CC BY
22
новременно повышая ее коэффициент усиления), можно достигнуть выигрыша в передаче энергии в заданном направлении. Этим объясняется высокая помехоустойчивость трактов с узконаправленными и многолучевыми антеннами.
Список литературы
1. Кукаркин А.В., Кудрин С.В. Энергетические основы спутниковой связи Военно-Морского Флота. СПб.: НИЦ ТТ ВМФ и Р НИИ ОСИС ВМФ ВУнЦ ВМФ «Военно-морская академия», 2019. 304 с.
2. Михайлов Р.Л. Описательные модели систем спутниковой связи как космического эшелона телекоммуникационных систем специального назначения. Монография. СПб.: Наукоемкие технологии, 2019. 150 с.
3. Геопространственные технологии. Избирательная кооперация // Новый оборонный заказ (стратегии), 2021. №1 (66). [Электронный ресурс] URL: https://dfnc.ru/arhiv-zhumalov/2021-1-66/geoprostranstvennye-tehnologii-izbiratelnaya-kooperatsiya/ (дата обращения: 10.02.2022).
4. Лобкова Л.М. Распространение радиоволн над морской поверхностью. М.: Радио и связь, 1991. 256 с.
Шешенёв Владислав Владимирович, адъюнкт, vladsheshenev@mail.ru, Россия, Санкт-Петербург, Военный Учебно-научный центр Военно-Морского Флота Военно-Морская Академия имени адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова
PLANNING OF SATELLITE COMMUNICATION NETWORKS OF THE NAVY IN THE CENTIMETER FREQUENCY RANGE USING A ZONE RESOURCE
V.V. Sheshenev
The article considers the possibilities of using multibeam antenna complexes of relay satellites for area planning of a satellite communication network in the interests of the Navy.
Key words: satellite communication network, rational aiming point, zonal network resource, network energy resource.
Sheshenyov Vladislav Vladimirovich, adjunct, vladsheshenev@mail.ru, Russia, St. Petersburg, Military Educational and Scientific Center of the Navy Naval Academy named after Admiral of the Fleet of the Soviet Union N.G. Kuznetsov
УДК 004.942
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-3-271-280
МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБЩЕЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАРШРУТОВ И ПОТЕРЬ РАБОЧЕГО ВРЕМЕНИ
С.Н. Гончаренко
Проведено моделирование показателей общей эффективности оборудования. В основу моделей положен разработанный автором подход, обеспечивающий прозрачность результатов функционирования технологических маршрутов, позволяющий реализовать процедуры мониторинга хода выполнения производственной программы предприятия, а также контролировать эффективность и результативность работ по техническому обслуживанию, ремонту оборудования и планированию действий по повышению эффективности и возможному объединению мощностей.
Ключевые слова: общая эффективность оборудования, расчетные потери времени, технический лимит, потери мощности, календарный фонд времени, коэффициент технической готовности, потери качества.
Общая эффективность оборудования (ОЭО) отображает эффективность процесса производства-продажи продукции и предназначена для контроля и снижения потерь в деятельности бизнес-единицы, подпадающей под определение «узкое место», позволяет повысить
271
производительность оборудования, увеличить объемы выпуска продукции и определить потенциал для снижения потерь. Общая эффективность оборудования формируется из следующих показателей: общее располагаемое время; доступное время; рабочее время; машинное время; полезное время (рис. 1).
Календарное время
Рсконструнция/модсрнимция
Общее располагаемое время Не планируемое время Остановка по законодательству
Оста (юека по приказу
Доступное время
Потери готовности
Тежнтескос обслуживание Аварийные остановки
Рабочее время
Простои/ ожидание
Внутренние причины Внешние причины
Машинное время
Снижение производит ельности
... по техническим причинам ... по технологическим прьминам ... потери скорости
Полезное время
Потери качества
Исправимые дет^екты Неисправимые дефекты
Доступное время Общее располлглмое время
Рабочее время
в = п---
Доступное время
Машинное время
М - -г-:---
Рабочее время
Полезное время Машинное время
Рис. 1. Структура расчета общей эффективности оборудования
Общее располагаемое время определяется разницей между календарным фондом времени и непланируемым временем, к которому относятся: реконструкция/модернизация; климатические условия, экология; консервация; остановка по законодательству; остановка по приказу. На основе данных показателей проводится расчет коэффициентов, характеризующих работу оборудования: коэффициент технической готовности (КТГ); коэффициент использования времени (КИВ); коэффициент использования мощности (КИМ); коэффициент качества (КК).
Основным видом потерь, влияющих на доступность оборудования, являются: техническое обслуживание; аварийные остановки [1,2].
Техническое обслуживание планируется на длительный промежуток времени, составляются графики и устанавливаются нормы. К техническому обслуживанию относятся: текущее обслуживание; текущий ремонт; капитальный ремонт; ожидание планового ремонта. Плановая остановка оборудования, обычно включает в себя остановку оборудования по заранее известным причинам, в заранее известное время и на заранее определенный период. Аварийные ремонты связаны с остановками оборудования по причине потери доступности в связи с аварийными остановками оборудования по техническим, эксплуатационным, организационным и внешним факторам.
Основным показателем, характеризующим коэффициент технической готовности, является доступное время - разница между общим располагаемым временем и временем технического обслуживания, аварийных ремонтов.
Коэффициент использования времени оборудования характеризует время, на протяжении которого оборудование использовалось в производстве продукции. Существует два вида потерь, оказывающих влияние на использование времени оборудования: внутренние причины; внешние причины.
Внутренние причины - вид простоев, вызванных остановкой оборудования в связи со следующими причинами: замеры параметров на оборудовании; организация работ; обслуживание оборудования; нестабильность работы оборудования; переналадка оборудования (или переналадка).
Внешние причины - остановка оборудования по причине, не зависящей от оборудования или персонала. Внешние причины включают в себя: отсутствие энергоносителей; отсутствие сырья; отсутствие продукции/оборудования от смежников; замеры параметров на смежных участках.
Основной показатель, характеризующий коэффициент использования времени оборудования - это рабочее время, т.е. время, в течение которого оборудование работало и производило продукцию. Рабочее время рассчитывается как разность между доступным временем и длительностью простоев, вызванных внешними и внутренними причинами.
Коэффициент использования мощности оборудования определяет долю машинного времени от рабочего времени. На коэффициент использования мощности оказывает влияние три вида потерь: потери мощности по технологическим причинам; потери мощности по техническим причинам; потери производительности.
Потери мощности по причине ремонтов обуславливаются необходимостью проведения дополнительной настройки в процессе работы оборудования, замеров параметров процесса. К данным потерям относятся: простой в ремонте смежного участка/вспомогательного оборудования; ремонт механического оборудования; ремонт электрического оборудования; ремонт энергетического оборудования; ремонт гидравлического оборудования; оборудования КИПиА.
Коэффициент качества - это сравнение полезного времени и машинного времени. Коэффициент качества показывает потери, вызванные недостаточным качеством производимой продукции и последствиями их исправления.
Потери, связанные с устранением брака продукции без повторной задачи в общий поток, оцениваются однократно по влиянию ремонтных операций продукции на простои теоретически узкого места (ТУМ).
Потери при переделке увеличиваются пропорционально количеству раз прохождения этим изделием стадий обработки на ТУМ. Только одна (последняя) обработка изделия на ТУМ может считаться эффективной, при условии, что продукция была принята по прямому назначению.
Основным параметром, характеризующим коэффициент качества, является полезное время - время, необходимое для производства объема продукции, соответствующего фактическому объему продукции, принятой с первого предъявления, при производительности равной техническому лимиту.
Общая эффективность оборудования ОЭО - наиболее полный показатель эффективности работы оборудования. ОЭО применяется для принятия управленческих решений средним и высшим руководством (например, начальник цеха и выше). Типичный рассматриваемый период - неделя и более.
В целях требуемого анализа потерь в учетных системах предприятия используется единый классификатор простоев и потерь. В классификаторе реализована группировка учитываемых простоев и потерь в соответствии со структурой показателей, используемых при расчете коэффициентов эффективного использования оборудования.
Календарный фонд времени (КФВ) при выпуске конкретного сортамента S определяется как длительность периода между началом переналадки на сортамент S и началом следующей переналадки на сортамент S+1 [3].
КФВ за период (например, смена) рассчитывается как сумма КФВ по номенклатурным позициям в рамках данного периода. Если КФВ номенклатуры выходит за рамки рассматриваемого периода, то в расчет берется только та часть КФВ, которая попадает в указанные рамки согласно рис.2.
Начало рассматриваемого периода
Окончание рассматриваемого периода
время
ИФВ5 КФВ51
Рис. 2. Принцип определения календарного фонда времени при выпуске конкретного сортамента
273
Основной задачей при определении коэффициента эффективного использования оборудования является определение ТУМ в технологическом маршруте (участке/цехе) и отслеживание его изменения.
Для проведения анализа эффективности производства участка/цеха необходимо определить основные технологические маршруты движения продукции и рассчитывать ОЭО отдельно для каждого такого маршрута. На основе справочника объектов потерь возможно сформировать любую технологическую цепочку и определить таким образом объекты анализа ОЭО (цех, участок, группа оборудования).
Используя информацию корпоративных систем учета, необходимо определить перечень дополнительных свойств, которые получила продукция в процессе производства. Если существует несколько однотипных единиц оборудования, выполняющих одинаковые функции, работающих параллельно и обрабатывающих одинаковый сортамент продукции, то при анализе эффективности участка/цеха/производственной линии их суммарную производительность (технический лимит) следует определять, как сумму производительностей каждого отдельного оборудования, а при расчете фондов времени и потерь использовать т.н. «приведенные» значения [4].
Используя данные справочной таблицы, необходимо определить оборудование, являющееся теоретическим узким местом технологической цепочки производства каждого сортамента продукции. Таким местом является участок, включающее в себя оборудование с наименьшим техническим лимитом [5].
Для анализируемого временного периода работы выбранного технологического маршрута необходимо определить: календарное время производства каждого сортамента; общее располагаемое время с указанием доли машинного и полезного времени; полезное время; простои на узком месте в разбивке по типам.
Каждому участку и оборудованию на участке присваивается приоритет значимости в зависимости от важности, добавочной стоимости/маржинальной прибыли, создаваемой на участке. Поэтому, в качестве критерия приоритетности может использоваться: оценка относительной стоимости оборудования; количество последующих участков/единиц оборудования, обрабатывающих производимую продукцию; трудоемкость, сложность или длительность операций.
В ситуациях, когда на различных единицах оборудования/участках, находящихся в рамках одной технологической цепи, в одно и то же время производится несколько разных номенклатур продукции, в качестве узкого места всей технологической цепочки рассматривается участок с наиболее высоким приоритетом.
Потери смежного оборудования отражаются на узком месте двумя видами потерь: не поступает продукция от смежников; не забирается продукция смежниками [6].
Простой «Не поступает продукция от смежников» идентифицируется по отсутствию в момент регистрации изделий, заготовок, сырья, полуфабрикатов на предстоящей транспортной линии или производственной цепочки.
Простой «Не забирается продукция смежниками» идентифицируется по наличию в момент регистрации изделий, заготовок, сырья, полуфабрикатов на последующей транспортной линии или производственной цепочки.
При проецировании происходит корректная автоматическая пере-классификация потерь «Не поступает продукция от смежников» и «Не забирается продукция смежниками», зарегистрированных на ТУМ, в конкретные собственные потери оборудования-«виновников».
Проецирование (оценка влияния потерь смежных единиц оборудования/участков на потери ТУМ) не требуется при расчете ОЭО вне контекста технологической цепочки (т.е. для отдельного участка, оборудования).
Для корректного проецирования потерь смежных единиц оборудования на узкое место необходимо заранее определить минимальное время движения продукции от оборудования до оборудования и от участка до участка, а также определить момент времени, от которого начинается поиск простоев на предыдущем оборудовании, ставшем первопричиной возникновения на узком месте потерь типа «не поступает продукция от смежников», или на последующем оборудовании, ставшем первопричиной потерь типа «не забирается продукция смежниками».
Направление поиска первопричин определяется типом потери, а именно для потерь «Не поступает продукция...» - против направления технологического потока, начиная с ближайшего предыдущего оборудования и далее к первому (Рис. а), а для потерь «Не забирается продукция...» - по технологическому потоку, начиная с ближайшего следующего оборудования и далее до последнего (Рис. , б).
[•-+¿11-2-1.1)
06-ние 2.1
К8Ф 5.1 КВ® 3.1 КВОЗ.З
Производство на "ГУМ
Производство на внешних для ТУМ участках й (хл - у.у} Время распространения простоя от оборудования Х.Х к оборудованию У.У.
Производство на внешних для ТУМ участках Л (ал • у.у> Время распространений простоя от оборудования ХЛ к оборудованию У.У
Рис. 3. Модель распределения времени простоя последовательных единиц оборудования типа «Не поступает продукция от смежников» (а) и «Не забирается продукция
смежниками» (б)
Простои на оборудовании-«виновнике» (-ах) по структуре разделяются на единичные, совмещенные, параллельные и смешанные (Рис. ).
Об-нке виновник 1.1 Об-нке виновник 1.2 , ТУМ
О
Об-ние виновник 1.1 Об-нке виновник 1.2 туи
В
Об-нке виновник 1.1 Об-ние виновник 1.2 ТУМ
Г
Об-ние виновник 1.1 Об-нке виновник 1.2 ТУМ
Производство на ТУМ
Производство нз внешних для ТУМ участках Время наложения простоев
Рис. 4. Модель определения простоя на оборудовании-виновнике: 1: а - единичное оборудование; б - совмещенное оборудование; в - параллельное оборудование; г -смешанное оборудование; 2: оборудование 1.1 и 1.2 - параллельны
Перед началом проецирования простои на узком месте разбиваются на фазы, в которых узкое место не изменялось, и производительность узкого места была постоянной: для узкого места, состоящего из одного оборудования, фаза простоя совпадает с простоем на узком месте во время производства единичной номенклатуры изделий; для узкого места, состоящего из нескольких параллельных единиц оборудования, начала/окончания фаз будет соответствовать началам/окончаниям простоев на данных единицах оборудования, а также началам/окончаниям периодов производства номенклатур выпускаемых изделий. Модель выделения фаз простоя на узком месте показан на Рис. .
При проецировании потерь за период времени поиск ведется, начиная от окончания периода зафиксированной потери к его началу (Рис. ).
275
6)
гШ~1 БЕЗ
'Кг» ■ ЕД щ
Рис. 5. Модель выделения фаз простоя на узком месте для единичного оборудования (а) и для группы параллельно работающего оборудования(б)
ТС 1 уч.1
¿1-2 <->
т1
х т
-ь
V;.
т™н А
понека2—3
<н» 2-3
а - для простоя на ТУМ «не поступает продукция от смежников» б — для простоя на ТУМ «не забирается продукция смежниками»
Т1 — длительность простоя по причине «не поступает/не забирается продукция от смежников» Xе—длительность собственных потерь
Дт_п-длительность движения трубы от участка к участку (от т до п)
Рис. 6. Модель поиска простоя для проецирования потерь
Поиск простоя-виновника и само проецирование проводится отдельно для каждой фазы. При обнаружении в зоне поиска ближайшего простоя на оборудовании-«виновнике» (либо оборудовании-«виновниках») определяется интервал влияния (Рис. ) данного простоя (простоев).
В случае, если в зоне поиска простоя на оборудовании-«виновнике» оказывается часть простоя, отмеченная как влияющая на ТУМ для уже рассмотренных ранее фаз простоя (Рис. ), то поиск следует продолжить игнорируя эту часть простоя.
В случае, если длительности найденного простоя на оборудовании-«виновнике» (оборудовании -«виновниках») окажется недостаточно для выполнения условия расчета приведенных фондов времени или приведенных потерь для параллельно работающих участков/цехов/производственных линий, поиск следует продолжать до тех пор, пока выявленных простоев не будет достаточно для выполнения данного условия (Рис. 9) [7]. Если на простой ТУМ в рассматриваемой фазе оказало влияние несколько простоев на оборудовании -«виновниках», то влияние каждого из них определяется пропорционально приведенного времени потерь на каждом из этих единиц оборудования для данной фазы (Рис. 1). При необходимо-
сти процедуру проецирования выполняют в несколько итераций, последовательно приближаясь к оборудованию «виновнику», до полного описания всех простоев узкого места в рассматриваемом периоде времени, то есть пока не будут полностью описаны потери типа «не поступает продукция от смежников» и «не забирается продукция смежниками», либо причиной этих потерь не станет отсутствие исходного сырья, материалов, необходимых для начала процесса производства, или отсутствие возможности отгрузить готовую продукцию. При одновременной фиксации на соседних участках встречных потерь типов «не забирается продукция смежниками» и «не поступает продукция от смежников» проецирование станет невозможным, и такая ситуация должна интерпретироваться как неклассифицированные потери [8].
Рис. 7. Модель поиска простоя-«виновника»
и определение интервала его влияния на простой ТУМ
Рис. 8. Алгоритм поиска простоя-«виновника» интервала,
в котором простой оказал влияние на другую фазу простоя
Н-Г4
ТУМ
т!и 1 т*»* . -ни* _ тко _ ТТУЧ 'эра!,.! * 1 прав Г и * 'ч>пгы " 1 ■рпГ, - 1 *1<ш Г, ;
тЯШ
1 >1«1 гк ■
: : С".г., :
Поле«протеса «*имояниво»> оля ркс«а'р«м<лч>й Ф*|ь< простоя на ТУМ продолжается
вю те* пор. пом ме будет опре^елем интерн* *лия»«<я в соответствии с условием тП.н _ -пн
1 ty.il» - 'у»!.
Рис. 9. Определение интервала влияния простоев-«виновников» в рассматриваемой фазе простоя ТУМ 277
Рис. 1. Определение доли влияния простоев-«виновников» на простой ТУМ
В связи с вышеуказанными состояниями поступления информации в производстве был определен ряд задач: определить единый подход учета и классификации потерь; организовать учет потерь в месте их возникновения (рабочие места операторов); высвободить время линейным руководителям, для анализа данных и разработки корректирующих мероприятий, за счет автоматизации формирования отчетности. Накопленная база данных с показателями производства и фактическими потерями позволила сформировать справку по общей эффективности оборудования. Для понимания процесса и оценки реального состояния производства была сформирована модель узких мест (рис. 11).
л*
©
о
Ц Ц Ц Ц
Ш N а
Не классифицируемые потери
Производительность Щ КТГ КИВ Ц КИМ
Рис. 11. Модель узких мест технологических маршрутов функционирования предприятия
Таким образом, в результате проведенных исследований появляется возможность обеспечения прозрачности показателей теоретических и фактических мощностей для каждого производственного и территориального объекта, а также планирование действий по повышению эффективности и возможному объединению мощностей. Результатом анализа является информационный базис для сравнительного анализа передовых методов работы и определения перспективных трендов организационно-управленческой трансформации технологических процессов. Основные выводы и рекомендации заключаются в следующем.
1.Для обеспечения необходимой точности расчета коэффициента эффективного использования оборудования необходимо сформировать несколько классификаторов (справочников): справочник объектов потерь -перечень оборудования с привязкой к участкам с разбивкой на оборудование-механизмы-узлы; справочник технических лимитов - перечень производи-тельностей для оборудования, фигурирующих в справочнике «Объекты потерь» посортамент-но, причем описание сортамента производится по полям, содержащим характеристики продукции; справочник «Структура потерь» (классификатор потерь) - перечень типовых потерь с привязкой к нему описаний и этапов потерь; справочник служб - перечень групп персонала, участвующего в устранении простоя. Указанные справочники должны быть размещены в корпоративной информационной системе для обеспечения централизованного сопровождения системы.
2.Информацию о потерях и выпуске продукции необходимо получать с рабочих мест, расположенных в непосредственной близости оборудования. Потери времени при производстве фиксируются с указанием категории простоя, описания простоя, этапа простоя, оборудования в случае поломок оборудования. Данные о простоях узкого места непосредственно участвуют в расчете ОЭО, данные с основных единиц оборудования используются для формирования истории работы оборудования и, при необходимости, для уточнения первопричин потерь на узком месте.
3. При моделировании и анализе проводится оценка влияния производительности каждого оборудования на производительность линии, регистрируется изменение производительности по каждому из возможных технологических маршрутов, проверяется соответствие действующей производительности теоретического узкого места производительности остального оборудования на маршруте.
4.Изменение классификатора потерь, добавление новых признаков классификации, удаление и изменение существующих, проводится по инициативе производственных подразделений, подразделений по технологии и качеству, подразделений по ремонтам, службы операционной эффективности. Использование вновь введенных типов потерь, отсутствующих в утвержденном классификаторе, учитывающих характерные особенности конкретного подразделения, допускается только после согласования данных типов потерь со службой операционной эффективности, производственным блоком и блоком технического обслуживания и ремонта оборудования.
5.В целях повышения оперативности формирования информации о потерях, прозрачности процесса и исключения «человеческого фактора», процесс ввода в корпоративные информационные системы данных о потерях, в т. ч. о простоях, подлежит автоматизации. Автоматизация процесса сбора информации о потерях состоит в том, что данные о событиях, означающих начало и конец технологической операции, выполняемых оборудованием, вносятся в информационную систему в автоматическом режиме, сопоставляются с данными о нормах длительности данных операций, и при превышении данных норм фиксируются системой как факт и время простоя для определенной операции.
В перспективе в рамках реализации проекта планируется полный охват предприятия с созданием единой базы данных, выявление лучших практик, пересмотр стандартов/нормативов выполнения операций, а также тиражирование опыта «лучших» на другие предприятия компании.
Список литературы
1. Майрхофер А. Мониторинг состояния оборудования при производстве стали // Черные металлы. 2018. № 9. С.28-33.
2. Жильцов А.П. Разработка алгоритма и компьютерной программы для расчета надежности оборудования и производственного риска в металлургической отрасли // Черные металлы. 2018. № 11. С.27-33.
3. Богуцкий В.Б. Определение параметров переналадки подсистем механообрабаты-вающих модулей в производственных условиях // Theoretical & Applied Science. 2019. №11 (79). С.201-208.
4. Богуцкий В.Б. Шрон Л.Б. Оценка стабильности технологического процесса обработки с использованием статистического анализа // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2019. №6 (338). С. 32-40.
5. Быстров М.И. Планирование производства в корпоративной информационной системе и задача объемно-календарного планирования // Вестник Волжской государственной академии водного транспорта. 2005. № 14. С. 135-141.
6. Евланников Д.Л. Инженерный подход к календарному планированию этапа комплексной отладки программного обеспечения информационно-управляющих систем // Системы управления и обработки информации. 2016. Вып. 1 (32). С. 66-73.
7. Мищенко В.Я., Емельянов Д.И., Тихоненко A.A. Разработка методики оптимизации распределения ресурсов в календарном планировании строительства на основе генетических алгоритмов // Промышленное и гражданское строительство. 2013. № 11. С. 76-78.
8. Тихомиров М.В., Конопкин Е.В., Сафонов В.И. Анализ некоторых параметров и мероприятий состояния технической эксплуатации горно-шахтного оборудования в сложных условиях горного производства // Проблемы современной науки и образования. 2019. № 1. С. 23—27.
Гончаренко Сергей Николаевич, д-р техн. наук, профессор, gsn@,misis. ru, Россия, Москва, Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
SIMULATION OF OVERALL EQUIPMENT EFFICIENCY BASED ON ANALYSIS OF PROCESS
ROUTES AND LOSS OF WORKING TIME
S.N. Goncharenko
The modeling of the general efficiency indicators of the equipment has been carried out. The models are based on the approach developed by the author, which ensures transparency of the technological routes operation results and allows to implement procedures for monitoring the progress of the enterprise production program, as well as to monitor the efficiency and effectiveness of equipment maintenance and repair and planning actions to improve efficiency and the possible combination of capacities.
Key words: overall equipment efficiency, estimated loss of time, technical limit, power losses, calendar fund of time, technical readiness ratio, loss of quality.
Goncharenko Sergej Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, gsn@misis.ru, Russia, Moscow, National University of Science and Te^nology MISiS
УДК 29.31.27
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-3-280-288
ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ПОСТРОЕНИЮ ФИЗИЧЕСКИ КОРРЕКТНОЙ МОДЕЛИ ОТРАЖЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ И ПОКРЫТИЙ В ВИДИМОМ
ДИАПАЗОНЕ
М.И. Олейников, О.И. Чёста, И.В. Осипова
Рассматриваются особенности моделирования отражательных характеристик материалов и покрытий в видимом диапазоне на основе физически корректных моделей отражения, построенных на основе экспериментальных измерений в лабораторных условиях. Для определения параметров отражения используется феноменологический подход, опирающийся на результаты экспериментальных лабораторных измерений. Приведён набор параметров, позволяющий физически корректно представлять модель отражения материалов и покрытий.
Ключевые слова: модель отражения, физически корректная модель отражения, дву-лучевая функция отражательной способности, индикатриса отражения, моделирование отражательных характеристик, видимый диапазон, энергетические расчёты.
Модели отражения материалов и покрытий различных поверхностей являются основой для решения широкого круга инженерных и научно-практических задач в различных областях, от создания фотореалистичных дизайнерских решений или расчёта освещённости и инсоляции помещений до анализа формы и ориентации техногенных объектов в околоземном космическом пространстве.
Даже в задачах, не связанных с техническим и машинным зрением, таких как анимация и дизайн, требуется использование физически корректных моделей отражения. Фотореалистичность и правдоподобность трёхмерной сцены после её рендеринга (от англ. rendering - визуализация) в большой степени зависит от моделей отражения поверхностей [1-3]. Если говорить о техническом зрении и дистанционном анализе формы и поверхности объектов наблюдения, то использование физически некорректных моделей отражения безусловно будет приводить к ошибкам определения геометрических параметров, таких как, ориентация, размер и д.р.
[4-9].
Наряду с геометрическими параметрами сцены или отдельного объекта, модель отражения является одним из ключевых элементов многих специализированных программ и пакетов, таких как «Autodesk 3ds Max», «Blender», «LightWave», «Autodesk Maya», «SOLIDWORKS», «ANSYS».
