* * *
Благодаря использованию в прогнозировании температуры как основного компонента разработанный метод может имитировать как суточные скачки потребления, так и сезонные.
Применение аппарата искусственных нейронных сетей вместо статистических методов прогнозирования позволило повысить как точность прогнозирования, так и отказоустойчивость программного комплекса.
Список литературы:
1. Gijbels I. Pope Automatic Forecasting via expopential smoothimg / I. Gij-bels, A. Pope, M.P. Wand. - 1997.
2. Rafal W. Modeling and forecasting electricity loads / W. Rafal, A. Misio-rek // European Electricity Market EEM-04. - 2004.
3. Бэйсгруп [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.basegroup.ru.
ТЕХНОЛОГИЯ СОЗДАНИЕ ИНТЕРАКТИВНЫХ ЭБ-МОДЕЛЕЙ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ И КОМПЛЕКСОВ
© Мочалов П.С.*, Мочалов С.П.
Сибирский государственный индустриальный университет, г. Новокузнецк
В докладе представлена технология создания интерактивных SD-мо-делей производственных процессов и комплексов с использованием среды разработки Unity 3D.
С целью внедрения новых разработок, обучения персонала, наглядной демонстрации работы оборудования и комплексов представлена технология создания интерактивных приложений, которая применима для любых технологических процессов и комплексов. Созданные по этой технологии программные продукты позволяют рассматривать интерьер и экстерьер зданий и сооружений, внешний вид, внутреннее устройство и работу оборудования, технологических агрегатов и комплексов, наблюдать и управлять различными физико-химическими процессами и технологическими операциями. Пользователю даётся возможность перемещаться в технологическом пространстве и выполнять различные действия от первого лица, что важно с образовательной точки зрения при работе в комплексе, моделировании нештатных и аварийных ситуаций, предоставления возможности исследования процессов путем самостоятельного осуществления различных экспериментов.
* Аспирант кафедры Информационных технологий в металлургии.
Для разработки программного обеспечения использовался инструмент -движок подобный тому, который применяется при создании компьютерных игр. Движок - это центральный программный компонент для создания интерактивных приложений с графикой, обрабатываемой в реальном времени. Он обеспечивает основные программные операции, упрощает разработку приложений и даёт возможность запускать программы на нескольких платформах операционных систем, например, GNU I Linux, Mac OS X и Microsoft Windows.
Поэтому при выборе среды разработки сделан упор на следующие основные характеристики:
- качественное и оптимизированное отображение трёхмерного пространства на различных платформах;
- наличие компонентов, позволяющих реализовывать физическое содержание задач;
- наличие мощного языка программирования;
- обеспечение возможности работы с базами данных;
- обеспечение возможности командной разработки приложений.
Перечисленным характеристикам к среде разработки удовлетворяет
Unity 3D, который является мульти платформенным инструментом для разработки двух- и трёхмерных приложений. Созданные с помощью Unity приложения работают под операционными системами Windows, Mac OS X, Android, Apple iOS, Linux, а также на игровых приставках Wii, PlayStation 3 и XBox 360. Этот инструмент также позволяет создавать интернет-приложения с помощью специального подключаемого модуля к браузеру Unity. Основные преимущества Unity заключаются в наличии следующих инструментов и свойств:
Интегрированный редактор. Все действия производятся через простой в освоении пользовательский интерфейс.
Импорт ресурсов. Unity поддерживает все основные форматы файлов и практически все приложения для создания графики.
Графика. В Unity высоко-оптимизированный графический конвейер как для DirectX, так и для OpenGL.
Тени и свет. Мягкие тени в реальном времени и запеченные карты освещенности.
Ландшафты. Огромные, густо заполненные ландшафты, которые с таким же успехом работают на низкопроизводительных компьютерах.
Шейдеры. Шейдерная система Unity сочетает простоту использования, гибкость и производительность.
Скрипты. Boo (диалект Phyton), javascript и C# на основе .NET с библиотеками и полной качественной документацией.
Работа с сетью. Обеспечение работы в различных локальных и глобальной сети Internet.
Базовое моделирование физических явлений. Встроенный движок Ageia PhysX™ Physics Engine. Поддержка физики твердотельных предметов, шаровых соединений, движения объектов и др.
Технология разработки интерактивного трёхмерного комплекса представлена на рис. 1.
Процесс разработки состоит из следующих основных этапов: Задание входных данных. На данном этапе происходит сбор материалов необходимых для трёхмерного моделирования геометрии зданий, сооружений, оборудования, а так же для моделирования процессов. Такими материалами являются чертежи, эскизы, рисунки, видео записи и фотографии и другие материалы. Собираются данные необходимое для создания математических моделей, по которым будут рассчитываться процессы. Совместно с работниками предприятия обсуждаются виды и сценарии нештатных и аварийных ситуаций, особенности поведения персонала и т.д.
3D моделирование. На основе собранных материалов моделируются виртуальные трёхмерные геометрические объекты, а так же создаются текстуры, для придания реалистичности поверхностям объектов [1].
Математическое моделирование. Изучение протекающих физико-химических процессов, разработка математической модели, исследование и подбор настроечных коэффициентов. Тестирование и исследование модели на контрольных примерах и реальных условиях [2].
Разработка приложения в Unity. Данный этап состоит из частей: Создание компонентов. В системе создаётся минимальный набор обязательных компонентов - проект и сцена, а так же направленный источник света (Direction light) и контроллер от первого лица [3]. Контроллер представляет собой геометрический компонент простой формы с камерой и набором скриптов, описывающих перемещение и обрабатывающих события клавиатуры и мыши. Все остальные объекты условно разделяются на категории: статические (стены, крыша, балки, корпус оборудования, лестницы и т.д.), интерактивные и / или анимированные (взаимодействующие с пользователем и движущиеся и / или трансформирующиеся объекты) и явления рассчитываемые математической моделью (процесс сжигания водоугольного топлива в вихревой печи). Согласно описанным категориям для объектов (импортированная геометрия) создаются анимации и системы частиц [4].
Программирование скриптов. Подключается необходимый набор стандартных библиотек, а так же дополнительные - «CSharpMessenger». На языке C# реализуются скрипты связанные с пользователем (UserStats, UserLogic, UserBar), описывающие реакцию на действия пользователя курсором (Mouse), логику компонентов (ComponentLogic), расчет математических моделей процессов (BurnerProcessSolver). Последний скрипт рассчитывает параметры процесса и управляет элементами визуализации технических средств, а так же компонентами иллюстрирующими физические явления самого процесса [5].
Входные данные
Статистические данные, графики, описание процессов
Чертежи и рисунки, видео и фото материалы
30 моделирование
Autodesk 3ds Max Моделирование геометрии (сетки) и создание материалов Adobe Photoshop Создание текстур
i +
Экспорт в FBX т Экспорт в JPEG
Математическое моделирование
Математические пакеты ПО Разработка, исследование и тестирование моделей
Создание компонентов
Создание проекта и сцены
Создание систем частиц (Particle System)
Создание анимации элемента
Создание контроллера от первого лица (FPS controller)
Создание источников света: направленный и местный (Direction, spot}
Разработка приложения в С/пНуЗО
Импортирование 30 моделей и текстур
Явления, отображаемые системой частиц Настройка системы
Конфигурирование компонентов
Настройка материалов, назначание коллайдеров (если требуется)
Контроллер от первого лица Назначение скриптов: изегВаг, изегЬодю,
иБег31а15
Источники света Настройка неба, теней и др.параметров
Интерактивные и/или анимированые компоненты Настройка анимации Назначение скриптов: Сотропеп11_од1с, МОИ
Статические компоненты Назначение скриптов: ComponentLogic
Явления, рассчитываемые математической моделью Использование геометрии (если необходимо) Использование систем частиц (если необходимо} Назначение скриптов: ВигпегРгосе553о1уег
Скриптинг
Подключение стандартных библиотек Unity, а так же библиотеки «CSharpMessenger»
Создание скриптов; UserStats.es; UserBarxs; UserLogic.cs; Mouse.cs; BurnerProcessSolver.cs; ComponentLogic.es.
Компиляция
Приложение для Windows
Готовое приложение
Приложение для Мае
Приложение для \Л/ЕВ
Рис. 1. Структура технологии разработки
Конфигурирование компонентов. Производится соответствующая настройка компонентов и их параметров. Назначение скриптов. Установка связей и т.п.
Конечная настройка и компиляция. На данном этапе настраиваются параметры качества изображения, выбирается компилятор под определённую операционную систему и компилируется готовое приложение [6].
Список литературы:
1. Келли Мэрдок. 3ds Max 2012. Библия пользователя. Диалектика. -Вильямс, 2012. - 1294 с. - ISBN 978-5-8459-1768-3, 978-1-118-02220-7.
2. Федоткин И.М. Математическое моделирование технологических процессов. - Либроком, 2011. - 416 с. - ISBN 978-5-397-01905-7.
3. Sue Blackman. Beginning 3D Game Development with Unity: All-in-one, multi-platform game development. - Apress, 2011 - 992 c. - ISBN 1430234229.
4. Ryan Henson Creighton. Unity 3D Game Development by Example. - Packt Publishing, 2010. - 384 c. - ISBN 1849690545.
5. Volodymyr Gerasimov, Devon Kraczla. Unity 3.x Scripting. - Packt Publishing, 2012. - 292 c. - ASIN: B008AWTYSY.
6. Will Goldstone. Unity 3.x Game Development Essentials. - Packt Publishing, 2011. - 488 c. - ISBN 1849691444.
УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЕ УПРАВЛЕНИЕ (APC) НЕФТЕХИМИЧЕСКИМ ПРОИЗВОДСТВОМ НА ОСНОВЕ МНОГОУРОВНЕВОЙ НЕЙРОСЕТЕВОЙ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ
© Слетнёв М.С.*, Веревкин А.П.4
Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Уфа
В настоящей статье предложена интеграция интеллектуальной системы поддержки принятия решений (DSS) для оперативного управления нефтехимическим предприятием с APC-решением диагностики измерительных каналов. Описана методика построения нейросетевых моделей для верификации значений измеряемых параметров с учетом характера физико-химических свойств технологического процесса.
Предложена методология построения систем DSS с учетом потребности в верификации данных.
* Кафедра Автоматизации технологических процессов и производств. Научный руководитель: Буренин В. А., профессор кафедры Вычислительной техники и инженерной кибернетики, доктор технических наук.
* Кафедра Автоматизации технологических процессов и производств.