Книги, научные публикации
АНАЛИЗ ДАННЫХ И ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА УЧЕТА СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ НА СКЛАДЕ К.Н. Дудко, магистрант кафедры Управленческого консалтинга факультета Информационных бизнес-систем
МФТИ, стажер-консультант департамента Управленческого консалтинга.
Адрес: г. Москва, Дмитровское шоссе, д. 9 Б, e-mail: kndudko@gmail.com, kdudko@ibs.ru.
В работе рассмотрена разработка новой методики расчета объема сырья на складе и пред ставлено программное обеспечение по учету сыпучих материалов, созданное на ее основе.
Кратко изложен принцип работы программно-аппаратного комплекса.
Для реализации методики используется лазерное средство измерения MDL SLM Stockpile Scanner (MDA082).
Ключевые слова: процедуры проектирования, измерение сыпучих материалов, программно-аппаратный комплекс, лазерные измерения.
Введение ятия проблемы. Предложенный метод учета сырья позволяет производить контроль после каждой от ырье и материалы составляют значительную грузки сырья и осуществлять мониторинг движе часть затрат предприятия на производство ния материалов.
Спродукции, поэтому повышение эффектив Кроме этого, предлагаемая методика и программ ности их использования является одним из важней ное обеспечение обладает рядом неоспоримых пре ших факторов снижения себестоимости продукции имуществ. А именно:
и роста прибыли.
отсутствие воздействия на материал благодаря В настоящее время возникает необходимость бесконтактному измерению;
контроля и учета различных ресурсов. Особую высокая точность;
трудность представляет учет сыпучих материалов независимость от вибрации и других внешних в строительстве, не находящихся в упаковке, та условий;
ких как известь, керамзит, песок, гравий, щебень простая установка и настройка;
и т.д.
В работе рассматривается предлагаемая методика Целью данного исследования является разработ вычисления объема сыпучих материалов на складе, ка методики вычисления объема сыпучего сырья на используемая математическая модель расчета, опи складе и получение программного продукта, обеспе сание программного продукта, созданного на ее чивающего автоматизацию процесса вычислений.
основе и принцип работы программно-аппаратного В данной работе предлагается принципиально комплекса;
затрагиваются вопросы контроля точ новый путь решения весьма важной для предпри- ности вычислений.
БИЗНЕС-ИНФОРМАТИКА №4(10)Ц2009 г.
АНАЛИЗ ДАННЫХ И ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ Методика расчета объемов Описание работы программно-аппаратного комплекса Для расчета объема сыпучих материалов на скла де предлагается использовать следующую мето- Лазерное средство измерения MDL SLM Stockpile Scanner (MDA082) крепится на передвигающуюся дику: отказаться от нахождения объема сыпучего платформу над поверхностью смеси сыпучих мате материала (смеси) и вычислять объем свободного риалов.
пространства склада.
Устройство состоит из двух дистанционных даль (1) номеров. Один из них замеряет расстояние в про где - объем незаполненного смесью простран дольной плоскости до противоположной стены ства склада,, здесь - заданные склада, другой (это вращающийся дальномер) за размеры склада.
меряет расстояние до объекта в поперечном сече Первая компонента известна и для кон нии с заданным угловым шагом поворота.
кретного склада постоянна, так как параметры Измерение производится бесконтактно с помо склада не меняются.
щью цифровых лазерных измерителей, обеспечи Для нахождения объема свободного простран- вающих измерение расстояния до профиля объек ства используется программно-аппаратный та. Сканирование профилей объекта производится комплекс, включающий в себя MDL SLM Stockpile с высокой скоростью и синхронизировано со ско Scanner (MDA082) и разработанное программное ростью движения платформы, на которой закре плен данный лазерный дальномер.
обеспечение.
Рис.1. Интерфейс программы БИЗНЕС-ИНФОРМАТИКА №4(10)Ц2009 г.
АНАЛИЗ ДАННЫХ И ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ Дистанционный дальномер, измеряющий рас B A стояние в продольной плоскости до противополож ной стены склада выдает данные с частотой 9 Hz.
Для настройки и установки четкого взаимодей c ствия с вращающимся дистанционным дальноме B1 A ром используется ряд специально отведенных для этого команд.
B2 A В процессе работы прибор измеряет следующие параметры: расстояние до противоположной стены склада (в продольной плоскости), расстояние до сыпучего материала.
b Расчет объема в реальном времени обеспечивает a программная часть комплекса.
Рис. 2. Схематическое изображение склада Описание программного продукта Пусть прибор находится в точке и измеряет Программный продукт разработан на языке Java, расстояние до точек и, лежащих на поверхно графическая часть - с использованием библиотеки сти смеси. Угол между векторами и равен OpenGL. Получение данных от сканирующего задаваемому шагу поворота прибора, обозначим устройства происходит по сети Ethernet с использо его. Тогда ванием протокола UDP.
В ходе создания программы были разработаны:
(2) интерфейс взаимодействия со сканирующим устройством MDL SLM Stockpile Scanner (MDA082);
Следующим положением прибора при его движ графическая интерпретация находящегося на ении по горизонтальной оси будет точка. При складе объема смеси;
этом шаг может быть задан, обозначим его l.
для контроля и тестирования программы - ими Тогда таторы поверхности различного вида.
Программа обладает интуитивно понятным и (3) легким для освоения интерфейсом, который изо бражен на рис. 1.
Будем считать шаг горизонтального переме Отображаемая область разбита на 4 части:
щения прибора, столь малым, что расстояние и, при этом полученную Range view - в данной области происходит ото бражение сканируемого пространства в двух мер- фигуру будем считать треугольной при змой, объем которой равен:
ной графике;
Above view - в данной области отображается ска (4) нируемое пространство в трех мерной графике и с заданного ракурса;
В дальнейшем объем такой призмы будем назы 3D view - область отображения сканируемого вать элементарным. Так как общий объем пустого пространства в трех мерной графике с использова пространства зависит от положения направления и нием функций поворота, приближения и удаления положения прибора на оси, обозначим его. Тог картинки;
да общий пустой объем будет равен Information - в данной области собрана вся ин формация о ходе сканирования.
(5) В программное обеспечение заложена математиче ская модель расчета для вычисления объема смеси сы Элементарный объем может быть подсчитан дву пучих материалов по выше рассмотренной методике.
мя способами:
1. По формуле объема призмы Математическая модель расчета (6) На рисунке 2 представлен элементарный объем.
Суммируя все элементарные объемы мы и получим 2. По формуле объема усеченной пирамиды.
объем пустого пространства над смесью.
БИЗНЕС-ИНФОРМАТИКА №4(10)Ц2009 г.
АНАЛИЗ ДАННЫХ И ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ Анализ и сопоставление полученных резуль (7) татов программы с результатами аналитическо го расчета позволяют увидеть, что погрешность В зависимости от сканируемой поверхности, меняя расчета программы относительно мала и равна настройки программы, возникает возможность вы 3,28 м3, что составляет 0.35% от реального объ числять объем смеси либо по одной методике, либо ема.
по другой (в зависимости от сыпучести смеси). По формуле (6) можно вычислять объем гравия, песка. По формуле (7) удобно вычислять объемы цемента, изве Заключение сти, удобрений, торфа и других более текучих смесей.
В ходе исследования была разработана новая методика расчета объема сыпучего сырья на Контроль правильности результатов вычислений складе и создано программное обеспечение для Для контроля правильности вычислений результа работы со сканирующим устройством MDA тов были спроектированы имитаторы дистанцион на основе разработанной методики.
ных дальномеров.
Данное программное обеспечение позволя Имитаторам была задана поверхность вида ет автоматизировать процесс учета и контроля, шириной в поперечном сечении расхода смеси сыпучих материалов на складе.
тридцать метров.
Применение данного программного обеспече В программе были заданы следующие параметры ния на производстве целесообразно и экономи склады и сканируемой области: Left wall = 15;
Right wall чески выгодно, так как точность расчетов вы = 15;
Height = 12;
Position Start = 10;
Position Stop = 5;
сока.
Angular step = 0.1;
Method = avg;
Разработанное программное обеспечение не Рассчитаем аналитическим методом объем, кото- дорогое, понятное в использовании и легко до рый должна вычислить программа.
полняемое, что не требует дополнительных за трат на обучение персонала.
Усовершенствование работы возможно в сто рону расширения сканирующего пространства, путем применения других лазерных средств из мерения и разработки программного обеспече ния для сканирования пространства на откры той местности.
Литература 1. Леоненков А.В. Самоучитель UML 2. - СПб.: БХВ-Петербург, 2007. - 576 с.
2. Ноутон П., Шилдт Г. Java 2. - СПб.: БХВ-Петербург, 2008. - 1072 с.
3. Сайт MDL, производитель устройства MDA082: 4. Уваренков И.М., Маллер М.З. Курс математического анализа. Учебное пособие для физико математических факультетов педагогических институтов. Т. II. М., Просвещение, 1976. - 479 с.
БИЗНЕС-ИНФОРМАТИКА №4(10)Ц2009 г.