Библиотека диссертаций Украины Полная информационная поддержка
по диссертациям Украины
  Подробная информация Каталог диссертаций Авторам Отзывы
Служба поддержки




Я ищу:
Головна / Фізико-математичні науки / Математичне моделювання та обчислювальні методи


Бестань Сергій Геннадійович. Методи та програмно - апаратні засоби оптимального планування експерименту при дослідженні технологічних процесів : Дис... канд. наук: 01.05.02 - 2003.



Анотація до роботи:

Бестань С.Г. Методи та програмно – апаратні засоби оптимального планування експерименту при дослідженні технологічних процесів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 01.05.02 – математичне моделювання та обчислювальні методи. - Харківський національний університет радіоелектроніки. – Харків, 2003.

Вирішена наукова задача підвищення ефективності експериментальних досліджень, направлених на моделювання і оптимізацію технологічних процесів. Задача вирішена шляхом розробки нових методів і програмно-апаратних засобів, що дозволяє скоротити часові і вартісні витрати на проведення експерименту.

Розроблено метод побудови оптимальних комбінаторних планів, в основі якого лежать факторні послідовності і типові варіанти оптимальних матриць планування експерименту. Запропоновано метод переліку типових варіантів оптимальних планів багатофакторного експерименту. Побудовано каталог типових факторних послідовностей і типових планів експерименту.

Розроблено програмне забезпечення та апаратні засоби для автоматизації побудови і проведення оптимальних планів експерименту.

Наведені приклади використання розроблених методів та програмно – апаратних засобів для моделювання технологічних процесів.

Запропоновані методи можуть знайти застосування при вивченні різних технологічних операцій у виробництві радіоелектронних виробів.

1. Вирішена наукова задача підвищення ефективності експериментальних досліджень, направлених на моделювання і оптимізацію технологічних процесів. Задача вирішена шляхом розробки нових методів і програмно-апаратних засобів, що дозволяє скоротити часові і вартісні витрати на проведення експерименту. При виконанні роботи використовувалися коректні і достовірні методи дослідження. Достовірність результатів підтверджується також адекватністю отриманих математичних моделей реальних об'єктів і впровадженням їх на ряді промислових підприємств та в навчальному процесі університету. Отримані результати можуть знайти широке застосування при експериментальному дослідженні різних об'єктів, що дозволяють здійснення на них активного експерименту.

2. Розроблено метод побудови оптимальних комбінаторних планів, в основі якого лежать факторні послідовності і типові варіанти оптимальних матриць планування експерименту. Досліджено властивості факторних змінних і факторних послідовностей та операцій над ними. Показано, що задача вибору оптимальних комбінаторних планів зводиться до задачі вибору відповідних факторних послідовностей. Застосування розробленого методу дозволяє скоротити вартість проведення експерименту в 1,3 - 2,1 рази в залежності від вигляду початкових матриць.

3. Запропоновано метод класифікації планів експерименту. Внаслідок класифікації множина планів експерименту розпадається на попарно - непересічні класи однотипних планів експерименту. Запропоновано метод класифікації структур планів експерименту. Складено каталог типових структур планів експерименту.

4. Розроблено метод класифікації планів експерименту, що мають однакову структуру. У основі методу лежить введення відношення еквівалентності і множини перетворень. Досліджено види еквівалентності планів експерименту.

5. Запропоновано метод переліку типових варіантів оптимальних планів багатофакторного експерименту. Розроблено алгоритм генерації типових факторних послідовностей, типових варіантів структур. Побудовано каталог типових факторних послідовностей і типових планів експерименту.

6. Для автоматизації процесу побудови оптимальних планів багатофакторного експерименту розроблено спеціальне програмне забезпечення - "FACTOR - M", що включає в себе комплекс програм для рішення наступних задач: дослідження властивостей факторних послідовностей при синтезі оптимальних планів експерименту; синтез типових планів експерименту; вибір оптимального за вартістю плану експерименту. Для зручності спілкування оператора з ЕОМ розроблена спеціалізована вхідна мова ФАКТОР, максимально наближена по своєму словниковому складу до мови розробника планів експерименту. Розроблене спеціальне програмне забезпечення дозволить автоматизувати процес рішення задачі, скоротити терміни розробки оптимальних за вартістю планів, підвищити достовірність результатів, які отримуються, що, в кінцевому результаті, приведе до скорочення часу і вартості експерименту. Для розглянутих прикладів отримані за допомогою програмного забезпечення оптимальні матриці планування експерименту мають вартість в 2 рази нижче в порівнянні з вхідними.

7. Проведені експериментальні дослідження, моделювання і оптимізація технологічної операції гальванічного міднення плат, які здійснювалися на основі використання розроблених методів, алгоритмів і пакету прикладних програм з автоматизації планування експерименту. При цьому були отримані адекватні математичні моделі для вихідних параметрів при мінімальних вартісних витратах. Вартість експерименту поменшала в 1,7 рази в порівнянні з планом експерименту, що має максимальну вартість. А внаслідок оптимізації отримані режими покриття, при яких середній розкид висоти провідників не перевищує 4,24 мкм.

Застосування розробленого програмного забезпечення з автоматизації планування експерименту “FACTOR-M” дозволило при порівняно малій кількості дослідів визначити параметричні рівняння, що описують процес виміру площі металізації печатних плат. При цьому вартість експеримента в порівнянні з планом експерименту, що має максимальну вартість, поменшала в 1,3 рази, а погрішність вимірювання зменшилась до 5 %.

Моделювання пристроїв для вимірювання густини струму гальванічних ванн здійснювалося по планах експерименту, що дають виграш по вартості в 1,2 раза. Проведені експериментальні дослідження підтверджують працездатність і ефективність розроблених методів, алгоритмів і пакету прикладних програм з автоматизації планування експерименту. Характерно, що вони можуть знайти застосування при вивченні різних технологічних операцій у виробництві радіоелектронних виробів.

8. Розроблено апаратні засоби для автоматизації побудови і проведення оптимальних планів експерименту. Пристрій для дослідження характеристик факторних і довільних двійкових послідовностей може бути використаний як математичний співпроцесор для реалізації відповідної макрокоманди.

Для проведення багатофакторного експерименту розроблена автоматизована система. У основі роботи системи, що розглядається, лежить використання оптимальних комбінаторних планів. За допомогою даної системи експериментатор має можливість вибирати різні варіанти оптимального плану проведення експерименту і система, настроєна на його реалізацію, буде послідовно генерувати відповідні значення рівнів факторів.

Розроблені пристрої відрізняються новизною, оригінальністю і визнані винаходами.

9. У практику підприємств і організацій впроваджені наступні результати виконаних теоретичних і експериментальних досліджень:

запропонований метод побудови оптимальних комбінаторних планів, розроблене алгоритмічне і програмне забезпечення для ідентифікації різних об'єктів використані в ДКР і у виробництві дослідних зразків авіаційної техніки, що створюються в ВАТ “Авіаконтроль” (м. Харків);

результати дослідження, моделювання і оптимізації технологічних процесів вимірювання площі металізації печатних плат і їх гальванічного міднення, отримані з використанням розроблених методів, алгоритмів і програм, впроваджені на ХДАПП (м. Харків);

теорія і принципи побудови оптимальних комбінаторних планів впроваджені в навчальний процес Національного аерокосмічного університету ім. М.Є.Жуковського “ХАІ”.

Публікації автора:

1. Экспериментальное исследование, моделирование и оптимизация процесса гальванического меднения печатных плат / Н.Д. Кошевой, С.Г. Бестань, Г.К. Кожевников, О.Н. Кошевой, Н.В. Доценко // Математичне моделювання. – Днiпродзержинськ, 2001. – Вип. 1(6). – С. 28-30.

2. Експериментальне дослідження, моделювання та оптимізація процесу вимірювання площі металізації виробів / М.Д. Кошовий, С.Г. Бестань, Г.К. Кожевніков, О.М. Кошовий, Н.В. Доценко // Вісник Сумського державного аграрного університету. Серія “Механізація та автоматизація виробничих процесів.” – Суми, 2001. – Вип. 6. – С. 206-211.

3. Кошевой Н.Д., Бестань С.Г., Дергачев В.А. Планирование эксперимента на основе комбинаторных конфигураций // Вісник Східноукраїнського національного університету. – Луганськ, 2001. - № 3. – С. 69-72.

4. Koshevoi N.D., Bestan S.G., Gordiyenko V.A. Simulation and optimization of current density measuring devices // Telecommunications and Radio Engineering. – 2001. - 55 (UKR – 1).- p. 98-101.

5. Эквивалентность планов многофакторного эксперимента / Н.Д. Кошевой, С.Г. Бестань, О.Н. Кошевой, Н.В. Доценко // Вісник Черкаського інженерно - технологічного інституту. – Черкаси, 2001.– С. 45-46.

6. Кошевой Н.Д., Бестань С.Г., Дергачев В.А. Применение комбинаторного анализа при выборе оптимальных планов многофакторного эксперимента // Теорія і практика перебудови економіки. Зб. наукових праць. – Черкаси: Черкаський інженерно - технологічний інститут, 2001. – С. 224-227.

7. «FACTOR – M» - программное обеспечение для решения оптимизационных задач / Н.Д. Кошевой, С.Г. Бестань, О.Н. Кошевой, Н.В. Дергачева // Тр. филиала МГТУ им. Н.Э. Баумана в г. Калуге. Спец. выпуск: Материалы междунар. науч.-техн. конф. «Приборостроение – 2000». – Калуга, 2000. – С. 409-410.

8. Патент України № 43182 А, МКІ4 G06 F15/00. Пристрій для визначення характеристик двійкових послідовностей / Кошовий М.Д., Бестань С.Г., Доценко Н.В., Кошовий О.М.; № 2001031957. Заявл. 23.03.2001; Опубл. 15.11.2001., Бюл. № 10. – 4с.

9. Патент України № 45845 А, МКІ4 G06 F17/00. Автоматизована система для проведення багатофакторного експерименту / Кошовий М.Д., Бестань С.Г., Доценко Н.В., Кошовий О.М.; № 2001075230. Заявл. 23.07.2001; Опубл. 15.04.2002., Бюл. № 4. – 5с.

10. Бестань С.Г., Кошевой Н.Д. Оптимальные комбинаторные планы многофакторного эксперимента // Міжнародна науково-технічна конференція “Інтегровані комп’ютерні технології в машинобудуванні ІКТМ – 2001”. - Харків: Нац. аерокосм. ун-т “ХАІ”, 2001. – С. 147.