сотрудник с 01.01.2009 по настоящее время
Ангарск, Иркутская область, Россия
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
поверка, калибровка, средства измерений, диаграмма компонентов, программная система, база знаний, база данных, исчисление предикатов, альтернативы управления
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).
|
|
|
Рисунок 3 – Перечень рекомендаций, связанных с периодичностью проведения поверки/калибровки манометра
Рисунок 4 – Схема базы данных
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 
истина и b – некоторая константа, то 
также истина, то есть справедливо 
. Например, имеются выражения 
и . Если они истины, то применяя правило специализации, получим ряд теорем:
, (специализация),
То есть 
.
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.
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.
