Міністерство промислової політики України

Науково–виробнича корпорація

“Київський інститут автоматики”

УДК 658.52.011. 56: 621.757

Левченко Андрій Дмитрович

АВТОМАТИЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ

ВИГОТОВЛЕННЯ ЗАСОБІВ ІНДИКАЦІЇ

05.13.07–автоматизація технологічних процесів

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ – 2004

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Черкаському інституті пожежної безпеки ім. Героїв Чорнобиля Міністерства України з питань надзвичайних ситуацій та у справах захисту населення від наслідків Чорнобильської катастрофи.

Науковий керівник – доктор технічних наук,

старший науковий співробітник

Бєляєв Юрій Борисович,

директор ДНВП “Автоматизовані інформаційні системи та технології”

НВК “Київський інститут автоматики”.

Офіційні опоненти – доктор технічних наук

Богушевський Володимир Святославович,

професор інженерно-фізичного факультету

Національного технічного університету України

“Київський політехнічний інститут”;–

доктор технічних наук, професор,

заслужений діяч науки та техніки України

Прохач Едуард Юхимович,

директор Харківської філії Державного

підприємства Міністерства оборони України

“Воєнконверс-43”.

Провідна установа – Український державний університет харчових технологій, кафедра автоматизації та комп’ютерно-інтегрованих технологій.

Захист відбудеться “ 10 ” березня 2004 р. о “ 13 ” годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 26.818.01 НВК “Київський інститут автоматики” за адресою: 04107, Київ – 107, вул. Нагірна, 22, корп. 1, к. 219.

Відзиви на автореферат у двох примірниках, засвідчені печаткою установи, просимо надсилати за адресою: 04107, Київ – 107, вул. Нагірна, 22, НВК “КІА”, вченому секретарю.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці НВК “Київський інститут автоматики”.

Автореферат розісланий “_3” __лютого___ 2004 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

кандидат технічних наук Л.П. Тронько

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Особливе місце в житті нашого суспільства займає виявлення і ліквідація небезпечних факторів хімічного забруднення навколишнього середовища і забезпечення оптимальних умов життєдіяльності людини.

На кожній стадії розвитку техногенної аварії, надзвичайної природної ситуації необхідно швидко оцінити кількість шкідливих речовин, встановити вражаючі фактори та оцінити наслідки впливу їх і масштаби зони зараження місцевості. Для виконання цієї задачі використовується безліч методів, тривалих за часом, які вимагають складних приладів та кваліфікованих фахівців. Ці задачі можна вирішити тільки в стаціонарних лабораторних умовах або у пересувних лабораторіях.

Однак найбільш ефективними з позиції необхідного часу для проведення аналізу є експресні методи виявлення та визначення концентрації шкідливих речовин: колористичний і лінійно-колористичний, основними перевагами яких є простота, малий час аналізу, об'єктивність і досить висока точність вимірювання. Ці методи реалізуються за допомогою лінійно-колористичних газоаналізаторів – індикаторних трубок (ЛКГ-ІТ). Випуск ЛКГ-ІТ в Україні налагоджений у великих обсягах. За кордоном лідерами в галузі виготовлення подібних засобів індикації є фірми “DREGER” та “APOLD” (Німеччина), які виготовляють та використовують 234 вида ЛКГ-ІТ; “KITAGAWA” (Японія) та “ХИГИТЕСТ” (Болгарія) – 150 видів; “POCH”(Польща) – 12 видів.

В Україні закордонні засоби індикації неможливо використовувати через різні нормативні гранично допустимі концентрації і різні просочувальні прилади, тому виготовляються та використовуються три основні групи ЛКГ-ІТ: промислового призначення – 24 види, військового – 14 видів, спеціального – 12 видів. Вони виготовляються двох різновидів: з зовнішнім діаметром 5,6 мм та 4,3 мм. Необхідна річна кількість вітчизняних засобів індикації складає в середньому близько 20 млн. шт. на рік.

Кожна ЛКГ-ІТ являє собою мініатюрну фізико-хімічну лабораторію, тому вони різноманітні як за конструкцією, так і за хімічним вмістом. Процес виготовлення ЛКГ-ІТ дуже трудомісткий (у більшості випадків ручний) і складається з технологічних операцій підготовки та (або) виготовлення комплектуючих та елементів з подальшою зборкою в скляному корпусі (кількість елементів від 7 до 20).

При ручному виготовленні відсоток виходу готових якісних виробів дуже низький (не вище 10%). Точність і повторюваність вимірів концентрації шкідливих речовин у допустимих межах із обмеженою похибкою можна забезпечити тільки на автоматизованих лініях.

При автоматизації процесу виготовлення ЛКГ-ІТ зростає складність обладнання і ускладнюються принципи його функціонування.

Рівень автоматизації процесу виготовлення складних ЛКГ-ІТ на підприємствах України залишається низьким. Важко піддається автоматизації процес зборки ЛКГ-ІТ, що пов'язаний з необхідністю проведення великої кількості операцій: встановлення елементів, закріплення їх, дозування індикаторного прошарку.

Таким чином, актуальність дисертаційної роботи обумовлена широким використанням засобів індикації в Україні та в країнах СНД, а також необхідністю удосконалення процесу виготовлення в умовах постійного підвищення вимог до якості цих виробів шляхом використання сучасних елементів і систем, методів автоматизованого керування, основаних на програмній алгоритмічній реалізації більшості функцій системами керування технологічним процесом.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Вибраний напрям наукових досліджень безпосередньо пов’язаний з тематикою науково-дослідних робіт, що проводяться в Черкаському інституті пожежної безпеки ім. Героїв Чорнобиля в 2000-2004 роках в рамках “Пріоритетних напрямків фундаментальних і прикладних досліджень навчальних закладів і науково - дослідницьких установ МВС України (рішення колегії МВС України № 4 КМ/2 від 28.02.95)”.

Метою досліджень є підвищення виходу готових якісних виробів шляхом створення автоматизованого технологічного процесу виготовлення засобів індикації хімічної забрудненості навколишнього середовища на прикладі найбільш сучасних та ефективних лінійно-колористичних газоаналізаторів – індикаторних трубок (ЛКГ-ІТ).

Основні задачі досліджень: формалізація об'єкта керування - технологічного процесу виготовлення ЛКГ-ІТ; дослідження властивостей системи керування процесом; синтез автоматизованої системи керування технологічним процесом виготовлення.

Предмет досліджень – технічне і програмне забезпечення сучасних автоматизованих систем керування технологічними процесами виготовлення засобів індикації.

Об'єкт досліджень –автоматизована система керування технологічним процесом виготовлення ЛКГ-ІТ.

Методика досліджень. Теоретичні дослідження базуються на методах алгебри логіки, об’єктно-орієнтованого аналізу, прийняття оптимальних рішень, теорії графів і мереж, динамічного програмування та методах побудови логічної схеми проектування.

В експериментальних дослідженнях використана сучасна обчислювальна техніка, CAD/CAM системи, математичний апарат інтерактивної системи “Matlab”, засоби об’єктно–орієнтованого підходу, зокрема продукту Borland Delphi, що використовує мову програмування Object Pascal.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному:

1. В дисертаційній роботі вирішена актуальна науково-технічна проблема розробки методу та принципів підвищення якості засобів індикації на прикладі ЛКГ-ІТ з одночасним зменшенням собівартості та строків їх випуску за рахунок створення системи автоматизованого керування технологічним процесом виготовлення ЛКГ-ІТ.

2. Вперше розроблена і досліджена інформаційна модель ЛКГ-ІТ, новизна якої полягає в тому, що при моделюванні засіб індикації розглядається як об’єкт автоматизованого технологічного процесу виготовлення. Запропонований підхід дозволяє структурувати технологічний процес виготовлення виробів, дає можливість формалізувати та оптимізувати його проведення і створити концептуальну модель технологічного процесу, яка інваріантна реальному технологічному процесу зборки ЛКГ-ІТ.

3. Запропоновано комплексний критерій оцінки якості проведення технологічного процесу зборки ЛКГ-ІТ, який дозволяє провести на основі логічної схеми проектування та принципів декомпозиції структурування технологічного процесу, формалізувати завдання керування, сформувати необхідну концепцію по оперативному керуванню обладнанням з врахуванням міжетапного узгодження технологічного процесу.

Вірогідність отриманих результатів обумовлена використанням фундаментальних положень теоретичної механіки, вимірювальної техніки, методів математичної статистики, збігом результатів експериментів з розрахунками та аналітичними висновками, а також дослідно-промисловою перевіркою і експлуатацією ЛКГ-ІТ.

Новизна основних технічних рішень за темою дисертації підтверджена патентами України.

Практична цінність роботи. За результатами виконаних здобувачем досліджень в Українській національній академії наук екологічних технологій (м. Київ) створений дослідно-промисловий зразок автоматизованого комплексу виготовлення ЛКГ-ІТ, математичне і технічне забезпечення використовуються при розробці і дослідженні систем керування виробничими процесами зборки засобів індикації.

Результати проведеної дослідницької роботи використовуються в навчальному процесі Черкаського інституту пожежної безпеки ім. Героїв Чорнобиля при проведенні занять з дисциплін “Пожежна автоматика” та “Пожежна профілактика у виробництві”.

Розроблене програмне забезпечення використовується Міжгалузевою науково-виробничою фірмою “ГАМА” (м. Київ) при створенні автоматизованих систем захисту виробничих процесів.

Апробація результатів роботи. Основні положення і результати роботи були заслухані й обговорені на ІІ міжнародній науковій конференції “Раціональне використання природних ресурсів. Проблеми екологічної політики й утворення. Розробка сучасних технологій і методів керування в період переходу держави до стабільного періоду” (2002 р.), на вчених радах Української національної академії наук екологічних технологій (1999–2003 рр.), на щорічних науково-технічних конференціях і семінарах викладачів і ад'юнктів Черкаського інституту пожежної безпеки ім. Героїв Чорнобиля (1999–2003 рр.), у вигляді інформаційних аркушів ЦНТІ (1999–2003 рр.).

Публікації. Основні результати дисертації опубліковані у 9 наукових працях, в тому числі 4-х статтях у фахових наукових збірниках, з них 3 статті опубліковані у фахових наукових журналах, що відповідають переліку України. Нові технічні рішення захищені 5 патентами України.

Особистий внесок здобувача полягає у самостійному виконанні теоретичної, дослідницької та експериментальної частини роботи, інтерпретації одержаних результатів.

В опублікованих роботах у співавторстві здобувачем одержані наступні результати: на основі розробленої інформаційної моделі ЛКГ-ІТ як об’єкта автоматизованого технологічного процесу проведена формалізація і визначені комплексні критерії підготовки елементів до зборки і самої зборки ЛКГ-ІТ [1]; проведено аналіз і синтез алгоритмів автоматизованої системи керування технологічним процесом виготовлення ЛКГ-ІТ [1,9]; на основі теоретичних і експериментальних досліджень запропонована дворівнева автоматизована система підготовки комплектуючих та елементів, а також зборки ЛКГ-ІТ [4]; розроблено серію пристроїв, що дозволяють автоматизувати підготовку елементів і зборку ЛКГ-ІТ [2,3,5-9].

Структура й обсяг дисертації. Дисертація складається із списку умовних скорочень, вступу, чотирьох розділів, висновків, викладених на 147 сторінках машинописного тексту, списку використаних джерел (103 найменувань). Робота містить 65 рисунків, 29 таблиць та 11 додатків.

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність дисертаційної роботи. Встановлено, що при виникненні природних катаклізмів, техногенних аварійних ситуацій по показникам приладів–аналізаторів, які визначаються експресними методами, приймаються відповідальні рішення по захисту людини та навколишнього середовища з використанням визначених засобів індикації. До якості та різновидності останніх пред’являються високі вимоги.

Доведено, що технологічний процес виготовлення засобів індикації на прикладі особливо ефективних і складних – лінійно-колористичних газоаналізаторів – індикаторних трубок (ЛКГ-ІТ) – містить в собі багато різноманітних операцій, які необхідно об’єднати, спростити та контролювати.

Проведений аналіз існуючих конструкцій обладнання та принципів його функціонування виявив необхідність прийняття нових технічних рішень, досліджень і розробки автоматизованої системи керування технологічним процесом виготовлення ЛКГ-ІТ в даній галузі науки, сформульовано мету і задачі досліджень, наукову новизну і практичне значення отриманих результатів.

Також наведені дані про впровадження результатів роботи у виробництво, особистий внесок здобувача та відомості про публікації за темою дисертації.

У першому розділі проведений аналіз особливостей технологічного процесу виготовлення ЛКГ-ІТ як об’єкта автоматизації і зроблена постановка завдань дослідження.

Виходячи з методології системного аналізу, технологічний процес (ТП) виготовлення ЛКГ-ІТ визначено як складну технологічну систему, що містить в собі взаємозв’язані локальні підсистеми виготовлення та підготовки комплектуючих та елементів, а також зборки, особливістю якої є велика номенклатура та стислі строки випуску засобів індикації заданого конструктивного та якісного виду.

Проведений аналіз робіт по дослідженню ЛКГ-ІТ показав, що відомі розробки в основному стосуються тільки рецептури виготовлення та хімічного вмісту, але не враховують специфіки автоматизованого керування технологічним процесом.

У зв’язку з вищезазначеним виявилась необхідність у створенні інформаційної моделі ЛКГ-ІТ, яка дозволить структурувати за етапами технологічний процес їх виготовлення, виділити паралельні ділянки, врахувати необхідні прогнозні рішення для міжетапного узгодження процесу.

На основі принципу декомпозиції початкової задачі керування технологічний процес поділений на логічно взаємозв’язану сукупність підзадач і формалізовані елементи моделей операцій, введені початкові дані та обмеження процедур розв’язку для отримання концепції керування.

Функціональна структура АСУ ТП зборки ЛКГ-ІТ орієнтована на використання мікропроцесорних контролерів та ПЕОМ.

Визначені завдання, основні напрямки необхідної науково-технічної та дослідницької роботи.

Другий розділ присвячено розробці інформаційної моделі та проведенню формалізації технологічного процесу зборки засобів індикації вибраного типу.

При побудові інформаційної моделі ЛКГ-ІТ розглядається з одного боку як технічний об'єкт, що виконує відповідну службову функцію, а з іншого – як об'єкт, що є результатом технологічного процесу автоматизованої зборки засобів індикації.

Зборку найбільш складних за конструкцією та хімічним вмістом виробів представимо 14 етапами.

Комплектуючі ЛКГ-ІТ представимо у вигляді вхідних (i = 14) графів Gi (Xi, Ui), де Xi, Ui – множини вершин і дуг графа.

Інформаційна модель ЛКГ-ІТ матиме вигляд:

G (X,U) = G1 (X1,U1).….V G14(X14,U14), (1)

де V – символ об’єднання графів.

Ця модель описує зв'язки і вплив кожного комплектуючого елемента на загальну характеристику виробу і дозволяє формалізувати технологічний процес зборки ЛКГ-ІТ.

Графу відповідає матриця суміжності М. Надамо одиничному елементу матриці суміжності М вагу компоненти Х чи елемента. Виконуючи над матрицями математичні операції, одержимо кількісну оцінку Км параметрів моделі та встановимо взаємний вплив між елементами в системі:

Kм=M*Х . (2)

Службове призначення ЛКГ-ІТ розглянемо як складну технічну функцію виробу (СТФВ), що може бути декомпозована на безліч простих ТФВ, які відповідним чином зв’язані між собою. Прості ТФВ створюють функціональну структуру виробу. Кожна з них характеризується показником вхідних характеристик, які залежать від функціональних параметрів, що описують реалізацію СТФВ.

Кінцевий опис СТФВ, що містить у собі прості ТФВ ЛКГ-ІТ, представимо функціоналом:

F(X) = {f1,1 ... f1,11; f2,1; f2,2; f3,1; }. (3)

Від інформаційної моделі графа перейдемо до технологічної схеми зборки, яка визначає основні функціональні елементи системи, їх призначення і взаємні зв'язки. При цьому досить замінити дуги графа прямокутниками, а вершини – лініями взаємного зв'язку.

Рис.1. Схема зборки ЛКГ-ІТ:

1-14 – операції зборки; К – корпус ЛКГ-ІТ; Об – обтічник; ІП – індикаторний прошарок; Ск – скоба; Т – тампон; Ам – ампула

На основі проведеного аналізу інформаційної моделі сформована концептуальна модель ТП-ЗБ технологічного процесу зборки ЛКГ-ІТ:

ТП-ЗБ = (D, M, O, G, T, Sd, TM), (4)

де D = {Dб,Dе,Dт,Dк}– множина предметів технологічного процесу зборки (базових операцій, елементів виробу, тари, контролю); M = {Мвм, Mпп, Mзб, Mк } – множина технічних засобів (виконавчих механізмів, передавальних пристроїв, засобів проміжного зберігання і контролю); O = {Oс, Он, Оз} – множина операцій (складальних, налагоджувальних, зберігання); T={t1, t2, t3} – тимчасові характеристики операцій; Sd - стан предметів виробництва; G=(O,W) – граф структурної організації ТП зборки; W – система типових відносин зв'язків операцій; TM – технологічні маршрути виготовлення.

В якості моделі, що ефективно відбиває встановлену ієрархію підпроцесів і адекватно представляє технологічний процес зборки ЛКГ-ІТ, використана типова модифікація ієрархічних розфарбованих мереж Петрі.

Для формалізації технологічного процесу зборки ЛКГ-ІТ скористаємося принципом відображення в моделі матеріально-транспортних зв'язків технологічного процесу при організації обслуговування роботи основного технологічного устаткування.

Цей підхід дозволив сформувати структуру моделі, інваріантну технології зборки ЛКГ-ІТ, тому що параметрами моделі є стани виконавчих пристроїв (викл., вкл., робота), вплив виконаних операцій на зміни цих станів, установка комплектуючих, типи одиниць матеріальних потоків.

У даному випадку виявлено вплив виконаних операцій на зміни станів виконавчих пристроїв операцій зборки та контролю. Одиницями матеріальних потоків є базові елементи (заготовка, тампон, обтічник, ампула, скоба, індикаторний прошарок) і складальні вузли (проміжні компоненти операції).

Тоді функціонування технологічного процесу зборки виробу можна представити як сукупність взаємозалежних часток – операцій обслуговування виконавчих механізмів, кожна з яких містить у собі різні процеси підготовки виконавчого механізму до обслуговування заявок: підготовка до налагодження, налагодження, доставка об'єктів зборки.

Мережне представлення технологічного процесу операції зборки ЛКГ-ІТ показано на рис. 2:

Рис. 2. Мережне представлення технологічного процесу операції зборки ЛКГ-ІТ:

р1- р10 – операції керування; t1 - t10 – переходи по операції зборки;

Т1-Т4 – вхідні переходи

Схеми руху предметів виробництва по обробних ресурсах і виділені типові операції мають вигляд, наведений на рис. 3.

Рис.3. Схеми руху предметів виробництва по обробних ресурсах і виділені типові операції:

Б1 – бункер заготовок ЛКГ-ІТ; Б2-Б14 – бункери зберігання елементів; е1-е14 – елементи; к – комплектуючі; ВМ1-ВМ14 – виконавчі механізми операції зборки

Третій розділ присвячено результатам теоретичних та експериментальних досліджень системи автоматизованого керування технологічним процесом виготовлення засобів індикації на прикладі лінійно-колористичного газоаналізатора – індикаторної трубки (ЛКГ-ІТ).

При проведенні досліджень інформаційної моделі виробу використаний комплексний показник, який представлено множиною:

ОЦ={W, Q, V, F, Kз, C}, (5)

де W, Q, V – комплексні показники оцінки придатності елементів до автоматизованої зборки; F– комплексний показник оцінки функціонального призначення елементів; Kз– комплексний показник оцінки завантаженості зв’язків; C – комплексний показник оцінки собівартості елемента та вартість проведення його зборки.

В результаті досліджень отримано рекомендації щодо формалізації виробу як об’єкта автоматизованого виготовлення, що дозволило провести адаптацію концептуальної моделі технологічного процесу.

На базі цих досліджень розроблено імітаційну модель технологічного процесу зборки ЛКГ-ІТ. При цьому використано підхід, оснований на алгоритмі, що перетворює графо-мережну модель у відповідну модель потоків керування.

За сформульованими алгоритмами керування та правилами розроблено програмне забезпечення та мікропроцесорну систему керування технологічним процесом зборки виробів.

На основі проведених імітаційних експериментів розроблена дворівнева ієрархічна система автоматизованого керування зі зворотними зв’язками.

Запропонована мікроконтролерна система автоматизованого керування (САК) технологічним процесом (ТП) зборки (ЗБ) ЛКГ-ІТ, яка організована у вигляді розподіленої мережі. ЇЇ структурна схема наведена на рис. 4.

Система об’єднує локальні системи керування операціями зборки елементів і дозування індикаторного прошарку.

За допомогою контролера вирішується задача керування послідовністю технологічних операцій, визначаються моменти вмикання-вимикання виконавчих механізмів та контрольних пристроїв, контролюється наявність елементів і висота індикаторного прошарку при проведенні технологічних операцій зборки.

На входи системи автоматизованого керування поступає інформація про конкретну конфігурацію та вміст засобу індикації. Далі система формує специфікацію процесів керування, планове завдання, оптимізуючі вимоги, обмеження та стратегію керування виконавчими і контрольними пристроями. Стратегія та алгоритми керування формуються з врахуванням вектора сигналів зворотного зв’язку (сигнали від датчиків наявності елементів, заготовок ЛКГ-ІТ, контрольних пристроїв та ін.).

Рис. 4. Система автоматизованого керування технологічним процесом зборки ЛКГ-ІТ:

Е – множина елементів та комплектуючих; ВМ, КМ – виконавчий та контрольний механізми; WZ –вектор зворотних зв’язків; Y – вектор сигналів керування; ДО – датчики на операціях; ОТ1-ОТ14 – технологічні операції; ЛСАК ТП ОДі – локальна система автоматичного керування операцією дозування

Локальна система автоматичного керування операціями дозування індикаторного прошарку представлена на рис. 5, де БЗД – блок задавання дози; ВМОд – виконавчий механізм операції дозування; ЧД – часовий дозатор; ОД – об’ємний дозатор; Рс – рушій стакана; Рш – рушій шлюзу; ДДК – датчик діаметра корпусу ЛКГ-ІТ.

На вхід системи приходить інформація про об’єм дози (висоту стовпчика індикаторного прошарку). В якості способу дозування прийнято об’ємний (за допомогою мірного стакана). Спочатку індикаторного порошку насипається більше, ніж необхідно. Об’єм мірного стакана регулюється локальною системою автоматизованого керування переміщенням калібрувального стакана. Стратегія керування переміщенням стакана формується з врахуванням вектора сигналів зворотного зв’язку (сигнали від датчиків контролю діаметра заготовки ЛКГ-ІТ).

Рис. 5. Система автоматизованого керування технологічним процесом дозування індикаторного прошарку в ЛКГ-ІТ

Розроблена та шляхом імітаційного моделювання і комп’ютерного експерименту у виробничих умовах досліджена графо- мережна модель системи автоматизованого керування технологічним процесом виготовлення ЛКГ-ІТ.

У четвертому розділі представлено результати практичної реалізації та експериментальної перевірки проведених досліджень.

Результати виробничих досліджень автоматизованої лінії по виготовленню ЛКГ-ІТ, проведених в Українській національній академії наук екологічних технологій, підтвердили працездатність і перспективність використання системи автоматизованого керування процесом зборки ЛКГ-ІТ.

Розрахунковий економічний ефект від впровадження автоматизованої лінії по виготовленню ЛКГ-ІТ складає 873000 грн., строк окупності – 6 місяців.

У додатках наведені: номенклатура конструкцій, аналіз процесу виготовлення, алгоритми керування операціями зборки ЛКГ-ІТ, лістинги програм прошивки контролера, на базі якого організована автоматизована система керування технологічним процесом зборки виробу, етапи розроблення його інформаційної моделі, копії актів впровадження результатів дисертації, довідок патентів.

Висновки

В дисертаційній роботі вирішена актуальна науково-технічна проблема розробки методу та принципів підвищення якості засобів індикації на прикладі ЛКГ-ІТ з одночасним зменшенням собівартості та строків їх випуску, створена система автоматизованого керування технологічним процесом виготовлення ЛКГ-ІТ. Основні наукові та практичні результати роботи полягають в наступному:

1. Вперше розроблена і досліджена інформаційна модель виробу – ЛКГ-ІТ як об’єкта автоматизованого технологічного процесу.

2. На основі проведених досліджень запропонована концептуальна модель технологічного процесу зборки ЛКГ-ІТ, яка дає можливість структурувати процес виготовлення засобів індикації, враховувати необхідні прогнозні рішення по оперативному керуванню обладнанням з врахуванням міжетапного узгодження процесу.

3. Запропоновано критерій якості проведення операцій зборки ЛКГ-ІТ і побудови моделі технологічного процесу, який базується на використанні цілеспрямованості підсистем, системних властивостей та ресурсів.

4. Розроблена та шляхом імітаційного моделювання і комп’ютерного експерименту у виробничих умовах досліджена графо-мережна модель системи автоматизованого керування технологічним процесом виготовлення ЛКГ-ІТ.

5. Запропонована дворівнева мікропроцесорна система керування технологічним процесом виготовлення ЛКГ-ІТ, яка включає в собі локальні підсистеми керування проміжними операціями зборки і дозування речовин.

6. Розроблені оригінальні конструкції, принципові схеми, алгоритми та програмне забезпечення роботи виконавчих механізмів, автоматизованої лінії по виготовленню ЛКГ-ІТ.

7. Результати проведених досліджень та розробок передані в Українську національну академію наук екологічних технологій для використання при виготовленні засобів індикації.

8. Результати виробничих досліджень автоматизованої лінії по виготовленню ЛКГ-ІТ, проведених в Українській національній академії наук екологічних технологій, підтвердили працездатність і перспективність використання системи автоматизованого керування технологічним процесом зборки ЛКГ-ІТ.

9. Розрахунковий економічний ефект від впровадження автоматизованої лінії по виготовленню ЛКГ-ІТ складає 873000 грн., строк окупності – 6 місяців.

Список опублікованих праць

за темою дисертації

1. Левченко А.Д. Оптимизация технологического процесса изготовления линейно-колористического газоаналізатора – индикаторной трубки // Вісник Черкаського державного технологічного університету. – Черкаси: ЧДТУ, 2002. – С. 30-34.

2. Левченко А.Д., Мироненко В.В., Ямпольський Л.С. Пристрій для об’ємного дозування особливо чистих, особливо агресивних, кристаломістких рідин // Автоматизація виробничих процесів у машинобудуванні та приладобудуванні. – Львів: Львівська політехніка, 1998. – С. 47-51.

3. Левченко А.Д., Мироненко В.В., Ямпольський Л.С. Установка для об’ємного дозування особливо чистих, особливо агресивних, кристаломістких та інших рідин // Автоматизація виробничих процесів у машинобудуванні та приладобудуванні. – Львів: Львівська політехніка, 1998. – С.45-47.

4. Декл. пат. 59614, Україна, МКИ В23 Р21/00. Автоматична лінія виготовлення індикаторних трубок/ Левченко А.Д., Левченко Д.Є. (Україна); Левченко А.Д. - №2002108179; Заяв. 15.10.02; Опубл. 15.03.03; Бюл. № 9.

5. Декл. пат. 1030, Україна, МКИ C03 B23/04. Автомат для виготовлення ампул / Левченко А.Д., Левченко Д.Є. (Україна); Левченко А.Д. - №20010110508; Заяв. 23.01.2001; Опубл. 15.08.2001; Бюл. № 7.

6. Пат. 19449А, Україна, МКИ G01 F11/20. Установка для об’ємного дозування рідини/ Левченко А.Д. (Україна); Левченко А.Д. - №94096996; Заяв. 20.09.94; Опубл. 25.12.97; Бюл. № 6.

7. Пат. № 301,Україна, МКИ В67С3/04. Установка для фасування особливо чистих , особливо агресивних рідин та рідин, що містять кристали об’ємного дозування рідини/ Биков В.І., Левченко А.Д., Кравченко В.В. (Україна); Левченко А.Д. - №98041905; Заяв. 15.04.98; Опубл. 26.02.99; Бюл. № 1.

8. Декл. пат. 30685А, Україна, МКИ G01 F13/00. Дозатор особливо чистих рідин /Биков В.І., Левченко А.Д., Кравченко В.В. (Україна); Левченко А.Д.- №98041939; Заяв.16.04.98; Опубл.15.12.2000;Бюл. № 7.

9. Левченко А.Д., Почтаренко Л.М. Автоматитизация технологического процесса изготовления линейно-колористического газоанализатора // Тези доповідей ІІ міжнародної наукової конференції “Раціональне використання природних ресурсів. Проблеми екологічної політики й утворення. Розробка сучасних технологій і методів керування в період переходу держави до стабільного періоду”.- Черкаси: ЧТДТУ, 2003. – С. 23-24.

АнотаціЇ

Левченко А.Д. Автоматизація технологічного процесу виготовлення засобів індикації. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.07- автоматизація технологічних проце-сів. – Науково-виробнича корпорація “Київський інститут автоматики”, Київ, 2004.

Дисертація присвячена дослідженню, розробці методів і моделей підвищення якості засобів індикації з одночасним зменшенням собівартості та строків їх випуску, створенню системи автоматизованого керування технологічним процесом виготовлення засобів індикації на прикладі особливо складних лінійно-колористичних газоаналізаторів–індикаторних трубок (ЛКГ-ІТ).

Розроблена і досліджена інформаційна модель виробу – ЛКГ-ІТ як об’єкта автоматизованого технологічного процесу. На основі проведених досліджень отримана концептуальна модель технологічного процесу зборки ЛКГ-ІТ, яка дає можливість структурувати процес виготовлення засобів індикації, враховувати необхідні прогнозні рішення по оперативному керуванню обладнанням з використанням міжетапного узгодження процесу. Запропоновано критерій якості проведення операцій зборки ЛКГ-ІТ і побудови моделі технологічного процесу, який базується на використанні цілеспрямованості систем, системних властивостей та ресурсів. Розроблена та шляхом імітаційного моделювання, комп’ютерного експерименту у виробничих умовах досліджена графо-мережна модель системи автоматизованого керування технологічним процесом виготовлення ЛКГ-ІТ.

Розроблена дворівнева мікропроцесорна система керування технологічним процесом виготовлення ЛКГ-ІТ, яка включає в собі локальні підсистеми керування проміжними операціями зборки і дозування речовин. Розроблені оригінальні конструкції, принципові схеми, алгоритми та програмне забезпечення роботи виконавчих механізмів, автоматизованої лінії по виготовленню ЛКГ-ІТ.

Результати проведених досліджень та розробок передані у Українську національну академію наук екологічних технологій для використання при виготовленні засобів індикації. Результати виробничих досліджень автоматизованої лінії по виготовленню ЛКГ-ІТ, проведених в Українській національній академії наук екологічних технологій, підтвердили працездатність і перспективність використання системи автоматизованого керування процесом зборки ЛКГ-ІТ. Розрахунковий економічний ефект від впровадження автоматизованої лінії по виготовленню ЛКГ-ІТ складає 873000 грн., строк окупності – 6 місяців.

Ключові слова: лінійно-колористичний газоаналізатор – індикаторна трубка, система автоматизованого керування, концептуальна інформаційна модель, математичне моделювання, програмування.

Левченко А.Д. Автоматизация технологического процесса изготовления средств индикации. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.07- автоматизация технологических процессов. – Научно-производственная корпорация “Киевский институт автоматики”, Киев, 2004.

Диссертация посвящена исследованию и разработке методов и моделей повышения качества средств индикации с одновременным уменьшением себестоимости и сроков их выпуска, а также созданию системы автоматизированного управления технологическим процессом изготовления средств индикации на примере особенно сложных линейно-колористических газоанализаторов – индикаторных трубок (ЛКГ-ИТ).

Разработана и исследована информационная модель изделия - ЛКГ-ИТ как объекта автоматизированного технологического процесса, на основе которой получена концептуальная модель технологического процесса сборки ЛКГ-ИТ, дающая возможность структурировать процесс изготовления средств индикации, учитывать необходимые прогнозные решения по оперативному управлению оборудованием с использованием согласования процесса. Предложен комплексный критерий контроля качества выполнения операций сборки ЛКГ-ИТ и построения модели технологического процесса, базирующегося на использовании целеустремленности систем, системных свойств и ресурсов.

Разработана и путём имитационного моделирования и компьютерного эксперимента в производственных условиях исследована графо-сетевая модель системы автоматизированного управления технологическим процессом изготовления ЛКГ-ИТ. При создании модели использованы принципы декомпозиции задачи управления на логически взаимосвязанную совокупность подзадач.

Разработана двухуровневая микропроцессорная система управления технологическим процессом изготовления ЛКГ-ИТ, которая включает в себя локальные подсистемы управления промежуточными операциями сборки и дозирования веществ.

Разработаны оригинальные конструкции, принципиальные схемы, алгоритмы и программное обеспечение работы исполнительных механизмов, автоматизированной линии по изготовлению ЛКГ-ИТ.

Результаты проведенных исследований и разработок переданы в Украинскую национальную академию экологических технологий для использования при изготовлении средств индикации.

Результаты производственных испытаний автоматизированной линии по изготовлению ЛКГ-ИТ, проведенных в Украинской национальной академии наук экологических технологий, подтвердили работоспособность и перспективность использования системы автоматизированного управления процессом сборки ЛКГ-ИТ. Расчетный экономический эффект от внедрения автоматизированной линии по изготовлению ЛКГ-ИТ составляет 873000 грн., срок окупаемости - 6 месяцев.

Ключевые слова: линейно-колористический газоанализатор - индикаторная трубка, система автоматизированного управления, концептуальная информационная модель, математическое моделирование, программирование.

Levchenko A. D. Automation of the technological process of the indication means. –Manuscript.

The dissertation for the degree of the candidate of technical sciences on the speciality 05.13.07 - automation of technological processes. – Scientific and productive corporation “Kyiv institute of automation”,Kyiv,2004.

The dissertation is devoted to the raise of the quality of indication means (linear-colorific gasanalysers – indicator pipes) and simultaneous time minimalization, which is necessary for their production due to the development of the system of automatic leading by the technological process of their production.

Conceptual informative model was developed. It makes possible to structure the process of the indication means production. This model helps to take into consideration all necessary forecast decisions for the process of sequence between stages.

According to chosen criteria of estimation the construction of the model of technological process is based on the usage of concepts of aim-directed systems, and system properties and resources.

Much attention is paid to the development of the system of leading by the technological process. It is shown that its formation must be based on the principles of decomposition of the initial task on the logically and mutually connected number of subtasks on the definition of formal elements of models initial, data, restrictions, procedures of problems solved.

Key words: linear-colorific gasanalyser, automatic leading system, conceptual informative model, mathematic modeling.