Файл: Информатика и вычислительная техника.docx

2.1 Информационное описание экструзионно-каландрового производства полимерных пленок как объекта управления. Постановка задачи управления экструзионно-каландровым производством полимерных пленок

Предметной областью курсового проекта являются экструзионно-каландровые производства, обладающие большим количеством контролируемых и неконтролируемых технологических параметров, которые могут быть разделены на входные, выходные и управляющие воздействия. Основной идеей проекта является создание единой базы данных, которая позволит осуществлять управление экструзионно-каландровыми производством и структурировать производственные данные для дальнейшего анализа. Актуальность проекта обусловлена необходимостью обработки и анализа данных на экструзионно-каландровых производствах. Программная реализация проекта при помощи современных технологий и средств разработки программного обеспечения обеспечивает его новизну и техническую значимость.

Рисунок 3 – Информационное описание экструзионно-каландрового производства полимерных пленок как объекта управления
На рисунке 3 векторы выходных параметров ключевых стадий производства пленок включают следующие параметры:
Y₁^mes = {L_ext, a_ext, b_ext}, Y₁^calc = {G, I_d, γ, L_ext^c, a_ext^c, b_ext^c, ΔE_ex},

Y₂^mes = {δ_f, n_black, n_burn, n_gel,n_fiber, n_air, n_hol, L_f,a_f,b_f}, Y₂^calc = {δ_f^c, D_δ, L_f^c,a_f^c

,b_f^c, ΔE_f},

Y₃^calc = {S_fl, S_fc}.
На основе информационного описания объекта управления сформулирована задача управления экструзионно-каландровым производством полимерных пленок, которая заключается в следующем.

Для данного типа полимерной пленки T_film и конфигурации производственной линии C_line определить управляющие воздействия на ключевых стадиях производства U_s  [U_s^min; U_s^max], s = 1, 2, 3, обеспечивающие в условиях действия возмущений F_s отклонения текущих значений характеристик экструдата и пленки Y_s от их заданных (по регламенту) значений Y_s^task в допустимых пределах

,
где U_s^min, U_s^max – векторы регламентных пороговых ограничений на управляющие воздействия на s-й ключевой стадии производства;

– заданное значение g-го выходного параметра s-й стадии (векторы заданных значений выходных параметров Y_s^task формируются исходя из требований к качеству экструдата Q_ext⁰ и пленки Q_f⁰);

Y_s_,_g – текущее значение g-го выходного параметра;

– предельно допустимое отклонение g-го выходного параметра (например, предельно допустимое отклонение толщины пленки определяется погрешностью измерения этого показателя качества пленки);

n_s – число выходных параметров s-й ключевой стадии.

2.2 Функциональная структура программного комплекса

Рисунок 4 - Функциональная структура
2.3 Алгоритм формирования регламентных ограничений и визуализации данных экструзионно-каландрового производства полимерных пленок в виде трендов управляющих и выходных параметров с отображением регламентных ограничений

Рисунок 5 – Блок-схема алгоритма формирования регламентных ограничений и визуализации данных экструзионно-каландрового производства полимерных пленок в виде трендов управляющих и выходных параметров с отображением регламентных ограничений

2.4 Структуры интерфейсов программного комплекса

Администратор

Рисунок 6 – Структура интерфейса администратора

Рисунок 7 – Структура интерфейса оператора экструдера
2.5 Разработка проблемно-ориентированного программного обеспечения ИТ-проекта
Структура программного обеспечения для проектирования программного комплекса для управления экструзионно-каландровым производством представлена на рисунке 8.

Рисунок 8 – Структура программного обеспечения
Разрабатываемый программный комплекс работает под управление операционной системы Windows. Компоненты системы разработаны в среде визуального объектно-ориентированного программирования Visual Studio на языке C#. База данных разработана в СУБД MS SQL.

2.6 Тестирование программного комплекса

В результате проведенной работы был разработан программный комплекс для управления экструзионно-каландровым производством полимерных пленок. Для тестирования программного комплекса был использован массив промышленных данных производства полимерных пленок на экструзионно-каландровой линии № 2 завода ООО «Клёкнер Пентапласт Рус». Пример данных в формате Excel представлен на рисунке 9.

Рисунок 9 – Пример производственных данных в формате Excel
Интерфейсы редактирования базы данных представлены на рисунках 10, 11 и 12.

Рисунок 10 – Интерфейс редактирования базы данных. Таблица «Регламентные ограничения

Рисунок 11 – Интерфейс редактирования базы данных. Таблица «Материалы»

Рисунок 12 – Интерфейс редактирования базы данных. Таблица «Оборудование»

2.7 Оценка соотношения затрат на реализацию ИТ-проекта и коммерческого эффекта от внедрения

План реализации инновационного ИТ-проекта включает следующие пункты:

– Разработка программного обеспечения для управления экструзионно-каландровым производством полимерных пленок.

– Тестирование работоспособности программного комплекса и внедрение в опытно-промышленную эксплуатацию.

– Разработка и начало реализации комплекса маркетинга и коммерциализация инновационного прикладного программного обеспечения.

– Проведение работ по защите интеллектуальной собственности – патентование оригинальных технических решений [14].

Ресурсное обеспечение проекта состоит из:

Накладные расходы.
Заработная плата.
Командировочные расходы.
Приобретение вычислительной техники и комплектующих.
Приобретение лицензионного программного обеспечения.
Заключение договоров с провайдерами (Интернет и телефония) [15].

Ожидаемый экономический эффект от внедрения результатов проекта для управления экструзионно-каландровыми производствами составит: 800 000 рублей.

И включает следующее:

Годовой экономический эффект от внедрения программного комплекса для управления экструзионно-каландровым производством полимерных пленок: 700 000 рублей.
Годовой экономический эффект от внедрения новых способов организации производства и труда: 100 000 рублей.

Экструзионно-каландровые производства в России и Германии являются потенциальными заказчиками программного комплекса для управления экструзионно-каландровым производством. Основным заказчиком является корпорация Klöckner Pentaplast.

Ориентировочная цена и планируемая годовая прибыль составит:

– Стоимость годовой лицензии на использование комплекса: 40 000 рублей.

ВЫВОДЫ ПО ПРОЕКТУ

В результате анализа промышленных данных экструзионно-каландрового производства полимерных пленок выделены параметры производственного задания и производственных линий (входные параметры), контролируемые технологические параметры процесса (управляющие воздействия) и показатели качества продукции (выходные параметры) и составлено информационное описание экструзионно-каландрового производства как объекта управления.

Разработана функциональная структура программного комплекса для управления экструзионно-каландровым производством и структуры интерфейсов пользователей программного комплекса: оператора экструзионно-каландровой линии администратора.

Разработана даталогическая модель реляционной базы данных параметров экструзионно-каландрового производства полимерных пленок, включающая 9 таблиц, связанных отношениями «один-ко-многим».

Разработан алгоритм формирования регламентных ограничений и визуализации данных экструзионно-каландрового производства полимерных пленок в виде трендов управляющих и выходных параметров с отображением регламентных ограничений.

Разработано проблемно-ориентированное программное обеспечение ИТ-проекта и выполнено его тестирование по данным стадии подготовки экструдата экструзионно-каландрового производства ПВХ-пленки на линии № 2 завода ООО «Клёкнер Пентапласт Рус», подтвердившее работоспособность программного обеспечения.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Чистякова, Т. Б. Алгоритм интеллектуального анализа больших данных и управления качеством полимерных материалов / Т. Б. Чистякова, М. А. Тетерин // Известия СПбГТИ(ТУ). – 2017. – № 40. – С. 94–101.

Тихонов, Н. Н. Современные технологии и оборудование экструзии полимеров / Н. Н. Тихонов, М. А. Шерышев. – Санкт-Петербург : Профессия, 2019. – 256 с. – ISBN 978-5-91884-119-8.
Раувендааль, К. Экструзия полимеров / К. Раувендааль ; пер. с англ. под ред. А. Я. Малкина. – Санкт-Петербург : Профессия, 2008. – 768 с. – ISBN 978-5-93913-102-5.
Советов, Б. Я. Методы и средства проектирования информационных систем и технологий : учебник для вузов / Б. Я. Советов, В. А. Дубенецкий, В. В. Цехановский. – Москва : Академия, 2018. – 348 с. – ISBN 978-5-4468-4009-0.
Руссинович, М. Внутреннее устройство Microsoft Windows : Основные подсистемы ОС / М. Руссинович, Д. Соломон, А. Ионеску. – 6-е изд. – Москва ; Санкт-Петербург ; Нижний Новгород : Питер, 2014. – 672 с. – ISBN 978-5-496-00791-7.
Чистякова, Т. Б. Программирование на языке высокого уровня на примере объектов химической технологии : учебное пособие для вузов / Т. Б. Чистякова, И. В. Новожилова, Р. В. Антипин ; Минобрнауки России, Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет), Кафедра систем автоматизированного проектирования и управления. – Санкт-Петербург : Изд-во СПбГТИ(ТУ), 2012. – 231 с. – ISBN 978-5-905240-50-8.
Производительность языков программирования: сайт. – Нью-Йорк, 2003 – .– URL: https://www.ibm.com (дата обращения: 20.03.2020). – Режим доступа : свободный.
Open Hub, the open source network: сайт. – Berlin, 2010 – .– URL: https://www.openhub.net (дата обращения: 22.03.2020). – Режим доступа : свободный.
Информатика и программирование : учебник для вузов / Н. И. Парфилова, А. В. Пруцков, А. Н. Пылькин [и др.] ; под ред. Б. Г. Трусова. – Москва : Академия, 2012. – 248 с. – ISBN 978-5-7695-8144-1.
Шарп, Дж. Microsoft Visual C#. Подробное руководство / Дж. Шарп ; пер. с англ. – 8-е изд. – Санкт-Петербург : Питер, 2017. – 848 с. – ISBN 978-5-496-02372-6.
Советов, Б. Я. Базы данных: теория и практика : учебник для вузов / Б. Я. Советов, В. В. Цехановский, В. Д. Чертовской. – 2-е изд. – Москва : Юрайт, 2013. – 462 с. – ISBN 5-44684-009-7.
Database Comparision : сайт. – Jasper, 2012 – .– URL: http://www.oracleocean.com (дата обращения: 27.03.2020). – Режим доступа : свободный.
Плонский, В. Ю. Проектирование баз данных в СУБД MySQL : практикум / В. Ю. Плонский, Г. В. Кузнецова ; Минобрнауки России, Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет), Кафедра систем автоматизированного проектирования и управления. - Санкт-Петербург : [б. и.], 2019. – 54 с.
Баранчеев, В. П. Управление инновациями : учебник для вузов / В. П. Баранчеев, Н. П. Масленникова, В. М. Мишин. – Москва : Юрайт, 2011. – 711 с.
Севергина, А. А. Оценка эффективности инновационного проекта : методические указания / А. А. Севергина, К. Г. Нужная ; Министерство образования и науки Российской Федерации, Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет), Факультет экономики и менеджмента. – Санкт-Петербург : [б.и.], 2010. – 27 с.
Норенков, И. П. Автоматизированные информационные системы : учебное пособие для вузов / И. П. Норенков. – Москва : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. – 342 с.
Гвоздева, В. А. Основы построения автоматизированных информационных систем : учебное пособие для вузов / В. А. Гвоздева. – Москва : Форум, 2017. – 320 с.
Ким, В. С.-Х. Оборудование заводов пластмасс : учебное пособие для вузов / В. С.-Х. Ким, М. А. Шерышев. – Москва : КолосС, 2013. – 588 с.
Klöckner Pentaplast : сайт. – URL: http://www.kpfilms.com/ru (дата обращения: 12.10.2020). – Режим доступа : свободный.
Лазицкас, Е. А. Базы данных и системы управления базами данных : учебное пособие / Е. А. Лазицкас, И. Н. Загуменникова, П. Г. Гилевский. – 2-е изд., стер. – Минск : РИПО, 2018. – 268 с.
Липкан, А. Д. Информационное обеспечение для управления гибкими экструзионно-каландровыми производствами многоассортиментных полимерных пленок / А. Д. Липкан // Материалы XI научной конференции «Традиции и инновации», посвященной 192-й годовщине образования Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета). – Санкт-Петербург : Изд-во СПбГТИ(ТУ), 2020. – С. 203.