РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ МЕТРОЛОГИЧЕСКИМ ОБЕСПЕЧЕНИЕМ ПРЕДПРИЯТИЯ
Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
Перечислены основные процессы, связанные с метрологическим контролем на производстве, описаны компоненты и функциональные возможности программной системы управления метрологическим обеспечением на предприятии, представлены интерфейс системы и схема базы данных, сформулирована проблема логического вывода исчисления предикатов и приведены пример работы. Пролог-программы и результат запроса к базе знаний, сформулирована цель дальнейших исследований

Ключевые слова:
поверка, калибровка, средства измерений, диаграмма компонентов, программная система, база знаний, база данных, исчисление предикатов, альтернативы управления
Текст
Текст произведения (PDF): Читать Скачать

В настоящее время с целью оптимизации и повышения эффективности технологических процессов на современном производстве используются автоматизированные системы управления, в которые входит различное электронное оборудование. При нормальной эксплуатации такого оборудования необходимо соблюдать метрологические требования и правила, осуществлять регулярный контроль параметров и характеристик объектов производства, а также выпускаемой продукции. Поэтому на предприятиях создаются специальные метрологические службы (отделы), которые отвечают за метрологическое обеспечение производства в том числе за анализ состояния, поверки и калибровки средств измерения (СИ), установление номенклатуры измеряемых величин и использование СИ соответствующей точности, а также многое другое [1]. Все эти процедуры сопровождаются различными документами (инструкциями, журналами регистрации, отчётами, протоколами и пр.), чтобы ускорить процесс электронного документооборота, снизить объем бумажной волокиты и снизить количество ошибок, связанных с проведением и заполнением документов в процессе калибровки/поверки средств измерений, была разработана программная система на языке С#, которая:

  • формирует перечень наименований и операций по определению действительных значений метрологических характеристик калибруемого СИ;
  • формирует перечень вспомогательного оборудования, которое необходимо для удобства и безопасности проведения измерений выбранным СИ учитывая внешние факторы;
  • предоставляет сведения о необходимости проведения первичной/периодической калибровки СИ;
  • формирует перечень и способы выполнения работ, которые необходимо провести перед калибровкой СИ;
  • формирует требования к поверителю (поверяющей организации);
  • позволяет заполнять и выводить на печать протокол по результатам калибровки/поверки СИ.
  • позволяет осуществлять мониторинг процесса поверки и калибровки.

На рисунке 1 представлена диаграмма компонентов системы.

 

Рисунок 1 – Диаграмма компонентов системы

 

В состав системы входят: «Подсистема управления и мониторинга поверки/калибровки СИ» [2], интерфейс которой представлен на рисунках 2 и 3; «Подсистема поиска альтернатив управления метрологическим обеспечением» [3]; реляционная база данных (БД), схема которой представлена на рисунке 4; база знаний (БЗ), фрагмент реализации запросов к которой представлен на рисунке 5; «Подсистема логического вывода рекомендаций», интерфейс которой находится в разработке, поскольку на данном этапе логический вывод осуществляется на языке Prolog в консоли.

 

 

Рисунок 2 – Интерфейс электронного журнала

 

Подсистема управления и мониторинга поверки/калибровки СИ включает:

  • электронный журнал выдачи и приема СИ, который содержит в себе сведения о типе, области измерений, заводском номере технического средства; его дате сдачи/выдачи; лице, принявшем/выдавшем СИ;
  • электронный журнал регистрации операций калибровки, который включает в себя перечень наименований и операций по определению действительных значений метрологических характеристик калибруемого средства измерения, а также сведения о необходимости проведения первичной/периодической калибровки; разделы, подразделы методик калибровки из государственного стандарта;
  • электронная форма протокола калибровки/поверки СИ, которая формируется по заданному шаблону при условии заполнения всех необходимых полей. Электронная форма включает в себя: наименование и тип технического средства (ТС), серийный номер ТС, рабочий диапазон температур ТС, условное обозначение, наименование владельца СИ, данные измерений, заключение о годности, дату калибровки, данные «поверителя». После заполнения необходимых сведений формируется форма по заданному шаблону (хранение протокола калибровки и компьютерные записи допускаются).

 

Изображение выглядит как текст

Автоматически созданное описание

Рисунок 3 – Перечень рекомендаций, связанных с периодичностью проведения поверки/калибровки манометра

 

 

Изображение выглядит как стол

Автоматически созданное описание

Рисунок 4 – Схема базы данных

 

Изображение выглядит как текст

Автоматически созданное описание

Рисунок 5 – Фрагмент реализации запросов к базе знаний

 

Логические выводы в базе знаний осуществляются с помощью языка Prolog, в основу которого положено исчисление предикатов (ИП), соответственно вся информация в базе знаний (БЗ) хранится в виде предикатов и правил, которые отражают какой-либо факт, как отношение или свойство некоторых сущностей [4].

Исчисление предикатов представляет собой аксиоматическую систему, построенную согласно формальной теории F = (A, V, W, R), где A – это алфавит, который содержит:

  • индивидные константы (a, b, c, …, k);
  • предметные переменные (x, y, z, …, u);
  • функциональные константы (f, g, h, …, w);
  • высказывания (p, q, r, s, …, l);
  • предикатные константы (P, Q, R, …, V).

В какой-то степени ИП является продолжением исчисления высказываний, поэтому в составе его алфавита есть связки Ù, Ú, Ø, ®, º и добавлены кванторы ", $, а также множество синтаксических правил (V) и базовых аксиом (W).

Для формирования «решения» используются правила вывода (R) в ИП: подстановки; заключения; специализации, которое учитывает свойства кванторов. Суть последнего правила в следующем: если ППФ xP(x) истина и b – некоторая константа, то P(b) также истина, то есть справедливо xPb=P(b). Например, имеются выражения x(PbQx) и P(b). Если они истины, то применяя правило специализации, получим ряд теорем:

x(PbQx), (специализация),

То есть PbQb.

Пример выполнения Пролог-программы представлен в виде дерева вывода на рисунке 6.

 

?- a(X),b(X),e.

 

a(X)

(point of return)

b(2)

true

e

true

 

X=1

fail

X=Y

a(Y):-c(Y),d(Y).

 

c(Y)

(point of return)

d(2)

true

Y=1

fail

Y=2

c(2)

true

 

Рисунок 6 – Дерево вывода, демонстрирующие пример выполнения
Пролог-программы

 

Проблема вывода в ИП сводится к решению вопроса: является ли формула B логическим следствием множества формул {E}, то есть к проблеме дедукции. Решается она через доказательство теоремы дедукции с учётом действий со связанными и свободными переменными. Поэтому возникает ещё одна проблема – определения значимости той или иной формулы, которую можно решить следующими способами: оценка с помощью таблицы истинности; через преобразование, упрощение и приведение к нормальным формам; путём логического вывода из системы аксиом; методами редукции или опровержения. Однако самым эффективным является метод резолюций [5].

В результате исследования была разработана программная система, которая предназначена не только для сопровождения процедур поверки и калибровки СИ, а также способная выбирать альтернативы управления метрологическим обеспечением предприятия [3], что способствует ускорению и упрощению работы метрологической службы (отдела).

Дальнейшие исследования направлены на усовершенствование системы, а также решение вопросов, связанных с интеграцией базы знаний и логической системы вывода.

Список литературы

1. Худоногова, Л. И. Разработка системы для дистанционной калибровки средств измерений на основе использования технологических возможностей программной среды /Л. И. Худоногова. – Текст: непосредственный // Вестник науки Сибири. – 2013. – № 4 (10). – С. 115–119.

2. Головкова, Е. А. Информационная система сопровождения работ по поверке и калибровке средств измерений / Е. А. Головкова, В. П. Гапотченко. – Текст: непосредственный // Современные технологии и научно-технический прогресс: Междунар. научн.-техн. конф. имени проф. В. Я. Баденикова. – Ан-гарск: АнГТУ, 2021. – С. 116–117.

3. Головкова, Е. А. Программа поиска альтернативы управления метро-логическим обеспечением предприятия / Е. А. Головкова. – Текст: непосредст-венный // Материалы XV Международной научно-технической конференции «АПЭП». – Новосибирск: НГТУ. – С. 658–661.

4. Долженкова, М. Л. Вывод следствий в исчислении предикатов с по-строением схемы вывода / М. Л. Долженкова, Д. А. Страбыкин, Г. А. Чистяков, В. Ю. Мельцов. – Текст: непосредственный // Современные наукоемкие техно-логии. – 2018. – № 3. – С. 47–54.

5. Темникова, Е. А. Онтологическое моделирование предметной области учреждения дополнительного профессионального образования / Е. А. Темникова, В. С. Асламова, О. Г. Берестнева. – Текст: непосредственный // Онтология проектирования. – 2015. – Т.5. – № 4(18). – С.369–386.

Войти или Создать
* Забыли пароль?