автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Автоматизированная система обработки информации и исследования качества полимерных пленок

На правах рукописи

003451296

Антипин Роман Васильевич

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ И ИССЛЕДОВАНИЯ КАЧЕСТВА ПОЛИМЕРНЫХ ПЛЕНОК

Специальность 05.13.01 Системный анализ, управление и обработка информации (промышленность)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

з О О ИТ 2009

Санкт-Петербург 2008

003451296

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)"

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

кандидат технических наук, профессор

Чистякова Тамара Балабековна

Юленец Юрий Павлович

Заяц Анатолий Моисеевич

Ведущая организация:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет", г. Орёл

Защита диссертации состоится "И " Дмбр^ 2008 года в часов на

заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.230.03 при Санкт-Петербургском государственном технологическом институте (техническом университете) по адресу: 190013, Санкт-Петербург, Московский пр., 26 (ауд. 61)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института

Отзывы на автореферат, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 190013, Санкт-Петербург, Московский пр., 26, СПбГТИ(ТУ), Ученый Совет; тел: (812) 494-93-75, факс (812) 712-77-91. E-mail: dissovet@hi-gti.ru

Автореферат разослан "03" ОкТ«а£р^ 2008

года

Ученый секретарь _____

диссертационного совета /

д.т.н., доцент В.И.Халимон

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Расширение сфер применения полимерных материалов при одновременном ужесточении требований к качеству продукции и снижению ее себестоимости определяют необходимость разработки и создания новых полимерных пленок. По этой причине создаются интегрированные с промышленным производством полимерных пленок исследовательские центры. Разработка новых полимерных пленок является сложной многостадийной задачей, заключающейся в подборе компонентов и их количества, получении пленок для исследования, измерении характеристик качества и выборе компонентного состава, соответствующего лучшему образцу. Получение полимерных пленок требуемого качества (без поверхностных дефектов) для проведения исследований в условиях постоянного изменения рецептуры осуществляется исследователем путем подбора управляющих воздействий при визуальном контроле качества экструдата, что снижает качество образцов пленок, приводящее к снижению эффективности исследований. Оценка некоторых показателей (пригодность пленки к печати, стойкость к царапинам, оценка количества стабилизатора) при анализе качества осуществляется визуально, что приводит к сложности сравнения образцов пленок, близких по характеристикам качества, но при этом даже незначительное снижение количества дорогостоящих компонентов приводит к существенному экономическому эффекту в условиях крупнотоннажного производства. При выборе нового компонентного состава для производства полимерной пленки необходимо оценить множество образцов по различным характеристикам качества пленки, что является сложной задачей в особенности с учетом близких значений показателей качества. Для решения этих задач необходима высокая квалификация исследователя, а также знания в области обработки информации и принятия решений.

Таким образом, разработка методов, алгоритмов и подсистем автоматизированной системы обработки информации и исследования качества полимерных пленок, позволяющей проводить исследования качества новых пленок и выбирать оптимальный компонентный состав полимерных пленочных материалов, является актуальной и экономически обоснованной задачей.

Целью работы является разработка методов, алгоритмов и подсистем автоматизированной системы обработки информации и исследования качества полимерных пленок для повышения эффективности процесса создания новых и качества существующих полимерных пленок. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- проанализировать требования к показателям качества для различных типов полимерных пленок; определить технологические стадии производства, оказывающие влияние на наличие дефектов полимерных пленок; рассмотреть способы контроля дефектов пленок; проанализировать лабораторные методы исследования и обработки информации о характеристиках качества полимерных пленок, на основании чего предложить формализованное описание процесса получения новых пленок;

- разработать функциональную структуру единой автоматизированной системы исследования качества, позволяющей проводить исследования характеристик качества и получать новые полимерные пленки;

з

- разработать математические модели гидродинамики в экструдерах, обеспечивающие получение полимерных пленок требуемого качества для проведения исследований;

- разработать алгоритм функционирования системы советчика оператора с использованием операционной системы реального времени (ОСРВ), позволяющий управлять качеством полимерных пленок при возникновении нештатных ситуаций, связанных с появлением брака;

- разработать алгоритмы обработки информации о качестве полимерной пленки;

- выбрать методы поддержки принятия решений и разработать процедуру, позволяющую решать задачу выбора лучших образцов полимерных пленок;

- разработать программный комплекс, включающий информационную подсистему, подсистему управления качеством полимерной пленки и подсистему обработки информации о качестве пленки;

- провести тестирование и внедрение автоматизированной системы обработки информации и исследования качества в опытно-промышленную эксплуатацию на базе исследовательского центра по разработке новых полимерных пленок.

Научной новизной диссертационной работы являются: »

1. Предложенное с позиций системного анализа формализованное описание объекта исследования и управления, включающее описание многостадийного технологического процесса совместно с комплексом для лабораторного анализа характеристик качества полимерных пленок.

2. Алгоритмы обработки данных о характеристиках качества полимерной пленки (адгезия, стойкость к царапинам, оценка количества стабилизатора) с использованием фото- и видеоинформации.

3. Математические модели и методика расчета режимных параметров экструдеров, отражающие особенности гидродинамики потоков в осциллирующем и двухшнековом экструдерах.

4. Проблемно-ориентированная процедура поддержки принятия решений по выбору лучших по совокупности свойств образцов полимерных пленок.

5. Протраммный комплекс автоматизированной системы обработки информации и исследования качества, включающий подсистему управления качеством полимерной пленки, функционирующую под ОСРВ, подсистему обработки информации о качестве пленки и позволяющий получать полимерные пленки требуемого качества для проведения исследований, проводить исследования характеристик качества пленок и выбирать лучший компонентный состав полимерного материала.

Методы исследования. При выполнении диссертационной работы использованы методы: системного анализа, математического моделирования, численного решения дифференциальных уравнений, поддержки принятия решений, цифровой обработки изображении, проектирования баз данных, объектно-ориентированного программирования, операционные системы жесткого реального времени, кроссплатформенные языки программирования уровня компиляции и выполнения.

Практическая ценность результатов. Разработано информационное, математическое, алгоритмическое и программное обеспечение автоматизированной системы обработки информации и исследования качества полимерных пленок. Программный комплекс внедрен в работу Международного центра исследований и разработки новых полимерных пленок. Применение программного обеспечения для лабораторного комплекса по исследованию полимерных пленок, интегрированного с производством, позволяет повысить эффективность разработки новых пленок. Функциональная структура и подходы, примененные при разработке системы, могут быть использованы в аналогичных центрах исследования полимерных пленок.

Реализация результатов. Результаты работы внедрены и используются в Международном центре исследований и развития упаковочной пленки научно-производственной корпорации «Клекнер Пентапласт» и СПбГТИ(ТУ).

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Международных научно-технических конференциях ММТТ-17 (Кострома, 2004г.), ММТТ-18 (Казань, 2005г.), ММТТ-19 (Воронеж, 2006г.), ММТТ-20 (Ярославль, 2007г.); в Рурском университете по программе DAAD (Германия, Бохум, 2007г.).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 6 работ, получено 2 свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ.

Структура н объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и 4 приложений. Работа изложена на 192 страницах, содержит 42 рисунка и 18 таблиц, библиографический список включает 116 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, сформулирована научная новизна и практическая ценность результатов, полученных при решении поставленных задач, дано краткое содержание работы.

В первой главе представлены результаты анализа различных типов полимерных пленок, показателей качества пленок, рассмотрены компоненты, использующиеся при производстве пленок и их влияние на характеристики качества. Проанализирован каландровый способ производства полимерных пленок. Показано, в

ЧаСТКССТК, ТГО управление качеством ЗКСТруДоГа, ОлаЗЫВшОщИм W/huaiiut шшдплъ На

качество полимерной пленки, осуществляется путем подбора режимных параметров процесса на основе данных визуального контроля экструдата. Такой способ управления снижает эффективность производства, приводит к нестабильности качества пленок и излишнему расходованию сырья. Проанализированы результаты исследований и математические модели структуры потоков в шнековых экструдерах, позволяющие рассчитывать режимные параметры для получения экструдата требуемого качества. Проведено сравнение и выбрана ОСРВ, гарантирующая реакцию системы на возникновение нештатной ситуации в режиме реального технологического процесса, позволяющая управлять качеством полимерных пленок при возникновении нештатных ситуаций. Анализ способов оценки характеристик

качества пленок показал, что оценка потребительских показателей качества пленок осуществляется с помощью стандартного лабораторного оборудования. При этом некоторые показатели (пригодность пленки к печати, стойкость к царапинам, оценка количества стабилизатора) оцениваются визуально, что приводит к неадекватности сравнительного анализа образцов пленок, близких по этим показателям. Проанализированы использующиеся в теории обработки информации методы поддержки принятия решений, пригодные для разработки процедуры выбора лучшего образца пленки.

Во второй главе на основе системного анализа процесса разработки новых полимерных пленок разработано формализованное описание объекта исследования, сформулирована задача получения новых и улучшения качества существующих полимерных пленок, разработана структура и алгоритм функционирования автоматизированной системы обработки информации и исследования качества полимерных пленок.

Формализованное описание процесса получения и исследования качества новых полимерных пленок (рисунок 1) с использованием лабораторно-исследовательского комплекса, состоящего из экструзионного оборудования, исследовательской каландровой линии для получения образцов пленок и лабораторного оборудования для оценки показателей качества пленок, представлено в виде совокупности векторов:

ФО={Хь Xe,j, Хки, Xf„ Ue¡j, Uku, Yeu, Щ, Yfu, Y¡}, i=l.....n, j=l.....m,

где i - номер исследования компонентных составов для определенного типа пленки, j - номер компонентного состава, п - число исследований пленок, т - число компонентных составов в рамках одного исследования (обычно не превышает 5), X¡ -вектор входных параметров исследования, Xe¡j - вектор входных параметров экструдера, Хкц - вектор входных параметров каландровой линии, Xf¡ - вектор критериев (показателей качества) для сравнения образцов пленок, Ue¡j - вектор управляющих воздействий на экструдер, Цкц - вектор управляющих воздействий на каландровую линию, Уеи - вектор выходных параметров экструдера, Yk¡j - вектор выходных параметров каландровой линии, Yf¡j - вектор значений показателей качества образца пленки, Y¡- вектор результатов исследования.

Лг{ГьЛц, Ve., 1 * т Ш,, J - т YrPbKij, VI- жг opt

Gú Экструзия Каландрование Лабораторные W'^PiJ

Хеи Уец Щ, исследования У/и

V,' i

Рисунок 1 — Процесс получения и исследования новых пленок

X¡~{P¡,K¡j,GJ, Xe¡r{Ku,GJqe}, Хк,Г{Ки,СьТцЦ, Xfr{XfltXf\}, иеи={ТЪи,МиЯеи}, Ukir{TouUJ, Vo^.HrJ'1 ".HlJ'1Тхи,Рхи, VXlJ, Vn^J,

Здесь Р, - тип полимерной пленки; Кц - компонентный состав; б, -производительность экструдера, кг/с; Тце - требования по композиционной однородности экструдата; Тдк, - требования к размерному качеству пленки и к качеству поверхности пленки (отсутс тбис дсускхов.* черных точек, дсструкционных полос, включений нерасплавленного полимера); - показатели качества, оцениваемые по фото- и видеоинформации; Х/1 - показатели качества, оцениваемые с помощью лабораторного оборудования; ТЬи - температура корпуса, К; Лу - частота вращения шнека экструдера, об/с; То,/"2,3 - температура основных валков, К; Уоу''2,3 -скорость вращения основных валков, м/с; Нгц'2' 2~3 - величина зазора между 1-2 и 2-3 валками справа, м; Ш^1'2,2'3 - величина зазора между 1-2 и 2-3 валками слева, м; Тхц -температура охлаждающего валка, К; Рх^ - давление охлаждающего воздуха, Па; Ухи - скорость вращения охлаждающего валка, м/с; Уп^ - скорость вращения намоточного валка, м/с; Qe¡j - композиционная однородность экструдата; С/у - цвет экструдата; Орц - отсутствие дефектов поверхности полимерной пленки; Шц -размерное качество (толщина и разнотолщинность), м; Вр^={0„ -

режимные параметры при которых получена пленка; У/ц - значения показателей качества У/ц1 - значения показателей качества Х/!\ - видеоданные с камеры; Явц - рекомендации по устранению нештатных ситуаций.

На основании разработанного формализованного описания сформулирована задача получения новых и улучшения качества существующих полимерных пленок, заключающаяся в следующем.

Для /'-го исследования определенного типа полимерной пленки Я,-, варьируя компонентный состав Кц, управляющие воздействия на экструдер ие!"ах>иеи>ие!пт и каландровую линию Цк["а*> Цкц> Цк™, найти компонентный состав К-цор1 и управляющие воздействия Шц и £/еу, обеспечивающие:

1. Получение экструдата заданного качества Уе^<Тде и полимерной пленки, удовлетворяющей требованиям по наличию дефектов Ук^<Тдк„ для дальнейшего анализа потребительских характеристик качества;

2. Наилучшие значения показателей качества пленки У/ц, оцениваемые по критериям Х/„ предъявляемым к полимерной пленке Р,- типа;

3. Возможность внедрения в промышленное производство на основе сформированного отчета У1={Р,-,Кц, У/ц,Кцор1, включающего режимные параметры Брц, компонентный состав Кц и значения показателей качества пленки У/ц-

Для решения поставленной задачи разработана функциональная структура автоматизированной системы обработки информации и исследования качества пленок, представленная на рисунке 2. Система состоит из двух подсистем: подсистемы управления качеством полимерной пленки и подсистемы обработки информации о качестве пленки.

Подсистема управления качеством полимерной пленки позволяет получать пленку без дефектов при исследовании новых компонентных составов, включает модуль настройки подсистемы на тип пленки и модуль управления качеством в нештатных ситуациях.

Подсистема обработки информации о качестве пленки

Модуль формирования критериев качества пленок Формирование характеристик качества пленок 1

Расчет показателей качества на основе фото- и видеоинформации

ОС Windows

ГЛ/

Г//

Модуль выбора образца с лучшими характеристиками качества

Библиотека методов обработки информации о качестве

Подсистема управления качеством полимерной пленки

ОСРВ СМХ

Модуль управления качеством в нештатных ситуациях

Выявление нештатных ситуаций

Формирование рекомендаций по управлению

БД нештатных ситуаций, причин и

Модуль настройки подсистемы на тип пленки

Формирование диапазонов управляющих 1 воздействий

Расчет значений управляющих воздействий

Рисунок 2 - Функциональная структура автоматизированной системы обработки информации и исследования качества пленок

Модуль настройки подсистемы на тип пленки позволяет для г'-го типа пленки Р, определять диапазоны варьирования управляющих воздействий на каландровую линию Ш[п™>ик^>ик1тт и рассчитывать по математическим моделям для _/'-го компонентного состава Кц управляющие воздействия на зкструдер иеГ^иг^иеГ'", обеспечивающие заданное качество экструдата Уец<Тце для получения пленки, удовлетворяющей требованиям по наличию дефектов Укц<Тдкг

Модуль управления качеством в нештатных ситуациях позволяет при возникновении нештатной ситуации, связанной с браком Укц>Тцк„ определять причину нештатной ситуации, выдавать рекомендации Яец по ее устранению и отмечать участки пленки с браком для исключения их из исследования показателей качества У/ц.

Подсистема обработки информации о качестве пленки позволяет проводить исследования показателей качества образцов полимерных пленок и выбирать лучшие образцы пленок. Она включает в себя модуль формирования критериев качества пленок, модуль выбора образца с лучшими характеристиками качества и модуль формирования плана и результатов исследований.

Модуль формирования критериев предназначен для формирования списка критериев качества исследуемой пленки Р, типа. Полный список критериев оценки качества пленки X/ включает показатели качества, оцениваемые по фото- и видеоинформации Х/? (количество стабилизатора, адгезия пленки, стойкость к царапинам), и показатели качества, измеряемые с помощью лабораторного оборудования Х/1 (прочность и относительное удлинение при растяжении, ударная вязкость, стойкость к раздиру, стойкость к проколу, твердость, истираемость, усадка, светопропускание, глянцевость, шероховатость, теплостойкость, паропроницаемость, и т.д.). Для расчета показателей качества на основе фото- и видеоинформации разработаны алгоритмы и библиотека методов обработки информации о качестве. Разработанные алгоритмы позволяют повысить эффективность исследований за счет перехода от визуальной оценки к компьютерной обработке фото- и видеоинформации.

Модуль выбора образца с лучшими характеристиками качества позволяет для /го исследования ;-ых компонентных составов Кц пленок по критериям оценки показателей качества X/ соответствующих Р,- типу пленки, выбирать компонентный состав Кц1*, характеризуемый наилучшими значениями показателей качества у'-го образца пленки У//р1 ■

Модуль формирования плана и результатов исследований формирует план исследований и сохраняет результаты исследований, включающие режимные параметры Орф компонентный состав Кц и значения показателей качества пленок У/ц, позволяет сравнивать показатели качества различных типов пленок и формирует отчет У1={Р^Кц,У/ц,Кцр\У//р',Врц}, используемый при внедрении разработанных пленок в промышленное производство.

Для исследования характеристик качества полимерной пленки разработан алгоритм функционирования автоматизированной системы обработки информации, определяющий взаимодействие подсистем и позволяющий находить режимные параметры Орц для получения образцов полимерных пленок, пригодных для

9

исследования (без дефектов), оценивать показатели качества пленок выбирать наилучший компонентный состав полимерного материала Кцр' и сохранять результаты исследования для последующего использования в практике внедрения в промышленное производство.

В третьей главе разработано описание информационного, математического и алгоритмического обеспечения автоматизированной системы обработки информации и исследования качества полимерных пленок.

Информационное обеспечение включает: базу данных характеристик экструзионного оборудования, которая содержит геометрические характеристики осциллирующих и двухшнековых экструдеров (55); базу данных каландровой линии, содержащую геометрические характеристики каландра (17); базу данных дефектов полимерной пленки, которая содержит предельно допустимое количество дефектов для разных типов пленок (32); базу данных технологических регламентов, содержащую диапазоны управляющих воздействий экструдеров и каландра (19); базу данных рецептур и компонентов полимерных пленок (17); базу данных критериев оценки качества пленок (21); базу данных результатов исследований качества пленок; базу данных технологических параметров; базу знаний, содержащую нештатные сшуации (16), связанные с браком пленки, причины их возникновения (25) и рекомендации по устранению (25).

Математическое обеспечение системы включает модели гидродинамики потоков в осциллирующем и двухшнековом экструдерах, критерии оценки качества экструдата, методы обработки фото- и видеоинформации, процедуру поддержки принятия решений по выбору лучшего образца полимерной пленки. За лучший принимается образец, имеющий наилучшую совокупность потребительских характеристик качества для заданного типа пленки из исследуемого множества.

Так как качество экструдата оказывает определяющее влияние на наличие дефектов полимерной пленки, предложено использовать критерии для оценки качества экструдата и математические модели для расчета управляющих воздействий на экструдеры 11ец={ТЬ¡¿N¡¿1, которые при перенастройке экструдера на исследование у'-го компонентного состава Кц обеспечивают выполнение требований по качеству экструдата: / 5, М(иеи) 5 .

_ _ пФ-И г

Г=т--—, й=^--ехР

в-т-т

<ч

100,

где у - средняя степень смешения полимерного материала; Ы - индекс термической деструкции полимерного материала, %; г - среднее время пребывания полимерного материала, с; Э - наружный диаметр шнека экструдера, м; N - частота вращения шнека экструдера, об/с; Н - глубина канала шнека, м; тщ - время деструкции полимерного материала, с; Ел- энергия активации процесса деструкции материала, Дж/моль; Т - температура экструдата, К; Тщ - температура деструкции, К.

Критериальные ограничения на степень смешения и индекс деструкции определяют необходимую степень однородности экструдата и допустимую глубину протекания процесса термической деструкции в материале. Выполнение этих

ю

требований гарантирует пригодность экструдата к дальнейшему использованию, а также отсутствие дефектов поверхности пленки.

Основным параметром, влияющим на качество экструдата, является время пребывания полимерного материала в экструдере. Расчет среднего времени пребывания как отношения объема канала шнека, заполненного полимерным материалом, к объемному расходу основного потока полимера через канал является грубым приближением для осциллирующего и двухшнекового экструдеров, так как не учитывает наличие противотоков (потоков утечек), направленных в сторону загрузочного устройства. С целью получения более надежных результатов расчета времени пребывания разработаны математические модели, учитывающие гидродинамические особенности осциллирующего и двухшнекового экструдеров.

Шнек осциллирующего экструдера имеет модульную конфигурацию, то есть представляет собой совокупность отдельных элементов: транспортный и смесительный. Они отличаются геометрическими параметрами, количеством зубьев, с которыми взаимодействуют при движении шнека, и имеют разную транспортирующую, пластицирующую способность. В зоне питания экструдера твердые частицы полимерного материала постепенно уплотняются и движутся как твердая пробка в поршневом режиме. Поэтому структура гидродинамики потока в зоне питания описывается моделью идеального вытеснения (ИВ). Гидродинамическая структура потоков материала в смесительных секциях описывается моделью идеального смешения (ИС), так как материал подвергается интенсивному перемешиванию. Гидродинамика потоков в транспортных секциях описывается ячеечной моделью (ЯМ), так как смешение полимера в каналах транспортных элементов является менее интенсивным, чем в каналах смесительных элементов. Осциллирующее движение шнека приводит к возникновению потока утечек, что учитывается введением рециклов между отдельными элементами. Структура математической модели осциллирующего экструдера для расчета времени пребывания полимерного материала представлена на рисунке 3.

тмрдый полимер юна транспортировки и ем*ш«ния распла>а

—1 ♦ -~7~7" ; , :. . уууу., , , ,. ... ..-уууу.;

'о, ' & От

Рисунок 3 - Структура семизонной математической модели гидродинамики потоков в

осциллирующем экструдере

Уравнения материального баланса по потокам и трассирующему веществу для типовых гидродинамических моделей, инвариантных относительно положения: • ИВ (транспортные элементы зоны питания):

и

эс,(/„0 эс,(/„о

' а/,

Г= /АО,Л'), каи = Граничные условия:

где *„ = *„ = М;».,-»

[1,1 = 3, п, [0,' = п,

• ЯМ (транспортные элементы зоны транспортировки и смешения):

*'Г,л '= К '~':'С'- + 'Кг''См (,) +

+ 0-*.)-е,-с/д.1(/)-а-с|Д(0, (2)

.■е, = е,-.-*„-е,+*„-е,. с((о = с<Л(о, ч =

П ,* = 1 у

гае *.=] —,

• ИС (смесительные элементы зоны транспортировки и смешения) соответствует ЯМ при и,- = 1: С(., (г) = С, (/).

Начальные условия математической модели гидродинамики:

/ = 0: С,(0) = 0, С(/,,0) = 0, С,,(0) = 0, / = 17^, 0</,51„ * = Здесь С((Х.„0>СД/) - концентрация трассирующего вещества в момент времени / в потоке, выходящем из /'-й зоны, кг/м3; и,- средняя линейная скорость потока материала в зонах ИВ, м/с; 0, - объемный расход потока, проходящего через мо зону, м3/с; I, - длины зон, описываемых моделью ИВ, м; ()г - объемный расход обратного потока, м3/с; б - скорость подачи материала, кг/с; г - доля рецикла; кш -коэффициент, учитывающий влияние сил трения на скорость движения полимерного материала; к1СГ,кн - коэффициенты трения материала о поверхности шнека и корпуса; Щ,Н, - средняя ширина и глубина канала, м; <р, - средний угол наклона нарезки элементов шнека, рад; Ф - средняя степень заполнения каналов шнека; V] - объем /-Й зоны экструдера, м3; - число элементов шнека, каждый из которых описывается своей типовой моделью; и, - число ячеек ЯМ, описывающей 1-й элемент шнека.

В двухшнековых экструдерах с зацепляющими шнеками винтовые каналы разбиты витками сопряженных шнеков на отдельные С-образные секции. За счет выжимающего действия витков сопряженного шнека перерабатываемый материал последовательно двумя рядами движется к формующему инструменту. Гидродинамическая структура потоков материала в каждой С-образной секции каналов шнеков описывается моделью ИС. Это обусловлено тем, что в каналах С-образных секций полимерный материал подвергается интенсивному перемешиванию.

12

Структура математической модели гидродинамики потоков двухшнекового экструдера для расчета времени пребывания полимерного материала состоит из последовательности связанных моделей ИС (рисунок 4):

, у г

ИС1 исз

с2

Гидродинамическая модель первого шнека Лг ... ^_£1

034 •■•

ис

ПгГ

V Пс-2

ИС2 ИС ИС

йг " ЯГ Пс-2 й. «с

Гидродинамическая модель второго шнека

Рисунок 4 - Структура математической модели гидродинамики потоков двухшнекового экструдера

Уравнение материального баланса по потокам для инвариантной относительно положения С-образной секции модели:

1,| = Ц

^l = ^l-t + k■Qr, где к = ■ 0, / = Хп~-2 .

-\,1 = пс-\,пс

Уравнение материального баланса по трассирующему веществу для инвариантной относительно положения С-образной секции модели:

Ф V аС'(1) А

- Й-, • См (0 + ■ 8г ■ С, АО ~ в, ■ СМ) - ■ 8г ■ С,С),

(3)

1,/=1,п -2 0,1 = 1,2

где кп = •{ -<к,г=\ —, пс- число С-образных секций

[0,« = пс-1,ис [1,1 = 3,и.

Для решения уравнения в частных производных (1) использовалась явная четырехточечная двухслойная по времени схема Лакса-Вендроффа, имеющая второй порядок точности, условие устойчивости для которой определяется условием Куранта-Фридриха-Леви (К/ = ы -Дг/Д/ < 1). Для решения обыкновенных

дифференциальных уравнений (2), (3) использовался метод Рунге-Кутгы четвертого порядка точности.

Проверка адекватности моделей реальному объекту выполнена путем сопоставления расчетных значений времен пребывания трассера в экструдерах с экспериментальными (таблица 1). Процедура оценки адекватности показала удовлетворительное согласие расчетных данных с экспериментальными - модели являются адекватными по критерию Фишера и средняя относительная погрешность расчета времени пребывания не превышает 7 %.

Из таблицы 1 следует также, что среднее время пребывания уменьшается как с ростом частоты вращения шнека экструдера, так и при увеличении скорости подачи материала, причем время пребывания более чувствительно к изменению скорости

13

подачи материала. Исследование модели времени пребывания для осциллирующего экструдера показало возможное наличие второго экстремума С-кривой, что объясняется потоком утечек. Эти результаты хорошо согласуются с положениями теории Бремени пребывания в шнековых экструдерах.

Таблица 1 - Проверка адекватности моделей для расчета времен пребывания

Осциллирующий экструдер (О = 0.046 м, Ь/О = 11), материал - полистирол, конфигурация шнека - семизонная

Двухшнековый экструдер (р = 0.05 м, = 8), материал - поливинилхлорид

250

Е 150

X

5 юо о.

У 50

о

6=2-2-10-3кг/с

* * I

♦ ^ ^ ^ & ^ ^ ч* ^

Частота арааквишкека, об/с

160

х

1 120

а

I к»

а

1 ВО £

О

§• 60 С*

2 «о

§

& 20

♦

0=1.1-ИН«г/е

.......

в= 1.9-10"5п7с

* ^ о? к? Ж р^сч

Частота вращеяях швеи, о&с

^ = 9.561 -Ю3,^ = 206.2, БЦЗ^ = 31.22, ^=2.11

Б]р = 823.0,^ = 33.0, = 24.94, =2.П,Ррас > Р™6

Параметры модели осцил. экструдера

С-кривая на выходе осцил. экструдера

Входные параметры:

Концентрация трассера на вьооде ихтрудера

СО

оо

со

Диаметр Б = 0.046 м; Длина Ь = 0.506 м; Полимер: полистирол р = 1060 кг/м3; Расход в = 5.56 • Ю"1 кг/с Частота N = 1.67 об/с

Выходные параметры:

Время пребывания т = 620 с

О 200 ОТ £00 800 1 000 1 200 1 400 Время нсследожапв* с

В целом, разработана библиотека математических моделей для различных типов экструдеров, позволяющая рассчитать критериальные ограничения по качеству экструдата, на основании которых определяются значения управляющих воздействий на экструдеры.

При возникновении нештатной ситуации, связанной с браком, модуль управления качеством в нештатных ситуациях с помощью специальной промышленной камеры распознает дефекты и определяет их количество. Принцип работы камеры заключается в оценке изменения яркости источника излучения после

14

прохождения его через отдельные участки контролируемой пленки. Для своевременной и гарантированной реакции на возникновение нештатных ситуаций в качестве системного программного обеспечения используется ОСРВ QNX 6.3.0.

Модуль формирована критериев качества пленок содержит библиотеку методов компьютерной обработки фото- и видеоинформации, оценивающей адгезию (пригодность пленки к печати), стойкость к царапинам, количество стабилизатора. Необходимость исследования оптимального количества и типа стабилизатора вызвана потребностью оптимизации компонентного состава с целью уменьшения стоимости пленки. Для пленок под печать наиболее важной характеристикой служит способность пленки к восприятию краски (адгезия). Стойкость пленок к царапинам является важным показателем качества жестких упаковочных пленок, так как при транспортировке упакованный товар подвергается механическим воздействиям, вследствие чего образуются царапины, снижающие привлекательность товара для конечного потребителя.

Исследование оптимального количества и типа стабилизатора производится по образцам пленок, прошедших термическую обработку. С помощью компьютерных методов фотоизображение обрабатывается, и производится сравнение цветов образцов пленок (соответствует разному времени термообработки). Изменение цвета связано с уменьшением количества стабилизатора в пленке. Дтя этого изображение преобразуется из формата цветовой модели RGB в формат LAB. После преобразования для каждого пикселя изображения образцов рассчитывается значение Е^ф использующееся для численного выражения различий между цветами:

euj = yjOhj +ahj + bh,j) > 0<i<Nf, 0üj<Mf, где NßMf - длина и ширина

изображений образцов в пикселях, к - номер образца, / - светлота (изменяется от 0 до 100, от самого темного до самого светлого), а и Ь- хроматическая составляющая (тон и насыщенность). Далее значение Ещ усредняется по ширине образца и рассчитывается максимальное изменение цвета АЕктах по длине образца:

Etj =2^EtjJ Mf, д-Е*™" = max \EtJ - Екм |, Наиболее предпочтительным считается

у-о ' / '

образец, для которого изменение цвета образца от начального цвета минимально при условии, что максимальное изменение цвета по длине образца не превышает заданного:

Г (ч, \ 1

fc = arg

Исследование адгезионной способности пленки производится путем сравнения видеоизображений липкой ленты с остаточным содержанием краски и чистой (эталонной) ленты. При анализе изображение из формата цветовой модели RGB upcuupajyeitH в формат Grayscale (оттенки серого). Для количественной оценки адгезии пленки строятся гистограммы изображений эталонной ленты и ленты с остаточной краской. Дискретная нормализованная функция построения гистограммы: h(q) = pqjp, где q - уровень яркости, q = [0, 255]; pq - число пикселей на

изображении, имеющих яркость q; р - общее число пикселей на изображении. В

15

результате измерений оценивается уровень яркости Wb для эталонной ленты. Далее рассчитывается число пикселей St (соответствует площади остаточной краски) на гистограмме изображения ленты с остаточным содержанием краски, имеющих

и»

уровень яркости от 0 до W/,: Sb = ^/i(g)-100% Наиболее предпочтительным

q* О

считается образец с наименьшим остаточным содержанием краски (min Sb).

Стойкость пленки к царапинам оценивается по площади царапины, рассчитываемой в результате компьютерной обработки видеоизображения поверхности пленки с царапиной. При анализе изображение из формата цветовой модели RGB преобразуется в формат Grayscale. Исследователь задает предельный уровень яркости для распознавания царапины где fV"™ - максимальный

уровень яркости (255), А - весовой коэффициент (А е [0,1]). Далее программный

\Sp,bPiJ<Wa

модуль выделяет область по уровням яркости: si%J -1 g >цг > 0 < / < ^,

0<j<Mf, где Sij- выделенная область царапины; Ьрц - яркость пикселя; Nf,Mf-длина и ширина изображения в пикселях; Sp - площадь пикселя, м2. Площадь

N, М!

царапины вычисляется по следующей формуле: Sc = •

i=0 j=0

Для выбора наилучшего образца пленки и соответствующего ему компонентного состава используется модуль выбора образца с лучшими характеристиками качества. Разработанная процедура выбора основана на принципе оптимальности Парето и методе анализа иерархий Саати. Задача выбора наилучшего образца пленки относится к многокритериальным задачам выбора.

Процедура выбора наилучшего образца пленки состоит из следующих этапов:

1. Формирование множества альтернатив X={Xj}, j=l,..,m. В качестве альтернатив используются образцы исследуемой пленки с различными компонентными составами.

2. Формирование множества критериев F={f}, i=l,..,h. В качестве критериев используются наиболее важные характеристики для исследуемого типа пленки. Оценка j-й альтернативы по /-му критерию равна z-,j=f;(xj).

3. Проверка характеристик образцов пленок на соответствие минимальным требованиям. В случае, если образец не соответствует минимальным требованиям по характеристикам качества, он исключается из множества альтернатив. Таким образом формируется множество альтернатив, удовлетворяющих минимальным требованиям А™ = {x;:zv >/""",./=./,..,т},Хт<Х.

4. Исключение худших альтернатив. На основании принципа оптимальности Парето происходит формирование множества альтернатив Остаются только такие альтернативы, которые при парных сравнениях хотя бы по одному критерию

- лучше, чем другие.

5. Нахождение лучшей альтернативы. Во множестве альтернатив J? на основе метода анализа иерархий Саати находится лучшая альтернатива. Для этого с помощью метода парных сравнений производится сравнение критериев по степени

16

важности. Матрица парных сравнений состоит из оценок относительной важности критериев А = (а^, k,t = 1, 2,..., h, где at ,— число, соответствующее значимости критерия к по сравнению с t. При ранжировании критериев значения суждений определяются в соответствии со шкалой оценок относительной важности, количественная оценка которых имеет значения от 1 до 9. Матрица сравнений является обратносимметричной, а диагональные элементы равны I. Вектор оценок критериев С=/с^ определяется как нормализованные геометрическое

среднее с, = , где собственный вектор матрицы равен at = • Оченка

непротиворечивости суждений исследователя осуществляется путем расчета

A f к

индекса согласованности (//С) И С=ßmax-'n)/(h-l), где

1.0 V 4-0

приближенно равно наибольшему собственному числу. Для обратносимметричной матрицы всегда Лтах > h. Индекс согласованности сравнивается со случайной согласованностью (СС) для матрицы того же порядка, которая получилась бы при случайном выборе количественных суждений из шкалы от 1 до 9 при образовании обратносимметричной матрицы. Непротиворечивыми считаются такие оценки, для которых отношение согласованности ОС=ИС/СС < 0.1. В противном случае необходимо заново воспользоваться процедурой парных сравнений и более точно определить относительную важность критериев. Для обеспечения однородности критериев осуществляется переход к однонаправленной шкале значений критериев. Для мультипликативного критерия переход осуществляется с помощью смены знака z-,j=-zij и сравнительной нормализации гу= zy -min z,j + 1 в случае отрицательных значений. Для аддитивного критерия используются относительные

/т / т

V _ _norm __ / V --1 тт

2j 'У И и ~Z ij la и - ДЛЯ каждой J=0 ' ' / /=О

альтернативы рассчитывается аддитивный и мультипликативный критерии: Zaää = | гш . ,z. = , 2м"" = -fl^J = j . По оценкам

обобщенных критериев находится наиболее привлекательная альтернатива х°р' = argmaxZ0'i''(*1)AargmaxZm""(3:,). Использование двух обобщенных

1 Х]£Х 1 IjiX 1

.......,,...................... „„ ——„iT--------.. -----------------------.,------.....

иьпиоилшил пи иршцгшил Ul/WJllUinUn п uinui/niwiutlurl Jfel^lllUI,

позволяет получать более объективную оценку привлекательности альтернатив. Данные о результатах поиска лучшего образца х°р' передаются в модуль формирования результатов исследований.

Четвертая глава посвящена описанию принципа действия и тестированию разработанного программного комплекса автоматизированной системы обработки информации и исследования качества пленок.

Проверка работоспособности программного комплекса осуществлялась в Международном центре исследований и развития упаковочной пленки научно-производственной корпорации «Клекнер Пентапласт» и СПбГТИ(ТУ) для поливинилхлоридных пленок под печать и термоформовочных пленок (таблица 2).

17

Таблица 2 - Технологические параметры и показатели качества образцов пленок

Исследования пленок Параметры и показатели под печать для термоформования

№1 [ №2 [ №3 | Rd №1 | №2 | №3 | Rd

Технологические параметры

Экструдер двухшнековый D = 0.05 м ,UD = 8

Производительность в кг/с 2.2 1.6-2.8 2.2 1.6-2.8

Частота вращения шнека Ы, об/с 1.15 1.02 1.06 0.5-1.5 1.0 0.93 0.85 0.5-1.5

Температура обогрева корпуса ТЬ, К 430 421 423 393453 419 417 413 393453

Среднее время пребывания т, с 53 60 57 - 63 68 71 - ■

Средняя степень смешения у -10"3 1.8 1.8 1.8 >1.8 1.9 1.9 1.9 >1.8

Индекс термической деструкции М, % 14 16 15 <20 15 16 17 <20

Трехвалковый лабораторно-исследовательский каландр

Толщина пленки Н-101, м 10 8-80 10 10-120

Температура 1,2,3 валков То1'2'3, К 455,458,461 433473 450,453,457 433473

Температура охлаждающего валка Тх, К 293 293313 293 293313

Скорость 1,2,3 валков Уо' ^'-Ю1, м/с 13, 18,23 8-25 13, 17,22 8-25

Скорость охлаждающего валка Ух-Ю3, м/с 28 17-42 25 17-42

Скорость намоточного валка Уп-103, м/с 32 25-50 28 25-50

Давление охлаждающего воздуха Рх1(Х3,Т\а 294 294588 392 294588

Показатели качества образцов пленок

№1 №2 №3 rmm №1 №2 №3 j-min

Прочность при растяжении /гНГ6, Па 45 65 55 >40 40 33 35 >30

Относительное удлинение Д % 47 63 58 >45 48 45 43 >40

Ударная прочность Дж/м^ 530 655 590 >500 505 485 510 >400

Усадка % 4 3 3 <5 0.8 0.4 0.5 <1

Глянцевость (при 60°) /з 65 70 71 - - - - -

Способность к печати, остаточное содержание краски /в, % 1 5 4 <6 - - - -

Шероховатость №)/г70", м 7 5 4 <15 - - - -

Коэффициент свегопропускания % - - - - 86 83 89 >80

Стойкость к царапинам (площадь царапины) /г1(г, м2 - - - - 52 43 67 <100

М - диапазоны управляющих воздействий и критериальных ограничений на качество экструдата;/"""- минимально допустимые значения показателей качества образцов

В результате тестирования модуля выбора образца показано, что все образцы пленок удовлетворяют минимальным требованиям по качеству / тт и составляют множество Парето. Парные сравнения важности критериев (веса критериев: для пленки под печать С;={с/=0.125; о=0.125; Cj=0.125; q=0,055; с5=0.065; с6=0.44; ci=0.065}. для телмоформовочной пленки Cj={e/=0.06; с^О.Об; ej=0.06; c¿=0,404; Cí=0.20S; с-р=0.208}) являются согласованными, гак как относительная согласованность 0СО.1. По результатам расчета аддитивного и мультипликативного критериев образец с рецептурой №1 для пленок под печать (2?dd={0.461, 0.267,0.272}, 2Г" ={15.191, 9.355, 12.382}) и образец №2 для термоформовочных пленок

(2аИ={0.29, 0.385, 0.323}, 2™иУ'={ 10.281, 12.602, 6.377}) являются наиболее предпочтительными.

Таким образом, разработанные модели, методы и алгоритмы, реализованные в программном комплексе автоматизированной системы обработки информации и исследования качества, решают задачу получения новых и улучшения качества существующих полимерных пленок.

ВЫВОДЫ

1. На основе анализа технологии производства полимерных пленок, их потребительских характеристик, требований к различным типам полимерных пленок и методов оценки показателей качества разработано формализованное описание этапов процесса исследования полимерных пленок, на основании которого разработана структура, подсистемы и связи между подсистемами автоматизированной системы обработки информации и исследования качества.

2. Разработаны математические модели гидродинамики в осциллирующем и двухшнековом экструдерах, на основе которых предложены методики расчета среднего времени пребывания - основного технологического показателя, определяющего качественные показатели полимерной пленки.

3. Адекватность математических моделей реальным объектам подтверждена сопоставлением экспериментальных и расчетных данных с использованием критерия Фишера и средней относительной погрешности моделей, которая не превышает 7%.

4. Разработан алгоритм функционирования системы советчика оператора с использованием операционной системы реального времени, позволяющий управлять качеством полимерной пленки при возникновении нештатных ситуаций, связанных с браком.

5. Разработаны алгоритмы компьютерной обработки данных о качестве полимерной пленки (адгезия пленки, стойкость к царапинам, оценка количества стабилизатора) с использованием фото- и видеоинформации.

6. Разработана проблемно-ориентированная процедура поддержки принятия решений, позволяющая решать многокритериальные задачи выбора образцов полимерных пленок, соответствующих наилучшим компонентным составам.

7. Разработано информационное обеспечение автоматизированной системы обработки информации и исследования качества полимерных пленок, включающее базы данных характеристик экструзионного оборудования, каландровой линии, дефектов полимерной пленки, технологических регламентов и параметров, рецептур полимерных пленок, критериев оценки качества пленок, результатов исследований качества пленок, а также базу знаний нештатных ситуаций, причин их возникновения и рекомендаций по устранению.

8. Разработан программный комплекс для обработки информации и исследования качества полимерных пленок. Программный комплекс позволяет получать образцы полимерных пленок, пригодные для анализа характеристик качества, оценивать показатели качества пленок, выбирать наилучший компонентный состав полимерного материала и сохранять режимные параметры для последующего внедрения в промышленное производство.

9. Разработанные математические модели, методы, алгоритмы и программный комплекс внедрены и используются в Международном центре исследований и развития упаковочной пленки научно-производственной корпорации «Клекнер Пентапласг» и СПбГТИ(ТУ).

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Чистякова Т.Б., Антипин Р.В., Новожилова И.В. Система поддержки принятия решений в многокритериальных задачах// Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-17: Сб. тр. XVII Междунар. науч. конф., 1-3 июня 2004 г. -Кострома, 2004. - Т. 10. - С. 64-66.

2. Чистякова Т.Б., Полосин А.Н., Антипин Р.В. Дистанционная система исследования и управления осциллирующим экструдером произвольной конфигурации// Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-18: Сб. тр. XVIII Междунар. науч. конф., 31 мая - 2 июня 2005 г.- Казань, 2005.-Т.З.-С. 98 -100.

3. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ 2006610989 Рос. Федерация. Программный комплекс для дистанционного проектирования модульных осциллирующих экструдеров на базе математической модели гидродинамики ("Cockneader")/ Чистякова Т.Б., Полосин А.Н., Антипин Р.В., Серебряков Д.В. (Рос. Федерация), Колерт К. (Германия).- №2006610154; заявл. 23.01.06; зарег. 16.03.06.

4. Чистякова Т. Б., Антипин Р.В., Полосин А.Н. Алгоритм распознавания дефектов полимерной пленки// Математические методы в технике и технологиях -ММТТ-19: Сб. тр. XIX Междунар. науч. конф., 30 мая - 2 июня 2006 г. - Воронеж, 2006.-Т. 10.-С. 171-173.

5. Чистякова Т.Б., Иванов А.Б., Назарова Е.Б., Новожилова И.В., Антипин Р.В. Учебно-методический комплекс для дистанционного исследования химико-технологических производств в реальном времени. Сборник материалов Всероссийского конкурса инновационных проектов аспирантов и студентов по приоритетному направлению развития науки и техники «Информационно-телекоммуникационные системы» / Под ред. А.О. Сергеева. - М.: ГНИИ ИТТ «Информика», 2006. - 220 е., С. .157-158.

6. Чистякова Т.Б., Антипин Р.В., Однолетков М.А. Система автоматизированного управления лабораторной каландровой линией в реальном времени// Математические методы в технике и технологиях — ММТТ-20: Сб. тр. XX Междунар. науч. конф., 28-31 мая 2007 г. -Ярославль, 2007. - Т. 7. - С. 270-273.

,7. Антипин Р.В., Чистякова Т.Б. Автоматизированная система исследования качества полимерных пленок с использованием операционной системы реального времени// «Автоматизация в промышленности». - 2008, №5 - С. 13-16.

8. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ 2008612454 Рос. Федерация. Программный комплекс для автоматизированной обработки измерений и исследования качества полимерного материала ("VideoControl")/ Чистякова Т.Б., Антипин Р.В., Иванов А.Б., Назаров М.Ю. (Рос. Федерация), Колерт К. (Германия). - №2008611543; заявл. 11.04.08; зарег. 20.05.08.

07.10.08 г. Зак. 179-80РТП ИК «Синтез» Московский пр., 26

20

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ.

1.1 Анализ характеристик качества полимерных пленочных материалов

1.1.1 Типы и компонентный состав полимерных пленок.

1.1.2 Потребительские характеристики качества полимерных пленок.

1.1.3 Лабораторные средства оценки показателей качества полимерных пленок.

1.2 Характеристика лабораторно-исследовательской каландровой линии

1.3 Дефекты пленок, возникающие на этапе производства и способы их контроля.

1.4 Анализ математических моделей для оценки качества экструдата.

1.5 Анализ методов поддержки принятия решений для выбора лучших образцов пленок.

1.6 Анализ программного обеспечения для систем управления и исследования качества полимерных пленок.

1.7 Постановка задач диссертационной работы.

Выводы.

2. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ И АЛГОРИТМА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ.

2.1 Формализованное описание объекта исследования и постановка задачи исследования.

2.2 Функциональная структура автоматизированной системы обработки информации и исследования качества полимерных пленок.

2.3 Алгоритм функционирования автоматизированной системы обработки информации и исследования качества.

Выводы.

3. РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННОГО, МАТЕМАТИЧЕСКОГО И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ.

3.1 Разработка информационного обеспечения.

3.1.1 Инфологическая модель базы данных.

3.1.2 Даталогическая модель базы данных.

3.2 Математические модели для управления качеством экструдата.

3.2.1 Описание экструдера как объекта управления качеством экструдата.

3.2.2 Разработка структуры математической модели для расчета времени пребывания в одношнековом осциллирующем экструдере.

3.2.3 Разработка алгоритма решения модели для расчета времени пребывания в одношнековом осциллирующем экструдере.

3.2.4 Разработка структуры математической модели для расчета времени пребывания в двухшнековом экструдере.

3.2.5 Разработка алгоритма решения модели для расчета времени пребывания в двухшнековом экструдере.

3.2.6 Анализ адекватности разработанных математических моделей.

3.3 Алгоритм управления качеством экструдата.

3.4 Алгоритм управления качеством полимерной пленки при возникновении нештатных ситуаций.

3.5 Методы и алгоритмы исследования показателей качества полимерных пленок по фото- и видеоизображениям.

3.6 Разработка процедуры поддержки принятия решений по выбору лучших образцов пленок.

Выводы.

4. ОПИСАНИЕ И ТЕСТИРОВАНИЕ РАЗРАБОТАННОГО

ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ.

4.1 Обоснование средств разработки программного комплекса.

4.2 Описание структуры программного комплекса.

4.3 Тестирование программного комплекса.

Выводы.

ВЫВОДЫ.

В последние годы в различных странах мира интенсивно развиваются технологии синтеза гибких многоассортиментных производства [1-4], к числу которых относятся производства полимерных пленок. Полимерные пленки обладают высокими эксплуатационными характеристиками, возможностью их модификации в нужном направлении, позволяющем выбирать материал с необходимыми свойствами и приемлемой для потребителя стоимостью.

Непрерывный рост потребления плёночных материалов объясняется большой экономической эффективностью, получаемой в результате их применения. Плёночные материалы изготовляют высокопроизводительным непрерывным способом. Невозвратных отходов при их производстве при правильном ведении процесса практически нет, что повышает экономическую эффективность производства и снижает себестоимость продукции.

В связи с активным развитием производства, расширением областей использования и обострением конкурентной борьбы, усиливающей требования к низкой стоимости и высокому качеству полимерных пленок, возникает необходимость в разработке новых пленок. Для интенсивно развивающихся многоассортиментных производств в настоящее время разрабатываются и внедряются интегрированные автоматизированные системы обработки информации, управления, исследования, а также обучения персонала [5-8]. Для исследования полимерных пленок создаются интегрированные с промышленным производством исследовательские центры. Разработка новых полимерных пленок является сложной многостадийной задачей, заключающейся в подборе компонентов и их количества, получении пленки для исследования, измерении характеристик качества и выборе компонентного состава, соответствующего лучшему образцу. Получение полимерных пленок требуемого качества (без поверхностных дефектов) для проведения исследований в условиях постоянного изменения рецептуры осуществляется исследователем путем выбора управляющих воздействий при визуальном контроле качества экструдата, что снижает качество образцов пленок, приводящее к снижению эффективности исследований. Оценка некоторых показателей (пригодность пленки к печати, стойкость к царапинам, оценка количества стабилизатора) при исследовании качества осуществляется визуально, что приводит к сложности сравнения образцов пленок, близких по характеристикам качества, но при этом даже незначительное снижение количества дорогостоящих компонентов приводит к существенному экономическому эффекту в условиях крупнотоннажного производства. При выборе нового компонентного состава для производства полимерной пленки необходимо оценить множество образцов по различным характеристикам качества пленки, что является трудной задачей в условиях близких значений показателей качества. Для решения этих задач необходима высокая квалификация исследователя, знания в области обработки информации и принятия решений.

Таким образом, разработка методов, алгоритмов и подсистем автоматизированной системы обработки информации и исследования качества полимерных пленок, позволяющей проводить исследования качества новых пленок и выбирать оптимальный компонентный состав полимерных пленочных материалов, является весьма актуальной и экономически обоснованной задачей.

В связи с этим целью диссертационной работы является разработка методов, алгоритмов и подсистем автоматизированной системы обработки информации и исследования качества полимерных пленок для повышения эффективности процесса создания новых и улучшения качества существующих полимерных пленок.

Для достижения цели были использованы методы, системного анализа, математического моделирования, численного решения дифференциальных уравнений, поддержки принятия решений, цифровой обработки изображений, проектирования баз данных, объектно-ориентированного программирования, операционные системы жесткого реального времени, кроссплатформенные языки программирования уровня компиляции и выполнения.

Результаты диссертационной работы изложены в четырех главах.

В первой главе диссертационной работы представлены результаты анализа различных типов полимерных пленок, показателей качества пленок, рассмотрены компоненты, использующиеся при производстве пленок и их влияние на характеристики качества. Проанализирован каландровый способ производства полимерных пленок. Показано, в частности, что управление качеством экструдата, оказывающим основное влияние на качество полимерной пленки, осуществляется путем подбора режимных параметров процесса на основе данных визуального контроля экструдата. Проанализированы результаты исследований и математические модели структуры потоков в шнековых экструдерах, позволяющие рассчитывать режимные параметры для получения экструдата требуемого качества. Проведено сравнение и выбрана операционная система реального времени (ОСРВ), гарантирующая реакцию системы на возникновение нештатной ситуации в режиме реального технологического процесса, позволяющая управлять качеством полимерных пленок при возникновении нештатных ситуаций. Проанализированы использующиеся в теории обработки информации методы поддержки принятия решений, пригодные для разработки процедуры выбора лучшего образца пленки.

Во второй главе на основе системного анализа процесса разработки новых полимерных пленок разработано формализованное описание объекта исследования, сформулирована задача получения новых и улучшения существующих полимерных пленок, разработана структура и алгоритм функционирования автоматизированной системы обработки информации и исследования качества полимерных пленок.

Третья глава посвящена описанию разработанного информационного, математического и алгоритмического обеспечения автоматизированной системы обработки информации и исследования качества полимерных пленок. Выполнена проверка адекватности математических моделей гидродинамики потоков для расчета времени пребывания полимерного материала в осциллирующем и двухшнековом экструдерах.

В четвертой главе приведено описание программного комплекса автоматизированной системы обработки информации и исследования качества пленок, обобщающего разработанное информационное, математическое и алгоритмическое обеспечение. Описаны интерфейсы подсистем автоматизированной системы согласно функциональной структуре. Приводится пример тестирования, подтверждающий работоспособность и адекватность разработанных методов и алгоритмов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Компьютерные методы обработки данных о характеристиках качества полимерной пленки (адгезия, стойкость к царапинам, оценка количества стабилизатора) с использованием фото- и видеоинформации.

2. Математические модели гидродинамики потоков в экструдерах для управления качеством полимерного материала.

3. Проблемно-ориентированная процедура поддержки принятия решений на основе принципа оптимальности Парето и метода анализа иерархий Саати для выбора лучших по совокупности свойств образцов полимерных пленок.

4. Программный комплекс автоматизированной обработки информации и исследования характеристик качества полимерных пленок с использованием операционной системы реального времени.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Международных научно-технических конференциях ММТТ-17 (Кострома, 2004г.), ММТТ-18 (Казань, 2005г.), ММТТ-19 (Воронеж, 2006г.), ММТТ-20 (Ярославль, 2007г.); в Рурском университете по программе DAAD (Германия, Бохум, 2007г.).

По материалам диссертационной работы опубликовано шесть печатных работ, получено два свидетельства об официальной регистрации программных комплексов в Российском агентстве по патентам и товарным знакам.

Эффективность проведенных исследований подтверждена актом о внедрении разработанного программного комплекса для автоматизированного исследования качества полимерных пленок в опытно-промышленную эксплуатацию в Международном центре исследований и развития упаковочной пленки научно-производственной корпорации «Клекнер Пентапласт» и Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета).

173 ■ ВЫВОДЫ

1. На основе анализа технологии производства полимерных пленок, их потребительских характеристик, требований к различным типам полимерных пленок и методов оценки показателей качества разработано формализованное описание этапов процесса исследования полимерных пленок, на основании которого разработана структура, подсистемы и связи между подсистемами автоматизированной системы обработки информации и исследования качества.

2. Разработаны математические модели гидродинамики в осциллирующем и двухшнековом экструдерах, на основе которых предложены методики расчета среднего времени пребывания - основного технологического показателя, определяющего качественные показатели полимерной пленки.

3. Адекватность математических моделей реальным объектам подтверждена сопоставлением экспериментальных и расчетных данных с использованием критерия Фишера и средней относительной погрешности моделей, которая не превышает 7%.

4. Разработан алгоритм функционирования системы советчика оператора с использованием операционной системы реального времени, позволяющий управлять качеством полимерной пленки при возникновении нештатных ситуаций, связанных с браком.

5. Разработаны алгоритмы компьютерной обработки данных о качестве полимерной пленки (адгезия пленки, стойкость к царапинам, оценка количества стабилизатора) с использованием фото- и видеоинформации.

6. Разработана проблемно-ориентированная процедура поддержки принятия решений, позволяющая решать многокритериальные задачи выбора образцов полимерных пленок, соответствующих наилучшим компонентным составам.

7. Разработано информационное обеспечение автоматизированной системы обработки информации и исследования качества полимерных пленок, включающее базы данных характеристик экструзионного оборудования, каландровой линии, дефектов полимерной пленки, технологических регламентов и параметров, рецептур полимерных пленок, критериев оценки качества пленок, результатов исследований качества пленок, а также базу знаний нештатных ситуаций, причин их возникновения и рекомендаций по устранению.

8. Разработан программный комплекс для обработки информации и исследования качества полимерных пленок. Программный комплекс позволяет получать образцы полимерных пленок, пригодные для анализа характеристик качества, оценивать показатели качества пленок, выбирать наилучший компонентный состав полимерного материала и сохранять режимные параметры для последующего внедрения в промышленное производство.

9. Разработанные математические модели, методы, алгоритмы и программный комплекс внедрены и используются в Международном центре исследований и развития упаковочной пленки научно-производственной корпорации «Клекнер Пентапласт» и Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета).

1. Кафаров, В.В. Гибкие автоматизированные системы в химической промышленности / В.В. Кафаров, В.В. Макаров. -М.: Химия, 1990. 318, 2. с.

2. Дворецкий, С.И. Интегрированное проектирование гибких автоматизированных химико-технологических процессов при наличии неопределенности / С.И. Дворецкий, Д.С. Дворецкий // Вестник ТГТУ. — 2004. — Т. 10.-№2.-С. 379-396.

3. Лисицын, Н.В. Имитационное моделирование в процессе принятия решений при управлении нефтеперерабатывающим заводом / Н.В. Лисицын, В.В. Сотников, A.B. Гурко, Б.В. Старцев // Нефтепереработка и нефтехимия. — М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2003.-№ 1.-С.11-17.

4. Островский, Ю.В. Система управления производством субстанций лекарственных препаратов с перенастраиваемой технологией / Ю.В. Островский, Т.Е. Чистякова, A.A. Малин // Химическая промышленность. -2003.-№ 5.-С. 4-18.

5. Юленец, Ю.П. Автоматизация процессов термической обработки дисперсных материалов при высокочастотном нагреве : Автореф. дис. на соиск. учен. степ. д. т. н. : 05.13.07 / Ю.П. Юленец. С.-Петербург, гос. технолог, ин-т (техн. ун-т). -СПб., 1999. 43 с.

6. Константинов, И.С. Лингвистический подход в ситуационном управлении технологическими процессами: Автореф. дис. на соиск. учен. степ, д.т.н. : 05.13. 07 / И.С. Константинов. С.-Петерб. гос. технол. ин-т (техн. ун-т). -СПб., 1999.-40 с.

7. Гуль, В.Е. Полимерные пленочные материалы / В.Е. Гуль. М.: Химия, 1976.-248 с.

8. Козлов, П.В. Химия и технология полимерных пленок / П.В. Козлов, Г.И. Брагинский М.: Химия, 1965. - 624 с.

9. Минскер, К.С. Деструкция и стабилизация поливинилхлорида / К.С. Минскер, Г.Т. Федосеева. М.: Химия, 1972. - 424 с.

10. Гуль, В.Е. Физико-химические основы производства полимерных пленок / В.Е. Гуль, В.П. Дьяконова. М.: Высш. школа, 1978. — 279 с.

11. Интенсификация процессов каландрования полимеров / К. Колерт, A.M. Воскресенский, В.П. Красовский В.П. и др. Л.: Химия, 1991. - 224 с.

12. Малкин, А.Я. Методы измерения механических свойств полимеров / А .Я. Малкин, A.A. Аскадский, В.В. Коврига. М.: Химия, 1978. - 336 с.

13. ГОСТ 11262-80. Пластмассы. Метод испытания на растяжение Взамен ГОСТ 11262-76; Введ. 01.12.80. - М.: Изд-во стандартов, 1986. - 16 с.

14. ГОСТ 11529-86. Материалы поливинилхлоридные для полов. Методы контроля Взамен ГОСТ 11529-75, ГОСТ 12729-78; Введ. 01.01.87.-М.: Изд-во стандартов, 2001. - 32 с.

15. ГОСТ 263-75. Резина. Метод определения твердости по Шору А Взамен ГОСТ 263-53; Введ. 01.01.77. - М.: Изд-во стандартов, 1989. - 7 с.

16. ГОСТ 4647-80. Пластмассы. Метод определения ударной вязкости по Шарпи Взамен ГОСТ 4647-69; Введ. 01.06.81. - М.: Изд-во стандартов, 1998. -8 с.

17. ГОСТ 15088-83. Пластмассы. Метод определения температуры размягчения термопластов по Вика Взамен ГОСТ 15088-69, ГОСТ 15065-69; Введ. 01.01.85. -М.: Изд-во стандартов, 1991. - 8 с.

18. ГОСТ 18616-80. Пластмассы. Метод определения усадки Взамен ГОСТ 18616-73; Введ. 01.01.80.-М.: Изд-во стандартов, 1980.- 15 с.

19. ГОСТ 3520-92. Материалы оптические. Методы определения показателей ослабления Взамен ГОСТ 3520-84; Введ. 01.07.93. — М.: Изд-во стандартов, 1992.-20 с.

20. ГОСТ 896-69. Материалы лакокрасочные. Фотоэлектрический метод определения блеска Взамен ГОСТ 896-41; Введ. 01.01.70. - М.: Изд-во стандартов, 2002. - 3 с.

21. ISO 15106-3:2003. Пластмассы. Пленка и листы. Определение проницаемости водяных паров. Часть 3. Метод с применением электролитического детектора; Введ. 23.01.2003. ТС 61/SC 11, 2003. - 10 с.

22. ГОСТ 15140-78. Материалы лакокрасочные. Методы определения адгезии Взамен ГОСТ 15140-69; Введ. 01.01.1979. - М.: Изд-во стандартов, 2001.- 12 с.

23. Торнер, Р.В. Оборудование заводов по переработке пластмасс / Р.В. Торнер, М.С. Акутин. -М.: Химия, 1986. 399, 1. с.

24. Торнер, Р.В. Теоретические основы переработки полимеров (механика процессов) / Р.В. Торнер. М.: Химия, 1977. - 464 с.

25. Dr. Kohlert, К. Calandering Handbook / Dr. К. Kohlert, H. Busko, H. Gartner // Klöckner Pentaplast. 1995. 112 с.

26. Screw extrusion: technology and science / Ed. by J.L. White, H. Potente. Munich: Hanser, 2003. 444 p.

27. Mixing in polymer processing / Ed. by C. Rauwendaal. N.Y.: Marcel Dekker, Inc. 1991.-475 p.

28. Schuler, W. Aufbereitungs- und Compoundieranlagen / W. Schüler // Kunststoffe.- 1997.-Vol. 87, № 11. P. 1520-1530.

29. Басов, Н.И. Расчет и конструирование оборудования для производства и переработки полимерных материалов / Н.И. Басов, Ю. В. Казанков, В.А. Любартович. — М.: Химия, 1986. 487 с.

30. Моделирование и оптимизация экструзии полимеров / В.В. Скачков, Р.В. Торнер, Ю.В. Стунгур, С.В. Реутов. Л.: Химия, 1984. - 152 с.

31. Тадмор, 3. Теоретические основы переработки полимеров / 3. Тадмор, К. Гогос; пер. с англ.; под ред. Р.В. Торнер. М.: Химия, 1984. - 628 с.

32. Ким, B.C. Диспергирование и смешение в процессах производства и переработки пластмасс / B.C. Ким, В.В. Скачков. М.: Химия, 1988. - 240 с.

33. Кафаров, В.В. Математическое моделирование основных процессов химических производств / В.В. Кафаров, М.Б. Глебов. М.: Высш. школа, 1991. -399, 1. с.

34. Potente, Н. An analysis of residence time distribution in plasticating extruders / H. Potente // Adv. in polym. techn. 1984. Vol. 4, № 2. P. 147-154.

35. Jakopin, S. Flow behavior in continuous kneader and its effect on mixing / S. Jakopin, P. Franz // Paper pres. at the AICHE diamond jubilee, Nov. 3, 1983, Washington, D.C. Elk Grove Village, 111.: Buss AG, 1983. 17 p.

36. Elemans, P.H.M. On the modeling of continuous mixers. Part II: The Cokneader / P.H.M. Elemans, H.E.H Meijer // Polym. eng. a. sei. 1990. Vol. 30, № 15.-P. 893-904.

37. Petschke, M. Beiträge zur Optimierung eines Buss-Kneters: Diplomarbeit / Betreuer: Schnabel, Chr. Kohlert; Martin Luther Univ. Halle. Institut für Werkstofftechnik. Montabaur, 1995. 141 s.

38. Lyu, M.-Y. Residence time distributions and basic studies of flow and melting in a modular Buss kneader / M.-Y. Lyu, J.L. White // Polym. eng. a. sei. 1998. Vol. 38, №9.-P. 1366-1377.

39. Franz, P. Processing of powder coatings in a reciprocating single screw extruder / P. Franz, E. Meier // European coatings journal. 1999. № 1 — 2.

40. Nauman, E.B. Mixing in continuous flow systems / E.B. Nauman, B.A. Buffham. -N.Y.: Wiley, 1983. 251 p.

41. Wen, C.Y. Models for flow systems and chemical reactors / C.Y. Wen, L.T. Fan. -N.Y.: Marcel Dekker, Inc. 1975.- 176 p.

42. Bounie, D. Modelling of the flow pattern in a twin-screw extruder through residence time distribution experiments / D. Bounie // J. of food eng. 1988. Vol. 7. -P. 223-246.

43. Чистякова, Т.Б. Структурно-параметрический синтез математических моделей гидродинамики / Т.Б. Чистякова, JI.B. Гольцева. СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2002. - 47 с.

44. Puaux, J.P. Residence time distribution in a corotating and twin-screw extruder / J.P. Puaux, G. Bozga, A. Ainser // Chem. eng. sei. 2000. Vol. 55, № 9. P. 16411651.

45. Kim, W.S. Experimentelle und theoretische Untersuchungen der DurchsatzDruck-Kennlinien von Doppelschneckenextrudern /W.S. Kim, W.W. Skatschkow, J.W. Stungur// Plaste u. Kautschuk.- 1981.-Jg. 28, № 2 S. 93-101.

46. Кини, PJL Принятие решений при многих критериях: предпочтения и замещения / P.JI. Кини, X. Райфа. М.: Радио и связь, 1981. — 300 с.

47. Гафт, М.Г. Принятие решений при многих критериях / М.Г. Гафт. М.: Знание, 1979.-435 с.

48. Подиновский, В.В. Парето-оптимальные решения многокритериальных задач / В.В. Подиновский, В.Д. Ногин -М.: Физико-математическая литература, 2007. -255 с.

49. Емельянов, С.В. Многокритериальные методы принятия решений / С.В. Емельянов, О.И. Ларичев. -М.: Знание, 1985. 250 с.

50. Черноруцкий, И.Г. Методы принятия решений / И.Г. Черноруцкий. -СПб.: БХВ-Петербург, 2005. VII, - 408 с.

51. Ларичев, О.И. Теория и методы принятия решений / О.И. Ларичев. — М.: Логос, 2000. 296 с.

52. Саати, Т. Принятие решений: Метод анализа иерархий / Т. Саати; Пер. с англ. Р.Г. Вачнадзе. -М.: Радио и связь, 1993. 314, 1. с.

53. Операционная система реального времени QNX Neutrino 6.3.: системная архитектура : справочное руководство / пер. с англ. Юрия Асотова. СПб.: БХВ -Петербург, 2005. - 316 с.

54. Кертен, Р. Введение в QNX Neutrino 2. Руководство для разработки приложений реального времени / Р. Кертен. СПб.: БХВ-Петербург, 2005. — 400 с.

55. Официальный сайт сообщества разработчиков встраиваемых систем / http://www.embedded.com

56. Database Design on SQL Server 7 : Экзамен 70-029 / Д.Р. Гарбус, Д.Ф. Паскузи, Э.Т. Чанг ; пер. с англ.: Е. Матвеев. СПб.: Питер, 2000. - 554 с.

57. Коннолли, Т. Базы данных: Проектирование, реализация и сопровождение: Теория и практика / Т. Коннолли, К. Бегг ; пер. с англ. Р.Г. Имамутдиновой, К.А. Птицына. — 3-е изд. М.: Вильяме, 2003. — 1439 с.

58. Тахагхогхи, С. Руководство по MySQL : пер. с англ. / С. Тахагхогхи, Е. Вильяме. М.: Русская редакция, 2007. - XIV, - 529 с.

59. Хорстманн, Кей С. Java 2. Библиотека профессионала, том 2. Тонкости программирования, 7-е издание: пер. с англ. / Кей С. Хорстманн, Г. Корнелл. — М.: Издательство Вильяме, 2007. - 1168 с.

60. Крыжановский, В.К. Производство изделий из полимерных материалов / В.К. Крыжановский, M.JI. Кербер, В.В. Бурлов. -СПб.: Профессия, 2004.-464 с.

61. Воскресенский, A.M. Теоретические основы переработки эластомеров / A.M. Воскресенский. — JL: изд. ЛТИ им. Ленсовета, 1986. 88 с.

62. Polymer mixing (technology and engineering) / Ed. by J.L. White, A.Y. Coran, A. Moet. Munich: Hanser, 2001. 241 p.

63. Todd, D.B. Axial mixing and self-wiping reactor / D.B. Todd, F. Irving // Chem. eng. progress. 1969. Vol. 65. P. 84-89.

64. Геррман, X. Шнековые машины в технологии / X. Гермман; пер. с нем.; под ред. М.Л. Фридмана. Л.: Химия, 1975. - 230 с.

65. Раувендааль, К. Экструзия полимеров : / К. Раувендааль при участии П.Дж. Грэманна и др.; пер. с англ. яз. 4-го изд. под ред. д.ф.-м.н. А.Я. Малкина. СПб.: Профессия, 2006. - 762 с.

66. Флетчер, К. Вычислительные методы в динамике жидкости. Том 2: Методы расчета различных течений / К. Флетчер; пер. В.Ф. Каменецкого ; под ред. Л.И. Турчака. М.: Мир, 1991.-552 с.

67. Ким, B.C. Теория и практика экструзии полимеров / B.C. Ким. — М.: Колосс Химия, 2005. — 200 с.

68. Гартман, Т.Н. Основы компьютерного моделирования химико-технологических процессов / Т.Н. Гартман, Д.В. Клушин. М.: Академкнига, 2008.-415 с.

69. Полосин, А.Н. Математические модели осциллирующего движения и плавления полимеров для проектирования и управления экструдерами / А.Н. Полосин, Т.Б. Чистякова // Системы управления и информационные технологии, 2006. N4. - С. 30-36.

70. Холмс-Уокер, В.А. Переработка полимерных материалов / В.А. Холмс-Уокер; пер. с англ.; под ред. M.JI. Фридмана. М.: Химия, 1979. - 304 с.

71. Sharma, G. Digital Color Imaging Handbook / G. Sharma. CRC Press, 2003.- 797 p.

72. Гонсалес, P. Цифровая обработка изображений / P. Гонсалес, P. Вудс; пер. с англ. под ред. П.А. Чочиа. М.: Техносфера, 2005. - 1070 с.

73. Зыль, С. QNX Momentics: основы применения / С. Зыль. СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 256 с.

74. Эккель, Б. Философия Java / Б. Эккель ; пер. с англ. И. Портянкин. 3-е изд. - СПб.: Питер, 2003. - 970 с.

75. Троелсен, Э. С# и платформа .NET / Э. Тоелсен ; пер. с англ. Р. Михеев.- СПб.: Питер, 2003. 795 с.

76. Дворецкий, С.И. Компьютерное моделирование и оптимизация технологических процессов и оборудования / С.И. Дворецкий, А.Ф. Егоров, Д.С. Дворецкий. Тамбов : ТГТУ, 2003. - 223 с.

77. Добкин, В.М. Системный анализ в управлении / В.М. Добкин. — М.: Химия, 1984.-224 с.

78. Дегтярев, Ю.И. Системный анализ и исследование операций / Ю.И. Дегтярев. М.: Высш. школа, 1996. - 335 с.

79. Холоднов, В.А. Системный анализ и принятие решений. Компьютерное моделирование и оптимизация объектов химической технологии в Mathcad и Excel / В.А. Холоднов. СПб., 2007. - 425 с.

80. Антонов, A.B. Системный анализ / A.B. Антонов. — М.: Высшая школа, 2004.-451,2. с.

81. Саати, Т. Принятие решений при зависимостях и обратных связях: Аналитические сети / Т. Саати. СПб.: ЛКИ, 2008. - 360 с.

82. Белкин, А.Р. Принятие решений: комбинаторные модели аппроксимации информации / А.Р. Белкин, М.Ш. Левин. -М.: Наука, 1990. 160 с.

83. Грешилов, A.A. Математические методы принятия решений / A.A. Грешилов. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2006. - 584 с.

84. Заиков, Г.Е. Полимерные пленки / Г.Е. Заиков. СПб.: Профессия, 2005. -352 с.

85. Богданов, В.В. Смешение полимеров / В.В. Богданов; под ред. В.Н. Красовского. Л. : Химия. Ленингр. отд-ние, 1982. - 110 с.

86. Технические свойства полимерных материалов / В. К. Крыжановский, В.В. Бурлов, А.Д. Паниматченко, Ю.В. Крыжановская ; под общ. ред. проф. В. К. Крыжановского. Изд. 2-е, испр. и доп. - СПб. : Профессия, 2005. - 235 с.

87. Кацнельсон, М.Ю. Полимерные материалы : Свойства и применение : Справочник. — JL: Химия. Ленингр*. отд-ние, 1982. 316 с.

88. Бристон, Дж.Х. Полимерные пленки / Дж.Х. Бристон; пер. с англ. под ред. Э.П. Донцовой, A.M. Чеботаря. -М.: Химия, 1993. 380, 1. с.

89. Седжвик, Р. Фундаментальные алгоритмы на С++ (части 1-4 анализ, структура данных, сортировка, поиск) / Р. Седжвик. К.: ДиаСофт, 2001.-688 с.

90. Алгоритмы: построение и анализ / Томас Кормен, Чарльз Лейзерсон, Рональд Ривест, Клиффорд Штайн ; пер. с англ. к.т.н. И.В. Красикова и др.. — 2-е изд., стер. М.: Вильяме, 2005. - 1290 с.

91. Цилюрик, О. QNX/UN1X. Анатомия параллелизма / О. Цилюрик, Е. Горошко. М.: Символ-Плюс, 2006. — 287 с.

92. Таненбаум, Э. Операционные системы : разработка и реализация / Э. Таненбаум, А. Вудхал ; пер. с англ. Д. Шинтяков. — 3-е изд. СПб.: Питер, 2007. - 702 с.

93. Каханер, Д. Численные методы и программное обеспечение / Д. Каханер, К. Моулер, С. Нэш; пер. с англ. под ред. Х.Д. Икрамова. М.: Мир, 1998. —575 с.

94. Форсайт, Дж. Машинные методы математических вычислений / Дж. Форсайт, М. Малькольм, К. Моулер. М.: Мир, 1980. - 460 с.

95. Скотт, К. UML. Основные концепции : пер. с англ. / К. Скотт. М. : Вильяме, 2002. - 138 с.

96. Страуструп, Б. Язык программирования С++: пер. с англ. 3-е изд. / Б. Страуструп. - М.: Издательство БИНОМ, 1999. - 991 с.

97. Архангельский, А .Я. Программирование в C++Builder 6 / А.Я. Архангельский. 2-е изд. — М.: Бином, 2005. - 1162 с.

98. Прайс, Дж. Visual C#.NET : Полное рук. : пер. с англ. / Дж. Прайс, М. Гандэрлой. К. : ВЕК+, 2004. - 957 с.

99. Шилдт, Г. Самоучитель С++ / Г, Шилдт ; пер. с англ. Алексей Жданов, Кирилл Фурман. СПб. : BHV-Санкт-Петербург, 1998. - 511 с.

100. Элджер, Дж. С++ / Дж. Элджер ; Пер. с англ. Е. Матвеев. СПб.: Питер, 2001.-320 с.

101. Пол, А. Объектно-ориентированное программирование на С+ + / А. Пол ; пер. с англ. Д. Ковальчука. 2-е изд. - М.: Binom Publichers ; СПб.: Нев. Диалект, 1999.-461 с.

102. Буч, Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++ : пер. с англ. / Г. Буч; [под ред. И. Романовского и Ф. Андреева.] — 2-е изд. М. : BINOM ; СПб.: Нев. диалект, 2001.-558 с.

103. Фаулер, М. Рефакторинг: Улучшение существующего кода : пер. с англ. / М. Фаулер при участии К. Бека и др. СПб.: Символ, 2003. - 430 с.

104. Подбельский, В.В. Язык Си++ / В.В. Подбельский. 5-е изд. - М.: Финансы и статистика, 2001. - 559 с.

105. Мейерс, С. Эффективное использование STL: пер. с англ. / С. Мейерс. М.: Питер принт, 2003. - 224 с.