентифицирующей маркировки

3.1 Математическая модель метода при маркировке ЛСВ-изображений с
автоматической идентификацией маркера 91

  1. Математическая модель метода при маркировке отпечатков с автоматической идентификацией маркера 101

  2. Включение технологии маркировки документов в автоматизированную

пользовательскую систему документооборота 116

Выводы по главе 3 118

Глава 4 Экспериментальные исследования метода идентифицирующей

маркировки
4.1 Общая программа экспериментальных исследований метода
идентифицирующей маркировки 119

  1. Результаты экспериментальных исследований метода при маркировке 24-битовых ЛСД-изображений с автоматической идентификацией маркера 122

  2. Результаты экспериментальных исследований метода при маркировке

отпечатков с автоматической идентификацией маркера 127

Выводы по главе 4 134

Заключение 136

Список использованных источников 138

Приложение А Пример маркировки рукописных материалов 146

Приложение Б Результаты маркировки 24-битовых RGB-файлов

при размерах зоны толерантности (2x2x2) 149

Приложение В Результаты маркировки 24-битовых RGB-файлов

при размерах зоны толерантности (4x4x4) 154

Приложение Г Результаты маркировки 24-битовых RGB-файлов

при размерах зоны толерантности (8x8x8) 159

Приложение Д Результаты маркировки 24-битовых RGB-файлов

при размерах зоны толерантности (16x16x16) 164

Приложение Б Битовые карты отпечатков, полученные на принтере

HP DeskJet 560С 169

Приложение Ж Сканы отпечатков, полученных на принтере EPSON

STYLUS Photo 750 173

Приложение И Сканы отпечатков, полученных на принтере HP DeskJet

560С 177

Приложение К Расстояния между растровыми точками (EPSON STYLUS

Photo 750) 181

Приложение Л Расстояния между растровыми точками (HP DeskJet 560С)... 185

Введение к работе:

Магистральное направление повышения эффективности современного промышленного производства состоит в комплексной компьютеризации всех его сфер и стадий, обеспечении унификации и стандартизации спецификаций промышленной продукции на всех этапах ее жизненного цикла. Особое место в комплексной компьютеризации по наукоемкости, сложности и трудоемкости процессов, занимает автоматизация процессов разработки, подготовки производства и освоения новой продукции. Современные CAD/CAM/CAE - системы, решающие задачи автоматизации конструкторской, технологической и производственной подготовки, радикально изменили организацию производственного процесса и в первую очередь процесс конструкторского документооборота.

Традиционный конструкторский документооборот основывался на единой системе конструкторских документов (ЕСКД). В ЕСЬСД чертежная документация описывала геометрию деталей и сборочных единиц через плоские изображения: виды, сечения, разрезы и приложенные к ним символы размеров, т. е. использовался дискретный символьный способ описания. Геометрия в плоских символах существовала всего лишь как язык, на котором конструктор передавал свое представление формы технологу, прочнисту и другим участникам процесса производства. Несовершенство и слабость такого метода очевидны: вслед за чертежом следовала его интерпретация - перевод с языка символов на язык технологии изготовления. При этом каждый участник производственного процесса неизбежно повторял труд конструктора и вносил смысловые потери и неоднозначные толкования.

В традиционном конструкторском документообороте основным информационным, учетным и технологическим документом является документ на бумажном носителе.

Документ на бумажном носителе обладает следующими важными свойствами [1]:

информация физически неотделима от носителя. Ее можно воспроизвести или повторить на таком же носителе, но это будет уже копия документа с другим правовым статусом.

подпись под документом существует отдельно от информации, то есть является буквально атрибутом носителя, а не самого документа. Процесс простановки подписи заключается в начертании автором собственного стилизованного идентификатора на материальном носителе. Авторство собственноручной подписи доказуемо вследствие физиологических особенностей каждого индивидуума, влияющих на процесс воспроизведения подписи.

Необходимый уровень конструкторской и технологической дисциплины обеспечивается строгой регламентацией бумажного документооборота: оригиналы технической документации хранятся в бюро технической документации, а в производство и службы выдаются учтенные копии документов. Изменения в документации оформляются в виде извещений и регистрируются в листах изменений. Каждая операция с документами визируется в установленном порядке уполномоченными должностными лицами. Таким образом, протоколируется история построения документа и эволюция проекта [2].

Такая технология документооборота и совокупность свойств документов на бумажном носителе позволяют при возникновении каких - либо коллизий определить и источник возникновения нештатной ситуации, и время её появления, и авторов ошибочного решения.

Современные CAD/CAM/CAE - системы (CATIA, EUCLffiD, CADDS5, Pro/Engineer, Unigraphics и др.) предполагают радикально иную систему конструкторского и производственного документооборота, использующую электронно-цифровой макет изделия. В основе электронно-цифрового макета изделия лежит твердотельное параметрическое моделирование детали, базирующееся на формировании дерева построений, отражающего этапы её формообразования [3].

CATIA - типичный представитель систем такого класса. Электронный цифровой макет изделия в системе CATIA предлагает упорядоченную логическую

6 схему: история построения - геометрия - механические связи - свойства - ссылки (стандарты, правила, технические условия) - обоснования (доказательства).

Конечным продуктом деятельности конструкторского коллектива, работающего на языке электронного цифрового макета, является не чертеж со спецификациями, а полный технологический комплект в виде системы упорядоченных множеств описания элементов создаваемого изделия:

геометрии и свойств изготавливаемых объектов;

спецификации стандартных и поставляемых извне изделий;

спецификации механических связей и условий их обеспечения;

спецификации материалов, полуфабрикатов, инструментов;

спецификации средств механизации производства и средств контроля;

обоснований (подтверждений соответствия ТЗ и стандартам, бесконфликтности, монтажной пригодности, проверочных расчетов и пр.);

ссылок на руководящие документы (стандарты, технические условия и

др-);

графических документов для производственных исполнителей операционных карт, директивных технологий и программ ЧПУ.

Проектно - конструкторскую разработку изделия - создание электронного цифрового макета - можно считать завершенной и запускать в производство только после успешного прохождения комплекса специальных проверок на комплектность (целостность) проекта, отсутствие геометрических конфликтов, технологичность, соответствие техническому заданию и принятым на предприятии нормам и правилам. Объектом защиты (внутренней сертификации) является электронный цифровой макет, а его результатом - протокол внутренней сертификации проекта в электронном и текстовом виде.

Любые графические документы - чертежи, спецификации, схемы, операционные технологии и пр. - являются лишь временными формами представления электронного цифрового макета, не обладают правами оригинала и выдаются в производство в виде распечаток к моменту изготовления каждого элемента [2].

Все временные документы выводятся на бумажный носитель в виде отпечатков, полученных на обычных струйных или лазерных принтерах, и передаются исполнителям. Какие - либо корректировки и исправления нарушений и ошибок осуществляются самими исполнителями документов в рамках установленных процедур. Такие временные, обезличенные, легко копируемые и беспрепятственно редактируемые документы не являются первоисточниками информации по изделию, не обладают свойствами документов традиционного конструкторского документооборота, не архивируются и не хранятся как оригиналы или учтенные копии. Взаимное соответствие электронных и бумажных носителей и история их эволюции целиком зависят от воли исполнителей и их добросовестности.

Временный характер обезличенных документов, выданных в производство, не гарантирует реализацию обычных требований конструкторской и технологической дисциплины (нахождение на рабочих местах производственных документов соответствующих производственному заданию по времени, принадлежности конкретному изделию, корректности содержащейся в них информации, и т. п.). Соответственно, не гарантируется обеспечение надлежащего уровня контроля и достоверности информационного обеспечения производственного процесса.

Это потенциально несет в себе существенную опасность - при возникновении каких - либо производственных коллизий, ошибочных или нештатных действий производственного персонала, аварийных ситуаций, выявление их источника и авторов ошибочного решения часто является нетривиальной задачей. Само же разбирательство происходит, как правило, постфактум после наступления события и нанесения ущерба. Например, пересортица материала крепежа рулевого механизма ВАЗа десятого семейства привела в 1995 году к отзыву на завод нескольких десятков тысяч автомобилей и многомиллионному ущербу.

Очевидное решение этой проблемы - придание документам временных форм представления электронного цифрового макета свойств, аналогичных свойствам документов традиционного конструкторского документооборота [4]. Такая модернизация свойств документов временных форм может быть осуществлена за счет их дополнительного информационного насыщения специальными цветными

8 графическими изображениями (ГИ), т. е. за счет маркировки документа. Маркировка должна обладать такими свойствами, чтобы ее применение могло существенно затруднить несанкционированное редактирование или копирование документов с использованием обычного офисного оборудования (компьютер, принтер, сканер), и создать основу для осуществления контроля подлинности, обеспечения достоверности и идентификации документов.

Процесс маркировки заключается в дополнительном информационном насыщении электронного или печатного документа временной формы представления электронного цифрового макета изделия путем внедрения в них заранее подготовленного цветного ГИ, содержащего текущую идентифицирующую информацию [5-6]. Автоматизированная идентификация производится путем чтения маркера с помощью специального программного обеспечения (из электронного документа или скана отпечатка) и сравнения его с образцом [7]. По результатам сравнения принимается решение о подлинности документа.

Известные на сегодня технические решения маркировки документов (электронная цифровая подпись, полиграфические методы, нанесение штрих - кодов и др.) решают частные задачи и не позволяют в требуемом объеме и на применяемом в оперативном производственном документообороте оборудовании создавать средства для контроля подлинности и обеспечения достоверности документов.

Перспективное направление работ по улучшению качества маркировки -подход, широко используемый в компьютерной стеганографии для охраны интеллектуальной собственности - использование для целей маркировки информационной избыточности, присущей цветным ГИ и связанной с неспособностью человеческого зрения в известных пределах различать близкие цвета. В существующей реализации этого подхода к маркировке электронных документов с помощью манипулирования младшими битами цифрового описания близких цветов, можно осуществить дополнительное информационное насыщение изображений. Такая маркировка не отличается высокой стойкостью к несанкционированному редактированию охраняемого документа. Преодоление

9 этого недостатка позволило бы использовать маркировку документов, основанную на информационной избыточности в оперативном производственном документообороте. Таким образом, исследование методов маркировки документов (электронных и печатных), основанных на использовании избыточности цветных ГИ, является актуальным.

Целью диссертационной работы является повышение достоверности информационного обеспечения производства за счет минимизации нештатного изменения или копирования электронных и печатных документов производственного документооборота.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе необходимо решить следующие основные задачи:

провести анализ существующих решений в области достоверности информационного обеспечения, использующих маркировку графических изображений (ГИ);

предложить новый метод маркировки графических изображений (ММГИ), основанный на использовании избыточности ГИ;

разработать математическую модель нового ММГИ для маркировки электронных документов;

разработать математическую модель нового ММГИ для маркировки печатных документов;

разработать алгоритмы и программные средства, обеспечивающие реализацию предлагаемых математических моделей;

провести экспериментальные исследования ММГИ с целью проверки адекватности сформированных математических моделей и реализующих их программных средств.

Методы и средства исследования. При решении диссертационных задач использовались методы математического моделирования на базе алгебраических

10 структур, методы постановки и решения задач математической статистики, функциональный анализ, элементы теории цвета и численные методы растрирования и цветогенерации, методы представления и сжатия информации, программные системы, персональные компьютеры, струйные принтеры и сканеры.

Научные положения, выносимые на защиту:

  1. Новый метод маркировки графических изображений, основанный на избыточности ГИ, заключающийся в представлении цветового пространства ГИ в виде совокупности цветонеразличимых зон, на основе которого программной модификацией по заданному алгоритму осуществляется дополнительное информационное насыщение компонентов цветных ГИ.

  2. Математическая модель метода для маркировки ЛСВ-изображений с автоматической идентификацией маркера.

  3. Математическая модель метода для маркировки отпечатков графических изображений с автоматической идентификацией маркера.

  4. Алгоритмы, обеспечивающие реализацию данных моделей.

Научная новизна результатов диссертационной работы заключается в следующем:

  1. Предложен новый метод маркировки ГИ, основанный на избыточности ГИ, состоящий в определении для каждого компонента цветного ГИ двух новых дескрипторов (индекса цветонеразличаемой зоны и индекса компонента в цветонеразличаемой зоне), в модификации пикселя в пределах цветонеразличаемой зоны в соответствии с маркировочными данными и в последующей идентификации маркировочных данных по значению индекса модифицированного компонента и неизменному индексу цветонеразличаемой зоны.

  2. В рамках предложенного метода:

разработана математическая модель для электронных документов; разработана математическая модель для печатных документов;

3 Разработаны алгоритмы, обеспечивающие реализацию данных моделей.

Практическая ценность работы.

Практическую ценность работы составляют:

технология маркировки на основе предложенного метода для электронных и печатных документов;

программные средства автоматизации ММГИ, включаемые как компоненты в существующие системы документооборота.

Реализация результатов работы.

На основе теоретических и экспериментальных исследований спроектирован и реализован программный продукт "Система подготовки отпечатков с идентифицирующим фоном для принтеров с точечным выводом" (фоновая идентификация - BIGr), внедренный в Орловском филиале института проблем информатики РАН. Разработанная технология маркировки документов участвовала в конкурсе Минобразования РФ "Контрольные измерительные материалы и технологическое обеспечение проведения испытаний в рамках эксперимента по единому государственному экзамену". В соответствии с решением Оргкомитета конкурса от 26 февраля 2001 г. предложенная технология маркировки рекомендована к применению при проведении единого экзамена. Результаты работы используются в учебном процессе ОрелГТУ для студентов специальностей 351400 «Прикладная информатика» и 071900 «Информационные системы в экономике».

Апробация работы. Основные положения и результаты работы были доложены и обсуждены на Международной научной конференции «Пользовательский интерфейс в современных компьютерных системах» (г. Орел, ОрелГТУ, 1999 г.), на секции «Проблемы построения, развития и защиты телекоммуникационных систем» Всероссийской научно-технической конференции по криптографии (г. Орел, ВИПС, 2001 г.), на Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы информатики в образовании, управлении, экономике и технике» (ВК-27-91, г. Пенза, 2001 г.), на Международной научно-практической

12 конференции «Система учета и финансового контроля на основе современных информационных технологий» (г. Орел, ОрелГТУ, 2001 г.), на 3-ей Всероссийской научной конференции «Проблемы создания и развития информационно-телекоммуникационной системы специального назначения» (г. Орел, ФАПСИ, 2003 г.) и на семинарах кафедр ПТЭиВС и ИС ОрелГТУ в 1999 - 2003 гг.

Публикации. По результатам исследований по теме диссертации опубликовано 16 печатных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка использованных источников из 111 наименований и 10 приложений. Основная часть работы изложена на 145 страницах машинописного текста, включая 69 рисунков и 8 таблиц.

Подобные работы
Высоцкий Юрий Иванович
Исследование и разработка методов и средств автоматизации построения обучающих курсов в диалоговых системах на базе ЭВМ
Овчинников Алексей Павлович
Разработка и исследование метода и средств контроля параметров двухфазных потоков для автоматизации гидротранспортирования
Алексеев Владимир Александрович
Разработка и исследование методов и средств автоматизированного управления качеством продукции непрерывных производств
Томаков Максим Владимирович
Разработка и исследование методов и средств идентификации и контроля металлической ленты системы загрузки реактора
Сорвирог Сергей Викторович
Исследование методов и разработка средств повышения достоверности описания состояния горного массива с помощью измерительных систем
Беляков Андрей Александрович
Исследование и разработка методов и средств обмена технологической информацией между СЧПУ и системами подготовки управляющих программ
Плющенков Роман Александрович
Исследование и разработка методов и средств интеграции информационно-программных систем управления предприятием
Вахромеев Олег Сергеевич
Управление диагностическими комплексами судовых средств автоматизации на основе комплексного метода
Пюкке Георгий Александрович
Методы и алгоритмы диагностирования и параметрической оптимизации судовых электрических средств автоматизации
Парамохина Татьяна Михайловна
Автоматизация процессов аттестационных испытаний средств информационного обмена

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