Настоящая работа посвящена совершенствованию методов системного анализа в приложении к формированию сплавов чугуна, в металлической матрице которых имеются композитные включения – графит, феррит, перлит и аустенит. Разработка специальных математических моделей и алгоритмов для осуществления интеллектуальной поддержки принятия решений в системе управления процессом формирования химического состава таких чугунов является актуальной современной задачей. Цель проведенных автором исследований – разработка системы принятия решений на основе системной методологии с использованием методов нечеткой логики, регрессионного анализа, алгоритмов стохастического поиска для оптимизации процессов формирования химического состава чугунных сплавов, свойства которых удовлетворяли бы заданным критериям качества: твердости по Бринеллю, прочности, относительной износостойкости и удельной теплоемкости. Для решения поставленной задачи авторами использовался системный подход: выделены системообразующие свойства отливок из чугуна, определены основные этапы системного исследования, построена структура системы принятия решений, описано пространство состояния объекта управления в системе, сформированы задачи применяемых в системе функционалов, разработаны математические модели с использованием регрессионного анализа, построены информационные связи между отдельными модулями системы, произведена фаззификация входных параметров, предложены модифицированные алгоритмы стохастического поиска на дискретном пространстве для решения задачи оптимизации химических составов отливок из чугуна. На основе разработанных методов разработано программное обеспечение для решения задач повышения качества выпускаемой продукции производственного предприятия ООО «Липецкая трубная компания «Свободный Сокол», которое специализируется на выпуске труб различного назначения из различных сортов чугуна. В настоящее время программное обеспечение проходит апробацию в лаборатории предприятия, пополняется база правил принятия решений, совершенствуются аналитические зависимости, отражающие связь между значимыми физико-механическими характеристиками сплавов, – прочности, твердости, износостойкости, – и процентным содержанием отдельных химических элементов.
The present work is devoted to improving the methods of system analysis in the application to the formation of alloys of cast iron, in the metallic matrix of which there are composite inclusions – graphite, ferrite, perlite and austenite. The development of special mathematical models and algorithms for the implementation of intellectual support for decision-making in the process control system for the formation of the chemical composition of such cast irons is an urgent modern task. The purpose of the research conducted by the author is the development of a decision making system based on the system methodology using fuzzy logic methods, regression analysis, stochastic search algorithms for optimization of the process of forming the chemical composition of cast iron alloys, whose properties would satisfy the specified quality criteria: Brinell hardness, strength, relative wear resistance and specific heat. To solve the problem, the authors used the system approach: the system-forming properties of the castings from cast iron were identified, the main stages of the system study were identified, the structure of the decision-making system was structured, the control object space in the system was described, the tasks of the functionals applied in the system were formulated, mathematical models were developed using regression analysis , information communications between individual modules of the system have been constructed, the input parameters have been fuzzy, The modified algorithms of stochastic search on a discrete space for solving the problem of optimization of chemical compositions of castings from cast iron are mocked. Based on the developed methods, software was developed to solve the problems of improving the quality of products manufactured by the Lipetsk Pipe Company «Svobodny Sokol» LLC, which specializes in the production of pipes for various purposes from various grades of cast iron. At present, the software is tested in the enterprise’s laboratory, the decision-making base is updated, analytical dependencies reflecting the relationship between the significant physicomechanical characteristics of alloys-strength, hardness, wear resistance-and the percentage of individual chemical elements are improved.
1. Прангишвили И.В. Системный подход и общесистемные закономерности: научное издание / И.В. Прангишвили – М.: СИНТЕГ, – 2000. – 528 с.
2. Прангишвили И.В. Повышение эффективности управления сложными организационными и социально-экономическими системами / И.В. Прангишвили // Проблемы управления. – 2005. – № 5. – С. 28–32.
3. Корнеев А.М. Системная методология в приложении к прогнозированию свойств чугунных сплавов / А.М. Корнеев, А.В. Суханов, И.А. Шипулин // Theoretical & Applied Science. – 2018. – № 2 (58). – С. 181–186.
4. Корнеев А.М. Математическое моделирование и анализ напряженно-деформированного состояния неоднородных сред с непрерывными и дискретными волокнами / А.М. Корнеев, О.П. Бузина, А.В. Суханов // Фундаментальные исследования. – 2016. – № 8. – С. 39–44.
5. Лазарев В.Г. Синтез управляющих автоматов / В.Г. Лазарев, Е.И. Пийль. – M.: Энергоатомиздат, 1989. – 328 с.
6. Печенкина Л.С. Оптимизация состава самозакаливающихся чугунов / Л.С. Печенкина // Вестник Воронежского государственного технического университета. – 2017. – № 6. – С. 117–121.
7. Печенкина Л.С. Влияние содержания структурообразующих компонентов на твёрдость малоуглеродистых белых чугунов / Л.С. Печенкина // Вестник Воронежского государственного технического университета. – 2017. – Т.13, № 3. – С.134–138.
8. Корнеев А.М. Системный подход к формированию структуры и химического состава сплавов чугуна с заданными прочностными характеристиками / А.М. Корнеев, О.П. Бузина, А.В. Суханов // Вестник ЛГТУ. – 2018. – № 1 (35). – С. 45–50.
9. Тихомиров А.С. О быстрых вариантах алгоритма отжига (simulated annealing) // Стохастическая оптимизация в информатике. – 2009. – Т. 46, № 3. – С. 379–394.
10. Корнеев А.М. Исследование точности и скорости сходимости алгоритмов стохастической оптимизации функций на двумерном пространстве / А.М. Корнеев, А.В. Суханов, И.А. Шипулин // Theoretical & Applied Science. – 2018. – № 4 (60). – С. 184–189.
11. Грибанова Е.Б. Стохастический алгоритм поиска / Е.Б. Грибанова // Прикладная информатика // Journal of applied informatics. – 2017. – № 2(68). – С. 130–134.