The 27 reference contexts in paper V. Koreshkov N., N. Kousakin A., I. Kheifetz M., S. Ankouda N., В. Корешков Н., Н. Кусакин А., И. Хейфец М., С. Анкуда Н. (2016) “Построение детерминированных и стохастических моделей для анализа и управления технологическими процессами // Creation of analytical and statistical models for analysis and management of technological processes” / spz:neicon:vestift:y:2015:i:3:p:114-123

  1. Start
    708
    Prefix
    , Москва, 2Институт «Кадры индустрии» Министерства промышленности Республики Беларусь, Минск, 3Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники, Минск (Поступила в редакцию 13.07.2015) Введение. Интенсификация процессов создания новых конкурентоспособных изделий требует сокращения сроков и повышения качества проектно-конструкторских и производственнотехнологических работ
    Exact
    [1–4]
    Suffix
    . Эти требования можно обеспечить применяя только новые технологии проектирования, основанные на использовании методов математического моделирования и вычислительной техники [5–8]. Модель – это объект (например, явление, процесс, система, установка и др.), находящийся в отношении подобия к моделируемому объекту.
    (check this in PDF content)

  2. Start
    888
    Prefix
    Интенсификация процессов создания новых конкурентоспособных изделий требует сокращения сроков и повышения качества проектно-конструкторских и производственнотехнологических работ [1–4]. Эти требования можно обеспечить применяя только новые технологии проектирования, основанные на использовании методов математического моделирования и вычислительной техники
    Exact
    [5–8]
    Suffix
    . Модель – это объект (например, явление, процесс, система, установка и др.), находящийся в отношении подобия к моделируемому объекту. Под подобием понимается взаимно однозначное соответствие между двумя объектами.
    (check this in PDF content)

  3. Start
    1202
    Prefix
    Модель – это объект (например, явление, процесс, система, установка и др.), находящийся в отношении подобия к моделируемому объекту. Под подобием понимается взаимно однозначное соответствие между двумя объектами. Модели выделяются по своему назначению, а значит, и по выполняемым функциям, структуре и т. д.
    Exact
    [1, 4, 9]
    Suffix
    . Информационные (описательные) модели, используемые в качестве обучающих или советующих систем, для изучения взаимного влияния факторов на выходные параметры, установления границ, в пределах которых достигается рациональный режим работы системы и т. д.
    (check this in PDF content)

  4. Start
    2674
    Prefix
    Математические мо- дели связывают входные (независимые) переменные процесса X(x1,x2,...,xn), называемые воздействиями, с выходными (зависимыми) характеристиками Y(y1,y2,..., ym) (рис. 1, а), которые обычно именуют откликами, в виде уравнения связи
    Exact
    [1, 4, 9]
    Suffix
    Y = f(X). (1) Любому реальному процессу свойственны случайные колебания, вызываемые физической изменчивостью каких-либо факторов xi ± ∆xi(τ) или внешними случайными воздействиями. В силу этого при равном среднем значении входных характеристик X(τ) в моменты τ1 и τ2 выходные параметры Y(τ) будут неодинаковыми (рис. 1, б).
    (check this in PDF content)

  5. Start
    5735
    Prefix
    Детерминированные модели технологических процессов разрабатывают на основе теоретических представлений о структуре описываемой технической системы и закономерностей функционирования ее отдельных подсистем
    Exact
    [4, 9]
    Suffix
    . Объем этих знаний, их адекватность реальному процессу определяют результирующее качество разрабатываемой модели. Для построения детерминированной модели необходима формализация существующих знаний, т. е. их представлений в виде замкнутой системы математических зависимостей, отображающих с той или иной закономерностью механизм исследуемых технологических процессов [10, 11].
    (check this in PDF content)

  6. Start
    6108
    Prefix
    Для построения детерминированной модели необходима формализация существующих знаний, т. е. их представлений в виде замкнутой системы математических зависимостей, отображающих с той или иной закономерностью механизм исследуемых технологических процессов
    Exact
    [10, 11]
    Suffix
    . Несмотря на существенные различия в содержании конкретных технических задач моделирования разнообразных технологических процессов, построение модели включает в себя определенную последовательность взаимосвязанных этапов (рис. 2). а б Рис. 1.
    (check this in PDF content)

  7. Start
    7941
    Prefix
    Постановка задачи завершается установлением класса разрабатываемой модели и соответствующих требований к ее точности, быстродействию, условиям эксплуатации и последующей корректировки, т. е. тех характеристик, которые составляют технические условия на новую разработку
    Exact
    [4]
    Suffix
    . Следующим этапом (2) является формулировка физической модели на основе понимания сути описываемого процесса, разделяемого в интересах его формализации на элементарные составляющие явления (тепло- и массообмен, химические реакции, фазовые превращения и т. д.) и согласно принятой степени детализации, на макро-, мезо-, микро- и наноуровни.
    (check this in PDF content)

  8. Start
    11421
    Prefix
    Построение стохастической модели технологического процесса включает в себя разработку, оценку качества и исследование поведения технической системы с помощью уравнений, описывающих изучаемый процесс
    Exact
    [1, 4, 9]
    Suffix
    . Путем проведения специального эксперимента с реальной системой определяется исходная информация. При этом используются методы планирования эксперимента, обработки результатов, а также критерии оценки полученных моделей, базирующиеся на таких разделах математической статистики, как дисперсионный, корреляционный, регрессионный анализ и др. [12, 13].
    (check this in PDF content)

  9. Start
    11773
    Prefix
    При этом используются методы планирования эксперимента, обработки результатов, а также критерии оценки полученных моделей, базирующиеся на таких разделах математической статистики, как дисперсионный, корреляционный, регрессионный анализ и др.
    Exact
    [12, 13]
    Suffix
    . В основе методов построения статистической модели, описывающей технологический процесс (рис. 3), лежит концепция «черного ящика». Для него возможны многократные измерения входных факторов x1,x2,...,xk и выходных параметров y1,y2,...,yp, по результатам которых устанавливают зависимости y fxxnk=( , ,..., ),121,2,...,.=xnp При статистическом моделировании вслед за постановкой задачи (1) произ
    (check this in PDF content)

  10. Start
    12598
    Prefix
    Выбранные для дальнейшего исследования входные переменные составляют список факторов x1,x2,...,xk, управляя которыми можно регулировать выходные параметры yn. Коли- чество выходных параметров модели также следует по возможности уменьшить, чтобы сократить затраты на эксперименты и обработку данных
    Exact
    [4, 14]
    Suffix
    . При разработке статистической модели обычно ее структура (3) задается произвольно, в виде удобных для использования функций, аппроксимирующих опытные данные, а затем уточняется на основе оценки адекватности модели.
    (check this in PDF content)

  11. Start
    15347
    Prefix
    После этого повторно выполняются последующие этапы. Модель технологического процесса, выдержавшая проверку адекватности, используется для изучения (I), оптимизации (II) и управления (III) процессом (рис. 3)
    Exact
    [4]
    Suffix
    . Статистический контроль параметров качества изделий. Рассмотрим, как по статисти- ческим данным стохастической модели раскрывается механизм аналитического устройства детерминированной модели, на примере управления параметрами качества в технологических процессах многофакторной обработки.
    (check this in PDF content)

  12. Start
    16219
    Prefix
    Для этого требуется определить процессы производства и обслуживания, результаты которых не могут быть проверены с помощью последующего мониторинга и измерений. К ним относятся процессы, недостатки которых становятся очевидными только после начала использования продукции
    Exact
    [15, 16]
    Suffix
    . На предприятии, прежде всего, необходимо определить перечень специальных процессов, установить методики их оценки с точки зрения достижения планируемых результатов путем определения критериев и требований, а также методики подтверждения качества и управления процессами, используя специализированные методы измерения и контроля, формы и порядок регистрации параметров качества [16, 17].
    (check this in PDF content)

  13. Start
    16605
    Prefix
    На предприятии, прежде всего, необходимо определить перечень специальных процессов, установить методики их оценки с точки зрения достижения планируемых результатов путем определения критериев и требований, а также методики подтверждения качества и управления процессами, используя специализированные методы измерения и контроля, формы и порядок регистрации параметров качества
    Exact
    [16, 17]
    Suffix
    . Специальные процессы условно можно разделить на две категории, относящиеся к производству (сварка, наплавка, нанесение покрытий, термомеханическая и другая обработка), контролю и испытаниям (бесконтактный контроль физико-механических характеристик, испытания на износостойкость, обкатка, испытательный пробег и т. п.) [18, 19].
    (check this in PDF content)

  14. Start
    16935
    Prefix
    Специальные процессы условно можно разделить на две категории, относящиеся к производству (сварка, наплавка, нанесение покрытий, термомеханическая и другая обработка), контролю и испытаниям (бесконтактный контроль физико-механических характеристик, испытания на износостойкость, обкатка, испытательный пробег и т. п.)
    Exact
    [18, 19]
    Suffix
    . Внедрение управления качеством предполагает эффективное использование статистических методов контроля, где наиболее широко применяются контрольный листок, гистограмма, диаграмма рассеяния (поле корреляции), расслоение (стратификация), диаграммы Парето и «причины – результат», контрольная карта, а также планов выборок и контроля, сравнений и предпочтений факторов, корреляции их рангов, дисперси
    (check this in PDF content)

  15. Start
    17414
    Prefix
    статистических методов контроля, где наиболее широко применяются контрольный листок, гистограмма, диаграмма рассеяния (поле корреляции), расслоение (стратификация), диаграммы Парето и «причины – результат», контрольная карта, а также планов выборок и контроля, сравнений и предпочтений факторов, корреляции их рангов, дисперсии оценок, регрессии параметров и критериев их комплексного оценивания
    Exact
    [15, 20]
    Suffix
    . Однако использование традиционных методов контроля для управления специальными многофакторными процессами неэффективно вследствие особой сложности взаимосвязей технологических факторов и эксплуатационных параметров в процессах, совмещающих различные технологические операции, а в рамках операции – комбинацию разнообразных технологических воздействий [3, 18].
    (check this in PDF content)

  16. Start
    17777
    Prefix
    Однако использование традиционных методов контроля для управления специальными многофакторными процессами неэффективно вследствие особой сложности взаимосвязей технологических факторов и эксплуатационных параметров в процессах, совмещающих различные технологические операции, а в рамках операции – комбинацию разнообразных технологических воздействий
    Exact
    [3, 18]
    Suffix
    . Для изучения путей управления специальными процессами на первом этапе была рассмот- рена совмещенная обработка (рис. 4), при которой для предложения схемы управления комп- лексом основных параметров с использованием наиболее значимых и наименее взаимосвязанных факторов последовательно сокращалось сначала число контролируемых параметров, а затем технологических факторов [15, 16].
    (check this in PDF content)

  17. Start
    18157
    Prefix
    Для изучения путей управления специальными процессами на первом этапе была рассмот- рена совмещенная обработка (рис. 4), при которой для предложения схемы управления комп- лексом основных параметров с использованием наиболее значимых и наименее взаимосвязанных факторов последовательно сокращалось сначала число контролируемых параметров, а затем технологических факторов
    Exact
    [15, 16]
    Suffix
    . На втором этапе исследовано управление комбинированной обработкой (рис. 5), при которой для предложения схемы управления комплексом параметров последовательно сокращалось число технологических факторов.
    (check this in PDF content)

  18. Start
    19897
    Prefix
    Квадратичные уравнения 0 2 1,11 , === =+ +++∑∑ ∑ mm m iiii i i i j i i j Yb b XiiXbXXb где b0, bi, bij, bii – коэффициенты регрессии, получали с помощью математического планирования экспериментов, для которого вследствие существенной нелинейности параметров и тесной корреляции факторов применяли центральный композиционный рототабельный униформ-план второго порядка
    Exact
    [15, 16]
    Suffix
    . Значимость коэффициентов регрессии определяли по критерию Стьюдента, а адекватность модели оценивали по критерию Фишера. Изучение коэффициентов bij, описывающих взаимодействие факторов Xi Xj на многоугольниках предпочтений, дало возможность определения значимости взаимной корреляции факторов Рис. 5.
    (check this in PDF content)

  19. Start
    21672
    Prefix
    Для комплексной оптимизации параметров качества и управления технологическим процессом применяли диаграмму «причины – результат» (рис. 4, д; 5, ж), для которой в качестве цели рассматривали обобщенную функцию желательности Харрингтона
    Exact
    [15, 16]
    Suffix
    =1... ... , n Z dddkn где dk = exp[−exp(−Yk)]. Для желательностей dk предлагали шкалы (см. рис. 4, e), составленные исходя из значимости параметров Yk и рассмотренных на данной диаграмме «причины – результат» возможностей их регулирования технологическими факторами Хi.
    (check this in PDF content)

  20. Start
    22582
    Prefix
    Согласно ранжированию параметров, определяли регулируемые диапазоны на шкалах желательностей (рис. 4, е). Комплексную оптимизацию многофакторного технологического процесса, представленного уравнениями квадратичной регрессии, проводили методом спирального координатного спуска
    Exact
    [15, 16]
    Suffix
    по обобщенной функции желательности Z и сравнивали ее с результатами оптимизации отдельных параметров Yk. По результатам оптимизации параметров, с учетом анализа диаграммы «причины – результат» сокращали число контролируемых параметров, исключая наиболее коррелированные, и количество регулируемых факторов, наименее влиятельные из них (рис. 4, д; 5, ж) не рассматривались.
    (check this in PDF content)

  21. Start
    23501
    Prefix
    последовательном сокращении числа управляющих факторов для комбинированной обработки (рис. 5, е) и учитывая связи в технологической системе, можно сделать выводы о принципиальных различиях и сходстве в управлении специальными процессами, формирующими в первую очередь физико-механические (рис. 4) или геометрические (рис. 5) параметры качества, а затем оставшийся комплекс эксплуатационных свойств
    Exact
    [3, 18]
    Suffix
    . При совмещенной обработке прослеживается строгая иерархия технологических воздействий, что становится заметным при исключении из рассмотрения их взаимовлияния через факторы, определяющие производительность обработки.
    (check this in PDF content)

  22. Start
    24643
    Prefix
    Полученные с его помощью алгоритмы управления позволяют обеспечить на этапе синтеза заданные характеристики процессов управления, а на этапе моделирования – обеспечить заданные либо достижимые показатели качества обработки
    Exact
    [21, 22]
    Suffix
    . Технологии автоматизированного проектирования и управления по составу, структуре, форматам входных данных и представленных результатов в определенной степени могут рассматриваться как разновидность SADT-технологии (SADT – Structured Analysis and Design Technique) [23].
    (check this in PDF content)

  23. Start
    24921
    Prefix
    Технологии автоматизированного проектирования и управления по составу, структуре, форматам входных данных и представленных результатов в определенной степени могут рассматриваться как разновидность SADT-технологии (SADT – Structured Analysis and Design Technique)
    Exact
    [23]
    Suffix
    . В наиболее детальной формулировке назначением SADT-технологии являются проектирование и управление процессами, состоящими из последовательности многофакторных воздействий и операций, характеризуемых совокупностью оптимизируемых параметров качества.
    (check this in PDF content)

  24. Start
    25608
    Prefix
    » уровня (А0), сформированная на основании традиционного подхода к проектированию процессов, предполагает наличие четырех основных функций (блоков): управление проектированием (А1), разработка варианта технологического про- цесса (А2), оценка его себестоимости (А3) и оценка его качества (А4). Наиболее сложной для детализации является функция (А2) по разработке технологического процесса
    Exact
    [17, 19]
    Suffix
    . Результатом декомпозиции этого блока является SADT-диаграмма уровня А2, в которой представлены как процессы формирования совокупности математических моделей, моделирующего программного комплекса, так и собственно процесс моделирования.
    (check this in PDF content)

  25. Start
    26511
    Prefix
    Моделирование управления параметрами качества технологического процесса (блок А234) рассмотрим (рис. 6) на примере операции комбинированной упрочняюще-размерной термомеханической обработки износостойкого покрытия на поверхности детали
    Exact
    [19, 24]
    Suffix
    . Согласно полученным из уравнений регрессии данным, при структурном синтезе процесса комбинированной обработки [19, 25] для детализации на SADT-диаграмме технологической операции целесообразно разделять группы физико-механических и геометрических параметров качества (рис. 6, а).
    (check this in PDF content)

  26. Start
    26631
    Prefix
    Моделирование управления параметрами качества технологического процесса (блок А234) рассмотрим (рис. 6) на примере операции комбинированной упрочняюще-размерной термомеханической обработки износостойкого покрытия на поверхности детали [19, 24]. Согласно полученным из уравнений регрессии данным, при структурном синтезе процесса комбинированной обработки
    Exact
    [19, 25]
    Suffix
    для детализации на SADT-диаграмме технологической операции целесообразно разделять группы физико-механических и геометрических параметров качества (рис. 6, а). В результате проведенного статистического анализа полученных многофакторным планированием экспериментов квадратичных моделей [19, 24] установлено, что для управления геомет- рическими параметрами следует использовать кинематические факто
    (check this in PDF content)

  27. Start
    26928
    Prefix
    полученным из уравнений регрессии данным, при структурном синтезе процесса комбинированной обработки [19, 25] для детализации на SADT-диаграмме технологической операции целесообразно разделять группы физико-механических и геометрических параметров качества (рис. 6, а). В результате проведенного статистического анализа полученных многофакторным планированием экспериментов квадратичных моделей
    Exact
    [19, 24]
    Suffix
    установлено, что для управления геомет- рическими параметрами следует использовать кинематические факторы и рационально размещать инструмент, а для управления физико-механическими параметрами – термомеханические факторы и регулировать мощность концентрированного источника энергии (рис. 6, б). а
    (check this in PDF content)