ЛГТУ

г. Липецк, ул. Московская, 30, к2-354, т. 328-045

Кафедра автоматизированных систем управления

Наука

На кафедре АСУ с момента её организации ведется активная научная работа. На первом этапе она была связана с металлургической тематикой. В дальнейшем тематика сместилась в направлении разработки систем и программного обеспечения. Научная работа имеет две главных составляющих: первая — госбюджетная, является частью стандартных обязанностей преподавателя, входящих в шестичасовой рабочий день, и основой для научного роста, публикаций и диссертаций; вторая — хоздоговорная, выполняется сверх стандартных обязанностей за дополнительную плату для сторонних организаций. Можно сказать, что первая (I) — для души, а вторая (II) — для кармана.

I

Научная деятельность «для души» всегда главенствовала на кафедре. Были получены следующие научные результаты:

  1. Разработаны теоретические основы системного описания многоэтапных технологических процессов в виде, принятом для объектов управления и на этой базе — идея гибкого управления сквозной металлургической технологией и оригинальные методы идентификации глобальной и локальной технологии, на основе которых синтезированы принципы и системы проектирования технологии производства и управления качеством продукции; разработаны, опирающиеся на модель изотропного случайного поля, оригинальные методики описания шероховатости поверхности полосы и распределения напряжений в тонкой неравномерно деформируемой полосе и на их основе — практические рекомендации по управлению качеством полосы.
  2. Разработаны методы оценки нестабильности технологических процессов и качества продукции на основе энтропии, а также связи между случайными объектами на основе количества информации. На основе представлений теории информации разработаны автоматизированные процедуры исследования и выявления скрытых взаимосвязей между технологическими факторами, контроля дрейфа технологии и формирования сообщений о выходе её за заданные пределы.
  3. Разработано определение и формальное описание сложного технологического процесса, как многостадийного процесса изготовления продукции, в котором исходные ингредиенты смешиваются в определенных пропорциях и на полученную смесь с целью придания ей требуемых свойств, формы и размеров воздействуют энергетическими полями различного типа в следующих одна за другой операциях. Поля могут быть тепловыми, силовыми, электромагнитными и др. Технологии такого типа используются в черной и цветной металлургии, химической, нефтехимической, целлюлозно-бумажной, микробиологической, пищевой и других обрабатывающих отраслях промышленности. Целью управления является обеспечение заданного качества продукции с минимальными затратами ресурсов. При управлении качеством объектом является не какой-либо агрегат или система, а внутренняя сущность технологического процесса, формирующего значения показателей качества продукции. Опираясь на теоретические положения баз данных, экспертных систем и моделирования разработаны способы формального описания сложных процессов в виде структур, пригодных для анализа происходящих в них процессов и синтеза управлений.
  4. Разработаны принципы аналитического описания информации, характеризующей результаты деятельности хозяйствующих субъектов, традиционно отражаемой в табличном виде в бухгалтерской отчетности; это позволяет применить разнообразные инструменты исследования и синтеза систем, разработанные в теории управления, для решения задач оптимального управления деятельностью предприятий непосредственно на данных бухгалтерской отчетности конкретного предприятия. Осуществлена адаптация методов теории чувствительности к задачам анализа финансово-хозяйственной деятельности предприятий; на этой основе разработаны методы исследования влияния на результаты хозяйствования внешних и внутренних факторов: ставок налогов и отчислений, цен на сырье и ресурсы, изменений технологий и управления качеством продукции.
  5. На основе совместного использования статистических характеристик и результатов теории информации разработаны оригинальные методы анализа состояния качества продукции, характеризуемого множеством показателей. Для множества измеренных значений многомерных показателей разработаны методы получения скалярных оценок среднего разброса и среднего уклонения измеренных значений от заданных значений, которые могут быть использованы для автоматизированного мониторинга качества продукции.
  6. На базе разработанных оригинальных методов анализа созданы инструменты: исследования скрытых взаимосвязей между показателями качества; выявления дрейфа значений показателей качества продукции; технологических факторов и диапазонов их значений, повлекших снижение значений конкретных показателей или возникновение дефектов; отслеживания результатов влияния на состояние качества мероприятий организационного и технологического характера.
  7. На основе статистических методов и теории информации разработаны инструменты комплексного взаимосвязанного исследования множеств измеренных значений величин, характеризующих качество и технологию. На кластерах измеренных значений определяется структура и осуществляется идентификация моделей, отображающих технологию в качество. При этом характеристик качества могут быть метрическими физическими величинами или вербально определяемыми признаками. Получено общее описание качества и проблемы управления качеством, позволившее, в дополнение к существовавшим методам для одномерных показателей, разработать методы и меры оценки многомерных показателей качества.
  8. Показана эффективность применения многослойных нейронных сетей для построения эффективных моделей сложных многоэтапных технологий и контроля состояния и мониторинга сред. В них слои используются для отображения этапов технологического процесса или моделирования среды. Разработаны формальные методы оптимизации топологии сетей и количества нейронов в промежуточном слое, которые фактически реализуют задачу структурной идентификации модели. Обучением модели реализуется задача параметрической идентификации. На основе технологии нейронных сетей разработаны процедуры автоматического синтеза и идентификации рамочных и точечных моделей технологического процесса.
  9. Синтезированы меры оценки многомерных случайных характеристик технологии и качества, которые позволяют отслеживать изменения нестабильности технологии и качества во времени, оценивать влияние нестабильности технологии на качество, автоматизировать процессы оценки состояния качества, выявления причин его не достижения заданного уровня.
  10. Теоретические разработки и методологии, полученные в течение примерно 20-ти лет, реализованы в виде универсальной автоматизированной системы анализа качества продукции и управления процессом формирования качества продукции в многоэтапных, нечетко определенных технологических процессах. Такие процессы характерны для металлургической, химической, пищевой и др. отраслей промышленности. В системе реализован набор функций не только для анализа множеств измеренных значений отдельных величин, но и инструменты, обеспечивающие: выявление и анализ причинно-следственных взаимосвязей между ними; выявление причин брака и снижения качества, определения способов их устранения; получения обобщенных скалярных показателей состояния и изменения технологии и качества; проектирования рациональных технологий, а также выполнение всех других исследований, необходимость в которых может появиться при мониторинге технологии производства и качества продукции.Система имеет дружественный интерфейс, семантика которого ориентирована на перечисленные выше задачи и не требует от пользователя совершенного владения применяемым математическим аппаратом, справочник по которому в системе имеется. Все функции системы оперируют с абстрактным набором технологических операций, входов (технологических величин и характеристик сырья), выходов (показателей качества). Этим обеспечивается инвариантность системы к предметной области. Для адаптации системы к конкретному производству разработаны программные средства для конфигурирования внутренней базы системы и заполнения её данными предприятия непосредственно из его базы, с электронных, магнитных или иных носителей.

Результаты научной работы нашли отражение более чем в 500 научных публикациях, включая 5 монографий. Было получено 15 свидетельств на изобретения и свыше 30 на программные продукты. Сотрудники кафедры представили на научные конференции различного уровня более 200 докладов. Результаты исследований докладывались и за пределами России: в Австрии, Англии, Болгарии, ГДР, Германии, Канаде, Китае, Польше, США, Франции, Швейцарии.

Исследования, выполненные на кафедре, позволили многим сотрудникам кафедры подготовить и защитить кандидатские и докторские диссертации. Кандидатские диссертации защитили:

  • Корнеев А. М.
  • Погодаев А. К.
  • Глизнуцына Е. С.
  • Мамышев А. В.
  • Божков А. И.
  • Ведищев В. В.
  • Толстова Т. А.
  • Назаркин О. А.
  • Овчинников В. В.
  • Гостеев В. Г.
  • Бурцев В. Д.
  • Комаров В. В.
  • Милонов М. В.
  • Черных М. В.
  • Алексеев В. А.
  • Домашнев П. А.

На кафедре АСУ подготовили докторские диссертации:

  • Блюмин С. Л.
  • Белянский А. Д.
  • Погодаев А. К.
  • Еременко Ю. И.

Кафедра АСУ явилась организатором проведения на ротационной основе международных научно-технических конференции «СОВРЕМЕННЫЕ СЛОЖНЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ / HIGH TECHNOLOGY CONTROL SYSTEMS (СССУ / HTCS)». Которые проводились в 2002 г. в ЛГТУ, 2002 г. в Старом Осколе, в 2003 г. в Воронеже, в 2004 г. в Твери, в 2005 г. в Туле и Воронеже, в 2007 г. в Старом Осколе В научно-исследовательской работе активно участвуют аспиранты и студенты кафедры. Они являются авторами и соавторами статей и докладов на научных конференциях, включая международные, авторами программных продуктов, зарегистрированных в отраслевом фонде алгоритмов и программ. Ряд студенческих научно-исследовательских работ отмечены наградами:

  • Саблин А. А. — медаль министерства образования Российской Федерации «За лучшую студенческую научно-исследовательскую работу» по итогам открытого конкурса по естественным, техническим и гуманитарным наукам в вузах Российской Федерации 2001г. (рук. Погодаев  А. К.);
  • Лифанова Е. С. — диплом конкурсной комиссии по итогам открытого конкурса по естественным, техническим и гуманитарным наукам в вузах Российской Федерации 2001г. (рук. Кузнецов  Л. А.);
  • Осин А. Н. — диплом за участие в открытом конкурсе на лучшую научную работу студентов по естественным, техническим и гуманитарным наукам в вузах Российской Федерации 2001г. (рук. Погодаев  А. К.).

II

В 1995-2000 гг. был выполнен ряд работ по договорам с НЛМК. Они были направлены на разработку систем и баз данных для контроля качества листовой продукции в листопрокатном производстве; систем учета и прогноза затрат ресурсов на производство низкоуглеродистой и трансформаторной стали. В последние годы были выполнены работы:

  1. Оптимизация элементов электротехнических комплексов и электромеханических систем; сроки проведения: 01.01.2002 — 31.12.2006 г.; научно-исследовательские работа, включенная в тематический план, финансируемый министерством образования Российской Федерации.
  2. Разработка теории оптимального проектирования информационных систем; сроки проведения: 01.01.2001 — 31.12.2002г.; грант министерства образования Российской Федерации Г00 4.1 — 68 по фундаментальным исследованиям в области гуманитарных наук.
  3. Разработка и реализация адаптивных методов моделирования в системах управления металлургическими процессами: 01.01.2003 — 31.12.2004г.; грант министерства образования Российской Федерации Т02-05.9-222 по фундаментальным исследованиям в области технических наук.
  4. Формализация алгоритма оптимизации реляционных запросов: 01.01.2003; грант Российского фонда фундаментальных исследований N 03-01-96484.
  5. Оптимизация схем баз данных и запросов на основе теории преобразований реляционных выражений: 01.01.2003; грант Российского фонда фундаментальных исследований N 03-01-96487.
  6. «Разработка и внедрение системы функционального контроля холодильников» по договору с заводом холодильников «Стинол»(2003 г.)
  7. »Услуги по информационной поддержке систем «Регистрация», «Ремонт», «Система функционального контроля холодильников» по договору с заводом холодильников «Стинол» (2004 г.)
  8. «Исследование применения гибридных нейронных сетей и нечетких множеств в управлении многооперационными технологическими процессами с целью повышения качества продукции», грант министерства образования Российской Федерации Т02-05.9-222 по фундаментальным исследованиям в области технических наук. (2004 г.)
  9. Модернизация АСУ линией ремонта и линией упаковки холодильников по договору с заводом холодильников «Стинол»(2003-2004 гг.)
  10. Сопровождение АСУ ТП функциональных испытаний холодильников по договору с заводом холодильников «Стинол» (2004-2006 гг.)
  11. Разработка АС беззалогового кредитования физических лиц (АС БКФЛ) по договору с ОАО «Липецккомбанк» (2005-2006 гг.)
  12. Разработка Автоматизированной системы учета материалов на складах для ОАО «Гидропривод» (2006 г.)

Дополнительную информацию о научной деятельности можно найти в данных отдельных преподавателей.