Дефекты асфальтобетонной смеси и способы их устранения
Дефекты
|
Причины
|
Способы устранения
|
Синий дымок над смесью
|
Смесь прогрета выше 200ºС
|
Регулировать температурный режим приготовления на заводе
|
Наличие в смеси включений в виде комочков из минерального порошка
|
Использован непросушенный минеральный порошок; избыток битума, минерального порошка; недостаточное перемешивание
|
Не применять непросушенный минеральный порошок. Уточнить дозировку материалов, соблюдать время перемешивания
|
Смесь имеет битумные пятна или пленку, щебенки не покрыты битумом
|
Недостаточное и неправильное перемешивание
|
Откорректировать время перемешивания и выбрать оптимальную технологию приготовления смесей
|
Комья в смеси
|
Смесь охлаждена при транспортировании, избыток пылеватых частиц
|
Перевозить смесь в автомобилях большой грузоподъемности, оборудованных устройством для обогрева. Закрывать сверху смесь матами или плотными брезентовыми чехлами
|
Смесь трудно разрабатывается
|
Низкая температура смеси, увеличенное количество минерального порошка, недостаточное перемешивание
|
Повысить температуру смеси до требуемой, проверить дозировку и производить раздельное перемешивание (сначала «сухое», а потом с битумом)
|
Наличие в смеси щебня незаданной фракции
|
Разрыв сетки грохота
|
Заменить сетку грохота
|
.В качестве примера приведем методику формирования способов устранения дефектов на ЗАО «Асфальтобетонный завод№1». После проведения значительного объема работ осуществляется метрологическая аттестация (проверка) всех средств измерений, которыми оборудован асфальтобетонный завод. К таким средствам измерения относятся весовые дозаторы минеральных материалов и битума. Аттестацию осуществляют специальные организации, имеющие лицензии проверки, при необходимости осуществляют ремонт дозаторов. Подобная работа проводится также применительно к средствам измерения, имеющимся в лаборатории. Вся эта работа направлена на выявление причин выпуска дефектной продукции, которая сводится в единую таблицу правил вывода 5.
В результате, такой подход к выявлению причин дефектов с указанием экспертами способов их устранения в соответствии с характеристиками агрегатов, может быть формализован в виде аппарата экспертных систем.
На основании проведенного анализа временных логик в качестве базовой для проведения временных рассуждений в диссертации была принята временная логика с часами TLC (Temporal Logic with Clock). TLC является расширением временной логики, семантика которой такова, что каждая формула при конкретной временной интерпретации ассоциируется со своими локальными часами, т.е. с подпоследовательностями последовательности натуральных чисел, мыслимой как “глобальная” временная шкала (глобальные часы). При этом конкретные значения формула приобретает в соответствии с семантикой TLC только для моментов времени на её локальных часах. В остальные моменты времени значение формулы не определено.
В TLC помимо обычных временных операторов и (“всегда” и “иногда”) используются ещё два временных оператора - first и next, интуитивный смысл которых заключается в следующем:
- first А: формула А истинна в первый момент времени,
- next А: формула А истинна в следующий момент времени.
Словарь TLC включает помимо констант, переменных, функциональных и предикатных символов примитивные пропозициональные связки и , универсальный квантор и три временных оператора: first (начальный момент времени), next (следующий момент времени) и (всегда).
Определения правильно построенных формул (ппф) вводятся следующим образом.
1. Временной атом определяется рекурсивно:
если p является n-местным предикатным символом, а e1,...,en - термы, то p (e1,...,en ) - временной атом;
если А - временной атом, то временными атомами являются также first A, next A.
2. ппф определяются рекурсивно :
все временные атомы суть ппф;
если А и В - ппф, то ппф будут также и А, first A, next A, A;
если А и В - ппф, то ппф будет также и (A B);
если А - ппф, x - переменная, свободная в А, то ппф будет также и (x) А.
Логические связки , , и квантор существования могут быть получены из примитивных связок и универсального квантора обычным путём. Для временного оператора (иногда ) также используется обычное определение:
def
А = A .
Исчисление часов вводится следующим образом. Пусть обозначает множество натуральных чисел {0, 1, 2,...}.
3. Глобальные часы представляют возрастающую последовательность натуральных чисел, т.е., <0, 1, 2, ...>. Локальные часы - это подпоследовательность глобальных часов, т.е. ограниченно возрастающая последовательность натуральных чисел, конечная или бесконечная.
Пусть t cki означает тот факт, что t является моментом времени на часах ck. CK означает множество всех часов, а R - отношение порядка, заданное на элементах CK2 (здесь 2 - показатель декартовой степени множества CK) таким образом, что для любых ck1, ck2 CK, имеет место ck1 R ck2 , если и только если для всех t ck1 имеет место t ck2.
4. Присваиванием часов ck является отображение из множества LP предикатных символов во множество часов CK, т.е. ck [LPCK]. Нотация ck(p) означает часы, ассоциированные с предикатным символом p при данном присваивании часов ck.
5. Пусть A - формула и ck - присваивание часов. Локальные часы ckA ассоциированные с А, определяются рекурсивно следующим образом:
если A есть временной атом p(x1, ... , xn ), то ckA = ck (p) ;
если A = first B, B , B или (x) B, то ckA = ckB
если A = (B C), то ckA = ckB ckС.
если A = next B, то (1) ckA = 0, ..., t n-1>, когда ckВ = 0, ..., t n> являются непустой конечной последовательностью; (2) ckA = ckB , когда ckB является бесконечной или пустой последовательностью.
Значением любого предикатного n-местного символа p фактически является частичное отображение из в P(Dom n), где Dom - область интерпретации, Dom n - n-я декартова степень множества Dom и P(Dom n) - множество всех подмножеств множества Dom n.
Таким образом, при любом конкретном присваивании часов, для любого tck(p) в соответствии с данным частичным отображением найдётся некоторое подмножество множества Dom n, между тем, как для моментов времени, не входящих в ck(p), образ не определён.
Система доказательства при этом содержит множество аксиом и множество правил вывода. Помимо аксиом логики первого порядка определены аксиомы и правила вывода, связанные с временными операторами и присваиванием часов.
Модель объекта или процесса в разработанной системе моделирования процессов оценки качества представляет собой динамическую продукционную систему. Ее база данных (БД) содержит описания ресурсов моделируемого объекта или процесса, а база знаний (БЗ) описания действий, выполняемых ресурсами над ними. Адаптация к конкретному объекту заключается в описании ресурсов и действий на формальном языке и введении их в БД и БЗ. В системе моделирования существует однозначное отображение моделируемого объекта или процесса в его информационное представление.
Основным составляющим объекта моделирования, каковыми являются его элементы, процесс, законы функционирования, соответствуют информационные объекты: ресурсы, действия и нерегулярные события, операции. При этом используются некоторые черты объектно-ориентированного подхода. Указанные элементы, а именно, множества ресурсов R и операций О, образуют модель. Процесс в объекте моделирования представляет собой временную последовательность действий А и нерегулярных событий Е. Система управления объекта моделирования соответствует модулю вывода динамической продукционной системы.
Модель получается добавлением к динамической продукционной системе аппарата событий, аналогичного подобным аппаратам в системах и языках имитационного моделирования. Моменты окончания действий определяются блоками имитации элементов объекта моделирования, а моменты наступления нерегулярных событий блоком имитации этих событий. Система моделирования включает в себя также подсистему сбора показателей, служащую для сбора результатов моделирования и их первичной обработки.
Используя концепцию события, действие по изменению состояния проблемной области можно представить, как пару событий следующим образом:
a = <eн, eк> = < tн, С-н, C+н, tк, С-к, C+к >,
|
(35)
|
где С-н, C+- состояния системы перед и после наступления события eн, (т.е. начала выполнения действия a) соответственно, С-к, C+к- состояния системы перед и после наступления события eк (т.е. завершения действия a), соответственно, tн, tк, моменты времени наступления событий eн, eк, соответственно (проведение регламентных работ). Предположим, что состояния С-н, C+н отличаются друг от друга тем, что в момент времени tн оказывается истинной формула логики первого порядка fн, состояния С-к, C+к- отличаются друг от друга тем, что в момент времени tк оказывается истинной формула fк. Событие eк наступает (и, соответственно, формула fк оказывается истинной) только если действие a завершится нормально, т.е. при «штатном» развитии событий. Иначе, т.е. при наступлении нерегулярных событий, препятствующих нормальному завершению действия a, событие eк не наступит и формула fк не станет истинной в момент времени tк. Тогда в темпоральной логике выражение (35) может быть представлено как нормальное темпоральное умолчание вида:
first next [tн] f н : first next [tк] f к
__________________________________________ .
first next [tк] f к
|
(36)
|
Если известно, что «штатному» завершению действия a препятствует наступление любого нерегулярного события из множества {e1,…,en} в интервале времени t = t – tн, то для его представления можно использовать эквивалентное нормальному темпоральному умолчанию более общее темпоральное умолчание, не являющееся нормальным:
n tк
first next [tн] f н : first next [tj] f i
i=0 j= tн
_____________________________________________________ ,
first next [tк] f к
|
(37)
|
где f i , n i 1 – формулы логики первого порядка, соответствующие событиям e1,…,en по аналогии с тем, как формулы f н , f к соответствуют событиям eн, eк . При этом формула
n tк
first next [tj] f i
i=0 j= tн
|
(38)
|
является аббревиатурой формулы ( first next [tн] f1 first next [tн+1] f1… first next [tк] f1) …( first next [tн] fn first next [tн+1] fn… first next [tк] fn ).
Действие привязано к временной оси (глобальным или локальным часам): начинается в момент tн и кончается в момент tк. Если в описании действия исключить привязку к временной оси, оставив только его длительность t, то получим виртуальное действие. Виртуальное действие будет начинаться всякий раз, когда будет выполняться условие, выражающее соотношение между состояниями С-н, C+н. В логике TDLC и ее вариантов этому соответствует понятия темпорально открытых формул и умолчаний. Виртуальные действия могут быть представлены как темпорально открытые умолчания (нормальные):
next [tн] f н : next [tк] f к
__________________________________________,
next [tк] f к
|
(39)
|
и умолчание, не являющееся нормальным:
n tк
next [tн] f н : next [tj] f i
i=0 j= tн
________________________________________,
next [tк] f к
|
(40)
|
Таким образом, в диссертации показано соответствие между концепцией событий и действий в системе моделирования и средствами формализации темпоральных немонотонных рассуждений, предоставляемыми темпоральной логикой и родственных ей систем.
В случае непригодного технологического процесса необходимо решение задачи разработки мер по реорганизации процесса, которая также является результатом обработки мнений экспертов. Для решения этой задачи в диссертации предлагается использовать попарные сравнения. В этом случае эксперт дает не численное значение оценки, а предпочтение одних мер другим. Хотя это более трудоемкая процедура экспертного оценивания, она позволяет повысить адекватность принятых мер по устранению причин снижения качества. То есть каждая опросная карта каждого эксперта представляет бинарное отношение. Таким образом, по результатам анализа всех экспертов составляется обобщенная матрица  , где Aj - ранжировка j-го эксперта, P=||pij||- матрица вероятностей предпочтения качества i-го и j-го варианта модернизации технологического процесса.
Следующим этапом является переход от матрицы попарных сравнений к перестановке =En Э по уровню качества, которая определяется числовым значением. Числовая мера различия из вероятности предпочтения реализуется на основании поиска Zij,:
|
(41)
|
где Zij - определено в единицах стандартного отклонения.
Все попарные различия сводятся в матрицу Z=||Zij|| и вычисляется сумма каждой строки  . В результате Zi принимается за оценку качества соответствующей альтернативы.
Затем выполняется проверка на непротиворечивость, которая основывается на сравнении исходных вероятностей предпочтения и вероятностей, полученных в результате вторичного вычисления исходя из числовых оценок качества каждого варианта  . Сумма разностей  дает оценку согласия исходного и вторичного предпочтения:
 .
|
(42)
|
Далее задаваясь порогом точности, на основании сравнения вычисленной суммы разностей решается задача о соответствии оценки качества.
Для повышения точности классификации экспертов и идентификации ситуаций по показателям технологического процесса в диссертации разработана модель кластеризации на основе методов латентно-структурного анализа, в которой предполагается, что каждый латентный класс является однородным относительно любых оценочных величин. Требуется, чтобы каждый латентный класс был достаточно однородным по отношении к любой латентной величине, так чтобы все единичные высказывания внутри класса были статистически независимы. Эта независимость внутри классов выражается следующими уравнениями:
pljk = plkplj, p2jk = p2kp2j, … , pqjk = pqkpqj,
pljkl = plkpljpll, p2jkl = p2kp2jp2l, …, pqjkl = pqkpqjpql,
|
(43)
|
Преобразование уравнений в соответствии с требованиями однородности групп приводит к системе уравнений:
n=n1+ n2+…+ nq
nj=n1p1j+ n2p2j +…+ nqpqj
njk=n1plkplj+ n2p2kp2j +…+ nqpqkpqj
njkl=n1 p2kp2jp2l + n2 p2kp2jp2l +…+ nq pqkpqjpql
и т.д.
|
(44)
|
Все наблюдаемые совместные частоты выражаются через (q+sq) латентных параметров, q объемов классов и q латентных вероятностей (p1j, p2j, … , pqj) для каждого из s признаков анкеты экспертной карты. Последовательные ступени эмпирических частот насчитывают соответственно 1, s, s(s-1)/2 и т.д. членов, являющихся коэффициентами бинома (а+b)s. Складывая их, получаем 2s уравнений, связывающих наблюдаемые и латентные величины в этой модели.
Задача, как и в факторном анализе, заключается в решении основных уравнений относительно неизвестных латентных параметров. Большинство из известных решений не используют совместные частоты с повторяющимися индексами (njj, njjk, njjj, njjkl и т. д.). В анализе латентной структуры (рис.10.) они рассматриваются как аналоги общих факторных дисперсий факторного анализа, которые нам неизвестны. В диссертации доказано, что представление их в виде эквивалентов, соответствующих смешанным частотам более низкой ступени без повторяющихся индексов (то есть njj=nj, njjk=njk, и т. д.) дает аналог использования равных единиц корреляций в факторном анализе.
Гипотетическая диаграмма рассеяния
-
В работе предполагается, что имеется набор s количественных измерений, таких, как баллы карт экспертизы в выборке из п экспертов. По некоторому правилу каждый член этой выборки приписывается одной, и только одной, из q подгрупп. Тогда размер выборки, суммы баллов и суммы произведений баллов для всей выборки выражаются через соответствующие статистики для подгрупп следующим образом:
n=n1+ n2+…+ nq
и т.д.
|
(45)
|
Решение латентного профиля для гипотетического примера трех классов
|
Номер карты
|
Латентный класс
|
I
|
II
|
III
|
Средние по классам
|
1
|
-1,50
|
0,50
|
0,50
|
2
|
-1,50
|
0,50
|
0,50
|
3
|
-1,00
|
0,00
|
1,00
|
4
|
-0,50
|
-0,50
|
1,50
|
5
|
-0,50
|
-0,50
|
1,50
|
Размеры класса
|
0,25
|
0,50
|
0,25
|
Все суммирования в (45) проводятся по экспертам. Суммирования слева проводятся по всей выборке, а справа — по экспертам различных подгрупп; величина Хij есть балл эксперта i по экспертизе j, и она может быть дана в единицах стандартного отклонения или в каких-либо других единицах. То же самое относится и к Хik, Хil и т. д.
Проведена апробация процедуры экспертного оценивания и классификации ситуаций, возникающих в ходе технологического процесса.
Вид различных регрессий на рис.11. такой, как следовало ожидать в предположении от относительной сложности опросной карты.
Простые карты (1 и 2) являются различающими на нижнем конце латентного континуума. Сложные карты (4 и 5) – на верхнем. Карта (3) средней сложности – на всем континууме. В таб.6. приведены полученные характеристики трех латентных классов.
Линия регрессии тестов на латентном континууме
для гипотетического случая двух классов
-
В пятой главе рассматриваются вопросы построения программно-моделирующего комплекса информационной поддержки контроля качества с использованием разработанных методов и моделей. Приведен список приложений с описанием их основных функциональных возможностей. Рассматриваются вопросы использования различных программных технологий для оперативной реализации методик.
В диссертации разработан сценарий СППР по выбору режимов управления технологическими процессами. При формировании методики аналитической обработки использовались инструментальные средства гибридной среды «СОТА», которые позволяют формировать алгоритмическую структуру программных приложений за счет задания переходов между приложениями по условиям его завершения с использованием стандартизованного интерфейса, что и создает пользовательский сценарий (рис. 12).
В сценарий включены: модель технологического процесса; статистическая параметризация модели, методика автоматического анализа выбросов и другие, разработанные в диссертации модели и методы.
С целью адекватного представления объектных моделей оценки качества в работе предлагается модель данных, основанная на использовании теории категорий. В данной модели любой объект ассоциируется с некоторой универсальной сущностью Е.
Каждый экземпляр сущности характеризуется множеством атрибутов А = {А, А2..., Аn}. Атрибуту соответствует область возможных значений. Между множеством атрибутов и областями возможных значений задается отображение вида: Dom: A → D, где
D = {D1, D2,..., Dn} - области возможных значений; Di - область возможных значений.
Сценарий реализации методики контроля качества
-
Таким образом, атрибуту Аi соответствует область значений Dom(Aj). Дня идентификации элементов из множества объектов Е выделяется номерное множество N. С множеством экземпляров сущности Е свяжем атрибут, который обозначает отношение принадлежности объекта к множеству экземпляров сущности Е и задает идентификатор экземпляра сущности.
Множество N ассоциируется с универсальным множеством идентификаторов экземпляров сущности. Это требует разработки соответствующей нумерации экземпляров сущности (N→Е). В качестве области значения атрибута Е рассматривается подмножество N (Dom(E) N). В качестве атрибута объектов, наряду с атрибутом Е, может использоваться атрибут Е', значения которого ссылаются на другие объекты из множества Е (Dom(E') Dom(E)). Такой атрибут рассматривается как ссылочный атрибут или атрибут связи. Таким образом, множество N рассматривается так же как элемент множества D (N D). Предложенный объектно-ориентированный подход для создания системы баз данных позволил значительно повысить уровень совместимости и целостности данных за счет использования типового интерфейса, типовых доменов и отношений между ними. Кроме того, он позволил создать условия для расширения системы методов и моделей за счет стандартизации доменов и свойств системной открытости, используя объектно-ориентированные языки программирования.
Функции Подсистемы экспертного оценивания (ЭО) характеристик технологических процессов реализуются полностью в структурном элементе, представляющем собой множество опросных анкет, т.к. именно такой способ расширения функционала Оболочки предусмотрен в системе «СОТА». Набор функций, заложенных в систему, зависит от того, какой шаблон ЭО был выбран из библиотеки при создании конкретного экземпляра ЭО в Конструкторе ЭО. Интеграция механизмов ЭО в оболочку СОТА достигается за счет реализации исполняемых фрагментов, составляющих сценарий экспертизы, с использованием прикладного программного интерфейса, предоставляемого Оболочкой СОТА, и в соответствии с ним.
Экземпляр ЭО формируется в Конструкторе ЭО на основе параметризации одного из имеющихся шаблонов, выбранного при его создании из библиотеки. Шаблоны ЭО могут различаться наличием или отсутствием следующих возможностей:
локальное отображение (в Оболочке эксперта) текущего выявленного уровня компетентности;
локальное отображение по окончании экспертизы детальной информации о выполнении каждого шага экспертизы и обобщенной итоговой информации о результатах экспертного оценивания в графической или текстовой форме;
сохранение результата выполнения каждого этапа экспертизы в общей БД результатов ЭО для мониторинга экспертизы;
синхронизация с Подсистемой мониторинга результатов ЭО (централизованное управление началом и завершением сеанса ЭО в группе экспертов).
Эти и другие возможности могут комбинироваться в различных сочетаниях в каждом новом шаблоне ЭО.
При производстве бетонных плит ширина и длина являются важными характеристиками качества, так как плита по размерам должна точно подходить предусмотренному для нее месту. Для контроля ширины сначала используются X-bar и R-карты. Затем строится контрольная карта для длины. Ниже иллюстрация методики дается в предположении, что всего имеется 20 выборок по 3 наблюдения в каждой. Эти данные могли быть получены как непосредственно с измерительного устройства, так и из базы данных.
Следующим этапом строится составной график, в котором в верхней части находится X-bar карта (для контроля за средним процесса), а в нижней – R-карта (для контроля за изменчивостью процесса). Для обеих карт выдаются гистограммы (рис.14.), которые показывают распределение характеристик качества (средних и размахов в выборках, соответственно).
Перед тем, как сказать, правильно ли идет производственный процесс, нужно убедиться в том, что изменчивость процесса находится под контролем. Поэтому сначала исследуется контрольная карта изменчивости процесса (в данном случае - R карта). В данном случае вторая выборка свидетельствует о разладе процесса, так как размах для нее превышает верхний контрольный предел.
Далее проводится анализ X-bar карты. Из рисунка видно, что выборка 19 также может говорить о разладе процесса, так как среднее для нее находится ниже нижнего контрольного предела.
Чтобы убедиться в случайности выборок, проверяются критерии серий. Отображаются две таблицы (одна для X-bar карты, другая для R-карты). Если известны допустимые отклонения от спецификаций для ширины изделия, мы можем изучить пригодность процесса и отобразить на графике индексы пригодности процесса. При этом задается Номинал+-дельта, для которого отображаются две таблицы с индексами пригодности и индексами производительности процесса. Изучив индексы пригодности данного процесса, делаем вывод, что процесс можно считать пригодным и центрированным (хотя у нас есть выборки за контрольными пределами).
На следующем этапе проводится анализ индексов пригодности Cp, Cr, Cpl, Cpu, и Cpk (на рис. 14. левый верхний угол).
Карта размахов и формирования показателей пригодности
-
Предположим известно, что повлияло на выброс во 2 и 19 выборках. Выброс в выборке 2 был вызван ошибкой измерения из-за внешнего временного воздействия на датчик. Выборка 19 была получена новым, еще необученным оператором, которого затем отправили на обучающие курсы. Эту информацию также целесообразно хранить в БД с возможностью отображения на карте контроля качества (рис.15.).
Формирование отметок на карте
-
Разделение исследуемой выборки на составляющие
-
Так как выборка 2 выходит за контрольные пределы только R карты, используется опция R или S (MR/MS) карты для описания причины для второй выборки - "Ошибка датчика". Аналогично можно присвоить причину для выборки 19.
Коды для различных причин и действий хранятся в выбранных для них переменных. Если
Предположим, что достоверно известно, что для первых десяти выборок процесс находится под контролем. Начиная с выборки 11, станок заменили на новый. Следовательно, нужно задать два набора выборок и провести вычисления параметров карты для каждого набора отдельно (и определить, сместился ли процесс). Первый набор содержит выборки 1 - 10, второй - 11 - 20.
Изучив X-bar карту, можно сделать вывод, что после установки нового станка процесс действительно сместился. Тем не менее, процесс для каждого набора выборок находится под контролем (т.е., на карте нет выбросов) (рис. 17).
В заключении представлены основные результаты работы.
Приложение содержит документы об использовании результатов работы.
|
